P3D Matkaraportti Phase 3D-satelliitin integrointilaboratoriosta 10-21.10.9999 Orlando, Florida ============================== Ovatko tavarat vielä kiinni ? ----------------------------- Tämänkertaisen matkan päämääränä on saada tarkistettua, että P3D-satelliitin kaikki hyötykuormat ovat vielä kunnossa tärinä- ja jyskytystestien jäljiltä. Nämä laukaisuvaihetta simuloivat testit suoritettiin Kennedy Space Center:in laitteilla täällä Floridassa. Tämänkin matkani maksaa AMSAT-DL, sillä nämä muutamat viimeiset reissuni P3D-integrointilabraan ovat liittyneet koko satelliitin kaikkien RF- ja mikroaaltohyötykuormien testaukseen. Tällä kertaa työrupeamasta tulee vieläkin kiireisempi kuin aiemmin (mikäli se on vain mahdollista !), sillä olen ainoa RF-asiantuntija paikalla. Testausryhmässä on tällä kertaa Peter Guelzow (komento, kauko- ohjaus), Stacey Mills (RUDAK/CAN). Viikonloppuna saapuu projekti- päällikkö Karl Meinzer paikalle tarkistamaan, että asiat kulkevat sutjakasti. Jos kaikki menee hyvin, on tämä viimeinen matkani tämän projektin tiimoilta tänne Floridaan. Seuraava, ja koko P3D-projektin viho- viimeinen matkani on Kourou:hun, Etelä-Amerikan Ranskan Guyanaan, josta P3D tullaan laukaisemaan maatakiertävälle radalle Ariane- spacen kantoraketilla. Maanantai, 11.10.1999 --------------------- Ammatillinen kolleegani Gary Gentry on järjestänyt minulle oikeanmerkkiset mittalaitteet työnantajani puolesta ja meillä on hänen kanssaan tapaaminen aamusella. Gary käy tutustumassa P3D:hen samalla, kun käy minulle toimittamassa hiljattain kali- broidun 30 GHz:n spektrianalysaattorin, 40 GHz:n tehomittarin, sekä 40 GHz:n syntetisoidun signaaligeneraattorin. Näiden lisäksi on käytössä P3D-labran alkeelliset mittalaitteet, sekä vajaan 30 kg:n edestä mukaan raahaamani valikoima adaptereita, kaapeleita, yleismittareita, suuntakytkimiä, kiertoelimiä, SMD- komponentteja sekä varakiteitä. Mukanaolevista komponenteista löytyy myös 26.5 GHz:iin spesifioituja koaksiaali- ja aaltoputkikomponentteja, joilla pyritään dokumentoimaan 24 GHz:n lähettimen ominaisuudet harmonisia lukuunottamatta. Harmonisten mittaus tulee olemaan erittäin haastava tehtävä ;-) Ai niin, onpa mukana kassillinen turkinpippureita työrauhan saamiseksi. Joidenkin kolleegojeni addiktio on pahentunut huomattavasti parin viimeisen vuoden aikana, omastani puhu- mattakaan ! Mukaan on myös raahautunut vanha kunnon AMSAT-OH:n X-bandin lähettimen testaukseen rakentamani IHU-simulaattori, jolla voin komentaa, ohjata ja analysoida 10 GHz:n lähetintä. Kesäkuisen P3D-labramatkani jälkeen olen rakentanut siihen pulssimodulaattorin Two Tone-testigeneraattorin toiseen kantoaaltoon. Pulssimodulaatio voidaan kytkeä päälle ja pois (CW) ja pulssisuhde voidaan valita joko 1/10 tai 9/10 eri lähettimien huipputehon mittaukseen spektrianalysaattorilla tai oikeanmerkkisellä tehomittarilla ;-) Pulssintoistotaajudeksi voidaan valita 100 Hz, 570 Hz, 1.1 kHz tai 4.5 kHz eri lähettimien ALC-ominaisuuksien analysointiin, sekä hakkuriteholähteiden ja HELAPS-moduloitujen lähettimien spektri- ominaisuuksien tutkimiseen. Pulssimodulaattorissa on myös liipaisu- lähtö tehomittarin triggaamiseen huipputehon mittauksia varten. Minulla on ajatuksena tarpeen tullen kytkeä tämä testauslaatikko yhteen matriisin LEILA-sisäänmenoista, jolloin on mahdollista vipukytkimillä ja säätimillä valita eri lähettimiin mielivaltainen vastaanotin, testilaatikon Two Tone-testisignaali, sama siten, että toisella kantoaallolla on 100 % pulssimodulaatio, tai sitten puhtaasti yksi pulssimoduloitu kantoaalto. Lähettimistä pari on erittäin kapeakaistaista (145 MHz ja 24 GHz), joten joudun tarkistamaan vielä, että olen rakentanut pulssimodulaattorin nimenomaan 10.7 MHz:n kantoaallolla, enkä 10.8 MHz:n kantoaallolle... Ensimmäisenä päivänä ehdin tutkimaan, että 24 GHz:n lähetin on termisessä tyhjiössä ilmenneiden vaikeuksien jälkeen suoritettujen muutosten jälkeen muuten moitteettomassa kunnossa, mutta ulos- tulospektrissä näkyy harhalähete, joka selvästikin johtuu jonkin ulostuloasteen tai viimeisen sekoittimen parametrisestä värähtelystä. Asialle on pakko tehdä jotakin, eikä minulla ole mukana minkäänlaista sopivaa vaimennusmateriaalia. Taitaa tulla improvisoinnin tarve. TX käyttäytyy muuten moitteettomasti ja lähtoteho normaali, rajoituksessa noin 1 W telemetrian mukaan. Tätä lähetintähän käytetään täysin rajoittuneena, kuten aiemmin tehtiin myös P3C:n (AMSAT OSCAR 13:n) 2.4 GHz:n lähettimen kanssa. Suomalaisten rahoittama ja AMSAT-OH:n rakentama 10 GHz:n lähetin toimii moitteettomasti. AMSAT-DL:n toimittama kulkuaaltoputki- vahvistin, jonka AMSAT-OH on integroinut lähettimeen kakkospääte- asteeksi jää vielä testaamatta, sillä päivän mittaan hajoavat molemmat PC:t, joilla radiokomentoyhteys piti toteuttaa. Ainoa komentomahdollisuus, joka voidaan laboratoriossa toteuttaa tällä hetkellä on langallisesti ja tämä on hankalaa logiikkamme vuoksi, joka estää lähettimen TWT-pääteasteen päälletulon ennenkuin satelliitti on irrotettu umbilical-liitännästä, mutta joka myöskin resetoituu kun tätä simuloidaan. Tarvitaan aito radiokomentoyhteys, jotta järjestelmää voi koeponnistaa oikeaoppisesti. Tämä pätee myös muutamiin muihin hyötykuormiin. Vastaanottimet, jotka päästään päivän mittaan testaamaan ovat V-bandin, U-bandin, molemmat S-bandin, sekä C-bandin vastaanottimet. Koska meillä ei ole täällä kalibroitua mittarataa, puhumattakaan kalibroiduista mittausantenneista, on vastaanottimen varsinaisen herkkyyden mittaus huomattavan hankalaa. Täytyy tässäkin improvisoida. Työpäivän pituudeksi tulee vajaat 12 tuntia. Tiistai, 12.10.1999 ------------------- Aamupäivä kuluu tehokkaasti ihmetellen ongelmallisen lähetttimen kohtaloa. Erilaiset temput eivät anna varmuutta värähtelyn synnyn mekanismista. Kaikki satelliitin asennukset ja liitännät ovat lentosellaisia, joita ei todellakaan haluta enää tässä vaiheessa avata tai purkaa. Pahinta tämän laitteen tapauksessa on se, että mikroaaltopuolen moduliosasto on täytetty polyuretaanivaahdolla, jonka poistaminen on erittäin epämiellyttävä tehtävä, jonka soisi ainoastaan lähettimen valmistajan suorittavan. Tämä siitäkin syystä, että modifioinneista ei ole mitään tietoa arkistossa, puhumattakaan skemoista yms. On todella täysin empiiristä ja intuitiivista lähteä sokkona purkamaan vaahtoa pois. Tilanne vaikuttaa aika pahalta, ja jäämme odottamaan projektin johdon saapumista paikalle. Jatkamme muitten vastaanottimien toiminnan varmistamista X-bandin puolijohdelähettimin kanssa ja kaikki kombinaation toimivat hyvin. Suoritamme myös kaikki vastaavat mittaukset V-bandin lähettimen kanssa ja täälläkään ei esiinny mitään tavallisuudesta poikkeavaa. Tutkiskeltuamme 24 GHz:n lähetintä sen, minkä voi sen ollessa vielä avaruusaluksessa kiinni, tulemme siihen vääjäämättömään johto- päätökseen, että se on irroitettava ja otettava työpöydälle. Chuck Green saapui osuvasti eilen illalla paikalle, joten hän pääsee heti hommiin. Chuckilla on kokemusta vaahdon raaputushommasta edellisiltäkin reissuilta... Seuraava murheenkryyni on U-bandin lähetin, josta ei lähde tehoa. Käyn läpi systemaattisesti muutaman todennäköisen paikan; välitaajuus tulee ja taso on oikea, ohjaimen lähtöteho ja spektri on OK, samoin HELAPS-modulaattorille menevä verhokäyräilmaisimen ulostulo on amplitudiltaan ja spektriltään OK. 28 V on myös kunnossa, samaten molemmat 10 V linjat. Ohjaimen ON-komento toimii, samoin ainakin ON-linja pääteasteelle ja sen modulaattorille on OK. Skemoja, valokuvia ja lohkokaavioita tutkien ja ihmetellen, päädyn vielä tarkistamaan, että modulaattoriin rakennettu 12 V:n teholähde toimii, sillä tämä sisäisesti generoitu käyttöjännite on tyrkyllä pääteaste- ja modulaattorimodulin välisessä kaapeloinnissa. Tämä 12 V puuttuu, joten epäilykset kääntyvät teholähteeseen. Siitä on saattanyt jyskytystesteissä hajota kytkintransistori, joka on mekaaniselta kiinnitykseltään vaikea, tai sitten mahdollisesti joku ferriittisydämistä on voinut myös murtua, vaikka molempia on tietenkin rakennettu ja suunniteltu silmällä- pitäen kovia iskuja. Tämä moduli on myös vaahdotettu, joten raaputtamista riittää tässäkin. Onneksi teholähteen foliopuoli on paljaana, joten huomenna kun lähetin irroitetaan, päästään helpohkosti tutkimaan mistä kiikastaa. Mittaa työpäivälle kertyy reilut 10 tuntia. Keskiviikko, 13.10.1999 ----------------------- Varsin mahdoton päivä. U-bandin lähetin on pimeä, S1-bandin lähetin on pimeä ja Ka-bandin lähettimen värähtely on vielä selvittämättä. U-bandin lähettimeltä puuttui aluksi 8.2 V ja tämän vian korjaaminen kesti monta tuntia vaahdon takia, mutta myös sen takia että nimeltämainitsemattoman teholähteen virran- mittaus oikutteli niin, että epäilimme kytkin-FET:in värähtelevän. Joka tapauksessa modifioimme kytkimen ohjauspuolta hieman kaiken varalta. Emme keksi syytä FET:in hilan ja sourcen oikosulkeutumiseen, emmekä liioin, miksi 28 V:n linjassa ollut elektrolyyttikondensaattori oli tuhoutunut. Illalla kokeilemme vielä U-bandin lähetintä keinokuormaan, mutta tehoa ei lähde, vaikka verhokäyräohjaus tulee pääte- modulaattorille (pääteasteen modulaatiojännitteensaannin tarkistus on erittäin vaikeata ottamatta koko lähetintä pöydälle), samaten RF-ohjaus ja komento-ohjaukset. Kaksi asiaa täytyy heti päästä tarkistamaan, ensiksi että pääteasteen FET:ien moduloitu drain-jännite on kunnossa, ja toiseksi ovatko lineaariset ohjainvahvistimet kunnossa, sillä ne eivät varmasti kestä 28 V:n jännitettä, joka pääsi teho- lähteeltä suoraan läpi. S1-bandin lähetintä ei päästä koko päivänä tutkimaan ajan- puutteen vuoksi, mutta senverran asiaa tutkittiin, että lähettimeen kytkettiin mittausvaimennin, eikä lähettimestä kertakaikkiaan lähde mitään. Modulaattorista ei lähde ohjausta ollenkaan ja selviää, että 9 V:n käyttöjännite on pudonnut alle neljän voltin. S2-lähettimellä testaamme kaikki vastaanottimet läpi ja samalla kalibroimme lähtötehoindikaattorin kolmella skenaariolla: pelkkä keskimajakka, keskimajakka + yhden RX:n kohinakaistateho ja keskimajakka + kaksi voimakasta CW-kantoaaltoa kahden vastaan- ottimen kohinakaistateholla. ALC toimii hyvin ja korjaa kahden vastaanottimen kohinatehon oikein, samaten voimakkaat signaalit pudottavat majakan tasoa siten, että keskimääräinen teho pysyy vakiona lähettimen ulostulossa. Vastaanotinmittauksia haittaa 1.3 GHz:llä se, että kaikki kolme käytettävissäolevaa signaaligeneraattoria ovat viallisia tällä taajuudella: yhden PLL ei pysy lukossa, toisen lyytit ovat kuivuneet ja kolmannen stabiilisuus vaihtelee rajusti ajan, paikan, asennon ja kuun vaiheen funktiona. Neljäs generattori, joka on YIG-pohjainen, on niin epästabiili, ettei pysy edes vastaanottimien päästökaistalla... Aikaa tulee vietettyä labrassa 13 tunnin verran. Torstai, 14.10.1999 ------------------- U-bandin lähettimen teholähteeseen vaihdettu kytkin-FET toimii hyvin. Pikkuhiljaa pääsen eteenpäin ja varmistan vielä kertaalleen, että ohjain on kunnossa - verhokäyräulostulo on spekseissä, samaten RF-ohjaus. Tarkistan vielä HELAPS-modulaattorin toiminnan ja ankaran mietiskelyn ja testauskytkennän huolellisen mietinnän jälkeen uskallan kytkeä moduliin jännitteet ja modulaatioverho- käyrän, jota simuloin funktiogeneraattorilla. Funkkarilla saa mukavasti simuloitua oikeata signaalia käyttäen DC-offsettiä ja haluttua aaltomuotoa halutulla taajuudella ja amplitudilla. HELAPS-modulaattori pelaa hienosti. Jäljelläolevat vauriot ovat siis kaikki pääteasteessa, jota olen eilisestä lähtien epäillytkin. Pääteasteen ohjainpuolela olevat kaksi PMR-radioista tuttu UHF-hybridiä eivät nimittäin kestä 15 V dc:tä enempää ja niihin on päässyt livahtamaan se oikosulkeutuneen teholähteen 28 V. Teho-FET:ien hilaetujännite on suojattu etuvastuksin ja Zenerein, jotka ovat pitäneet jännitten aisoissa. Nämä komponentit ovat loistokunnossa. Myös hybridejä edeltävä puskurivahvistin on kunnossa, sillä sen 5 V:n käyttöjännite on reguloitu erillisellä regulaattorilla, joka on myös suojannut tältä ylijännitteeltä. On erittäin hankalaa todistaa hybridien vaurioituminen irrottamatta mitään koaksiaalijohtoja tai DC-liitäntöjä. Labrasta ei myöskään löydy RF-probea, enkä ottanut omaanikaan mukaan. Ei siis muuta kuin rakentamaan sellainen 5082-2811-diodin ympärille pintaliitoskomponenteilla. Tällä ilmaisimella näen selvästi RF-ohjauksen, mutta ulostulossa ei ole millivolttiakaan RF:ää. Samalla kytken "väkivaltaisesti" ohjaus pääte-FET:eille, jotka tottelevat RF-ohjausta. Tätä ennen olen myös tarkistanut teho-FET:ien DC-toiminnan tutkimalla drainvirtaa hilaetujännitteen funktiona. S1-bandin lähetin irrotetaan avaruusaluksesta ja otetaan työpöydälle ruumiinavausta varten. Hurraahuudot kaikuvat integrointilaboratoriossa, kun kannen avauksen yhteydessä havaitaan, ettei modulia ole sittenkään vaahdotettu, vaan kaikki kriittiset komponentit ovat tyrkyllä. Testaus onkin varsin vaivatonta; ensin totean, että lähes kaikki jännitteet puuttuvat. Syy tähän on selvä, sillä jos GaAs-FET:tien hila- etujännitelähde ei yllä - 5V:iin, estää estokytkentä muidenkin jännitteiden nousun. Samassa hakkurin lähdössä - 5V:n kanssa on toinenkin apukäämi + 9V:ia varten, joka syöttää osaa HELAPS- modulaattoria. Modulaattori pysyy kuitenkin pimeänä, koska sitä syöttävä 15 V:n teholähde on estotilassa. Toisin sanoen, vaikka + 10V:n 15A:n drain-jännitelähde tuleekin päälle, modulaattori ei moduloi sitä GaAs-FET-pääteastetta varten. Syy - 5V:n ja + 9V:n puuttumiseen (tarkemmin sanottuna vajavaisuuteen) on se, että varsinainen bipolaarikytkentätransistori vuotaa kollektorin ja kannan välillä. Syytä tähän vikaantumiseen ei kertakaikkiaan keksitä. Vika on niin samantyyppinen kuin U-bandin lähettimessä, olkoonkin että siinä oli kytkimenä FET-transistori. Bipolaarikytkintransistori vaihdetaan uuteen samanlaiseen hillittömän vaahdon poisrapsuttamisen jälkeen ja teholähde suljetaan S1-bandin lähettimen testausta varten. Samaan aikaan testaillaan mm. hyrriä, joista yksi (numero 1) alkaa kolisemaan rajusti noin 800 rpm:n kierrosnopeudessa. Testaus keskeytetään välittömästi, sillä pyörä täytyy tutkia. Tämä on erittäin huono uutinen. Onko pyörän kulkutilaan pudonnut jyskytyksessä irronnut prikka tms. ? YAHU:n testauksen yhteydessä kokeillaan myös akustista mikrofonia, joka on kytketty kahdeksanbittiseen digitaaliseen kanavaan. Mm. puhe ja kolistelu kuuluu hyvin ja esimerkiksi hyrrien kiihdytys, hidastus ja resonanssit kuuluvat myös hyvin. Jos ET tulee koputtamaan, se kuuluu hyvin ! Nämä testit tehdään S2-lähettimellä, koska mm. tässä on I/Q-modu- laattorin kytkentämahdollisuus matriisilla. Illan viimeisiä tekosia on sitten S1-lähettimen testaus ja mittaus. Lähetin tulee nätisti päälle ja siitä koeponnistetaan erilaisin menetelmin. Käyn kaikki vastaanotinkombinaatiot läpi molempia LEIA-moduleita myöten. LEILA:ta toimivat myös moitteettomasti; tätä kokeillaan "livenä" niin CW- kuin SSB-signaaleillakin. LEILA notchaa yliohjaavat kantoaallot ja samalla merkkaavat paheksuttavat kantoaallot piipaa-äänellä. Tästä tulee vielä hauskaa, kun satelliitti on taivaalla !!! Jätämme S1-bandin lähettimen päälle yöksi. Päivä päättyy 14 tunnin urakoinnin jälkeen. Perjantai, 15.10.1999 --------------------- Saapuessamme laboratorioon voidaan vain todeta, että S1-bandin lähetin on loistokunnossa. Yöllä päällejättämämme U-bandin ylöslinkattu kantoaalto näkyy oikealla tasolla ja taajuudella keskimajakan vierellä. Näissä vastaanotinmittauksissa on muuten se lisävaikeus vielä, että lentokentän vieressä oleva laboratoriomme on pullollaan mitä merkillisimpiä signaaleja (myös hamssibandeilla), jotka kytkeytyvät tietenkin eri mittauksissa myös lähettimiin. Tässä on vuosien varrella kehittynyt varsin hyvä vainu sen suhteen, että ovatko spektrianalysaattorilla näkyvät piikit suoraan mittaus- antennin kytkeytyvää häiriötä (esim. tutka), suoraan mitattavan lähettimen pariksi kytketyn vastaanottimen (tai kytettyjen vastaanottimien) antenneihin kytkeytyvää häiriötä (esim. taajuus- hyppelevä lähete) vaiko peräti itse lähettimen spektrissä esiintyvää murhetta, tai jopa vastaanottimen oma harhatoisto. Näissä mittauksissa palaa joskus aikaa vallan mahdottomasti, kun asioista täytyy olla erittäin varma joka hetki. U-bandin lähettimen hybridivahvistimia ei löydy koko mantereelta, vaikka epätoivoissamme soittelemme pitkin ja poikin toinen toistaan uskomattomammalta tuntuvaan narikkaan. Palikoiden valmistuskin on kuulemma lopetettu kolmisen vuotta sitten ja paikalliset huoltoliikkeet eivät pidä varastossa juuri minkäänlaisia varaosia. Tuntuu hullulta, että kyseinen moduli- tyyppi on valunut sormieni läpi kymmeniä kertoja ja nyt kun sitä kipeimmin tarvitsee, ei niitä löydy mistään ! Soittelen epätoivoissani suomeen tutuille ja tuntemattomille. Lahtivirran Heikki muistelee, että Äänekosken tukiasematehtaalla olisi vielä tuotannossa sellainen PMR-tuote, jossa käytetään kyseistä mallia. Pyydän Leskisen Harria soittelemaan Kaupin Hannulle asiasta. Hannu taas lähtee ajelemaan takaisin työ- paikalle (kello on reilusti ohi toimistoajan suomessa) muistellen, että niitä tosiaankin on. Käykin ikävästi niin, että tehtaalla ei ole enää pääsyä varaston puolelle, joten Hannu käy nappaamassa tuotannosta pari kappaletta kipeästi kaipaamaamme hybridiä !!! Hannu on pelastanut tällä teollaan huomattavan paljon yli- määräistä työtä. Nyt kerkiän saamaan U-bandin lähettimen kuntoon maanantaina - juuri ennenkuin lähden paluumatkalle suomeen. Koska olen ainoa RF-asiantuntija paikalla, joutuisi tämä lähetin huoltomatkalle joko saksaan tai todennäköisemmin suomeen mukanani. Tämä ylimääräinen reissaaminen ei todellakaan ole enää tässä vaiheessa suotavaa kaikkien mahdollisten hukkumisen tms. riskien vuoksi, satelliitti lähtee nimittäin eteläamerikkaan parin viikon päästä ja sen on oltava täysin kunnossa lähtiessään. Ka-bandin lähetin testataan vielä kerran ja toden totta, sen pääteaste lähtee värähtelemään 15 - 20 minuutin päälläolon jälkeen. Syys tähän on pakko selvittää, joten se joudutaan kokonaisuudessaan irrottamaan avaruusaluksesta. Kaikki väli- kaapelit joudutaan tekemään mittauksia varten, sillä lento- asennettuja kaapeleita ja liittimiä ei ole mitään syytä irrottaa. Otamme modulit Chuckin kanssa pöydälle ja varovaisen tutkiskelun jälkeen kytken laitteisiin sähköt. Lähetin pelaa moitteettomasti lähes puoli tuntia. Lähdemme ruokatauolle siten, että jätämme lähettimen päälle poissaolomme ajaksi. Epäilen ongelmaksi keinokuormana toimivan torven huonoa sovi- tusta (torvien suuaukon kohdalla ei ole linssiä tms. jolla korjattaisiin torven suulla oleva kenttä tasa-aalloksi ja takaisin), sekä tällä hetkellä torven suulla olevan termisen eristeen väärä paksuus (nyt se on 3/4 aallonpituutta paksu, kun sen pitäisi olla puolen aallon paksuinen). Karl Meinzer saapuu illalla paikalle ja yllätämme hänet syntymä- päiväkakulla. Aikaeron takia pääsemme juhlistamaan tilaisuutta päivän aikaisemmin ja yllätys on täydellinen. Ilta päättyy Ka-bandin lähettimen mittauksiin ja pohdintoihin asian tiimoilta. 13-tuntinen työpäivä päättyy illalla yhdeksän aikoihin.