EME v pásmu 10368 MHz [1989-1994]

EME na 3cm - od prvního QSO po první spojení OK1KIR

První EME spojení v pásmu 3cm [1989]

V rubrice The New Frontier v QST 12/88 byla uvedena zpráva o prvním spojení EME v pásmu 10 GHz, které se uskutečnilo 27. srpna 1988 v 09.35 UTC mezi stanicemi WA5VJB, KF5N (stát Texas) na straně jedné a stanicemi WA7CJO, KY7B (stát Arizona) na straně druhé a to po šesti neúspěšných pokusech v průběhu osmi předešlých dnů. Na texaské straně byl použit upravený transvertor SSB a koncový stupeň s elektronkou s postupnou vlnou (TWT) o výkonu 55 W a parabola o průměru 12 stop (3,6 m). Šumové číslo přijímacího systému bylo 2,1 dB. Na arizonské straně byl k dispozici výkon 90 W parabola o Ø 4,8 m a přijímací systém se šumovým číslem 1,5 dB.

Stanice si vyměnily reporty „O“ (přijaty plné volací znaky a report v jedné relaci). Podle sdělení WA5VJB byl signál „dopplerovský“ rozmazán do šířky asi 1 kHz. Místo tónu byl přijímán jakýsi „bílý šum CW“, signál byl místy sice zřetelný, ale velmi obtížně čitelný. Ke směrování antény byl, po předchozím nasměrování na maximum šumu Měsíce, tj. asi 0,3 až 0,6 dB nad šumem oblohy, použit hledáček, popř. TV kamera, připevněná k anténě. Fotografie zařízení a podrobnější údaje byly přislíbeny k uveřejnění v dalším čísle.

Ve stejném čísle QST je zpráva o délkovém rekordu USA při spojení v pásmu 3456 MHz, které bylo navázáno 7. srpna 1988 na vzdálenost 454 mil (730 km) mezi WB5AFY (275 W, Vernon v Texasu) a KX0O (13,5 W, Pikes Peak, Colorado). Obě měly přijímací systémy se šumovým číslem 1dB.

OK1HAQ - RADIOAMATÉRSKÝ ZPRAVODAJ 10/1989

10 GHz EME: K2UYH uvedl: "dokončili jsme naše první 10 GHz EME QSO 18.srpna 1989 po několika neúspěšných pokusech. Náš systém se skládal z 3m laminátové paraboly s poměrem f/d 0,35. Ta byla ozářena pomocí cassegrainova ozařovače s téměř čistě hyperbolickým subreflektorem a dvojitou hornou, vyrobenou podle W2IMU a K2UKH. Horna byla napojena s měděnou trubkou s 7/8' délkou, která vedla do středu paraboly a byla podpírala hornu a vlnovod do horny. Na zadní straně paraboly byl uchycen běžný ohebný obdélníkový vlnovod s přírubou, kde byl připojen vlnovodný přepínač. Výstupní výkon okolo 37W z TWT Hughes byl zaveden do přepínače byl veden do přepínače kouskem ohebného vlnovodu. V přijímací cestě byl na přepínači vlnovodný izolátor s velmi malým průchozím útlumem (0.2dB) a vstup LNA Litton D7770. GaAs Fet preamp byl také připojen do přepínače tak, aby byl zakončen 50 Ohm, aby byl vstup zakončen vždy, když do ozařovače byl připojen buď TWT PA nebo LNA Výstup předzesilovače šel do pásmového filtru pro potlačení zrcadlového příjmu a dále do dvoustupňového předzesilovače WB5LUA s AFT 10135 který budil 10 GHz SSB-Tranverter. Tento transverter byl použit k buzení TWT. Na začátku testu se nám podařilo zničit jeden z Fetů, který měl 1.5dB NF. Náhradní součástka měla jen 2dB NF a šumové číslo celého přijímacího systému 3.5dB NF. Sluneční šum této instalace byl právě pod 10dB toho dne, kdy jsme uskutečnili test. Po montáži a ověření všech součástí jsme začali pátrat po odraženém signálu WA7CJG signal. Nejprve jsme neslyšeli nic. Zjišťovali jsme, zda slyšíme měsíční šum přes široký přijímač. Zjistili jsme, že nejsme přesně nasměrováni na Měsíc. Potom, co jsme anténu správně natočili, už jsme slabě uslyšeli WA7CJO signal. (nemyslím, že problém nastaveníI směrování byl výsledkem atmosférického ohybu 10 GHz signálů v atmosféře, jak si již ověřil W5LUA). Než jsme řádně přijali Jimovy signály, uběhlo asi 5 min. (TX/RX) sequence a kompletní výměna reportů 0/M trvala méně, než 30min, protože JIm měl nový 300 watt TWT, takže jsme ho poslouchali občas lépe, než on přijímal nás. Signál měl velmi silný aurorální efekt s jen malým náznakem čistých tónů, ale nebylo těžké ho přijímat (44A). Nyní plánujeme zlepšení parametrů systému (nový HEMT v LNA) a zaměříme se na použití paraboly o průměru 4,5 metru"

K2UYH - Dubus 4/1989 (volný překlad ok2kkw)

Problematika EME na 10 GHz [1991]

Ve velkém radioamatérském společenství se stále vzácněji vyskytují zvláštnosti, jaké jsme mohli zaznamenávat v pionýrských dobách amatérského vysílání. Jednou z těchto výjimek a technickou výzvou je problematika spojení odrazem od měsíčního povrchu v pásmu 3cm (EME = Earth - Moon . Earth). Na cestě k úspěšnému oboustrannému spojení leží rozmanité léčky fyzikálně-technického rázu. Své první zkušenosti popsali I4BER v UKW- Berichte 2/1988 a WA5VJB a KF5N v Microwave EME Notes následovně:

Znehodnocení signálu Dopplerovým efektem

Kombinace zdánlivého kývání Měsíce kolem rovnovážného bodu, rotace Země a Měsíce a rozdílu relativní rychlosti nerovnoměrného měsíčního povrchu způsobuje rozšíření signálového spektra podobně, jako tomu je při odrazu rádiových signálů od aurory v pásmu 144 MHz. Osvědčené telegrafní filtry používané při spojení EME v nižších pásmech s šířkou pásma 30 až 100 Hz je tudíž pro spojení v pásmu 10 GHz nepoužitelné. Nejlépe se osvědčily v tomto pásmu mezifrekvenční filtry SSB s šířkou pásma kolem 2,5 kHz. Tato přílišná šířka pásma při příjmu signálů však vyžaduje zvětšení zisku celé přijímací cesty o 6 až 8 dB, než bylo původně kalkulováno.

Posuv signálu působením Dopplerova efektu

Posuv je tím větší, čím vyšší je kmitočet, na kterém komunikujeme. V pásmu 10 GHz se tento posuv pohybuje v rozmezí + 20 až -22 kHz. Toto v praxi nebyl vážný problém. Široké začuměné signály se daly snadno ladit a jejich posuv se dal pomalým dolaďováním snadno sledovat.

Měsíční šum u WC8VOA

Sledování Měsíce

Typický úhel ozáření parabolické antény při provozu EME je 0,5°. K udržení signálu v mezích 1dB je potřeba udržovat nastavení parabolické antény vůči Měsíci s přesností 0,25°. To však je mimo možnosti většiny indikačních systémů a přesahuje dokonce možnosti většiny „měsíčních" programů pro počítače. Jednoduchá cesta, jak toto úskalí obejít, je použít optické prostředky. Stanice WA7CJO má kupříkladu na okraji parabolické antény připevněnu televizní kameru CCD. Vzhledem k okolnosti, že Měsíc nám poskytuje na obloze obrovskou možnost 240°, musíme pečlivě vybrat ony 4° „horkého" nebe podle měsíčnímu šumu (Země i Měsíce jsou v pohybu, proto 240° a nikoliv 180°). Pak nastavíme obraz Měsíce do středu nitkového kříže optického zaměřovacího zařízení. Při zapadajícím Měsíci vzniká rozpor mezi maximem měsíčného šumu a optickým zaměřením. Odchylka činí až dva měsíční průměry a vzniká ohybem paprsků signálu v troposféře.

Síla signálu

Signály jsou až neuvěřitelně stabilní. V průběhu jedné hodiny se síla signálu měnila méně než o 1dB. Žádný Faradayův jev nebyl pozorován.

Polarizace

Pro všechny spojení EME nad kmitočet 2,3 GHz se polarizace bude blížit lineární. Návrh přepínání pravotočivé a levotočivé polarizace při vysílání a příjmu ztroskotává na tom, že nemáme k dispozici bezeztrátový přepínač polarizace pro kmitočet 10 GHz.

Počasí

Žádné jiné nežli pěkné počasí (čisté nebe!), není pro provoz EME v pásmu 10 GHz vhodné. Rovněž větší vlhkost vzduchu silně absorbuje mirkovlny a signál je o několik decibelů zeslaben.

Nyní k několika málo realizovaným spojením. V říjnu 1986 poprvé vysílala stanice I4BER signály na kmitočtu 10 GHz směrem k Měsíci, a to výkonem 100 mW. Odrazy telegrafního signálu byly velice slabé, ale jednoznačně identifikovatelné. V roce 1987 následovaly zkoušky stanic OH2TI a W3IWI, obě stanice se slyšely. Pravděpodobně první oboustranné spojení EME v pásmu 10 GHz bylo uskutečněno v září 1988 mezi stanicemi WA5TNY a WA7CJO. WA5TNY použil jako anténu parabolické reflektor o průměru 3,2m z hliníku s téměř dokonalým povrchem. Výkon vysílače byl 18 W a vysílač byl umístěn přímo v ohnisku této parabolické antény. Přijímač sestával z modifikované verze transvertoru 10 GHz od firmy SSB-Electronics, externého filtru pro 10 GHz a předzesilovače, konstruovaného W7CNK se dvěma ATF13135 od firmy Avantek. Šumové číslo systmu bylo 2dB. WA7CJO použil parabolu o průměru 3m, výkon vysílače 20W a šumové číslo přijímacího systému bylo větší než 8dB. Přesto bylo spojení uskutečněno.

30. května 1989 dosáhly stanice WA7CJO z lokátoru DM33XL a WB5LUA z lokátoru EM13QC nového rekordu spojením na vzdálenost 1430km. V tomto případě použil WA7CJO výkon 80W a parabolu o Ø 4,9 metrů. WB5LUA použil parabolu o Ø 3m a výkon vysílače 18W. Předzesilovač osazený třemi FET ATF 13135 měl změřené šumové číslo 2,25 dB. Úroveň slunečného šumu byla změřena kolem 12 dB.

Ten den (30.5) v 5 hodin ráno, právě při východu Měsíce nad obzor, nebyly signály protistanice slyšitelné. Bylo to způsobebo lomem signálů v troposféře a teprve když byla parabola zvednuta optickou osou o dva měsíční průmery, byly signály slyšitelné. Při zvětšování úhlu Měsíce nad obzorem se optická osa přibližovala radiovému paprsku. Při ukončení spojení, když byl Měsíc 50° nad obzorem, se obě osy kryly.

Ostatně, WA5VJB a KF5N uvažují o možnosti EME spojení na 24 GHz.

Hodně štěstí! OK1MG AR 6/1991 Literatura DL2OM: CQ-DL 5/1990...

EME News

by DL7APV, Bernd Wilde, Amsterdamerstr.9, W-1000 Berlin 65, FRG

DK3UC: First QSO on 10 GHz EME DL/SM

Short Circuit: DK3UC made the first 10 GHz EME qso from DL. I have included the EME Toplist in this issue and I hope to run it more continuously In the future. Because of many reports I got the last time it was not enough space left to put it In. But I think the news are more interesting for you, or what do you think about it ? Nobody seems to have the problem of computer qrm on 144 MHz or?

10368MHz

DK3UC (JO41) wkd: 16.11.91 SM4DHN O/M (first QSO from DL on EME) and 16.11.91 WA7CJO O/M and partial with I4CHY (congrats red.). Station: 4mtr. dish with circular feed, 25 watts (TWT YH1193) and RX ca. 0.9 dB NF (LNC from FUBA). Moon-Noise 1.2 to 2 dB maximum. Ulli is interested in skeds. Adress: U. Mallwitz c/o Bertram, Königsberg Str.29, W-3004 Insernhagen. Tell.: (++49) (0) 511-611703. Ulli thanks Fritz, DL3YBA and Kalle, DJ3EN for their help. Tnx for info Ulli.

I4CHY (JN54ok) wkd: 16.09.91 SM4DHN O/O (519/419) and 17.09.91 WA7CJO O/M and 16.11.91 DK3UC Partial (congrats red.). Station: 4mtr. dish with circular feed, 20watts and a system temperature of 170K. Carlo is looking for other skeds. adress: Carlo Carini I4CHY, via Mrchesini 14, Bologna, Italy, Tel ++051-723184. Tnx fer info Carlo

Dubus 1/1992

EME v pásmu 10368 MHz [1994]

Za OK1KIR - Antonín Jelínek, OK1DAI

EME na pásmu 3 cm nemá příliš dlouhou historii. První kompletní spojení bylo navázáno dne 27.8.1988 mezi stanicemi WA7CJO a W5VJB. V dalších dvou letech navázalo mezi sebou spojení několik dalších W stanic. První evropské a zároveň transatlantické spojení navázaly dne 2.12.1990 stanice SM4DHN a WA7CJO. V průběhu dalších let postupně přibývaly další stanice. Jejich značky spolu s popisem použitých zařízení jsou v následující tabulce - chybějící údaje nebyly popsány.

značka   průměr	 výkon  vstup   šum     šum
stanice  ant. m	 TX W   RX      Slunce  Měsíce
----------------------------------------------
DJ7PJ    4,5      35    HEMT    17 dB   2,8 dB
DK3UC    4        20    1,2 dB
G3WDG    3        35    0,8     15,5    2
HB9AGE   3        40    1,1             0,8
I4BER    32       1,7   HEMT
I4CHY    4        20    HEMT
I6ZAU    4        20    HEMT    13,6    1
K2UYH    3        20
OK1KIR   4        17    HEMT    13,2    1,5
ON6JZ    3        17    HEMT    13,5    1,5
PA3CSG   1,8      17    HEMT
SM4DHN   6        75    HEMT
VE7CLD   3,6      20    1,2     14,5    1,5
WA5VJB   3,6      55    HEMT
WA5TNY   3        17
WA6EXW   3        30    HEMT
WA7CJO   4,8     300    0,8
WB5LUA   3        80    HEMT

Uvedené stanice navázaly spojení. Celá řada dalších chystá zařízení na př.: VK2ALU, PA0PLY, F6KSX, OE9ERC, OE6AP, ON4UV a další. Díky využívání hotových použitelných komponentů pro družicovou techniku antény‚ ozařovače, LNA ‚ TWT a pod. bude na tomto pásmu za několik let zřejmě víc stanic než na stagnujících 13 cm.

Popis zařízení OK1KIR použitého pro EME spojení na 10368 MHz. Je používán kontestový transvertor 10368/145 MHz pro příjem doplněný nízkošumovým předzesilovačem LNA přímo v ohnisku paraboly. Pro vysílání je použit koncový stupeň s elektronkou s postupnou vlnou TWT o výkonu 17 W. Blokové schéma transvertoru je na obr. 1.

Obr.1: Blokové schéma transvertoru 10368/145 MHz

Pro vzájemné přizpůsobení zesilovače s MGF1601 a TWT zesilovače jsme museli mezi ně zařadit útlum asi 20 dB. Celý transvertor je umístěn na zadní straně paraboly o průměru 4m. Přes asi 2m vlnovodu R100 je spojen s ozařovačem a LNA v ohnisku. Podle doporučení IARU má být na kmitočtech nad 1GHz pro EME spojení používána cirkulární polarizace - pro TX pravotočivá. PRo tuto polarizaci byl sestrojen zářič podle obr. 2.

Při vysílání jde signál z TX přes přepínač do polarisátoru, zářič vysílá pravotočivou polarizaci. Rameno pro levotočivou polarizaci jde přes druhý přepínač do zátěže. Pravotočivá polarizace se odrazem od Měsíce převrátí na levotočivou. Při příjmu jde signál ze zářiče do polarizátoru přes přepínač a přizpůsobovací člen do LNA. Po zesílení jde signál přes druhou cestu přepínače dolů do transvertoru. Rameno polarizátoru pro pravotočivou polarizaci jde při příjmu do zátěže. Aby byla možnost poslouchat vlastní odrazy musí být doba přechodu z příjmu na vysílání pod 1 sec. V souvislosti s využíváním zářičů z družicové techniky používá zhruba polovina stanic lineární polarizaci. Protože rozdíl -3dB mezi cirkulární a lineární polarizací je pro náš QRP signál příliš velký, je rozpracován zářič pro lineární otočnou polarizaci podle obr. 3.

Obr. 2: Cirkulární ozařovač: 1 cirkulární ozařovač Ø 20,2 ; 2 vlnovodný přepínač dvoucestný; 3 vlnovodný přizpůsobovací člen; 4 nízkošumový předzesilovač LNA; 5 vlnovodná zátěž, 6 polarizátor; 7 vlnovodová otočná spojka; 8 kruhový ozařovač Ø 20,2 s přechodem na R100

Obr. 3: Lineární ozařovač s otočnou polarizací

Otočná polarizace je proto, že používáme polární montáž antény. Při sledování Měsíce se během jeho orbity mění rovina polarizace o ± 40°. Další pootočení polarizace je dáno rozmístěním stanic na zeměkouli. Zcela speciální kapitolou je směrování antény. Šíře svazku naší antény je 0,6°/ 3dB. Chyba 0,3° způsobuje pokles signálu o 3dB. Je problém zajistit, aby údaje na stupnicích souhlasily v každé poloze s elektrickou osou antény. Zvláště když působí další vlivy jako vítr nebo když Slunce svítí na část antény. Nejjednodušší cestou se jeví vyhodnocování termálního šumu Měsíce, který je na obloze jako těleso s průměrnou teplotou asi 240° K. Pro tento účel musíme zařízení doplnit o širokopásmový přijímač.

S popsaným zařízením byla navázána kompletní spojení se stanicemi SM4DHN, WA7CJO, DJ7FJ. Neúplná spojení s G3WDG a I4CHY. Poslouchány byly WA5VJB a ON6JZ. Z toho G4WDG, WA5VJB a ON6JX používají lineární polarizaci.

Po zvládnutí technických problémů se zařízením jsou na tomto pásmu odlišné provozní podmínky proti nižším pásmům. Dopplerův posun kmitočtu je zde asi ± 30 kHz. Charakter odražených signálů neumožňuje použití úzkých filtrů. Aktivní navádění antén způsobuje asi 10 sec. výpadky signálů každou minuty. Přes všechny technické i provozní problémy je i na tomto pásmu možná EME komunikace.