TAMSAT GENÇ UZAY

Kategoriler

TAMSAT İrtibat Bilgileri

TAMSAT Amatör Uydu Teknolojileri Derneği

P.K:88 Gölbaşı 06830 ANKARA
E-posta: bilgi [at] tamsat.org.tr

"05-TAMSAT AR-GE" kategorisindeki yazılar:

GPS Tabanlı Referans Sinyal Kaynağı

 Şahin KÜLİĞ (TB2BCS)
 25 Şubat 2020
TAMSAT AR-GE

Çalışmanın Amacı: Pek çok alanda ölçme hassasiyeti tartışılmazdır. Gerek amatör gerekse profesyonel elektronik cihazlarda saat frekansını kararlı ya da tartışmasız hale getirmek için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Aşağıdaki yazıda çok kararlı bir saat üreteci yapım süreci anlatılmıştır. Gerçekleştirilen cihaz elektronik ölçü aletleri, alıcı ve vericilerde referans saat ya da referans sinyal kaynağı olarak kullanılabilir.

Açıklama

Güvenilir karalı bir sinyal kaynağına ihtiyacım olduğu için satın alma yada kendim yapma seçeneklerini düşündüğümde;

Hazır satılanların gerek fiyatlarının yüksek gerekse üzerlerinde hiç kullanmayacağım pek çok işlevinin olmasından dolayı böyle bir kaynağı kendim yapma yolunu tercih ettim.

Sinyal kaynağından ilk beklentilerim, kilohertz ile başlayıp olabildiğince geniş frekans aralığına sahip olması, bu frekans aralığında aynı genlikte sinyal üretmesi, mümkünse birden fazla çıkışının olması idi. Çıkışının sinüs yada kare dalga olmasını çok önemsemedim. Bunu gerçekleştirmek için yaptığım araştırmada Silicon Labs şirketinin SI5351A kodlu CMOS CLOCK GENERATOR + VCXO entegresini kullanmaya karar verdim. [Ref:1]

SI5351A’yı seçmemin nedeni üç adet farklı programlanabilir çıkışının olmasıdır. Ayrıca üzerinde pek çok uygulama yapılmış ve referansı çoktur. [Ref:6-7-8-9-10]

SI5351A’yı entegre olarak alıp kullanmak yerine modül olarak almaya karar verdim. Modülü QRP-Labs’tan temin ettim. [Ref:2]

Buradan iki adet modül satın aldım. Bunlardan biri üzerinde referans olarak sadece kristal kullanan, diğeri ise fırınlı OCXO olarak kullanılabilir, ısısı kontrol edilebilen türde olanı idi. Planım, fırınsız olanı üzerinde yazılımı geliştirmek, OCXO olanını ise yazılımı kullanılabilir sürümlerde kararlı bir kaynak olarak kullanmaktı.

Bu arada QRP-Labs’tan kısaca söz edersek; sahibi Türkiye’de yaşamaktadır. Sitesini incelemenizi tavsiye ederim. İşinize yarayacak çok şeyler bulabilirsiniz.

PLL yapıya sahip sinyal kaynaklarının çıkış frekansı bir referans frekansının “N” katsayısı ile çarpımı ile elde edilir. Bu yapıya sahip kaynaklara ait teoriden burada bahsetmeyeceğim.

PLL yapıya sahip bir kaynak teoride çok kararlı bir frekans kaynağı gibi görünse de kararlılığı sağlayan referans frekansının kalitesi ve kendi içindeki VCO sunun kararlılığıdır.

Benim çalışmam VCO karalılığını seçilen entegreye bırakıp referans frekansının kalitesi üzerine olmuştur. Yazılımı Arduino Nano üzerinde yaptım. Yazılımı geliştirmek içim yaptığım araştırmalarda genellikle HF VFO olarak kullanıldığını gördüm.

Bu projeleri inceleyerek benzer bir donanım hazırladım. QRP-Labs ‘tan gelen modüllerle yaptığım testlerde sadece kristal olan da frekansın sürekli kaydığını OCXO için olan da ise kaymanın çok az olduğunu fakat stabiliteye erişmesi için çok uzun süre beklemek gerektiğini gördüm. Uzun süre beklemeyi ortadan kaldırmak için cihazı hep açık tutmak çözümdür. Zaten profesyonel cihazlarda eğer içinde referans olarak OCXO kullanılıyorsa siz cihazı kapatsanız bile OCXO sürekli olarak çalışır.

Bu kaymayı yazılım ile düzeltmek mümkün olsa da sık sık frekansı ölçüp düzeltme yapmak gerekiyor bu ne kadar kullanışlı olur siz düşünün. Ayrıca frekansı ölçtüğünüz sayıcı ne kadar doğru ölçüyor. SI5351A ile yapılmış devrenin son hali aşağıdaki şekildedir.

gps-ref-sig-sema-1.-pdf

Şekil-1. Devre şeması.

SI5351 OSC V02 Şema Pdf Dosyası İndir

Bu noktadan çıkarak kristalin yerine geçebilecek çok kararlı bir referans kaynağı olarak GPS kullanmaya karar verdim. [Ref:3,4,5]

Benim çalışma odam dışarıyı görmediği için GPS alıcısını ya dışarıya taşımak ya da antenini dışarıya taşımak gerekiyordu. Anten dışarıdaolura, gelen sinyalin 1,5 GHz civarında olacağı için alıcıya kadar kaliteli, az kayıplı bir kablo kullanmak gerekli. Ancak RG58, RG59 kesinlikle olmaz. Bu nedenle alıcıyı dışarı taşımak daha mantıklı olur. O zaman alıcıdan gelen sinyali RG58 ile taşıyabilirsiniz. Benim elimde daha önceden aktif bir GPS anteni olduğu için antensiz bir U-bloxNEO-7M’li bir alıcı kullandım. [Ref:14,15]

İyi haber, NEO-7M in saat çıkışını istenilen bir frekansa yazılım ile ayarlanabiliyor. Böylece çok sık kullanılan 10Mhz referans elde etmek mümkün. Kötü haber ise “jitter”. Her frekansta jittersiz (ben jitter e “seğirme” diyorum) sinyal elde etmek mümkün değil.

NEO-7M çıkışında olan jitterli ve jittersiz sinyal ne demekreferanslara bakarak anlayabilirsiniz. İyi haber, bu her frekansta olmuyor. Mesela 8MHz de çok temiz jittersiz çıkış elde etmek mümkün. [Ref:11,12,13]

Özetleyecek olursak;

SI5751A için 27MHz temiz kararlı bir referans saati gerekiyor. NEO-7M ise 8Mhz (NEO-7M içinde 48MHZ kristal bulundurduğu için aşağı doğru 48`i tam bölen sayılarda frekansı çok düşük jitter ile üretebilir.)

Bu ikisini birbirine bağlamak için yeni bir PLL gerekiyor. Bu PLL referans olarak 8 MHZ kullanmalı, programlanarak 27 MHZ üretmeli ve jitter üretmemeli ya da çok çok az üretmeli. Bunun için Cirruslogic firmasının CS2000-CP PLL entegresini seçtim. [Ref:14]

NEO-7M ve CS2000-CP için ikinci bir Arduino NANO daha kullanmak zorunda kaldım. Çünkü birincisinde yer kalmadı, daha kapasiteli bir Arduino yada geçmek istemedim. NEO-7M ile yapılmış devrenin son hali aşağıdadır.

gps-ref-sig-sema-2

Şekil-2. Devre şeması.

GPSREF 27 MHz Şema Pdf Dosyası İndir

Cihaz ilk çalıştığında içindeki 8MHz kristal ile lokal çalışmaya başlıyor ve GPS alıcısı “Cold-Boot” oluyor. Yaklaşık 50 sn sonra GPS`e geçiyor. Herhangi bir şekilde GPS çalışmaz hale gelirse (kablo kopması, uydu alamama gibi) cihaz otomatik olarak lokal duruma geçiyor. Arıza düzeldikten sonra tekrar GPS durumuna dönüyor. Bu durumu cihaz üzerindeki LED’lerden görebiliriz.

Cihazın bitmiş halinin genel özellikleri;

  • 9 Hane frekans gösterimi
  • 1Hz, 10Hz, …. 100MHz frekans aralığında değiştirme
  • Kanal seçimi (CH1A ve CH1B, CH2, CH3)
  • CH1A ve CH1B:10KHZ – 150MHZ
  • CH2:10KHz – 100MHZ
  • CH3:10KHz – 150MHZ
  • Lokal kristal ile çalışmada kalibrasyon özelliği
  • Çıkışlar, 50 Ohm
  • %50 Dutycycle
  • Besleme, harici 5VDC, yaklaşık 200mA

Sonuç ve Öneriler

Bu çalışmada laboratuvarda kullanılan cihazlar için referans kaynağı yapılmış ve çalıştığı görülmüştür. Gerekli görüyorsanız ve kullandığınız alıcı/verici cihazlarınızın referans frekans girişi varsa orada da kullanabilirsiniz. Cihazın çıkışı düşük frekanslarda kare dalga olup, frekans yükseldikçe üçgen dalgaya kaymaktadır. Bu nedenle düşük frekanslarda tek sayılı harmonik frekans yükseldikçe de bir miktar çift sayılı harmonik üretmektedir. Kullanacağınız cihazlar harmoniklerden etkileniyor ise yada sinüs gerekiyor ise uygun filtre kullanmanızı tavsiye ederim.

Cihazın baskı devreleri prototip aşamasında değişikliklere uğradığı için son halini yapmadım. Bunu size bırakıyorum. Cihazın CH1-A ve CH1-B çıkışları 10MHZ için tampon devrelere sahiptir. Tampon devrenin son hali aşağıdadır.

gps-ref-sig-sema-3

Şekil-3. Devre şeması.

Buffer-3 Şema Pdf Dosyası İndir

Diğer çıkışlar doğrudan “SI5351A” nın çıkışlarından alınmıştır. Zaman bulursan tüm çıkışlar için DC-150MHZ arasında çalışan “AGC” ve “Voltage-Controlled Amplifier” eklemeyi planlıyorum. Böylece çıkış seviyesini her frekansta istediğimiz seviyede ve sabit olmasını sağlayacağım.

Kullandığım NEO-7M içindeki PLL’de kullandığı kristalden dolayı kararlılık konusunda tartışılabilir. Ancak daha kararlı çalışan ve programlanabilir GPS alıcılar ile daha iyi sonuçlar alınabilir.

Arduino Kodu
Arduino Kod Dosyalarını İndir

Referans ve Kaynaklar

(1) https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/Si5351-B.pdf
(2) https://qrp-labs.com/
(3) http://www.oscilent.com/esupport/TechSupport/ReviewPapers/IntroQuartz/vigcomp.htm
(4) https://gssc.esa.int/navipedia/index.php/GPS_Time_and_Frequency_Transfer_Techniques
(5) http://walsworth.physics.harvard.edu/oldsite/Activities/Atomic%20clock/old_atomicclock.html
(6) https://pa0rwe.nl/?page_id=804
(7) https://janoc.rd-h.com/archives/649
(8) https://www.zl2pd.com/tiny85_si5351_VFO.html
(9) http://www.mehmetdivili.com/arduino-mega-2560-3-5-tft-lcd-si5351-ile-vfo-projesi/
(10) http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?34517-Synthesizer-on-Mega-2560-3-2-TFT-LCD-Si5351-V2-0
(11) https://www.youtube.com/watch?v=BGcNZM_X1IY
(12) https://www.youtube.com/watch?v=tYWuMe9v98k
(13) https://www.cirrus.com/products/cs2000/
(14) https://www.cirrus.com/products/cs2000/
(15) https://www.u-blox.com/en/product/neo-7-series
(16) https://www.aliexpress.com/item/32806780733.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.27424c4dF9APnk

Kreiken Rasathanesi’ndeki Radyo Teleskop Anteni Mekanizmasının İncelenmesi

 Barış DİNÇ, TA7W
 8 Temmuz 2019

1.         AMAÇ ve KAPSAM

1.1           Amaç

Bu çalımanın amac Ankara Üniversitesi Kreiken Rasathanesi’nde bulunan Radyo Teleskop antenini tekrar faal hale getirmeye katkı sağlamaktır. Çalışmaların amacı radyo teleskobun olabildiğince orijinal halinin muhafaza edilerek, ihtiyaç duyulan noktalarda modernizasyonlar uygulayarak tüm sistemi tekrar faal hale getirmektir.

Anten üzerinde yaptığımız ilk gözlemde, antenin dipol kısımlarının bütünselliğinin tamam olduğunu, motor kısımlarının bütünselliğinin de tamam olduğunu gördük. Fakat fonksiyonlarının tam olup olmadığı hakkında elimizde bir bilgi ve gözlem yoktu. Antenin aktif hale getirebilmek için iki takım oluşturduk. Bunlardan birincisi mekanik kısımlarını aslına eş olarak aynı fonksiyonları yerine getirebilecek şekilde çalışmasını sağlamak, ikincisi ise anten kısmını inceleyerek çalıştırılmasını yada daha geniş kapsamlı gözlemler için ilaveler/düzenlemeler/ değişiklikler yapma üzere çalışmalar yapmak amacındadır.

1.2           KAPSAM

Bu doküman kapsamında antenin mekanik yapısının çalışma prensipleri anlatılacak ve mekanik yapının orjinalindeki hareketleri yeniden yapabilmesi için yapılan çalışmalar ele alınacaktır.

2.         DÖKÜMANA GENEL BAKIŞ

2.1           İLGİLİ DOKÜMANLAR

Rasathane doküman arşivinden alınan sitem tanıtım dokümanları referans olarak kullanılmış olup, dokümanların içeriğinde antenin mekanik yapısının öalışması konusunda herhangi bir detay bilgiye rastlanmamıştır.

Antenin ve elektronik sistemlerin üretiminin 1950-1960’lı yıllarda NEDERLAND TELEKOM tarafından yapılmıştır, internet araştırmalarında benzer sistemlere rastlanmış olsa da bu antenin bşrebir benzerine denk gelinememiştir.

2.2           TANIMLAR

Yoktur.

2.3           KISALTLAMALAR

Kısaltma Açıklama
AC Alternative Current
Hz Hertz
VAC Voltage Altrnative Current

3.         SİSTEME GENEL BAKIŞ

Prof. Dr. Egbert Adriaan Kreiken’in hatırasına saygı için öncelikle ana amacımızın antenin ana yapısının bozulmamasını sağlama olması kararını aldık.

Motor ve hareketli kısımlar üzerinde yaptığımız gözlem, onarım ve bakımlarda  dikkatimizi çeken önemi bir husus, mekanik sistemin tüm vida ve hareketli parçalarının paslanmaz malzemeden üretilmiş olması idi (pirinç vs). Bu da mekanik sistemi uzun yıllara rağmen korozyona uğramamasını sağlamıştır.

İlk önce tüm hareketli mekanik sistemi kimyasallarla temizleyip yağlayıp hareketlerin daha yumuşak ve sarsıntısız olmasını sağladık. Elde edilen kısıtlı dokümanlarda da mekanik sistemi periyodik olarak bakımının yapılmasından söz edilmektedir.

Elektrik ve elektromekanik kısmının incelenmesi, varsa arızalarının giderilmesi işleri kapsamında;

Sistem üzerinde iki adet motor olduğu ve bunlardan sağ tarafta yer alanının ekvatoryal ve güneş senkron hareketi sağlayan motor olduğu görülmüştür. Solda yer alan motorun ise anteni hızlı olarak ileri ya da geri hızlı hareketle istenilen pozisyona getirilmeyi sağladığı görülmüştür.

Motorların 50Hz şehir şebekesini senkronlamak amacıyla kullandığı ve hazırlanan dişli tertibatları ile güneşin hareketine esenkron bir hareketin sağlandığı belirlenmiştir.

Anten güneş gözlemi amacıyla tasarlandığı için ekvatoryal hareketi bulunduğu yerden batı yönüne doğru yapmaktadır. Yaptığımız kontrolde ekvatortal hareketin tüm fonksiyonlarının çalıştığını gördük ve test ettik.

Sistemin kapakları üzerinden birine kabartma/kazıma olarak çizilmiş olan bağlantı blok şeması görünümü aşağıdaki şekildeki gibidir;

Şekil 1 Orijinal Motor ve Anahtar Şeması

3.1           GÜNEŞ SENKRON Ekvatoryal Hareket

Ekvatoryal hareket sağlayan mekanik yapının blok şeması aşağıdaki gibidir;

Şekil 2 Ekvatoryal Hareket Blok Şeması

Ekvatoryal hareket şekilde görülen AC motorun öncelikle başlangıç sarımlarının M-S-L olarak işaretlenmiş rölenin sarımı üzerinden sürülerek ilk kalkışı yapması ile başlar. İlk hareketinde çok akım çeken kalkış motoru rölenin çekmesine neden olur ve dönmeye başladığında çektiği akım düşer, akım düşünce role çekmeyi bırakır ve hareketin devamlılığı sağlanmış olur.

Ekvatoryal hareketi sağlayan parçalar ve kullanımı şu şekildedir;

  • Ekvatoryal hareket anahtarı açılarak ekvatoryal senkron motorun ilk kalkış için enerjilenmesi sağlanır,
  • Hızlı ileri -geri hareketi sağlayan ikinci motorun herhangibir hareket yapmaması amacıyla bu motoru enerjileyecek olan 3 konumlu (1-0-2) anahtarı 0 pozisyonunda olmalıdır, böylece bu motora enerji gitmeyecektir

Şekil 3 Anahtar Konumları

  • Aşağıdaki şekilde görülen kavrama kolu vidası gevşetilerek üst dişliye geçirilecek ve vida tekrar sıkılacaktır. Bu kavrama kolunun görevi anteni hareket ettirecek olan ana dişliye hangi motorun gücünün uygulanacağını belirlemektir. Kavrama kolu yukarı dişliye yaslandığında ekvatoryal hareketi yapan motor yükü üzerine alacaktır, kavrama kolu aşağıdaki dişliye yaslandığında ise hızlı (1-02 anahtarının konumuna uygun olarak hızlı veya çok hızlı) hareket motoru yükü üzerine alacaktır. Aşağıdaki şekilde kavrama kolu ve dişliler gösterilmiştir;

Şekil 4 Kavrama kolu ve dişliler

Yapılan çalışmalar esnasında herhangibir malzeme yenilemesine gerek olmaksızın birtakım temizleme ve düzenleme faaliyetleri ardından bu hareket sorunsuz olarak çalıştırılabilmiştir.

3.2           HIZLI İLERİ-GERİ EKVATORYAL HAREKET

Yaptığımız kontrollere anteni hızlı olarak doğu ya da batı yönünde hareket ettiren sistemin motorunun çalışmadığı, ancak motor elle tahrik edildiğinde döndüğü gözlemlenmiştir.

Kullanılan motorun özellikleri aşağıdaki tabloda verilmiştir;

Tablo 1 –Hızlı ekvatoryal ileri-geri hareket motoru özellikleri

Üretici Brown-Boveri
Besleme Voltajı 220 VAC
Besleme Frekansı 50 Hz
Gücü ¼ hp

 

Motorun içinde bir ana sargı ve bir yardımcı sargı vardır. Yardımcı sargıya çok kısa süreli (örneğin 1sn kadar) gerilim uygulanarak motor kalkışı sağlanmaktadır. Bu ilk kalkışı sağlamak ve daha sonra devreden çıkmasını sağlama görevi, üzerinden seri olarak akım akıtılan rolelerdedir.  Yardımcı sargıya uygulanan voltajın yönü değiştirilerek motorun yönü de değiştirilebilmektedir. Yardımcı sargıya gerilimin uygulama yönü 1-0-2 şeklinde kodlandırılmış olan ve iç yapısı aşağıdaki gibi olan çoklu komütatör ile sağlanmaktadır;

Şekil 5 1-0-2 Komütatör İç Yapısı Şeması

Yardımcı sargıyı devreye sokmak için ana sargıya seri olarak bir akım rölesi kullanılmıştır. Rölenin kontakları normalde açık NA pozisyonundadır. Ana sargıya gerilim uygulandığında, ana sargıdan geçen akım, akım rölesinden de geçmekte ve kontakları kapalı hale gelmektedir. Kapanan kontaklar üzerinden yardımcı sargıya da enerji uygulanmakta ve motor yardımcı sargıya uygulanan voltajın yönüne bağlı olarak dönmeye başlamaktadır. Motor devrini aldıktan sonra üzerinden geçen akım düşmekte, düşen akımdan dolay akım rölesi kontakları açık pozisyona geçmekte ve motor dönmeye devam etmektedir.

Motorun böyle çalışması beklenirken dönmeye başlamamasından dolayı elektrik sistemi ana kutu kapağında bulunan şemaya göre incelenmiştir. Arızalanabilecek tüm parçalar ve bağlantılar gözden geçirilmiştir.

1-0-2 anahtarının yapılan incelemeler ve testler sonrasında sağlam olduğu gözlemlenmiştir.

Motor sökülerek atölye şartlarında test edilmiş ve sağlam olduğu görülmüştür. Kalkış anında 2,7A ve normal çalışmada 1,6A akım çekmekte olduğu kaydedilmiştir.

Akım rölesinin arızalı olduğu tespit edilmiştir. Piyasadan benzer röleler temin edilmiş ancak gerek mekanik problemlerinden gerekse uygun sarım sayılarına sahip olmadıklarından kullanılamamıştır. Sistemin yaşı göz önüne alındığında orijinal parça bulmanın mümkün olamayacağı değerlendirilmiştir. Bunu üzerine akım rölesi iptal edilerek yardımcı sargıya 1sn enerji verecek bir adet zamanlama rölesi eklenmiştir. Bu zaman rölesi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir;

Şekil 6 Eklenen Zaman Rolesi

Zaman rölesi 1-0-2 anahtar kapağı üzerine ray takılarak uygun şekilde montajı yapılmıştır.

Diğer bir husus da anten limit anahtarlarından birinin arızalı olduğu görülerek yenisi ile değiştirilmiştir.

Olası hatalı/kopuk teller için tüm bağlantılar tekrar gözden geçirilmiş eskimiş yıpranmış soket bağlantıları yenilenmiştir.

Motor test edilerek başarı ile çalıştığı gözlemlenmiştir.

Yapılan eklenti aşağıdaki şekilde gösterilmiştir;

Şekil 7 Eklenen Zaman Rolesi Bağlantı Şeması

Antenin hızlı olarak ileri veya geri yönde hareket ettirilebilmesi için izlenmesi gereken adımalar aşağıdaki gibidir;

  • Ekvatoryel hareket anahtarının kapalı konuma getir,
  • 1-0-2 anahtarı 0 pozisyonunda olmalı,
  • Kavrama vidasını gevşet ve alt dişliye geçirerek vidayı tekrar sık,
  • 1-0-2 anahtarını 1 ya da 2 pozisyonuna al ve motorun dönüşünü sağla, antenin hareket ettiğini kontrol et,
  • Anteni diğer yöne çevirmek için 1-0-2 anahtarını 0 pozisyonuna al ve motor tam durana kadar bekle. (Motor tam durmadan diğer pozisyona alırsanız motorun doğasından ötürü aynı yönde dönmeye devam edebilir.) Motor tam durduktan sonra 1-0-2 anahtarını diğer pozisyona al.
  • Anten hareket sistemi üzerinde iki adet limit anahtarı vardır. Bunlar antenin aşırı uca gitmesine engel olmak için ekvatoryal ya da sağ-sol motorlarının elektriğini kesmektedir. Böyle bir durumda aktif durumdaki motoru kullanarak yada elle döndürerek limit anahtarı kesmesinden kurtulabilirsiniz.

Hızlı sağ sol mekanizmasının yapısından dolayı (kavrama kolunun ve gerekli şaft hareketi) otomatik hale getirmek mümkün görünmemektedir. Ancak ana şaft tahriği doğrudan linear yada bir step motor ile sürülürse mümkün olabileceği değerlendirilmiştir.

Sisteme aşağıdaki malzemeler eklenmiştir;

  • 1 adet zaman rölesi – MCB-7
  • Kablo,
  • Klemens,
  • Soket

4.         BAKIM

Sistemin tekrar çalıştırılması esnasında aşağıdaki malzemeler ile bakım yapılmış olup sistemin daha uzun yıllar ayakta kalabilmesini sağlamak amacıyla aşağıdaki malzemeler ile bakım yapılması önerilir.

Yağlama malzemeleri:

  • Förch S411 pas sökücü
  • Förch S402 sıvı gres
  • Förch S485 lityum tabanlı gres (-30, +125 derece

5.         SONUÇ VE ÖNERİLER

Bu doküman kapsamında da anlatıldığı şekli ile Ankara Üniversitesi Kreiken Rasathanesi’nde bulunan radyo teleskop anteninin mekanik aksamları ilk günkü çalışma prensiplerine uygun olarak yeniden hayata geçirilmiştir.

Mekanik yapı ardından anten ve alıcı çalışmaları da tamamlanarak sistemin yeniden aktif edilmesi sağlanabilecektir.

Bu dokümanın “Bakım” başlığı altında belirtilen malzemeler ile peryodik olarak bakımının yapılması durumunda çalışmasına daha uzun yıllar sağlıklı bir şekilde devam edebileceği değerlendirilmektedir.

Kreiken Rasathanesi’ndeki Radyo Teleskop Anteni’nin İncelenmesi

 Barış DİNÇ, TA7W
 7 Temmuz 2019

Ankara Üniversitesi’nin Ahlatlıbel’de bulunan KREIKEN Rasathane’sinde bulunan ve en son 1970 yıllarda kullanılan radyo teleskobunu TAMSAT olarak yeniden çalıştırma faaliyetlerine başlamıştık. Geçtiğimiz haftalarda yerinde yaptığımız bir inceleme sonrasında antenin modellenmesi ve çalışma parametrelerinin oluşturulması konusunda da çalışmalarımızı hızlandırdık.

Bu alandaki çalışmaları derneğimiz üyelerinden Türker Dolapçı (TA2OTD)’nin akademik yaklaşımı ile de bir rapor haline getirmeye çalışacağız.
Geçtiğimiz haftalarda yapılan yerinde incelemeleri ekte bulunan doküman ile kayıt altına almaya çalıştık. İlerleyen zamanlarda simülasyonlar ve antenin çalışma detaylarını da buradan sizlerle paylaşacağız.

ANTEN RAPORU İÇİN BURAYA KLİKLEYİNİZ (PDF)

 

Cubesat Dokümantasyon Çalışmaları Son Hızla Devam Ediyor

 Barış DİNÇ, TA7W
 1 Eylül 2018

1 Eylül 2018 tarihinde, değerli TAMSAT üyeleri ve destekçilerinin bir araya geldiği geleneksel haftalık toplantısında bu hafta, Küp Uydu Ar-Ge çalışmaları ve yapılacak başvurular kapsamında kullanabilmek amacı ile hazırlanan dokümantasyon üzerinden geçilerek eşdeğer gözden geçirmeler yapıldı. Toplantı için alışılagelmiş toplantı odaları yerine bu hafta yapılan toplantı bir “Kahveci” dükkanının VIP salonunda gerçekleştirildi.

Oldukça eğlenceli ve bol şakalaşmalı ama bir o kadar da bilimsellik ve üretkenlik içeren sıradışı toplantımız kapsamında aşağıdaki konularda fikir tartışmaları yapıldı;

  • Küy Uydu Mimarisi
  • Küp Uydu Yapısı (Frame)
  • Anten sistemleri
  • Yer Kontrol İstasyonu
  • Elektrik Güç Sistemi   (EPS)
  • İletişim Sistemleri
  • Güneş Panelleri

Hazırlanan taslak dokümanın içeriğinde aşağıdaki düzenlemelerin yapılmasına karar verilmiş ve yapılan toplantıya ait ekteki toplantı tutanağı hazırlanmıştır. (tamsat_010918)

Toplanti sonrasinda Turker Dolapci tarafindan yapilan küp uydu anten simülasyonu sonuçları konusundaki anlatımı gerçekleştirildi.

Katılımcılar:

  • Tahir DENGİZ
  • Barış DİNÇ
  • Burcu AYBAK
  • Baran AKBIYIK
  • Türker DOLAPÇI
  • Prof. Dr. Yıldırım SARA
  • Doç. Dr. Ergin DİLEKÖZ
  • Prof. Dr. Yücel BALBAY
  • Bora YURTÖREN
  • Şahin KÜLİĞ
  • Levent POSTOĞLU

Yapılan bu eğlenceli çalışmayı unutmamak ve gelecekte hatırlayarak TAMSAT tarafından yapılan çalışmaları tarihe not edebilmek amacıyla bu güne ait güzel fotoğraf karelerini bu yazı ile paylaşmak istedik.

Bu çalışmalarımızda konuya ilgi duyan her gönüllüyü/meraklıyı aramızda görmek isteriz.

 

Güneş Panelini Simüle Eden Güç Kaynağı

 Şahin KÜLİĞ (TB2BCS)
 27 Haziran 2018
TAMSAT AR-GE

Güneş paneli ile çalışacak bir devreyi test etmek isteseniz o gün hava ya kapalı ya da yağmurlu olur. Peki akşam test etmek isterseniz? Bir güneş paneli bildiğimiz bir güç kaynağı biçiminde çalışmıyor. Bu sebepten test edilecek devrenin girişine ayarlı bir güç kaynağı bağlayarak doğru sonuçlara ulaşamayız. Bir güneş paneli özellikleri nelerdir nasıl çalışır? Aşağıdaki grafiklerde basit açıklamalar bulacaksınız.

TAMSAT Cubesat VHF/UHF Transponder V1.0

 Barış DİNÇ, TA7W
 9 Mart 2018
TAMSAT AR-GE

1KAPSAM / SCOPE

1.1Tanım / Identification

Yeryüzündeki verici istasyonlarından (uydu kullanıcılarından) gönderilen radyo sinyallerini alıp başka bir frekanstan zaman gecikmesi olmaksızın yeryüzüne geri gönderecek alt sistem transponder modulüdür.

1.2Sistem / Alt Sisteme Genel Bakış / System / Subsystem Overview

Hazırlanacak olan 3U büyüklüğündeki (30X10X10 cm) Amatör Uydu’nun yer istasyonları arasında iki yönlü haberleşme yapabilmesi amacıyla kullanılacak olan iletişim modulüdür. Temel olarak görevi; yer istasyonlarından alınan sinyallerin başka bir frekansa taşınarak yeniden dünyaya gönderilmesi, olarak tanımlanabilir.

Uydu üzerinde en az iki farklı muhaberenin aynı anda yapılabilmesini sağlayan ve amatörler tarafından kullanılan iltişim modulasyon tiplerini (AM/FM/CW/SSB/PacketRadio vb.) destekleyecek özellikte olması hedeflenmektedir.

Şekil 1 – Uydu Çalışma Konsepti

1.3Dokümana Genel Bakış / Document Overview

Bu dokümanda uydunun “Transponder Modülü”nün teknik gereksinimleri, kısıtları, tasarım kararları, teknik tasarım detayları, çalıştırılma şekli ve diğer modüller ile olan ilişkileri anlatılacaktır.

2İLGİLİ DOKÜMANLAR / REFERENCED DOCUMENTS

Yoktur.

3SİSTEM / ALT SİSTEM TASARIM KARARLARI / SYSTEM / SUBSYSTEM DESIGN DECISIONS

Transponder tasarımı için aşağıdaki kısıtlar ve tasarım kriterleri göz önüne alınmıştır;

  • Uydu transponderine UPLINK (yerden uyduya çıkışlar) VHF bandından, DOWNLINK(uydudan yere inişler) UHFbandından olacaktır. Eğer iniş için VHF bandı kullanmak istenir ise, VHF’nin 3. harmoniği UHF bandına denk geleceği için, ve bu harmoniğin dinleme üzerine olacak olumsuz etkisini azaltmak için çok keskin filtreler kullanılması gerekeceği için bu çıkış/iniş bantları tercih edilmiştir.

  • Transponder üzerinde alıcı temel frekansı 145.800Mhz ile 146.000 Mhz arasında ayarlanabilir olacaktır. Frekans seçimi uydu fırlatılmadan önce ayarlanacak olup fırlatma sonrasında frekans değişikliği yapılmayacağı öngörülmüştür.

  • Transponder üzerinde verici temel frekansı 435.000Mhz ile 438.000 Mhz arasında ayarlanabilir olacaktır. Frekans seçimi uydu fırlatılmadan önce ayarlanacak olup fırlatma sonrasında frekans değişikliği yapılmayacağı öngörülmüştür.

  • Yeryüzünden gönderilen zayıf sinyalleri işelenebilecek seviyeye getirebilmek amacı ile üzerinde bir önkuvvetlendirici katı bulunduracaktır.

  • Filitreleme ve bant genişliği sınırlandırmaları için öncelikle uygun bir frekansa (arafrekansa downconvert) çevrilip ardından hedef frekansa çevrim (upconvert) işlemleri ile çalışacak bir yapı hazırlanacaktır.

  • Transponder gönderici modulasyon tipinden bağımsız olarak lineer olarak çalışacaktır. Gönderici sinyalleri için herhangibir kanal bant genişliği sınırlaması uygulanmayacaktır. Gönderenin sinyal özellikleri (modulasyon tipi, bant genişliği, vb.) değiştirilmeden aynı şekilde downlink frekansından güçlendirilerek dünyaya gerigönderilecektir.

  • Downlink UHF vericisinin toplam çıkış gücü maximum 30dBm olacaktır. Bu güç en az 2 (iki) kademeli olarak ayarlanabilir olacaktır.

  • Uydu transponderi FC (Flight Computer) tarafından devreye alınıp çıkartılacak, böylece kullanımayacağı zamanlarda transponderin devre dışı olması sağlanacaktır.

  • Transponder en fazla 250 gram ağırlığında olacaktır.

  • Uydunun kendisi 3U standardında olacağı için hazırlanacak olan tüm birimlerin ölçüleri gerekli standard için uygun olacarak hazırlanacaktır (Örn; boyutları 9x9cm olmalı, vb.)

4SİSTEMİN YAPISAL TASARIMI / SYSTEM ARCHITECTURAL DESIGN

VHF Bandında belirlenmiş bir bant genişliğine sahip bir aralıktan sinyalleri alıp UHF bandına taşıyacak ve güçlendirerek tekrar yayınlayacak olan transponder modulünün genel yapısı aşağıdaki şekilde verilmiştir.

Şekil 2 – Transponder genel Yapısı

Yukarıdaki blok gösterimindeki birimler şu şekilde isimlendirilmektedir;

VHF anten giriş birimi,

Güç yükselteç birimi,

Mixer birimi,

VCO (Voltage Controlled Oscillator),

Band Geçiren Filtre,SAW Filtre,

Mixer,

VCO,

Güç yükselteç birimi,

UHF anten çıkış birimi.

Bu birimlerin görevleri, çalışma prensipleri, teknik özellikleri ve birbirleri ile olan ilişkileri aşağıdaki bölümlerde açıklanacaktır.

4.1Genel Yürütme (Execution) Kavramı / Concept of Execution

Transponder’in alt birimlerini ve kısaca çalışma prensinini şu adımlarla açıklayabiliriz;

  • VHF anteninden algılanan sinyaller bir helical filitre ile sınırlandırılırlar, böylece sadece belirlenmiş bir aralıktaki VHF sinyalleri bir sonraki bölüme ulaşabilecektir.

  • Anten katından gelen sinyalin kendisininin ve bu sinyalin filitreleme ile de bir miktar zayıflamaya uğrayacağı göz önüne alındığından helical filitre devresinin hemen ardından bir sinyal güçlendirme işlemi yapılmaktadır.

  • Sinyali direkt olarak UHF bandındaki yayın frekansına taşımak yerine önce başarılı bir filitrelemenin yapılabileceği 86.850 Mhz bandına birinci mixer devresi ile daha sonra asıl çıkış frekansına taşınacaktır. Bu nedenle birinci mixer frekansı olarak 58.950Mhz tercih edilmiştir.

  • Birinci mixer çıkışı da oluşabilecek zayıflamalara karşın ve sistemin hassasiyetini artırmak için bir yükselteçten geçirilmektedir.

  • Birinci mixer çıkışında oluşacak ve yükselteç devresinde yükseltilecek olan giriş frekanslarının toplam ve farklarından, frekansların toplamları bileşenini seçebilmek için sinyaller bir filitreden daha geçirilmektedir. Bu filitre sistemdeki en kritik bant genişliği seçimini yapacağı ve sinyal üzerindeki kirlenmeyi minimize etmesi gerekeceği için SAW filitre olarak tercih edilmiştir. Bu amaçla piyasadan temini kolay olan 86.850Mhz filitreler seçilmiştir.

  • 86.85Mhz bandındaki sinyalimiz ikinci mixer devresinde 524.350Mhz’lik bir sinyal ile karıştırılmaktadır. Birinci mixer çıkışının aksine, ikinci mixer çıkışında, giriş frekanslarının toplamı yerine farkının kullanılması tercih edilmiştir. Bu nedenle ikinci mixer çıkışındaki frekansımız 437.5 Mhz civarında olacaktır. Çıkış frekansının bandının belirlenmesinde temel olarak ikinci mixerde kullanılacak lokal osilatör frekansı etkili olacaktır.

  • İkinci mixer çıkışında hedeflenen UHF bandındaki frekans aralığında yer alan sinyali, uçuş bilgisayarından alınan güçlendirme katsayısı değeri kullanılarak güçlendirilip anten katına gönderilmektedir.

  • Olası anten sorunlarını algılayıp, transponderin RF çıkış devrelerinin zarar görmesini engellemek amacı ile anten katı öncesinde bir anten kuplör (antenna coupler) devresi kullanılarak buradan elde edilen bilgi çıkış RF yükseltecinin hemen önüne yerleştirilmiş bir sinyal zayıflatıcıyı kontrol etmek için kullnılmıştır. Böylece antende bir sorun oluştuğunda bu zayıflatıcı sinyal seviyesini zayıflatacak, RF yükseltecine giren RF gücü azalacağı için çıkış gücü de azalmış olacak, böylece anten katından geri yaznsıyacak RF miktarı da azaltılmış olacaktır. Bu durum RF çıkış modulünün zarar görmesini engelleyecektir.

  • Güçlendirilmiş ve çıkış frekans aralığındaki sinyal UHF anteni yardımı ile havaya/uzaya gönderilecektir.

4.1.1Otomatik Kazanç Kontrolü (AGC)

Transponder’in sağlıklı çalışması ve farklı seviyelerdeki giriş sinyallerinin sistemi olumsuz etkilememesi için RF yolu üzerinde bir kazanç kontrolü kontrol geribesleme sistemi kurmak gerekmektedir. VHF girişindeki sinyallerin seviye olarak birbirlerinden farkının maksimum 40.9dB civarinda olacağı varsayıldığında otomatik kazanç kontrolünün en az 40-45dB civarında olması gerektiği öngörülmektedir. Bu durum aşağıdaki tabloda yapılan bütçe hesapları ile değerlendirilmiştir, tablo ile ilgili varsayımlar şunlardır;

  • Çalışma frekansı 145.800Mhz’dir,

  • Yer istasyonlarının uyduya uzaklığı minimum 800Km (tepe geçişi durumu) olacaktır,

  • Yer istasyonlarının uyduya uzaklığı maksimum 3000Km (ufuk uzaklığı) olacaktır,

  • Yer istasyonu ile uydu arasındaki en yüksek kayıp 145.22dB’dir,

  • Yer istasyonları 1-500 Watt arasında çıkış gücü kullanabilirler,

  • Yer istasyonlarının her birinde 3dB iletim hattı kaybı olmaktadır,

  • Yer istasyonları 6-20dBi kazançlı antenler kullanabilirler,

  • Uydu alıcı antenimizin kazancı 2dBi’dir.

İstasyon-1

İstasyon-2

İstasyon-3

İstasyon-4

Çıkış Gücü (Watt)

1.00

5.00

100.00

500.00

Çıkış Gücü (dBm)

30.00

36.99

50.00

56.99

İletim Kayıpları (dB)

3.00

3.00

3.00

3.00

Anten Kazancı (dBi)

6.0

12.0

12.0

20.0

EIRP (dBm)

33.00

45.99

59.00

73.99

Polarizasyon Kaybı (dB)

3.00

3.00

3.00

3.00

Iyonosfer Zayıflatması (dB)

1.00

1.00

1.00

1.00

Uydu Anten Kazancı (dBi)

2.0

2.0

2.0

2.0

Uydu İletim Hattı Kaybı (dB)

0.20

0.20

0.20

0.20

Alıcı Gürültü Eşiği (dBm)

-138.0

-138.0

-138.0

-138.0

Uyduya Ulaşan En Zayıf Sinyal (dBm)

-114.42

-101.43

-88.42

-73.43

Siyan Gürültü Oranı (S/N dB)

23.58

36.57

49.58

64.57

Tablo 1 – AGC Bütçe Hesapları

Yukarıdaki tablo şu şekilde özetlenebilir; 1 watt çıkış gücüne ve 6dBi anten gücüne sahip bir istasyon ile, 500 watt çıkış gücüne sahip 20dBi kazançlı bir anten kullanan istasyon uyduya aynı uzaklıktan erişiyor iken uyduya erişen sinyal seviyeleri sırası ile -114.42 dB ve -73.43 dB olacaktır.

4.2Sistem / Alt Sistem Bileşenleri / System / Subsystem Components

Transponder altistemleri ve bu altsistemlerin birbirleri ile olan ilişkileri aşağıdaki blok diyagramında verildiği gibidir;

Şekil 3 – Transponder Altsistemleri Blok Diyagramı

Şekil 4 – İlk Transponder Prototipi

Altasitemlerin teknik özellikleri aşağıdaki bölümlerde ele alınacaktır.

4.2.1VHF Ön Yükselteç Birimi

VHF anteni tarafından algılanan sinyallerin işlenebilir düzeye getirilmesi sağlamak amacı ile yapılacak olan ön yükselteç devresinde Mini-Circuit tarafından üretilen ERA-3 elemanı kullanılacaktır.

ERA-3 seçiminde dikkate alınan frekans aralığı, gerilim seviyeleri ve kazanç oranları vb. bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir;

Tablo 2 – ERA-3 Teknik Özellikleri

ERA-3 elemanının fiziksel görünümü, bacak bağşantısı ve iç devre yapısı ile ilgili görünümler aşağıdaki gibidir;

Şekil 5 – ERA-3 Bacak Bağlantısı, Devre Yapısı ve Fiziksel Görünümü

ERA-3 örnek uygulaması aşağıdaki gibidir;

Şekil 6 – ERA-3 Örnek Uygulama

4.2.2VHF Band Geçiren Helikal Filtre

Transponder’in giriş frekansındaki sinyallerin süzülmesi ve diğer bantlardaki (frekanslardaki) sinyallerin giriş sinyallerini etkilememesini sağlamak amacı ile TOKO America firmasına ait 100-240Mhz aralığında çalışabilen 145Mhz merkez frekansına sahip CBT üçlü filitresinin kullanılması planlanmıştır.

CBT seçiminde dikkate alınan frekans aralığı, zayıflatma değerleri vb. bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir;

Tablo 3 – CBT Teknik Özellikleri

CBT modulünün fiziksel görünümü ve bacak bağlantı bilgileri aşağıdaki gibidir;

Şekil 7 – CBT Bacak Bağlantısı ve Fiziksel Görünümü

CBT modulünün çalışma frekans karakteristiği aşağıdaki gibidir;

Şekil 8 – CBT Frekans Tepkisi Grafiği

Kart tasarımında dikkate alınacak fiziksel boyut ve kılıf bilgileri aşağıdaki gibidir;

Şekil 9 – CBT Modülü Fiziksel Boyutları

4.2.3Güç Yükselteç Elemanı

Güç yükselteci seçiminde; çalışılacak tüm frekanslar için ayrı ayrı güç yükselteç devreleri tasarlayıp bunların özelliklerinin değerlendirilmesi yerine geniş bantlı ve çok düşük gürültü oranına sahip bir bileşen olan PHILIPS firmasının ürettiği OM2045 geniş bantlı yükselteç modulü kullanılması tercih edilmiştir.

OM2045 seçiminde dikkate alınan frekans aralığı, gerilim seviyeleri ve kazanç oranları vb. bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir;

Tablo 4 – OM2045 Teknik Özellikleri

OM2045 modulünün fiziksel görünümü, iç devre yapısı ve modulün PCB’si ile ilgili görünümler aşağıdaki gibidir;

Şekil 10 – OM2045 Bacak Bağlantısı, Devre Yapısı ve Fiziksel Yapısı

OM2045 geniş bantlı yükselteç modulünün çalışma frekans aralığı için kazanç grafiği aşağıdaki gibidir;

Şekil 11 – OM2045 Kazanç-Frekans Grafiği

Kart tasarımında dikkate alınacak fiziksel boyut ve kılıf bilgileri aşağıdaki gibidir;

Şekil 12 – OM2045 Fiziksel Boyutları

4.2.4VCO (Voltage Controlled Oscillator)

Transponder birimlerinde kullanılacak frekansların üretilmesi için Silicon Labs firmasının ürettiği 10Mhz ile 1.4Ghz arasında salınım üretmek üzere programlanabilir XO/VCXO modulü Si570 kullanılması planlanmıştır. (Özel NOT: Güç harcamasının çok yüksek olacağı değerlendirilerek Si570 yerine alternatif bir VCO çözümü üzerinde araştırma yapılacaktır. 1. Prototip Si570 ile hazırlanmıştır, transponder birim testleri bu devre ile yapılacak olup ilk revizyonda Si570 bileşeninin değiştirilmesi planlanmaktadır)

Si570 seçiminde dikkate alınan frekans aralığı, gerilim seviyeleri ve kazanç oranları vb. bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir;

Tablo 5 – Si570 Teknik Özellikleri

Si570’in iç devresinin blok yapısı aşağıdaki gibidir;

Şekil 13 – Si570 Blok Yapısı

Si570’in bacak bağlantıları ve fiziksel görünümü aşağıdaki gibidir;

Şekil 14 – Si570 Bacak Bağlantıları ve Fiziksel Görünümü

Kart tasarımında dikkate alınacak fiziksel boyut ve kılıf bilgileri aşağıdaki gibidir;

Şekil 15 – Si570 Fiziksel Boyutları

4.2.5Mixer (Karıştırıcı) Birimi

Mixer seçiminde aşağıda teknik özellikleri verilmiş olan 500Mhz’e kadar kullanılabilen Mini-Circuits firmasına ait ADE-1L elemanı kullanılması planlanmıştır.

Mixer olarak ADE-1L seçiminde dikkate alınan frekans aralığı, izolasyon oranları, vb. bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir;

Tablo 6 – ADE-1L Teknik Özellikleri

ADE-1L elemanının fiziksel görünümü ve iç devre yapısı ile ilgili görünümler aşağıdaki gibidir;

Şekil 16 – ADE-1L Devre Yapısı ve Fiziksel Görünümü

ADE-1L VHF/UHF uygulamalarında kullanılmak üzere tasarlanmış bir karıştırıcı olup çalışma frekans aralığı için kazanç izolasyon ve çevrim kayıpları grafikleri aşağıdaki gibidir;

Şekil 17 – ADE-1L Kazanç-Frekans Grafiği

Kart tasarımında dikkate alınacak fiziksel boyut ve kılıf bilgileri aşağıdaki gibidir;

Şekil 18 – ADE-1L Fiziksel Boyutları ve Bacak Bağlantıları

4.2.6SAW Filtre

Uydu transponderinin çok dar bantlı (30-70 Khz) çalışanilmesini sağlayabilmek amacı ile RFM firmasına ait PX1002 SAW filitresi kullanılacaktır. 86.85Mhz’de çalışan filitre ±12Khz ile ±25Khz arasında çalışabilmektedir.

SAW filitresi olarak PX1002 seçiminde dikkate alınan frekans aralığı, gerilim ve güç değerleri vb. Elektriksel özelliklerine ilişkin bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir;

Tablo 7 – PX1002 Teknik Özellikleri

PX1002 elemanının fiziksel görünümü ve genel uygulama devresi yapısı ile ilgili görünümler aşağıdaki gibidir;

Şekil 19 – PX1002 Uygulama Devresi ve Fiziksel Görünümü

PX1002 frekans tepkisi ve bastırma oranları aşağıdaki spektrum görüntülerindeki gibidir;

Şekil 20 – PX1002 Frekans Tepkisi Spektrum Görüntüleri

Kart tasarımında dikkate alınacak fiziksel boyut ve kılıf bilgileri aşağıdaki gibidir;

Şekil 21 – PX1002 Fiziksel Boyutları

4.2.7Çıkış Güç Yükselteç Birimi

Transponder’in UHF çıkışında sinyali 30dBm seviyesine yükseltebilmek ve sinyal seviyesini kontrol edebilmek amacı ile RFMD firmasının ürettiği RF5110G güç yükselteç modulü kullanılması tercih edilmiştir.

RF5110G seçiminde dikkate alınan frekans aralığı, gerilim seviyeleri ve kazanç oranları vb. bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir;

Tablo 8 – RF5110G Teknik Özellikleri

RF5110G modulünün fiziksel görünümü, iç devre yapısı ve bacak bağlantıları ile ilgili görünümler aşağıdaki gibidir;

Şekil 22 – RF5110G Bacak Bağlantısı, Devre Yapısı ve Fiziksel Yapısı

RF5110G yükselteç modulünün çalışma frekans aralığı için kazanç grafiği aşağıdaki gibidir;

Şekil 23 – RF5110G Kazanç-Frekans Grafiği

Transponderin çalışma bandı olan 450Mhz bandı için önerilen uygulama devresi aşağıdaki gibidir;

Şekil 24 – RF5110G Uygulama Devresi

Kart tasarımında dikkate alınacak fiziksel boyut ve kılıf bilgileri aşağıdaki gibidir;

Şekil 25 – RF5110G Fiziksel Boyutları

4.2.8Kuplör birimi

UHF antenine gönderilen RF sinyallerdeki giden ve dönen güç miktarlarını ölçmek amacı ile SYDC-20-13HP+ elemanı kullanılacaktır.

SYDC-20-13HP+ seçiminde dikkate alınan frekans aralığı ve performansdeğerleri aşağıdaki grafiklerde verilmiştir;

Şekil 26 – SYDC-20-13HP+ Teknik Özellikleri

SYDC-20-13HP+ modulünün fiziksel görünümü, iç devre yapısı ve modulün PCB’si ile ilgili görünümler aşağıdaki gibidir;

Şekil 27 – SYDC-20-13HP+ Bacak Bağlantısı, Devre Yapısı ve Fiziksel Yapısı

Kart tasarımında dikkate alınacak fiziksel boyut ve kılıf bilgileri aşağıdaki gibidir;

Şekil 28 – SYDC-20-13HP+ Fiziksel Boyutları

4.3Arayüz Tasarımı / Interface Design

Transponder birimi; enerji ihtiyacını karşılamak, çalışacağı güç miktarını belirlemek, RF sinyali almak ve RF sinyali gönderebilmek amacıyla dış birimler ile arayüzlere sahiptir. Bu dış arayüzler;

  • GC-TR-AY01 : Güç birimi ile transponder birimi arasındaki arayüz,

  • TR-UB-AY01 : Transponder birimi ile uçuş bilgisayarı birimi arasındaki arayüz,

  • TR-UA-AY01 : UHF anten birimi ile transponder birimi arasındaki arayüz,

  • VA-TR-AY01 : Transponder birimi ile VHF anten birimi arasındaki arayüz’dür.,

Transponder birimi ile diğer uydu birimleri arasındaki dış arayüzler aşağıdaki şekilde gösterilmiştir;

Şekil 29 – Transponder Dış Arayüzleri

Transponder biriminin dış arayüzlerinin fiziksel ve mantıksal detayları aşağıdaki bölümlerde detaylı bir şekilde ele alınacaktır.

4.3.1GC-TR-AY01

GC-TR-AY01 güç birimi ile transponder birimi arasındaki dış arayüzdür. Bu arayüzün amacı uydunun güç üreten birimlerinden (pil, güneş paneli, vb.) elde edilen gücü transponder modulüne aktarmaktır.

Bu arayüz ile transponder kartına ihtiyaç duyulacak 3.3V ve 5V gerilimlerin sağlanması hedeflenmiştir.

Şekil 30 – PC104 Konnektörü ve Kart geçişleri

GC-TR-AY01 arayüzü kart üzerindeki PC104 konnektörü ile sağlanacaktır. Bu konnektör üzerinde tüm moduller arasında paylaşılan ortak ve özerk sinyaller tüm kartlar için paylaşılmaktadır.

Bu arayüz ile sağlanacak gerilimlerin uydu üzerinde bulunan EPS (Electrical Power System) tarafından regüle edilmiş DC (Direct Current) gerilimler olacaktır. Bu gerilimler ±0.05V’dan daha büyük bir sapmaya sahip olmamalıdır. Bu değer sistem üzerindeki en düşük gerilim sapma hassasiyeti olan bileşen göz önüne alınarak belirlenmiştir.

Prototip çalışmalarında EPS modulü olmayacağı için prototip kartlar üzerinde gerilim regülatörleri bulundurularak yapılacak ölçümlerin doğru olması sağlanmalıdır.

4.3.2TR-UB-AY01

TR-UB-AY01 transponder birimi ile uçuş bilgisayarı arasındaki dış arayüzdür. Bu arayüzün amacı, uydunun ayarlanmış görev planı uyarınca veya uydudaki güç harcama verilerini değerlendirerek oluşturduğu transponder verici çıkış gücü değiştirme kararlarını, transponder biriminin çıkış gücünün ayarlaması amacıyla sayısal olarak kontrol edilmesidir.

Bu arayüz ile transponder kartına güç seviyesi birden fazla bağlantı ile ve TTL (Transistor-Transistor Logic) gerilim seviyelerinde ulaştırılacaktır.

Şekil 31 – PC104 Konnektörü ve Kart geçişleri

TR-UB-AY01 arayüzü kart üzerindeki PC104 konnektörü ile sağlanacaktır. Bu konnektör üzerinde tüm moduller arasında paylaşılan ortak ve özerk sinyaller tüm kartlar için paylaşılmaktadır.

Bu bağlantıda kabul edilecek TTL gerilim seviyeleri aşağıdaki gibi olacaktır;

TTL Seviyesi

Gerilim (Volt)

Min

Max

Mantıksal 0

0.0

0.8

Mantıksal 1

2.7

5.0

Tablo 9 – TTL Gerilim Seviyeleri

Prototip çalışmalarında görev bilgisayarından gelecek kontrol sinyali atlayıcı bağlatılar (jumper) kullanılarak yapılacaktır.

4.3.3TR-UA-AY01

TR-UA-AY01 transponder birimi ile UHF anten birimi arasındaki dış arayüzdür. Bu arayüzün amacı, transponderda üretilen RF enerjisinin havaya yayınlanması amacıyla UHF anten birimine gönderilmesidir.

Bağlantı noktası konnektörü kart tipi doksan derece SMA (SunMiniature version A) konnektör olacaktır.

Şekil 32 – Kart Tipi 90º SMA Konnektör

Bu konnektör ile anten elemanı arasında 50 ohm empedansa sahip düşük kayıplı koaksiyel kablo geçişi tercih edilecektir.

4.3.4VA-TR-AY01

VA-TR-AY01 VHF anten birimi ile transponder birimi arasındaki dış arayüzdür. Bu arayüzün amacı, VHF antene gelen RF sinyallerini elektriksel olarak transponderda transponder birimine iletilmesidir.

Bağlantı noktası konnektörü kart tipi doksan derece SMA (SunMiniature version A) konnektör olacaktır.

Şekil 33 – Kart Tipi 90º SMA Konnektör

Bu konnektör ile anten elemanı arasında 50 ohm empedansa sahip düşük kayıplı koaksiyel kablo geçişi tercih edilecektir.

4.4Test ve Performans Değerlendirme / Test and Performance Evaluation

Transponder masa üstü testlerini yapabilmek ve teknik özellikleri açısından yapılmış olan devrenin test edilebilmesi amacı ile gerçek ölçülerine uygun bir kart tasarımı yapılmıştır. Kart tasarımı yapılırken, kart mevcut imkanlarla hızlıca hazırlanabilmesi hedef alınmış olup, gerçek sistemin kısıtlarından daha çok teknik tetlerde alınacak verilerin doğruluğu hedef seçilmiştir. Bu nedenle hazırlanan kartın uzay şartları testlerine tabii tutulması hedeflemnmemiş, labratuvar ortamı elektronik testleri için veri oluşturulması planlanmıştır.

Şekil 34 – Prototip İçin Hazırlanan baskılı Devre Kartının Görüntüsü

PCB üzerinde numaralandırılmış olan bölümler şunlardır;

  1. PC104 geçiş Konnektörü,

  2. VHF Anten Giriş Konnektörü,

  3. Helikal Filtre,

  4. Ön Yükselteç Birimi,

  5. Regülatör,

  6. SAW Filtre,

  7. Mikrodenetleyici Birimi,

  8. VCO-1,

  9. VCO-2,

  10. UHF Anten Çıkış Konnektörü.

Yukarıda birimleri tanımlanan baskılı devre kartının hazırlanmış ve testlerde kullanılacak olan halinin fotoğraf görüntüsü aşağıdaki gibidir;

Şekil 35 – Prototip Baskılı Devre kartının Fotoğrafı

5GEREKSİNİMLERİN İZLENEBİLİRLİĞİ / REQUIREMENTS TRACEABILITY

Mevcut sistemin temel gereksinimleri için izlenebilirlik tablosu, yapılacak test aşamalarında oluşturulan test prosedürleri ile ilgili açıklamalar kritik tasarım denetim fazı için bu bölümde ele alınacaktır.

6NOTLAR / NOTES

6.1KISALTMALAR

3U 3 Units (10x10x30 cm)

AGC Automatic Gain Control (Otomatik Kazanç Kontrolü)

AM Amplitude Modulation (Genlik Modulasyonu)

cm Santimetre

CW Continious Wave (Devamlı Dalga Modulasyonu)

dB Desibel

FC Flight Computer (Uçuş Bilgisayarı)

FM Frequency Modulation (Frekans Modulasyonu)

IF Intermediate Frequency (Arafrekans)

Khz KiloHertz

LO Local Oscilator (Yerel Osilatör)

Mhz MegaHertz

PCB Printed Circuit Board (Baskılı Devre Kartı)

RF Radio Frequency (Radyo Frekans)

SAW Surface Acoustic Waves

SMA SunMiniature version A

SSB Single Side Band (Tek Yan Band Modülasyonu)

TTL Transistor to Transistor Logic

UHF Ultra Hight Frequency

VCO Voltage Controlled Oscillator

VHF Very High Frequency

VCXO Voltage Controlled Crystal Oscillator

XO Crystal Oscillator

SSDD Dokümanı’nı aşağıdaki linkten indirebilirsiniz:

EK-1_TAMSAT_TRANSPONDER_SSDD

DİKKAT !!!  Bu yazı TAMSAT Tarafından TURKSAT 3USAT uydusuna yerleştirilmekiçin prototip çalışması yapılan ilk VHF/UHF transponder’a ait Sistem/Altsistem Tanımlama dokümanıdır. Bu transponder çalışması yapılan TWACtestleri sonrasında değiştirilmiş ve TAMSAT VHF/UHF Transponder V2.0 iledeğiştirilmiştir. V2.0 için detaylar başka bir yazı kapsamında ele alınacaktır.

TAMSAT MicroBeacon

TAMSAT AR-GE

Uydu sistemlerinin kalp atışı olarak da adlandırlabilecek “BEACON” sinyallerinin amacı, uydunun sağlık durumu hakkındaki bilgiyi en kolay yolla takip eden izleme istasyonlarına ulaştırmaktır. Beacon sinyalleri en basit alıcı/algılayıcı sistemlerle bile algılanabilecek şekilde ve uydunun diğer tüm birimlerinden bağımsız olarak tasarlanırlar. TAMSAT tarafından hazırlanan ve küp uydularda kullanılması hedeflenen beacon arayüzleri konusundaki bilgiler bu doküman kapsamında konfigürasyon altına alınacaktır.

TAMSAT-İlk Yerli Amatör Uydu Uçuş Bilgisayarı Üretildi

 Fatma Nur AKI, TA2AKI
 28 Mart 2012

İkinci kuruluş yılını yeni kutlayan ve kendi alanında Türkiye’nin tek derneği olan TAMSAT, bir ilki gerçekleştirdi. 25 Mart 2010’da kurulan kurulan TAMSAT, yoğun ve yorucu bir süreci geride bırakarak, ilk üretimini başarıyla gerçekleştirdi. Yapılan çalışmanın testlerden bir defada ve sorunsuzca geçmiş olması, duyurunun yapılması ile birlikte özellikle konuya duyarlı yabancı ajanslara aynı gün konu olması ve gösterilen yoğun ilgi ekibin tüm yorgunluğunu unutturdu.

TAMSAT ana sayfasında Türkçe ve İngilizce tam metnine ulaşabileceğiniz yazı dizisinin ilk haberinde; konuyla ilgili sürecin nasıl geliştiğini, başarıya giden yolda yaşananları ve  Internal Housekeeping Unit (IHU) olarak adlandırılan Türkiye’nin yerli ilk   amatör uydu uçuş bilgisayarının imal aşamalarını okuyabilirsiniz. 

TAMSAT – Amatör Uydu Haberleri

 Levent ŞAŞMAZEL, TA0L
 24 Mart 2012

Tüm TAMSAT dostlarına merhaba. Yaklaşık iki yıl kadar önce Amatör Uydu Teknolojileri Derneği (TAMSAT)’ni kurduğumuzda, oldukça büyük bir sözle sizlerin karşısına çıktık. Sözümüz Türkiye’de teknoloji üretmekti hem de öyle herhangi bir teknoloji değil, uzay sistemlerine yönelik oldukça kompleks bir teknoloji.

Geçen zaman içerisinde aranızda mutlaka yazılarımızı takip edip, biraz da sabırsızlıkla “Türk mühendislerinin ürettiği teknoloji hani, nerede bu uydu modülleri?” diye hayıflanan dostlarımız olmuştur. Bu yazımla birlikte sizlerle geçen iki yılda yaşadığımız çok güzel bir macerayı paylaşmak istiyorum.

TAMSAT Proje Yönetimi

 TAMSAT
 1 Ocak 2010
TAMSAT AR-GE

– Proje yöneticisi; TAMSAT Yönetim Kuruluna karşı, yürütülen tüm faaliyetlerden zamanında ve doğru bilgilendirmekten sorumludur.

– Konumu itibariyle projenin tümü hakkında bilgi sahibidir, projenin işlerliğini ve koordinasyonunu yürütür.

– Gerektiğinde grup ve takımlar arasında koordinasyon işlevini, görev dağılımını düzenler.