LimeSDR迷你衛星地面站介紹

作者：DanielEstévez

我的項目使用LimeSDR Mini作為地球靜止衛星“Es'hail 2”（業餘無線電社區稱為“QO-100”）的業餘無線電轉發器地面站的基礎。該衛星包括兩個線性（也稱為“彎曲”）轉發器，其中一個為250 kHz寬，適用於窄帶模式，如單邊帶模擬語音，基於文本的數字模式和電報。另一種是8 MHz寬，用於DVB-S2和其他寬帶數字調製和實驗。該衛星覆蓋了世界三分之一的面積（從巴西到泰國），是地球靜止軌道上第一個業餘無線電有效載荷。它還為嘗試不同的通信場景提供了一個令人難以置信的平臺。

衛星的下行鏈路處於10GHz頻帶，因此便宜的衛星TV LNB可用於接收信號並將其下變頻到大約700MHz的中頻，其中SDR或傳統無線電接收器可以容易地處理。衛星的上行鏈路在2.4 GHz頻段。許多人正在使用上變頻器將信號從430 MHz轉換為2.4 GHz。但是使用LimeSDR，可以直接生成2.4 GHz信號。

我的設計採用風雨密的盒子包裝，因此可以安裝在發射天線外面。這很重要，因為它限制了饋送天線的同軸電纜的損耗。 2.4GHz的損耗可能非常高，因此希望保持同軸電纜儘可能短。

地面站內部

通過衛星轉發器使用窄帶信號不需要太多功率。事實上，許多人正在使用廉價的WiFi放大器模塊來獲得大約2瓦的功率。但是，DVB-S2需要更多功率，特別是如果使用幾個Msps符號速率來傳輸高清視頻。因此，我的氣候箱包括一個100 W放大器，它是2.1 GHz UMTS的改進型放大器。

LimeSDR Mini無法提供足夠的功率來驅動這個100 W放大器。因此，我使用Mini-Circuits GALI-84 MMIC將LimeSDR的輸出從大約0 dBm增加到20 dBm，從而舒適地驅動100 W放大器。 GALI-84驅動放大器採用MiniKits套件構建。

為了控制LimeSDR Mini，Beaglebone Black ARM單板計算機包含在天氣盒中。 Beaglebone Black通過以太網連接到我的LAN，允許控制LimeSDR Mini和其他設備（例如，啟用或禁用RF功率放大器）。

該盒子還包含一個電源，可將100 V放大器的230 VAC轉換為26 VDC，這需要大量電流。目前，使用10 A電源，但這沒有提供足夠的電流，所以我計劃升級到30 A電源。其他設備通過使用一些小型DCDC轉換器從26 VDC饋電。 Beaglebone Black使用5V，GALI-84放大器和100W放大器，偏置電壓為12V（啟用器由Beaglebone Black的GPIO引腳控制），放大器風扇工作在12V（始終啟用）。 TMP36溫度傳感器安裝在100W放大器的散熱器上，由Beaglebone Black控制。

目前，天氣預報箱僅用於上行鏈路。對於下行鏈路，來自LNB的IF信號通過廉價的75歐姆同軸電纜進入我家，並通過USB3連接到我的筆記本電腦LimeSDR。我還計劃在風箱中將來自LNB的IF信號路由到LimeSDR Mini，以允許通過以太網連接到LAN的任何計算機控制地面站的上行鏈路和下行鏈路。

地面站安裝

對設置的另一個計劃修改是將參考信號（例如，10MHz）饋送到天氣盒中以用作LimeSDR Mini的頻率參考。對於2.4 GHz窄帶信號，發射器的頻率穩定性非常重要，LimeSDR Mini上的TCXO適用於許多應用。在家使用GPSDO的10 MHz參考將提供最佳性能並允許非常精確的頻率測量實驗。

該平臺非常強大和靈活，允許進行各種實驗。它被設計用於家庭LAN上的計算機，因此Beaglebone Black充當以太網和USB之間的IQ樣本之間的橋樑。但是，您也可以在Beaglebone Black上部署一些簡單的獨立SDR應用程序，以便地面站可以自動運行。

因此，關於軟件設置仍有許多實驗要做。目前，在Beaglebone Black上，我使用Evariste“F5OEO”Courjaud limetool將IQ樣本發送到LimeSDR Mini。這些IQ樣本在我的筆記本電腦上的GNU Radio中生成，並通過TCP進行流式傳輸。我還使用SoapySDR的簡單Python腳本來生成測試調製。

除了單邊帶模擬語音和DVB-S2之外，它們代表了目前Es'hail 2中繼器的大部分用途，它也可用於執行非常有趣的未來實驗。其中一些包括使用擴頻調製來傳輸埋在噪聲下的極低功率信號，通過試驗不同的調製和FEC算法測試優化的數據調制解調器，通過轉發器執行PRN調製以執行衛星測距，以及執行雙向頻率和倍。傳輸，使用GSE和DVB-S2實現TCP / IP連接。

關於地面站的其餘部分，我目前正在使用24 dBi WiFi網格拋物線進行上行鏈路，但我計劃用1.2米偏移磁盤替換它，並使用2.4 GHz的定製圓極化饋電。對於下行鏈路，我使用1.2米偏移磁盤和經過修改的廉價商用Ku波段LNB來使用外部27 MHz參考。

該平臺設計有一些非常靈活的東西，可以進行許多不同的SDR實驗，並且可以通過以太網從家中的任何地方進行控制。我認為這個解決方案非常適合這些目標。我遇到的一些困難與LimeSDR的雜散發射有關。當輸出放大到100W時，本地振盪器洩漏和IQ不平衡圖像將非常明顯。聰明的東西，你可以安排的東西，以便這些虛假信號不會干擾其他用戶，或在某些情況下可能被過濾掉。

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