AMSAT-HB ist Kollektivmitglied der USKA

H5.2 Transponder-AGC

Niveau: K4 Satellitenbetrieb

Zeitbedarf: ca. 35 Minuten (davon 15 Minuten Simulator)

Einstiegsfrage:
Eine schwache Station spricht ganz normal weiter. Trotzdem wird sie plötzlich leiser und verschwindet. Was hat sich verändert – bei ihr oder bei jemand anderem?

Ein Transponder hat ein festes Leistungsbudget

Ein Lineartransponder verstärkt alles, was im Uplink-Bereich ankommt, und sendet es im Downlink wieder aus. Seine Sendeleistung ist begrenzt.

Die AGC (automatische Verstärkungsregelung) schützt den Sender vor Übersteuerung. Sie misst die Summe aller Signale am Ausgang.

Übersteigt die Summe eine Schwelle, senkt die AGC die Verstärkung. Das wirkt auf alle Signale gleich: Jedes verliert gleich viele dB.

Für ein starkes Signal sind ein paar dB weniger kein Problem. Ein schwaches Signal rutscht dagegen unter das Rauschen und ist weg.

Die Bake wird meistens getrennt vom Transponder erzeugt. Sie bleibt dann gleich laut, auch wenn die AGC arbeitet. [PRÜFEN: je nach Satellit verschieden; im Simulator einstellbar.]

Transponder-Spektrum mit AGC Balkendiagramm: Bake, vier SSB-Stationen und dein eigenes Signal. Mit dem Schieberegler veränderst du dein Signal. Steigt die Summe über die AGC-Schwelle, werden alle Transponder-Signale abgesenkt; die Bake bleibt gleich.

Modell wie im Simulator (Standardwerte Schritt 4): Bake −6 dB, SSB 1 bis 4 bei −10, −15, −20 und −26 dB, AGC-Schwelle −3 dB, Alarm 6 dB über der Bake. Angenommen ist ein Downlink-Rauschen 30 dB unter der Transponder-Sendeleistung. Zahlen über den Balken = Abstand zum Rauschen in dB. Gestrichelt = Pegel ohne AGC.

Das AGC-Modell im AMSAT-HB Simulator

Der Simulator rechnet alle Pegel relativ zur Sendeleistung des Transponders. Die Standardwerte in Schritt 4 sind: Bake −6 dB, Referenz-SSB-Kanal −10 dB, Alarm 6 dB über der Bake, AGC-Schwelle −3 dB.

Dazu kommen drei weitere SSB-Stationen. Sie liegen 5, 10 und 16 dB unter dem Referenzkanal, also bei −15, −20 und −26 dB.

Die AGC addiert die Leistungen der vier SSB-Stationen und deines Uplinks – nicht ihre dB-Werte. Die vier SSB-Stationen allein ergeben zusammen −8,4 dB.

Liegt die Summe über −3 dB, dämpft die AGC alle Transponder-Signale um den Überschuss. Das passiert, sobald dein eigenes Signal etwa −4,5 dB erreicht. Das ist rund 1,5 dB über der Bake.

Der Alarm «Reduce Power» erscheint erst, wenn dein Signal mehr als 6 dB über der Bake liegt. Die AGC greift also schon vorher – die anderen leiden bereits, bevor der Alarm kommt.

Formeln zur Transponder-AGC (Modell des Simulators)

Summenleistung aller Transponder-Signale:

P Σ = 10 · log 10 ( ∑ i 10 L i / 10 ) dB

AGC-Dämpfung:

A = max ( 0 , P Σ − S ) dB

Alarm «Reduce Power», wenn:

L up > L Bake + Δ Alarm

Grössen:

  • L i – Pegel der SSB-Stationen und deines Uplinks, in dB relativ zur Sendeleistung des Transponders
  • P Σ – Summenleistung in dB relativ zur Sendeleistung
  • S – AGC-Schwelle in dB (Standard −3 dB)
  • A – AGC-Dämpfung in dB; sie wirkt auf alle Transponder-Signale gleich
  • L up – dein Uplink-Signal vor der AGC in dB; L Bake – Pegel der Bake in dB (Standard −6 dB)
  • Δ Alarm – Alarmabstand in dB (Standard 6 dB)

Beispiel: Vier SSB-Stationen bei −10, −15, −20, −26 dB und dein Signal bei +3 dB: P Σ = 10 · log₁₀(0,100 + 0,032 + 0,010 + 0,003 + 1,995) = +3,3 dB. A = 3,3 − (−3) = 6,3 dB.

Simulator-Aufgabe: Ein Krokodil im Labor

Jetzt spielst du selbst Krokodil. Öffne den Simulator und trage die Werte aus der folgenden Tabelle der Reihe nach ein. Nach jeder Leistungsstufe notierst du die AGC-Dämpfung, den Alarm und die Zahlen hinter den vier SSB-Signalen im Transponder-Spektrum.

Simulator-Aufgabe H5.2: Eingaben

Nr. Schritt / Bereich Feld Wert Hinweis
1 1 · Orbit wählen Preset LEO Simulation startet 1 Minute vor dem ersten AOS.
2 2 · Position Bodenstation Locator JN47 (Standard) oder dein Locator Bei eigenem Locator «Position berechnen» klicken.
3 Zeitsteuerung Start/Pause laufen lassen bis Elevation ≥ 10°, dann «Pause» Elevation steht unter «Messwerte». Ab jetzt bleibt die Geometrie fest.
4 4 · Spektrum, Alarm & AGC Bake / Referenz-SSB / Alarm / AGC-Schwelle −6 / −10 / 6 / −3 dB (Standard) «AGC im Transponder aktiv» eingeschaltet, «Baken ebenfalls dämpfen» ausgeschaltet.
5 Uplink · Bodenstation → Satellit Xmitter Power (W) 5 Startleistung
6 Satellit Transponder Taste «Gain auf Referenzpegel setzen» einmal klicken Dein Signal liegt jetzt auf dem Pegel von SSB 1.
7 Transponder-Spektrum Zahlen hinter SSB 1 bis 4 notieren («vorher») Zahl = Abstand zum Rauschen in dB; fehlende Signale stehen unter «Im Rauschen verschwunden».
8 Uplink · Bodenstation → Satellit Xmitter Power (W) 10, 20, 30, 50, 60, 100 (nacheinander) Nach jeder Stufe notieren: «AGC-Dämpfung», Alarm «Reduce Power», «Bake CW / Uplink (Pegel nach AGC)», Zahlen hinter SSB 1 bis 4.

Felder und Tasten wie im Simulator beschriftet. Nicht auf «Neustart» klicken, sonst ändert sich die Geometrie.

Richtwerte: Die AGC setzt bei etwa 18 W ein (16 bis 20 W). Der Alarm «Reduce Power» erscheint ab etwa 50 W (45 bis 56 W). Bei 100 W beträgt die AGC-Dämpfung rund 6 dB.

Simulator-Aufgabe H5.2: erwartete Ergebnisse

Xmitter Power Dein Signal vor AGC, bezogen auf die Bake AGC-Dämpfung (Soll) Uplink − Bake nach AGC (Messwerte) Alarm «Reduce Power» SSB 1 bis 4 gegenüber «vorher»
5 W −4,0 dB 0,0 dB −4,0 dB nein Ausgangswerte
10 W −1,0 dB 0,0 dB −1,0 dB nein unverändert
20 W +2,0 dB 0,4 dB +1,7 dB nein AGC-Meldung erscheint, SSB kaum leiser
30 W +3,8 dB 1,7 dB +2,1 dB nein je etwa 2 dB leiser
50 W +6,0 dB 3,6 dB +2,4 dB Grenzfall je etwa 3 bis 4 dB leiser
60 W +6,8 dB 4,3 dB +2,5 dB ja je etwa 4 dB leiser
100 W +9,0 dB 6,3 dB +2,7 dB ja je etwa 6 dB leiser; schwächste Stationen im Rauschen

Toleranz: ±0,5 dB für alle dB-Werte. Grund: Die Taste «Gain auf Referenzpegel setzen» rundet auf ganze dB. Deshalb erscheint die AGC zwischen 16 und 20 W und der Alarm zwischen 45 und 56 W. Welche SSB-Stationen im Rauschen verschwinden, hängt vom Downlink-S/N an deiner Position ab. Werte aus den Formeln berechnet und im Simulator (LEO, JN47, Standardwerte) geprüft.

Die wichtigste Beobachtung: Von 20 W auf 100 W erhöhst du deine Leistung um 7 dB. Dein eigenes Signal wird nach der AGC aber nur gut 1 dB lauter. Jede andere Station verliert dabei rund 6 dB!

Kontrollfrage

Vergleiche die Zahlen hinter SSB 1 bis 4 bei 5 W und bei 100 W. Beschreibe das Ergebnis in zwei Sätzen: Was passiert mit den anderen Stationen, und was gewinnst du selbst?

Lösung anzeigen

Musterantwort: Ab etwa 18 W setzt die AGC ein und senkt alle Transponder-Signale gleich stark ab; bei 100 W sind die vier SSB-Stationen rund 6 dB leiser, und die schwächsten verschwinden im Rauschen. Mein eigenes Signal wird dabei kaum lauter (von 20 W auf 100 W nur gut 1 dB), und ab etwa 50 W erscheint zusätzlich der Alarm «Reduce Power».

Lösungsweg zur Kontrolle (100 W): Dein Signal liegt 10 · log₁₀(100 / 5) = 13 dB über dem Referenzkanal, also bei −10 + 13 = +3 dB. Summe: 10 · log₁₀(0,144 + 1,995) = +3,3 dB. AGC-Dämpfung: 3,3 − (−3) = 6,3 dB.

Merksatz:
Die AGC bestraft nicht das Krokodil, sondern alle anderen. Wer mehr Leistung gibt, als der Transponder verträgt, wird selbst kaum lauter – aber die schwachen Stationen verschwinden im Rauschen.

Mini Selbsttest

Mini-Selbsttest

Querverweise und Quellen

Siehe auch: H5.1 Das Problem der Krokodile · H5.3 Digitale Betriebsarten · Kaskaden und Rauschzahl: H4