3.4.2. RxTx UHF or EME

 Primii pași pe lună.

YO2BCT – Liviu Soflete

               Nu cred că este nevoie de o prezentare deosebită pentru realizările remarcabile ale lui Liviu – YO2BCT. De această dată Liviu ne aduce în atenție o soluție inedită, performantă și economică, pentru realizarea unor legături radio prin reflexie pe lună EME – Earth Moon Earth. O excelentă ocazie pentru pasionații undelor ultrascurte de ași încerca competențele și aparatura într-o aventură în elevata lume a ”lunaticilor”.  Legăturile terestre la cele câteva sute sau mii de km devin banale, de sub 0,5%, față de o legătură pe distanța de 2×384.000Km până la lună și înapoi. Vom da ca motto acestei interesante provocări chiar fraza de încheiere a articolului lui Liviu –YO2BCT.

 

”Orice radioamator care stăpânește programul WSJT și dispune de o locație ”liniștită”, are minim 100W  în banda de 144MHz, o antenă cu polarizare orizontală de minim 7 elemente, rotabilă în azimut, LNA și cablu de coborâre scurt, poate gusta din plăcerea unor legături EME cu câteva din stațiile cu dotare superioară  (1,5 kW, 16 Yagi cu 16 elemente cu polarizare H+V).”

        În finalul expunerii sunt anexate două materiale utile, acum sau în viitor, pentru cei interesați de acest segment pasionant al radiocomunicațiilor de amator. De asemeni este postată o listă cu cele mai importante link-uri semnalate de autor în prezentarea sa. Urez lectură plăcută și succes ultrascurtiștilor în contctele cu luna. Așteptăm câte un ”feed back” cu fiecare realizare a voastră în paginile http://tehnic.frr.org.ro  – SIT-ul Comisiei Tehnice Centrale al FRR.

Articolul: PRIMII PAȘI PE… LUNĂ!!!

YO2BCT – Liviu Soflete

Realizarea de legături radio în benzile de unde ultrascurte prin refexia undelor pe suprafața Lunii a devenit accesibilă radioamatorilor începând cu deceniul șase al secolului XX. Traficul EME (Earth – Moon – Earth) a fost posibil la început numai utilizând puteri la limita superioara a regulamentelor (sau licențe speciale) și grupuri de antene sinfazate foarte mari. Distanța foarte mare față de Pământ a satelitului nostru natural (circa 350 – 410  mii de km), diametrul aparent relativ mic al Lunii (circa 0,5 grade) precum și cantitatea mică a puterii reflectate (circa 7% din cea incidentă), care determină împreună o atenuare de propagare uriașă (circa 250 dB pentru banda de 144 MHz)  impuneau cerințe greu de satisfăcut, chiar în condițiile unor semnale telegrafice recepționate la limită, la nivelul zgomotului de fond. Performanțele echipamentului (putere de emisie, câștig al antenei, factor de zgomot al receptorului) au evoluat relativ lent, astfel că traficul EME în CW a rămas mult timp rezervat unei elite, intangibil pentru marea masă a radioamatorilor.

Un salt semnificativ s-a produs odată cu introducerea calculatorului care a făcut posibilă o codare a semnalului cu o corecție automată a erorilor; programul WSJT creat de Joe Taylor (K1JT)  permite realizarea legăturii la nivele de semnal cu 10 – 15 dB mai reduse decât CW clasic , permițând accesul la comunicația EME și pentru stațiile cu o dotare mai modestă. In prezent, traficul EME poate fi atacat cu rezultate încurajatoare și de stațiile VHF cu o bună dotare pentru legături tropo.

In lume există în prezent un număr important de stații cu o superdotare (așa numitele ”big guns”), capabile să contacteze un corespondent mai slab echipat.

Prezentul articol își propune să ofere câteva îndrumări pentru radioamatorul de VHF -144MHz (aceasta fiind în prezent banda cu cea mai mare activitate) care dorește să intre în clubul select al ”lunaticilor”, analizând înzestrarea minimă necesară pentru un grad rezonabil de succes. Singurul mod de lucru abordabil va fi WSJT, care necesită cele mai ușor realizabile condiții; numai în condiții excepționale de propagare (atenuarea minimă) și de dotare a corespondentului (putere de emisie și antene) se poate încerca o legătură în CW, dacă semnalul corespondentului este audibil (nivelul semnalului JT65B de minim -16dB față de zgomot).

Dorind să activăm cu o dotare tehnică minimă, să vedem cum putem compensa lipsa puterii de emisie și câștigul modest al antenei. Singura posibilitate este să utilizăm optim condițiile existente, iar aceasta se poate realiza numai prin înțelegerea tuturor subtilităților de propagare și de operare.

Acoperirea uriașei atenuări de propagare se face prin sensibilitatea receptorului, puterea de emisie, câștigul antenelor și planificarea în avans (sked, nu legătură random). Să le luăm pe rând:

1 Sensibilitatea receptorului se poate defini prin factorul de zgomot (care este bine să fie cât mai mic) sau temperatura de zgomot a receptorului (de asemenea de dorit cât mai mică). Receptoarele uzuale de radioamator nu au de regulă performanțe optime din punct de vedere al sensibilității, deoarece în comunicațiile terestre se urmărește un compromis între performanțele de zgomot și cele de selectivitate și rezistență la semnale mari (intermodulații). O cifră normală pentru factorul de zgomot la care ne putem aștepta este de 3…5dB. Aceasta este valoarea cu care se degradează raportul semnal/zgomot aplicat la borna de intrare a receptorului prin contribuția în special a amplificatorului de RF de la intrarea receptorului. Situația se poate îmbunătății simțitor utilizând un amplificator special de zgomot mic (LNA – Low Noise Amplifier). Pentru performanțe optime, la intrarea acestui amplificator trebuie aplicat semnalul maxim disponibil, asigurat de antenă. Prin urmare, LNA trebuie montat cât mai aproape de borna de cuplare a antenei, orice atenuare introdusă de cablul de coborâre crescând factorul de zgomot (exact cu valoarea în dB a atenuării). În cel mai rău caz se poate accepta o atenuare introdusă de un cablu coaxial foarte scurt, de foarte bună calitate. Dacă dispunem de un LNA cu factorul de zgomot de 0,2 dB ( valoare realizabilă relativ ușor la frecvența de 144 MHz), introducerea între antenă și acest LNA a unui cablu coaxial cu atenuarea tot de 0,2 dB, care pare foarte mică (în această cifră intră desigur și atenuările mufelor coaxiale și atenuarea de trecere a unui releu coaxial T/R de calitate) conduce la o înjumătățire a sensibilității sistemului de recepție! Prima regulă este deci atenuare minimă între antenă și intrarea în LNA. Aceasta presupune montarea LNA cât mai aproape de borna de ieșire a antenei, cablu coaxial bun și  cît mai scurt, pierderi mici în mufe (de tip N de calitate) și releul de antenă (o construcție coaxială industrială).

Pentru aprecierea cantitativă a performanțelor posibile, un ajutor important poate fi utilizarea programului EMECALC creat de cunoscutul VK3UM (SK). Prin schimbarea valorii unor parametri se poate vedea pe loc influența asupra sensibilității sistemului de recepție și ponderea lor în determinarea finală a factorului de zgomot (respectiv a temperaturii sistemului).

Sunt importante și sursele de perturbații exterioare receptorului: QRM local produs de aparatura electrică și QRN galactic, atunci când în spatele Lunii se află surse radio galactice. Sursele terestre de zgomot pot fi deranjante la distanțe de ordinul  km dacă este vorba de orașe mari sau linii de înaltă tensiune în vecinătate.  Zgomotele galactice se pot aprecia tot din programele de calcul ale pozitiei Lunii (EMEplanner sau GJTracker) printr-o cifră globală (în dB) a ”degradării” semnalului, în care se combină atenuarea suplimentară (maxim 2,5dB) dată de creșterea distanței față de cea minimă (la perigeu) însumată cu efectul surselor radio din Galaxie (care depinde de poziția Lunii pe bolta cerească și de frecvența de lucru. Desigur, cea mai puternică sursă extraterestră de perturbații  este chiar Soarele, astfel că la Lună nouă +/- 1 zi nu se pot face legături EME (decât cu antene foarte directive, ceea ce nu este cazul la 144 MHz, mai ales cu o singură antenă mică).

2 Puterea de ieșire a emițătorului – cu cât mai mare cu atât mai bine (în limita dotărilor existente sau posibile!). Nu trebuie neglijat faptul că utilizarea emițătorului în modul digital JT65 presupune funcționarea continuă timp de 48 de secunde la puterea maximă RF, cu o pauză de 72 secunde până la viitoara tură de emisie. Majoritatea amplificatoarelor RF de putere sunt specificate la o putere medie; chiar dacă se indică puterea CW, nu trebuie să uităm că în telegrafie există și pauze (între puncte, linii și semne) ceea ce face ca puterea medie să fie semnificativ mai redusă decât cea de vârf (la fel în SSB fără compresie, puterea medie este 30 -50% din PEP). Deci amplificatorul de putere (și sursa lui de alimentare!) vor trebui testate în regimul dur de circa 1 minut emisie/ 1 minut pauză. Din fericire, JT65 este un mod de lucru cu o singură linie spectrală, deci nu se pun condiții de liniaritate pretențioase, un etaj de RF în clasă C (cu randament bun) fiind pe deplin satisfăcător (desigur dacă se respectă atenuarea impusă pentru armonici). Din nou utilizarea programului EMECALC permite aprecierea nivelului de semnal disponibil la corespondent și deci a probabilității de realizare a legăturii.

3 Câștigul antenei – din nou cu cât mai mare, cu atât mai bine. Din experiența mea și a altora, există bune șanse de succes cu 100W și o antenă de 7 elemente. O antenă mai slabă reduce numărul corespondenților posibil numai la cei cu dotări excepționale (KB8RQ, RU1AA, W5UN și alții de aceeași talie – merită văzute antenele acestora, expuse pe siturile lor QRZ.com).

Antenele uzuale pentru activitatea tropo sunt numai cu polarizare orizontală (elementele în plan paralel cu suprafața Pămîntului) și nu sunt prevăzute decât cu rotire în jurul unui ax vertical (azimut), boomul rămânând orizontal (elevația fixă =zero). Lipsa unei rotiri în plan vertical (elevație fixă) nu este chiar atât de gravă; singurul dezavantaj real este că se poate lucra câte o perioadă de circa 1,5 ore la răsăritul și apusul Lunii, când elevația Lunii nu o scoate prea mult din diagrama de radiație a antenei. Păstrarea orizontală a boomului dă în schimb un efect util, așa numitul Ground Gain (GG). Unda venită de la distanță (de la orizont) se poate combina favorabil cu unda reflectată de sol; când cele două semnale au nivele comparabile (un ”Pămînt” bun reflector), semnalul total poate crește cu maxim 6 dB (echivalent cu un grup de 4 antene identice cu cea reală!). Relația corectă de fază (defazaj zero între cele două semnale) există doar pentru 3…5 unghiuri de elevație a Lunii (diagrama de radiație în plan vertical are 3…5 lobi, primul, cel mai aproape de orizont, fiind și cel cu câștigul maxim). In acest fel, cea mai bună șansă pentru un QSO este la trecerea Lunii prin primul lob, imediat după răsăritul Lunii, respectiv imediat înainte de apus. Desigur, pentru un GG maxim este necesar să avem un orizont liber în direcția în care răsare/apune Luna, fără obstacole (clădiri, pomi, dealuri) până la câțiva kilometri distanță. Cel mai bun ”Pământ” din punct de vedere al GG este apa de mare (deci avantaj pentru stațiile de pe litoral la răsăritul Lunii).

Orientarea antenei către Lună, se poate realiza la vedere sau cu un rotor de precizie relativ redusă (suficient 5 grade), deoarece o antenă cu câștig modest are o diagramă de radiație destul de largă, care nu necesită o orientare foarte exactă și nici o corectare frecventă a poziției.

Este util să cunoaștem elevația lobilor de radiație ai antenei noastre, la locul de instalare; diagrama în plan vertical se poate determina prin programe de simulare (dacă avem datele necesare despre caracteristicile solului) sau adunând date practice prin observarea unui număr mare de stații puternice și notând elevațiile la care semnalul este maxim. La aceasta ne ajută programul JT65 care afișază la fiecare decodare raportul semnal/zgomot. Trebuie făcut un număr mare de observații deoarece efectul Faraday (de rotire a planului de polarizare la trecerea undelor prin ionosferă) produce un fading care se suprapune peste variația de nivel dată de diagrama de radiație a antenei pe măsură ce elevația Lunii se schimbă în timp. Rotația Faraday este mai puțin pronunțată noaptea, ionizarea straturilor superioare ale atmosferei fiind mai redusă.

Variația nivelului semnalului la fiecare tură de recepție, dacă nu se obține decodarea la prima recepție, poate face necesară utilizarea însumării semnalului de la mai multe recepții consecutive. Utilizarea corectă a modului Avg (”mediere”) presupune eliminarea semnalelor nerealiste (cu DT si DF aberante) și păstrarea aceluiaș text transmis până la decodarea corectă. Se pot obține decodări (cu DS) cu Avg pe 3-6 recepții la nivele de -30 dB. Pentru aceasta trebuie înțeles și utilizat corect programul JT65 (setările în box To Radio și Loc, include/exclude, Clear Avg când e cazul, Sync setat sub zero, etc) și deasemenea este necesară o stabilitate rezonabilă a frecvenței la ambii corespondenți, în caz contrar bifarea AFC mai reduce 2 – 3 dB din sensibilitate. De asemenea setarea Zip mai reduce ceva din sensibilitate, deci se va alege o frecvență de recepție curată, fără nicio urmă de semnal perturbator (”birdie”).

4 Pentru determinarea în avans a poziției Lunii (pentru stabilirea ”ferestrei” de vizibilitzte simultană a Lunii de stația proprie și de corespondent) se poate utiliza programul EME Planner al aceluiași VK3UM. Eu utilizez în mod curent un program mult mai simplu : GJTRACKER creat de W7GJ. Cu ajutorul programului se poate stabili ora și minutul când Luna trece prin lobul principal de radiație al antenei proprii (elevația), indiferent că este vizibilă sau acoperită de nori, momentul răsăritului sau apusului, timpul cât se păstrează în cele circa 15 grade de elevație utilizabile fără mișcarea antenei proprii în plan vertical, fereastra comună de vizibilitate cu corespondentul prezumtiv, diferența (geografică/spațială) în grade între planurile de polarizare, precum și valoarea degradării  pentru banda de frecvențe în care vrem să lucrăm.

Se recomandă ca primele legături să se realizeze la înțelegere, având o comunicare asigurată prin Internet, pentru stabilirea frecvenței de lucru, a minutului (par sau impar) în care vom emite, și a informării reciproce asupra echipamentului, pentru a putea aprecia dacă legătura este posibilă, cu șanse rezonabile și pentru a primi indicații de la corespondentul mai experimentat. Pentru comunicare există mai multe situri Internet, din care cele mai uzitate sunt ON4KST, N0UK, HB9Q.

ON4KST chat http://www.on4kst.org/chat/login.php?band=4 este preferat de europeni atât pentru EME cât și pentru concrsurile terestre de microunde.

N0UK chat pare preferat de americani. Secțiunea WSJT EME-1 http://www.chris.org/cgi-bin/jt65emeA este pentru banda de 144 MHz.

HB9Q logger http://www.hb9q.ch/hb9q/ are pagini separate de la 50 MHz până la peste 10 GHz, benzile de microunde peste 1296 MHz fiind cele mai populate, dar în perioada concursurilor se pot găsi corespondenți și pe benzile inferioare.

E bine să vizităm și să urmărim aceste situri pentru a ne familiariza cu sistemul de operare și regulile de etichetă. Pentru începători este util sfatul unui prieten mai experimentat, care și-a făcut ”ucenicia” și a depășit greutățile inerente ale startului. Desigur, cel mai bine este să avem alături la stație un radioamator care a mai practicat traficul EME, pentru rezolvarea unor probleme neașteptate, sau la care nu găsim soluția pe moment, sau pentru înțegerea unor expresii specifice jargonului lunaticilor. Bineînțeles, după începerea legăturii nu mai este permis niciun schimb de informații pe Net privind desfășurarea legăturii (în caz contrar legătura nu e validă și procedura se va relua de la început); după transmiterea 73 de la final se obișnuiește să se transmită pe Net mulțumiri și se pot face comentarii.

Site-ul lui DL7APV conține un Moon Calendar cu toate evenimentele importante pentru ultrascurtișitii EME din anul în curs și o scurtă prezentare a condițiilor EME pentru toate weekendurile din an.

Site-ul http://www.mmmonvhf.de/eme.php  (Make More Miles on VHF) conține sub formă grafică datele importante (distanță, declinație, degradare – calculată pentru banda de 144MHz) pentru luna aleasă, date cu care se poate alege o perioadă optimă pentru a planifica o legătură EME.

Informații utile se pot găsi pe INTERNET la ”rechinii” de talia lui W7GJ. Pe site-ul acestuia http://www.bigskyspaces.com/w7gj/ există informații despre instalarea și utilizarea programului WSJT, despre instalarea echipamentului (pentru banda de 6m, dar este valabil și pentru 144 MHz) http://www.bigskyspaces.com/w7gj/6mEMEtoday.pdf , o listă cu cele mai bune zile din anul curent pentru EME http://www.bigskyspaces.com/w7gj/BestEMEDays.txt , se poate descărca programul GJTRACKER, precum și multe alte informații utile mai ales novicilor în EME. Există și o colecție de fotografii ale antenelor corespondenților cu care W7GJ a realizat legături EME în banda de 6m, interesante mai ales pentru condițiile tehnice minime necesare.

Câteva informații pentru utilizarea optimă a programului WSJT se pot găsi și în articolul despre EME în 50 MHz http://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=909 în care sunt date câteva indicații de utilizare a programului WSJT în condiții de semnal slab EME.

Pentru a căpăta experiență în utilizarea programului WSJT este foarte util antrenamentul prin realizarea de legături în unde scurte cu WSJT în modul JT65A (WSJT, și nu JT HF care are altă prezentare grafică și e optimizat pentru unde scurte, nu pentru EME!). Deasemenea, se pot urmări stațiile mari care participă la concursurile EME in mod digital, organizate anual de ARRL, ARI, DUBUS pentru a testa posibilitățile proprii de recepție și a ne familiariza cu stilul de lucru.

Orice radioamator care stăpânește programul WSJT și dispune de o locație ”liniștită”, are minim 100W în banda de 144MHz, o antenă cu polarizare orizontală de minim 7 elemente, rotabilă în azimut, LNA și cablu de coborâre scurt poate gusta din plăcerea unor legături EME cu câteva din stațiile cu dotare superioară (1,5 kW, 16 Yagi cu 16 elemente cu polarizare H+V).

73 de YO2BCT și la bună auzire pe Lună !

Pentru colecția voastră articolul în format.pdf.

Primii pasi pe Luna

QST nr. July 2016 pag. 67-69, W5RZ – Dennis Schaefer – National Parks Via the MOON.

National_Park_via_the_Moon

RadioRivista – 7/8 2016, pag. 12-16, IW3HVB – Giulio Pico Conferința mondială EME

Congres_Mondial_EME_Venetia_2016

www.eme2016.org/index.php/participants/

din partea YO a participat la acestă conferință mondială YO3DDZ & XYL

Link-uri importante despre EME.

http://www.on4kst.org/chat/login.php?band=4

http://www.chris.org/cgi-bin/jt65emeA

http://www.hb9q.ch/hb9q/

http://www.mmmonvhf.de/eme.php

http://www.bigskyspaces.com/w7gj/

http://www.bigskyspaces.com/w7gj/6mEMEtoday.pdf

http://www.bigskyspaces.com/w7gj/BestEMEDays.txt

http://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=909

=============================================================

Comunicații EME in 23cm de YO2BCT

Incurajat de realizările amicului Szigy, YO2IS – pionier în multe domenii radioamatoriceşti în YO – am hotărît să încerc şi eu abordarea benzii de 23 cm  pentru comunicaţii prin refexie pe Lună. Am avut norocul să pot procura o parabolă de 3m diametru din tablă de Al (neperforată), cu sarcină mai mare la vânt, dar cu geometrie mai bună, utilizabilă şi pentru frecvenţe mai mari (folosită anterior pentru recepţia din satelit a programului PRO TV pe 14 GHz şi abandonată de proprietar pe acoperişul clădirii Operei din Timişoara). Am profitat de împrejurarea că în zonă era montată o macara pentru nişte lucrări de reparaţii, ne-am înţeles cu macaragiul şi cu şeful lui (ca la noi în Romania…) şi cu ajutorul colegilor de la club (YO2KDT) am transportat preţioasa “pălărie” (circa 100 kg !) în curtea clubului, unde a rămas neutilizată aproape un an, timp în care am făcut studiul,  documentarea, procurarea materialelor şi construcţia diverselor componente.

http://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=805

==============================================================


EME în banda de 13cm – 2300MHz / 2,3GHz de YO2BCT

Scurte note din prezentarea lui Liviu YO2BCT.

După şase luni de activitate EME în banda de 23 cm, cum staţiile noi apăreau tot mai rar, am început să mă gândesc la atacarea următoarei benzi de unde ultrascurte, cea de 2320 MHz. Desigur, urma să folosesc tot reflectorul parabolic de 3m diametru (mai exact 2,9m), din tablă de Al, cu formă geometrică bună (construit de fapt pentru 14 Ghz), deci iluminatorul parabolei trebuia construit astfel încât să se poată monta în suportul existent. La frecvenţa de 2320 MHz, diametrul reflectorului este mai mare (în lungimi de undă) decît la 23 cm, astfel că aici se justifica construirea unui feed cu septum prevăzut cu un şoc inelar. Căutând pe Internet, am găsit descrierea unui horn cu şoc, potrivit pentru parabola mea cu f/D = 0,325, cu un singur inel.

Sistemul de orientare al antenei este tot cel manual, dar poziţia va trebui corectată mai des, pentru a nu depăşi 0,5 grade abatere, deoarece diagrama de radiaţie a antenei este mai îngustă la această frecvenţă (circa 3,2 grade deschidere la -3dB).

Cu acest echipament am realizat prima legătură EME din YO în banda de 13 cm, în CW, cu un corespondent mult mai bine echipat – SP6OPN (antena=6,5m , Pout circa 1kW) , în data de 17.06.2012 şi  nu în cele mai bune condiţii (degradare circa 2 dB). Am primit încurajări de la alte staţii care m-au putut recepţiona bine, dar receptorul meu nu mi-a permis realizarea altor legături.

Profitând de drumul la târgul din Friedrichshafen,  am achiziţionat de la G4DDK – Sam Jewell (binecunoscutul – printre „lunatici” – constructor  de LNA-uri de mare performanţă) un kit pentru un amplificator performant în banda de 2320 MHz. După montarea şi reglarea LNA (27 dB amplificare), zgomotul măsurat Sun/ClearSky a fost de circa 12dB la SF 85, deci o îmbunătăţire substanţială a recepţiei. In data de 21 iulie am realizat 2 legături, cu F2TU (6,5m – 300W) , semnal copiat comod cu 559, QSO ca în unde scurte,  şi F1PYR (3,5m – 100W, deci aproximativ acceaşi dotare cu a mea), mult mai dificil de copiat la o degradare de 2 dB, totuşi un “O”  „cinstit”.  Se pare că destul de mulţi radioamatori vor fi interesaţi de legături EME cu YO pe această bandă – avantajul primului sosit dintr-o ţară „rară”, hi!

Această prezentare vrea să sublinieze că abordarea benzilor de microunde nu este imposibilă pentru radioamatorul dispus să facă efortul necesar de instruire,  timp, muncă (şi bani…), iar satisfacţiile pot fi deosebite. Lumea microundelor este cu totul diferită de cea a undelor scurte sau metrice, dar tocmai în această diversitate constă farmecul radioamatorismului : mereu descoperi ceva nou şi diferit, care îţi aduce satisfacţii deosebite atunci când este înţeles şi stăpânit.

http://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=827

=============================================================