《LimeSDR Mini卫星地面站》--Daniel Estévez

我的项目使用LimeSDR Mini作为地球同步卫星“Es’hail 2”（业余无线电社区称为“QO-100”）上的业余无线电转发器地面站的基础。该卫星包括两个线性应答器，其中一个为250kHz宽，用于窄带模式，如单边带模拟语音、基于文本的数字模式和电报。另一个8MHz宽，用于DVB-S2和其他宽带数字调制和实验。这颗卫星覆盖了世界三分之一（从巴西到泰国）的面积，是有史以来第一个在地球静止轨道上的业余无线电有效载荷。它还为试验不同的通信方案提供了一个令人难以置信的平台。

卫星的下行链路在10GHz频带上，因此可以使用便宜的卫星TV LNB来接收和下变频信号到大约700MHz的中频，SDR或传统的无线电接收机可以很容易地处理信号。卫星的上行链路在2.4GHz频带上。许多人使用上变频器将信号从430MHz转换为2.4GHz。然而，使用LimesDR可以直接生成2.4GHz的信号。

我把它设计装在一个防风雨箱里，所以它可以安装在室外的发射天线旁边。这一点很重要，因为它限制了同轴电缆馈电天线的损耗。2.4GHz的损耗可能相当高，因此希望同轴电缆的运行时间尽可能短。

这是地面站的内部

通过卫星转发器使用窄带信号不需要很大的功率。事实上，许多人使用廉价的WiFi放大器模块来获得大约2瓦的功率。然而，DVB-S2需要更多的功率，特别是如果使用几个Msps的符号速率来传输高清视频。因此，我的防风雨箱包括一个100W放大器，这是一个用于2.1GHz UMTS的改型放大器。

LimeSDRMini不能提供足够的功率来驱动这个100W的放大器。所以我使用了Mini-Circuits GALI-84 MMIC来将LimeSDR的输出从0dBm提高到20dBm，这可以轻松地驱动100W放大器。Gali-84驱动放大器是使用来自MiniKits的套件包构建的.

为了控制LimeSDR Mini，这款防风雨箱中装有一台Beaglebone Black ARM单板计算机。Beaglebone Black通过以太网连接到我的局域网，允许控制LimeSDR Mini和其他设备（例如，启用或禁用RF功率放大器）。

该机箱中还包括电源，可以将100W放大器从230VAC转换为26VDC，这需要大量的电流。目前，使用10A电源，但这并没有提供足够的电流，因此我计划升级到30A电源。其他设备通过使用一些小型DCDC转换器从26VDC供电。Beaglebone Black使用5V，GALI-84放大器和100W放大器偏置电流为12V，放大器风扇运行在12V（始终启用）。TMP36温度传感器安装在100W放大器的散热器上，由Beaglebone Black控制。

目前，这个防风雨箱只用于上行链路。对于下行链路，LNB的IF信号通过一根75Ω的廉价同轴电缆进入我家，通过USB3连接到我的笔记本电脑的LimeSDR上。我还计划在机箱中将来自LNB的IF信号路由到LimeSDR Mini，以便任何通过以太网连接到LAN的计算机都可以控制地站的上行和下行链路。

安装地面站

对设置的另一个计划修改是将参考信号（例如，10MHz）馈送到防风雨箱中以用作LimeSDR Mini的频率参考。对于2.4GHz的窄带信号，发射机的频率稳定性是非常重要的，虽然LimeSDR Mini上的TCXO适合于许多应用，在家使用GPSDO的10 MHz参考将提供最佳性能并支持非常精确的频率测量实验。

这个平台非常强大且灵活，支持进行各种实验。它被设计用于家庭LAN上的计算机，因此Beaglebone Black充当以太网和USB之间的IQ样本之间的桥梁。不过，也可以在Beaglebone Black上部署一些简单的独立SDR应用程序，这样地面站就可以自动独立运行了。

因此，在软件设置方面还有很多实验要做。目前，在Beaglebone Black上，我正在使用由Evariste“F5OEO”Courjaud设计的limetool软件向LimeSDR Mini发送IQ样本。这些IQ样本是在我笔记本电脑上的GNU Radio中生成的，并通过TCP传输。我还使用了带有SoapySDR的简单Python脚本来生成测试调制。

除了单边带模拟语音和DVB-S2，它们代表了目前大多数Es'hail 2应答器的使用，该设备也可以用来进行非常有趣的未来实验。包括使用扩频调制来传输埋在噪声下的极低功率信号通过试验不同的调制和FEC算法测试优化的数据调制解调器，通过转发器发送PRN调制来实现卫星测距，进行双向频率和时间传输，使用GSE和DVB-S2实现TCP/IP连接等。

至于地面站的其他部分，我目前使用24dBi WiFi网格抛物线作为上行链路，但我计划用一个1.2米的偏馈碟形天线来代替它，使用定制的2.4GHz的圆偏振馈电。对于下行链路，我使用一个1.2米的偏馈碟形天线和经过改进的廉价商用Ku波段LNB来作为外部27MHz参考。

该平台的设计动机是具有非常灵活的东西，以支持许多不同的SDR实验，并且可以通过以太网从家中的任何地方控制。我认为这个解决方案可以很好地满足这些目标。我遇到的一些困难与LimeSDR的杂散发射有关。当输出放大到100W时，本地振荡器泄漏和IQ不平衡图像将非常明显。可以进行一些巧妙的设计，使这些杂散信号不会对其他用户造成干扰，或者在某些情况下，它们可以被过滤掉。

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