Wie du mit dem RTL-SDR den FUNcube-Satelliten empfangen kannst

Ich habe den Amateurfunksatelliten FUNcube schon mal kurz in meinem Grundlagenartikel zum Empfang von Satelliten mit dem RTL-SDR erwähnt. Jetzt will ich aber nochmal genauer auf das kleine Teilchen eingehen, weil es ein paar ganz nette Features bietet und man außerdem viel über Satelliten lernen kann dabei.

Der FUNcube ist ein Projekt der AMSAT-UK mit dem Ziel, nicht nur einfach einen weiteren Sender rund um die Erde fliegen zu lassen, sondern diesen auch für junge Leute und Anfänger zugänglich zu machen.
Dass für den Empfang von Amateurfunksatelliten nicht unbedingt riesiges Equipment benötigt wird, habe ich schon erwähnt. Aber zum Start des Projekts war der der RTL-SDR noch nicht in Sicht. Also hat man sich damals daran gemacht, nicht nur den Sender ins All zu bringen, sondern auch einen Empfänger zu konstruieren, der mit geringem finanziellen Aufwand den Empfang des FUNcube ermöglicht. Damit wurde das FUNcubeDongle (FCD) geboren.

Der FUNcubeDongle

Aus meiner Sicht war das damals der erste erschwingliche SDR, der nicht nur für die Kurzwelle bzw. knapp darüber tauglich war, sondern eben auch ohne Konverter etc. das 2m und 70cm Band abdeckt.
Im Vergleich zum RTL-SDR gibt es aber ein paar Unterschiede, die je nach Anwendung Vor- oder Nachteile mit sich bringen. Es ist darauf ausgelegt, möglichst einfachen Zugang zu den Daten des FUNcube zu liefern. Das führt dazu, dass es eine etwas bessere Selektion bietet und die Empfangsqualität damit etwas besser sein sollte. Außerdem spart man sich irgendwelches Gebastel mit dem Zadig-Treiber, weil es zwar wie ein Teil der RTL-SDR auf den E4000 als Tunerchip setzt, aber dahinter eine Soundkarte sitzt. Das FCD meldet sich also sozusagen als Soundkarte und liefert damit nur eine begrenzte Bandbreite an die SDR-Software, die leider weit von der entfernt ist, die wir mit dem RTL-SDR erreichen. Das ist beim Empfang von Amateurfunksatelliten aber auch kein Nachteil. Wer sich für die technischen Eigenschaften des FCD genauer interessiert, kann dem Link oben folgen, dort gibt es viel zu entdecken.

Mittlerweile gibt es noch eine neuere Version, das FCD pro plus, welches technisch dank besserer Filter im Eingang, einem TCXO und einem erweiterten Frequenzbereich, der auch die Kurzwelle mit abdeckt, einen ganzen Schritt nach vorne gemacht hat. Die maximale Bandbreite beträgt immerhin 192 KHz.

Empfang

Der FUNcube ist natürlich wieder kein geostationärer Satellit, weshalb wir hier auch wieder eine Software benötigen, die uns die Position des Satelliten berechnet und anzeigt, wann er sich überhaupt über unseren Horizont befindet, zum Beispiel gpredict.
Die funktionierende SDR-Software und eine möglichst gute Antenne im Rahmen unserer Möglichkeiten setze ich einfach mal voraus. Auch hier nochmal der Hinweis, um gerade als Anfänger möglichst viel von einem Durchgang des FUNcube zu haben, sollte man die Gelegenheit nutzen und die Rohdaten mit Hilfe der SDR-Software auf die Festplatte speichern. Für SDR# und SDR-Radio kann man die geringste Samplerate auswählen, um die Menge an Daten ein wenig zu begrenzen, da uns nur der Frequenzbereich zwischen 145,900 und 146 MHz interessiert. Für die folgenden Empfangsversuche habe ich übrigens nicht das FCD genutzt, sondern den RTL-SDR.

Kommt der FUNcube langsam über den Horizont, sehen wir im besten Fall verschiedene Signale im Spektrum. Ungefähr bei 145,935 MHz plus minus Dopplershift ist die Bake zu sehen, die Telemetriedaten mit 1200 Baud in BPSK sendet.

Weiter oben, nämlich ziwschen 145,950 und 145,970 empfangen wir dagegen den Downlink des Transponders mit unterschiedlichen Signalen von Funkamateuren, in der Regel SSB und CW.

Telemetriedaten

1k2 BPSK ist jetzt nicht unbedingt eine Übertragungsart, die einem als Funkamateur täglich auf dem Band begegnet und für die wir verschiedenste Software bereit halten. Brauchen wir aber auch gar nicht, weil es eine Software der AMSAT-UK dafür gibt, das FUNcube Dashboard. Dieses sorgt für die Dekodierung der Daten, welche per Audiostream das Programm erreichen, stellt diese übersichtlich dar und kann auf Wunsch die empfangenen Telemetriedaten auch auf den Server der AMSAT-UK hochladen.
Außerdem hat man sich einen Kurznachrichtendienst einfallen lassen, nämlich eine Mischung aus Twitter und FUNcube, also Fitter. Das sind 200 Zeichen lange Nachrichten, die in regelmäßigen Abständen vom FUNcube ausgesendet werden und ebenfalls im Dashboard erscheinen.

Wie läuft also der Empfang praktisch ab? Ihr müsste zunächst den Audioeingang des Dashboard konfigurieren, wobei wir hier den Ausgang der SDR-Software auswählen. Bei der SDR-Software stellen wir die Modulationsart auf USB, stimmen auf 145,935 MHz ab und stellen die Bandbreite auf einen Wert von beispielsweise 15 KHz. Spätestens hier wird der erfahrene SWL die Nase rümpfen und sich wundern, was wir hier tun. Der Trick ist folgender, unsere Empfangsfrequenz ändert sich aufgrund des Doppler-Effekts. Das Dashboard ist aber zum einen in der Lage, auch höhere Frequenzen als die bei Sprachübertragung über SSB üblichen wenigen KHz zu verarbeiten. Zum anderen hat die Software eine automatische Frequenzkorrektur eingebaut und sucht im kompletten NF-Spektrum nach dem BPSK-Signal des FUNcube. Damit müssen wir nicht permanent das Signal in der SDR-Software verfolgen sondern können uns auch mal die dekodierten Daten ansehen.
Diese erscheinen, sobald das Dashboard ein lesbares Signal erhält. Dann erhält man Daten des Satelliten, wie Spannung der Akkus, Temperaturen etc. und bekommt diese auch im zeitlichen Verlauf dargestellt. Sollte das Timing stimmen und im Rahmen des Umlaufs und bei sauberem Signal eine Fitter-Nachricht ausgesendet werden, wird diese ebenfalls im Dashboard dargestellt.

Transponder

Wie oben schon geschrieben,  empfangen wir hier Signale von anderen Funkamateuren, die den Uplink auf 70cm bedienen. Gerade hier lohnt sich die Aufzeichnung der Rohdaten, um sich in Ruhe die verschiedenen Rufe anhören zu können, zumal gerade für Anfänger das Abstimmen auf SSB-Signale nicht ganz einfach ist, insbesondere wenn noch die Doppler-Shift dazu kommt.
Die “Reichweite” ist durch den Sichtbereich des FUNcube beschränkt. In gpredict ist dieser sehr gut durch die gelbe Markierung um den Satelliten zu erkennen.

Betriebsmodus

Der FUNcube kennt ein paar unterschiedliche Betriebsmodi, die dafür sorgen, dass man manchmal etwas auf dem Schlauch steht, wenn man etwas empfangen will.

Grundsätzlich ist er erstmal so eingestellt, dass er zwischen zwei Modi hin und her wechselt:

Educational mode: FUNcube befindet sich im Sonnenlicht, ist nicht durch die Erde verdeckt und sendet seine Telemetrie mit voller Leistung (300 mW).

Amateur radio mode: Die Telemetrie wird nur mit verringerter Leistung gesendet (30 mW), der Rest wird für den Transponder verwendet. Dieser Modus soll im Erdschatten aktiv sein.

Im Laufe der Zeit hat man aber herausgefunden, dass der FUNcube doch einiges mehr aushält, als man ursprünglich gedacht hat. Das führte dazu, dass man ihn derzeit am Wochenende dauerhaft im Amateur radio mode belässt. Für uns Hörer schön, aber man muss eben auch wissen, dass man gerade bei eher ungünstigen Empfangsbedingungen, schwachen Antennen etc. sich nicht darauf verlassen kann, zuerst die Telemetriebake zu sehen, bevor es auf dem Transponder richtig los geht.

Ob der FUNcube im “Wochenendmodus” ist, erfährt man auf Twitter: @FUNcubeUK

Zu guter Letzt noch der Tipp, für die, die es ganz genau wissen wollen: FUNcube Handbook
Ich hoffe, ich konnte euch zeigen, dass es mal wieder gar nicht so kompliziert ist, etwas Neues auszuprobieren. Über Feedback freue ich mich natürlich immer! Ansonsten, viel Spaß mit dem kleinen Satelliten!