Jak przygotować zestaw do odbioru satelitów pogodowych HRPT (1.7 GHz)

How to Build a 1.7 GHz HRPT Weather Satellite Ground Station

Kompletny zestaw odbiorczy HRPT 1.7 GHz w terenie
Kompletna, mobilna stacja naziemna HRPT 1.7 GHz: czasza offsetowa z promiennikiem helikalnym LHCP, filtr SAWbird+ i odbiornik SDR.

Odbiór danych HRPT (High Resolution Picture Transmission) w paśmie L (1670 – 1710 MHz) z satelitów polarnych NOAA, MetOp i Meteor to jakościowy przeskok w porównaniu z prostymi transmisjami analogowymi APT w paśmie 137 MHz. Zamiast zaszumionego dźwięku i niskiej rozdzielczości, otrzymujemy cyfrowy strumień telemetrii wielospektralnej w pełnej rozdzielczości 1 km/px.

Sygnały pasma L na częstotliwości 1.7 GHz wymagają jednak precyzyjnie zoptymalizowanego toru radiowego. Kluczem jest połączenie czaszy satelitarnej, dedykowanego promiennika helikalnego oraz przedwzmacniacza LNA o bardzo niskim współczynniku szumów (NF < 1 dB). Poniżej przedstawiam kompletny schemat i instrukcję budowy takiego zestawu.

Architektura Toru Odbiorczego RF (Signal Chain)
Czasza Offset
≥ 70–80 cm
Zysk ~20 dBi
→
Promiennik
5.5 zwoju LHCP
Reflektor 140 mm
→
Filtr + LNA
SAWbird+ GOES
Zysk 30dB, NF<1dB
→
Odbiornik SDR
RTL-SDR v4 / Airspy
Bias-Tee 4.5V
→
Dekodowanie
SatDump
QPSK / HRPT
Ważna uwaga inżynierska dotycząca polaryzacji: Sygnał nadawany z satelitów polarnych w paśmie L posiada polaryzację kołową prawoskrętną (RHCP). Jednak odbicie fali elektromagnetycznej od metalowego lustra czaszy offsetowej odwraca kierunek polaryzacji na lewoskrętną! Dlatego promiennik helikalny montowany w ognisku czaszy musi być nawinięty jako LHCP (lewoskrętny), aby idealnie zestroić się ze zogniskowaną wiązką.

Zestawienie Komponentów (BOM)

1. Optyka i Promiennik

  • Czasza satelitarna: typ offsetowy (po TV-SAT), minimalna zalecana średnica 70–80 cm.
  • Dysk reflektora: okrąg lub kwadrat 133–200 mm (aluminium, miedź lub stal ocynkowana). Świetnie sprawdzają się zaślepki wentylacyjne.
  • Karkas heliksa: korpus z druku 3D (model 1700L_5.5T na Thingiverse) lub rurka PCV ∅ 56 mm.
  • Uzwojenie: drut miedziany instalacyjny 1,5 mm² (5.5 zwoju, LHCP).

2. Wzmocnienie i Filtracja

  • LNA + Filtr: NooElec SAWbird+ GOES / HRPT (wbudowany filtr pasmowoprzepustowy 1688 MHz, zysk ≥ 30 dB, szumy NF < 0.8 dB).
  • Złącza: Adapter F na RP-SMA lub gniazdo SMA panelowe żeńskie, podkładki i nakrętki kontrujące.
  • Zasilanie: wbudowane zasilanie Bias-Tee z odbiornika SDR lub zewnętrzne 5V przez micro-USB.

3. Odbiornik SDR i Okablowanie

  • SDR: RTL-SDR Blog v4, NooElec NESDR SMArTee v2 lub Airspy R2 / Mini (zalecana stabilność TCXO 0.5 PPM).
  • Kabel koncentryczny: krótki odcinek kabla 50 Ω (np. RG316 lub RG402 z wtykami SMA).
  • Host: Laptop z systemem Linux/Windows lub smartfon z Androidem + kabel OTG USB-C.
  • Akcesoria: taśma dwustronna piankowa, opaski zaciskowe (trytytki).

Instrukcja Budowy Krok po Kroku

Krok 1 / Step 1

Przygotowanie reflektora i wiercenie otworu centralnego

Przygotuj metalowy dysk reflektora o średnicy ok. 140–180 mm. W geometrycznym środku wywierć otwór o średnicy 8–9 mm umożliwiający osadzenie adaptera F na RP-SMA lub złącza panelowego SMA. Oczyszczona metalowa powierzchnia posłuży jako płaszczyzna masy (ground plane) dla fali 1.7 GHz.

Przygotowanie płyty reflektora
Dysk reflektora po wywierceniu centralnego punktu montażowego złącza RF.
Krok 2 / Step 2

Montaż gniazda i pasowanie karkasu 3D

Przełóż adapter przez otwór w płycie i zablokuj go solidnie nakrętką kontrującą z podkładką zębatą, zapewniając pewny kontakt galwaniczny z masą. Następnie dopasuj wydrukowany w technologii 3D karkas heliksa (lub rurkę PCV) do płaszczyzny dysku.

Montaż gniazda i pasowanie karkasu
Osadzenie złącza koncentrycznego i wstępne pasowanie korpusu heliksa.
Krok 3 / Step 3

Nawinięcie uzwojenia LHCP i lutowanie punktu zasilania

Nawiń drut miedziany 1,5 mm² w rowkach karkasu (5.5 zwoju w kierunku lewoskrętnym LHCP). Początek drutu przylutuj do pinu gorącego złącza SMA. W celu dopasowania impedancji heliksa (~140 Ω) do toru 50 Ω, pierwsze 1/4 zwoju prowadź płasko tuż nad masą (ok. 2–3 mm), tworząc miniaturowy transformator paskowy.

Gotowy promiennik helikalny
Złożony i przylutowany promiennik helikalny 1.7 GHz zoptymalizowany pod odbicie czaszy.
Krok 4 / Step 4

Osadzenie promiennika w ognisku czaszy satelitarnej

Zamontuj gotowy promiennik helikalny w uchwycie LNB czaszy satelitarnej (o średnicy 40 mm). Promiennik musi być skierowany centralnie w czaszę, a jego punkt zasilania powinien znajdować się dokładnie w ognisku geometrycznym zwierciadła. Wzmacniacz LNA przykręć bezpośrednio do złącza heliksa, minimalizując straty przed pierwszym stopniem wzmocnienia.

Montaż w ognisku czaszy
Promiennik osadzony na ramieniu czaszy offsetowej z podpiętym przedwzmacniaczem.
Krok 5 / Step 5

Konfiguracja toru SDR i odbiór w terenie

Podłącz kabel koncentryczny od wyjścia LNA do odbiornika SDR (RTL-SDR v4). Uruchom oprogramowanie SatDump, wybierz odpowiedni moduł satelity (np. Meteor HRPT lub MetOp AHRPT) i włącz zasilanie Bias-Tee. Przy pomocy smartfona wyceluj czaszę na trasę przelotu satelity – po uzyskaniu locka QPSK rozpoczyna się płynne dekodowanie zdjęć.

Zestaw odbiorczy w terenie
Kompletny, mobilny zestaw odbiorczy HRPT 1.7 GHz gotowy do pracy polowej.

Demodulacja i Przetwarzanie Danych: SatDump

Do odbioru transmisji cyfrowych HRPT standardem jest obecnie otwartoźródłowy program SatDump. Posiada on wbudowane pipeliny dla wszystkich aktywnych satelitów polarnych (NOAA 15/18/19, MetOp-B/C, Meteor-M N2-3/N2-4, FengYun) oraz geostacjonarnych (Elektro-L, GOES). Program na bieżąco koryguje efekt Dopplera, odzyskuje strumień bitowy, kalibruje kanały radiometryczne i generuje kompozyty True Color RGB wprost na dysk.

Fotorelacja z etapów budowy