QO100: staat de klok gelijk?
Metingen van PE4WJ aan QO-100 lokale oscillator
De laatste tijd zien steeds meer radioamateurs dat de klok van de QO100 satelliet niet gelijk staat. Het verschil is niet erg groot, slechts rond de 60 Hz op 10 GHz namelijk. Maar toch.Van een satelliet verwacht je een rotsvaste klok met hooguit wat afwijkingen veroorzaakt door dopplerverschuivingen. Wouter Jan, PE4WJ beschrijft op zijn blog de resultaten van metingen aan de QO-100 local oscillator offset. Het resultaat: de LO staat er gemiddeld 67,2 Hz naast met een dagelijkse gang van ongeveer 50-90 Hz. Die dagelijkse gang is een doppler-effect.
Metingen
Wouter Jan, PE4WJ samen met Remco, PA3FYM en René, PE1CMO maten de frequentie van de lokale klok op verschillende manieren. In de eerste plaast bepaalden ze de frequentie van het PSK-baken. Daarnaast zond René een GPSDO-gestabiliseerde draaggolf uit, die gelijktijdig werd gemeten. De metingen deed Wouter Jan dan weer met een GPSDO-gestabiliseerde Ettus Research USRP E320 SDR-ontvanger. Ook de LNB was GPS-gelocked. De metingen duurden een Siderische dag, net iets korter dan 24 uur. Daarnaast bepaalde Paul, M0EYT, zonder te weten waar het om ging, eveneens de frequentie van de draaggolf van PE1CMO. Paul gebruikte daarbij een totaal andere methode van GPS-gestabiliseerde ontvangst.
Resultaten
Allereerst was het verschil tussen het baken en de carrier van PE1CMO gemiddeld slechts 0.18 Hz. Daaruit trekt Wouter Jan de conclusie dat zowel het PSK-baken en de carrier op dezelfde (en juiste) frequentie staan. Maar er was wel een gemiddeld verschil van 67.2 Hz tussen het 2.4 GHz signaal en het verwachte downlinksignaal op 10.4895 GHz. Daarbij zijn twee zaken op te merken. In de eerste plaats is er een dopplershift te zien van enkele tientallen Hz in een sinusvormige curve. Die valt te verklaren door baan-onnauwkeurigheden van de satelliet. Daarnaast was er ‘wiggle’ te zien in deze curve. Die laatste zou verklaard kunnen worden door een verandering van de temperatuur aan boord doordat de satelliet in het donker terecht komt (eclips). Blijft over een gemiddelde afwijking van rond de 60 Hz, die afkomstig moet zijn van de oscillator aan boord van de satelliet.
Doppler
Een geostationaire satelliet beweegt zich in een baan om de aarde op circa 35000 km hoogte. Daarbij is de snelheid zo groot dat de satelliet precies boven een vast punt op de evenaar van de eveneens rondwentelende aarde blijft. Daardoor lijkt hij stationair te zijn. Maar die baan is niet perfect rond en niet perfect boven de evenaar. Daardoor ontstaat een gering dopplereffect van rond de plus en min 20 Hz. Dat is op 10 GHz zo’n 0.002 ppm. Verwaarloosbaar dus. Maar 60 Hz verschil is wel hoorbaar in SSB.
Stabiele oscillator
Eerdere metingen van Daniel Estevez, EA4GPZ lieten zien, dat de stabiliteit van de lokale oscillator van de QO-100 zeer goed is. Die is namelijk rond de 10-12. Stabiliteit is echter wat anders dan nauwkeurigheid. De heel stabiele lokale oscillator van de QO-100 lijkt in de loop der tijden iets verlopen te zijn. Die lijkt nu gemiddeld 60-70 Hz onder de nominale frequentie te zijn. Nog steeds niets om wakker van te liggen. Maar het klopt wel met observaties van verschillende radioamateurs dat het transpondersignaal iets naast frequentie staat. Dus staat de QO100 klok gelijk? Nee, niet exact, maar wel behoorlijk goed.
Peter, DB2OS (AMSAT-DL) zegt:
“… this is actually known and nothing is wrong with QO-100.”
“Hi Wouter Jan,
Thanks! Yes – absolutely correct regarding frequency accuracy and stability.. indeed both are covered and referenced above, while originally analyzing the short term frequency stability, an offset of ~70 Hz in frequency accuracy has been indeed observed.. I should have better emphasized this…
73s Peter”
Bronnen:
QO-100 transponder LO offset investigation,PE4WJ, 23 maart 2021
A Measurement of Frequency Accuracy and Doppler of the QO-100 Satellite Transponder and Beacon, Andy Talbot G4JNT, 6 april 2019
Can my station measure the QO-100 NB transponder LO stability?, Daniel Estevez, 10 november 2019
More frequency measurements of the QO-100 NB transponder, Daniel Estevez, 24 november 2019
VERON