EME na 24 GHz v současnosti

Transkript

1 EME na 24 GHz v současnosti

2 Jak na to? EME 24 GHz Antény s jak velkou anténou to zkoušet? Zařízení parametry RX/TX Provoz odlišnosti CW a JT Shrnutí

3 EME na 24GHz anténa(1) Přesná parabola, nejlépe off-set-ka, pro CW větší než 1.5+ m, pro JT už od 60 cm, v obou případech vůči anténě 3m! Mechanicky stabilní montáž paraboly (fixní portable) Celková odolnost proti větru (změna tvaru, havárie) Mechanická stabilita ozařovače v ohnisku při Az-El pohybu Vertikální osa otáčení v azimutu musí být svislá! Mechanické vyvážení při pohybu v elevaci (závaží) Koincidence elektrické a mechanické osy paraboly poloha držáku v ohnisku (čím menší f/d, tím citlivější) Ovládání posuvu v Az a El s malou mechanickou vůlí, zejména při dálkovém ovládání (motory-brzda, servomechanismy)

4 EME na 24GHz anténa(2) Úhlové stupnice Az-El s možností korekce mechanické polohy stupnice při ručním sledování Přenos údajů Az-El dálkově k operátorovi (elektrická korekce) Korekce absolutních úhlů Az-El : portable fixní velká anténa ( obvykle maximum šumu Slunce, případně Měsíce ) Automatické sledování Měsíce žádá přesnost několik desetin stupně ( ø 100 cm: HPBW 0.88 /-3dB cca ±0.44 /-1dB!! ) Možnost změny polarizace ozařovače V/H ( resp. o 90 ), případně plynule otočná LP Pozor na souosost zářiče s osou paraboly při otáčení!

5 EME na 24GHz anténa(3) Maximum G/T žádoucí, zejména nízká šumová teplota antény Pros: Off-set-ka lepší než středová menší šumová teplota Pros: Menší zastínění ozařovačem & transvertorem, zejména u malé antény Cons: Náročnější mechanika držáku v ohnisku Cons: Náročnější nastavování, zejména při portable Optimální ozařovač pro dané f/d prime focus off-set Možnost změny polohy ozařovače koincidence s elektrickou osou paraboly! Měřič šumu (BW něk.mhz) na IF či SDR ( continuous mode ) Stabilní výchylka s rozlišením na desetiny db Problém wide-band i narrow-band rušení roste a roste!

6 24 GHz EME parametry RX/TX (1) Minimální útlum mezi vstupem LNA i výstupem TX a ústím ozařovače paraboly WG přepínač nutností! (specialita RW3BP: duo ozařovač off-set-ky bez WG přepínače) LNA < 2dB (G>25dB při NF RX <10dB) těsně u WG přepínače ( LNA DB6NT NF 1.5dB T 120K při 17 C ) Stabilita a absolutní přesnost kmitočtu žádoucí pro CW/JT a nezbytná při automatické kompenzaci Dopplera Synchronizace transvertoru (GPS, Rb,.) Stabilita IF transceivru při změně teploty (okolí, TX) Automatická kompenzace Dopplera RX/TX umožňuje JT QSO při úrovni a spread-u signálu, kdy seriózní CW QSO již není možné stačí na jedné straně

7 24 GHz EME parametry RX/TX (2) Výkon TX-u oboustranně větší než 10W co nejblíže WG přepínači s anténou > 60 (100) cm pro JT4 (CW) QSO s anténou větší než 3 m při oboustranné elevaci Měsíce větší než 20 Min. výkon TX-u úměrný kvadrátu průměru antény a (1/sin El), zejména při elevaci pod 20 a to na obou stranách Optimalizace ozáření paraboly pro maximální G/T : u malé antény (s HPBW >> Moon) maximum šumu Slunce (Měsíce) U velké antény (HPBW << Moon) velmi složitý proces! Je třeba nalézt kompromis maxima šumu Měsíce a současně maxima G/CS posunem ústí ozařovače o ±mm!

8 24 GHz EME provoz CW/JT (1) Plánování QSO (sked-u) na oboustranně vhodnou dobu je zásadní pro úspěch s malou anténou vyžaduje malý spread, malý útlum atmosféry, Měsíc v perigeu : Protikladné požadavky! Vzájemný malý spread signálu žádá co nejmenší elevaci východ či západ Měsíce rychle roste útlum atmosféry! Malý útlum atmosféry žádá Měsíc > 20 velký spread! Malý útlum atmosféry žádá malou vlhkost vzduchu na obou stranách přes zimu (od podzimu do jara) optimální! Měsíc v perigeu útlum trasy -2.2dB vůči appogeu! Optimum s malým spread-em a malým útlumem : jen několikrát za měsíc podle polohy stanic na zeměkouli! Nejnáročnější QSO je s protinožci optimum podzim / jaro!

9 24 GHz EME provoz CW/JT (2) Pozor: Nejen Doppler, ale i librační spread u vlastního odrazu (echa) a vzájemný spread (při QSO) se liší! Pro velkou anténu (ø > 2m) závisí librační spread lineárně na šířce svazku antény čím užší svazek, tím menší spread! Librační spread při úzkém svazku antény nezávisí na přesnosti směrování na střed Měsíce, pokud svazek nezačne přezařovat Měsíc! Výkon přijímaného (odraženého) signálu rychle klesá při odchýlení úzkého svazku od středu Měsíce čím užší svazek, tím důležitější je směrování na střed Měsíce! Tedy čím užší svazek, tím menší je přijímaný výkon od protistanice s malou anténou, ozařující rovnoměrně celý Měsíc!

10 Výkon odrazu podle kmitočtu při konstantním ozáření Měsíce HPBW=0.2

11 Vlhkost atmosféry: šum oblohy na 24GHz (ø4.5m) (1)

12 Vlhkost atmosféry: šum oblohy na 24GHz (ø4.5m) (2)

13 Dish Noise (Ta) Dish Noise (dbkta) Atmosphere att. Moon at 15 Moon noise Moon noise Moon noise Moon noise Odhad šumu Měsíce ( close / zenith ) na 24GHz pro typické parametry Tamb [K] 290 Moon [K) 180 ø 4.5 m ø 4.5 m ø 1.05 m ø 1.05 m RX Noise Figure RX Noise (T nf) Feed & WG SW Atm. zenit RX zenit RX zenit Šum země RX El=15 Moon El=15 "close" HPBW<<M "zenit" HPBW<<M "close" HPBW=2*M "zenit" HPBW=2*M NF [db] Tnf [K] Ta [K] Ta [db] L [db] L [db] L [db] T [K] G/CS [db] ΔL [db] L [db] Tm [K] M close [db] M far [db] M close [db] M far [db] M at

14 24 GHz EME provoz CW/JT (3) Pozor na včasnou volbu polarizace podle protistanice! Depolarizační útlum do cca ±30 pod 1dB, pak rychle roste! EU pro MW EME typicky V CP stále s? (převaha LP trvá) Pro CW QSO na MW se stále podceňuje důležitost malého spreadu pro úspěšnost pokusu: Spread např. z 200Hz 50Hz +6dB na signálu! Pro JT QSO přinesl vývoj WSJT velké vylepšení modu JT4: Schopnost dekódovat slabé signály s velkým spread-em Schopnost poradit si se změnou Doppler-u během RX relace Jako optimální mód byl dohodnut mód JT4F Citlivost JT4F je na MW celkově srovnatelná s JT65C

15

16 24 GHz EME provoz CW/JT (4) OK1KIR 24GHz EME test 2011,May rel. time [min] Absolute time [UT] Spread predicted [Hz] Moon el [ ] Audio file Own echoes recordings 1 23: EME 24GHz - OK1KIR_audios\ok1kir echo_ _23.55 UT_spread 26 Hz_el 11deg_a.mp : EME 24GHz - OK1KIR_audios\ok1kir echo_ _00.04 UT_spread 14 Hz_el 10deg_a.mp : EME 24GHz - OK1KIR_audios\ok1kir echo_ _00.08 UT_spread 11 Hz_el 9deg_a.mp :09 10,7 9 4 EME 24GHz - OK1KIR_audios\ok1kir echo_ _00.09 UT_spread 11 Hz_el 9deg_b.mp : EME 24GHz - OK1KIR_audios\ok1kir echo_ _00.10 UT_spread 11 Hz_el 9deg_b.mp3 18 0: EME 24GHz - OK1KIR_audios\ok1kir echo_ _00.13 UT_spread 13 Hz_el 9deg_b.mp3 19 0: EME 24GHz - OK1KIR_audios\ok1kir echo_ _00.14 UT_spread 14 Hz_el 9deg_b.mp3 Demonstrace významu malého spread-u pro CW EME na MW 24 GHz

17 24 GHz EME provoz CW/JT (5) Manuální sledování Měsíce (časté při portable) je během QSO velmi náročné na neustálý dohled a obsluhu při single op provozu: při CW velmi obtížné, zejména při TX při JT ještě zvládnutelné Automatické sledování Měsíce nezbytné pro seriózní provoz Pozor na potřebnou přesnost sledování podle svazku antény HPBW = 70 * (λ/d) Řízení (převody, motory, servomechanismy,. ) Vhodný SW (F1EHN apod.)

18 24 GHz EME provoz CW/JT (6) LX1DB_24G_ _short sample_lpf Mutual max.spread 340Hz 130 Hz ( HPBW 0.2 ; antény 4.5 & 3 m) LX1DB_24G_ _short sample_lpf

19 24 GHz EME provoz CW/JT (7) JT4F demo: EA3XU-OK1KIR_EME 3cm_ (1)

20 24 GHz EME provoz CW/JT (8) EA3XU-OK1KIR_EME 3cm_ (2) Audio files: EA3XU_131022_ ; EA3XU_131022_201500

21 24 GHz EME provoz CW/JT (9) EA3XU-OK1KIR_EME 3cm_ on Spectran (3) JT4F odstup tónů 157.5Hz JT sync 1270Hz Audio files: EA3XU_131022_ ; EA3XU_131022_201500

22 24 GHz EME provoz CW/JT (10) EA3XU-OK1KIR_EME 3cm_ (4) Demo JT4F WSJT 9.5_3281

23 24 GHz WR 17403km VK7MO-G3WDG on VK7MO 1.14m, 10W, LNA DB6NT 1.5dB; G3WDG: 3m,10W QSO: 9:10 10:24 UT Mode: JT4F Moon: 15 4 (VK7MO) (G3WDG) Spread 180Hz(max) 100(beam) w(50) 60 Hz Dgrd: 1.2dB Mutual Doppler: khz Both GPS locked, automatic Doppler correction at VK7MO VK7MO na Mt Wellington ve výšce 1270 m

24 VK7MO EME 24 GHz zblízka: Vlevo SSPA 10W Dole transverter a BA Nahoře dalekohled, Pod ním WG switch Vpravo dole elevace Pod ním klička azimutu Vlevo vodováha!!

25 24 GHz EME shrnutí (1) OK1KIR: Prime focus dish 4.5m, f/d=0.42, 24GHz TRX v ohnisku