04 mai 2010

Iniţiere în lucrul cu sateliţii de amator
de John Heath, G7HIA
Acest articol a fost publicat în martie 2007 în RadCom, revista radioamatorilor britanici şi a fost preluat recent pe saitul AMSAT-UK. Mulţumesc d-lui Giles Read G1MFG, editor tehnic al RadCom pentru amabila permisiune de a-l publica şi pe Radioamator.ro

PARTEA a II-A



ANTENE ŞI CABLURI DE ALIMENTARE


O întrebare frecventă este: "Ce fel de antene îmi sunt necesare pentru o staţie de bază?" Iată câteva idei şi sugestii, bazate pe propria mea mea experienţă de operare şi pe aceea a colegilor de pasiune. Unul dintre cele mai bune sfaturi este acela de a investi bani şi efort în partea de recepţie a staţiei tale terestre, aceasta te va răsplăti din plin.

Principalele frecvenţe pentru serviciul de sateliţi sunt următoarele:

144 - 146 MHz: staţii terestre şi sateliţi - 435 - 438 MHz: staţii terestre şi sateliţi - 1260 - 1270 MHz: exclusiv Pământ-spaţiu - 2400 - 2450 MHz: staţii terestre şi sateliţi.
Mai mulţi sateliţi, aflaţi fie pe orbită, fie în stadii de proiectare sau de construcţie vor purta în mod experimental capabilităţi care utilizează frecvenţe mai înalte. Vezi secţiunea "Resurse pe internet" de la sfârşitul acestui articol, cu adresele URL la care poţi găsi detalii complete.
Staţia terestră ar trebui considerată ca un tot, care nu cuprinde doar antena. Este necesar să se acorde atenţie deosebită alegerii celor mai potrivite cabluri de alimentare şi conectoare. Dacă prevezi că vei avea de montat cabluri de alimentare lungi, va trebui să faci o estimare a pierderilor de semnal.
Rareori partea de emisie prezintă o problemă. Transiverele moderne au suficient de multă putere pe 146 şi pe 436 MHz, o pierdere de câţiva decibeli poate fi cu uşurinţă compensată prin mărirea puterii de emisie. De asemenea, un alt lucru în favoarea noastră este că receptoarele de pe sateliţi sunt foarte sensibili, deci cu câţiva waţi şi o mică antenă beam se pot realiza o mulţime de legături.
Pierderile pe cablul de alimentare sunt importante mai ales pe partea de recepţie, dat fiind că semnalul relativ slab venit de pe satelit va fi atenuat în cablu, lăsându-ne cu un semnal foarte slab în shack, şi în consecinţă cu un raport semnal-zgomot foarte defavorabil. Consecinţa practică este că staţiile sunt dificile de auzit, şi ceea ce ar putut fi un QSO plăcut cu un control de 56 este anihilat. Dacă ai un cablu de alimentare de >30 de metri, va trebui probabil să-ţi instalezi un preamplificator pe pilon.
Foloseşte conectori de bună calitate. Este de preferat conectorul tip N, pentru că are pierderi mici, e solid din punct de vedere mecanic şi, dacă este montat cu grijă, este impermeabil. Acordă timp şi atenţie la montarea deosebit de minuţioasă a conectorilor, răsfirând tresa în mod egal şi tăind totul la dimensiunile recomandate. Un sistem bine montat va rezista şi 10 ani, chiar mai mult. Pentru aplicaţiile cu recepţie exclusivă cablul TV pentru satelit cu pierderi mici este economic şi dă rezultate foarte bune.
Telecomandarea combinată a azimutului şi a elevaţiei nu este nici pe departe esenţială; vei putea face legături cu antene verticale simple fixe, dar rezultatele vor fi mult mai bune cu mici antene beam care pot fi rotate azimutal. Înclină antenele astfel ca acestea să ţintească în sus cam la 15° şi vei putea lucra tot, cu excepţia trecerilor de sateliţi cu cea mai mare elevaţie.
Recent am verificat 100 de treceri consecutive ale satelitului AO-51 de acasă de la mine. 34% nu s-au înălţat la mai mult de 10° deasupra orizontului. 42% s-au situat între 10° şi 30°. Doar 8% s-au ridicat la mai mult de 70° deasupra orizontului. Ţine minte că cel mai frumos DX poate fi lucrat atunci când satelitul este aproape de linia orizontului. Situaţia este însă diferită cu sateliţii HEO (cu orbită înaltă eliptică) - satelitul Eagle lansat de AMSAT-NA şi satelitul P3E lansat de AMSAT-DL. Pentru aceşti sateliţi posibilitatea reglării elevaţiei constituie un avantaj.
Evită antenele cu câştig mare folosite de DX-manii tereştri. Cifrele câştigului sunt atractive, dar ele se asociază cu dimensiuni mari şi lărgime de bandă îngustă. O antenă cu lărgime de bandă îngustă trebuie să găsească satelitul cu mare acurateţe pe cer, altminteri semnalul se pierde. Antenele mici, cu câştig mic au avantajele lor. Un cubical quad cu patru elemente sau un quagi este uşor de construit, va avea un câştig de circa 10 dB şi va putea fi folosit cu un rotor pentru antenă externă TV care costă vreo 40 de lire sterline.
Dacă te decizi să foloseşti preamplificatoare montate pe pilon în benzile de 2 metri şi 70 de cm. nu da o grămadă de bani pe amplificatoare care promit un câştig foarte mare. N-ai nevoie decât de suficient câştig pentru a compensa pierderile din cablul tău de alimentare şi pentru a îmbunătăţi raportul semnal-zgomot din sistem. Dacă QRN-ul nu va deteriora prima piesă pe care o întâlneşte în preamplificator, mai devreme sau mai târziu vei face greşeala de a trimite radiofrecvenţă pe un cablu de alimentare greşit. Ideale sunt preamplificatoarele simple, în care poţi înlocui şi singur piesa deteriorată.
O problemă pe care o au de înfruntat novicii în ale lucrului cu sateliţii este desensibilizarea receptorului (denumită pe scurt "desense"). Iată ce se întâmplă: atunci când lucrăm cu sateliţii noi folosim duplex total. În timp ce transmitem ne putem auzi propriul semnal revenit de la satelit. Pentru unii sateliţi - FO-29 este un bun exemplu - frecvenţa de uplink (frecvenţa noastră de emisie) este în banda de 145,900 MHz - 146,000 MHz. Semnalul primit de la satelit se situează între 435,800 şi 435,900 MHz. A treia armonică provenită din emiţătorul nostru va fi la 3 x 145,950 MHz, adică pe 437,875 MHz.
Lucrând cu, să spunem, 20 waţi şi un beam aflat în proximitatea antenei noastre de recepţie este uşor de dedus că chiar şi cu a treia armonică la -60 dB receptorul nostru poate ieşi cu uşurinţă din gama dinamică, făcând ca recepţionarea semnalului de la satelit să devină deosebit de dificilă. Desensibilizarea poate afecta atât preamplificatoarele cât şi receptoarele. Există mai multe remedii, s-ar putea ca unele dintre ele - sau chiar toate - să devină necesare, ceea ce va presupune o serie de încercări şi de eşecuri, dat fiind că configurările staţiilor sunt diferite între ele.
Primul remediu, şi cel mai simplu dintre ele, este acela de a reduce puterea de emisie. Operatorii care lucrează cu sateliţi se fac deseori vinovaţi de folosirea unor puteri mai mari decât e necesar. În al doilea rând, încearcă să realizezi o separare mai bună între antenele de emisie şi de recepţie. Dacă este nevoie de o soluţie şi mai solidă, există mai multe scheme bune pentru filtre cu cavităţi de dimensiuni mici făcute cu tub de cupru şi conectori N.
O soluţie şi mai simplă constă din folosirea de segmente de cablu coaxial pe rol de filtre, iar cea mai simplă metodă cu putinţă este utilizarea unor duplexoare (numite şi diplexoare) la antenă. Portul comun este conectat la antena de recepţie pentru banda de 70 cm. Portul de 2 metri are o ieşire de 50 de ohmi. Portul de 70 de cm. merge spre un preamplificator sau spre staţie. Toată procedura este explicată în amănunţime pe saitul AMSAT-NA, împreună cu o schemă reprodusă în Figura 1. Se spune că duplexorul COMET CF-416C lucrează bine. Duplexoarele nu sunt impermeabile, aşa că va trebui să le meştereşti un fel de învelitoare sau de cutie.
Manualele recomandă polarizarea circulară pentru comunicaţii în spaţiu, dat fiind că ajută la reducerea fadingului provocat de reflexii. Numeroşi sateliţi au antene de emisie care produc o polarizare circulară. Ideal ar fi să avem aceeaşi polarizare circulară şi la staţia terestră, dar acest lucru nu este esenţial. Majoritatea staţiilor lucrate de mine prin sateliţi folosesc antene polarizate liniar. Dacă foloseşti o polarizare circulară, asigură-te că antena ta este compatibilă cu satelitul - există polarizare circulară spre dreapta (right hand circular polarization, RHCP) sau spre stânga (left hand circular polarization, LHCP), altminteri ai putea avea pierderi de 60 dB. Pentru a transmite spre satelit şi a recepţiona downlink-ul, polarizarea circulară este folosită în general la frecvenţele mai înalte, de 1,2 GHz, 2,4 GHz şi mai sus. Acordă atenţie polarizării circulare spre dreapta (RHCP) sau spre stânga (LHCP) atunci când alimentezi o antenă parabolică. Polarizarea semnalului reflectat de pe parabolică va fi imaginea în oglindă (mirror) a semnalului recepţionat.
Îţi poţi construi singur nişte antene grozave pentru lucrul prin satelit. Antenele quad şi Yagi pentru benzile de 2 metri şi 70 de cm. sunt uşor de confecţionat şi sunt reproductibile. Un simplu quad cu două elemente pentru 436 MHz făcut din sârmă groasă va recepţiona downlink-ul de la o serie întreagă de sateliţi. Antenele helicoidale şi antenele patch sunt bune pentru 1,2 GHz şi 2,4 GHz şi există o mulţime de scheme disponibile.
Pune în motorul tău de căutare oricare dintre următoarele indicative pentru a găsi scheme bune, care au fost testate pe sateliţi: G6LVB, K5OE, W0LMD, G3RUH.
Pe saitul lui G6LVB se află un articol excelent pentru construirea unei antene Yagi portabile pentru două benzi destinat lucrului cu sateliţi FM cu un transiver handy de 5 waţi.
Saitul lui K5OE are câteva scheme de "Texas Potato Masher" (tocătorul de cartofi) uşor de construit, bazate de ţevi din PVC.
· Alte saituri interesante despre construcţia de antene sunt cele ale lui WA5JVB şi VE3CVG. Verifică frecvenţele antenelor prezentate pe aceste saituri. Multe dinte antenele Yagi sunt optimizate pentru lucrul DX terestru şi 432 MHz. Pentru satelit o frecvenţă de 436 MHz este cea mai potrivită. Antenele quad sunt mai puţin critice din acest punct de vedere. Pentru meşteritorii de antene VHF/UHF antena quagi merită să fie luată în considerare, pentru că ea combină schema mecanică simplă a antenei Yagi cu lărgimea mai mare de bandă a quad-ului, un argument important pentru constructori atunci când confecţionează Yagi-uri şi alte antene cu elemente multiple.

PRACTICI DE OPERARE CORECTE

Eu consider autorizaţia pe care o deţin şi accesul pe care mi-l conferă la benzile de amatori ca pe un privilegiu. De asemenea, simt că atunci când operez am obligaţia de a păstra bunele tradiţii ale comportamentului de gentleman specific radioamatorismului. La urma urmei, aceasta este o resursă folosită în comun cu alţii, mai ales în cazul sateliţilor. Atmosfera pe sateliţii FM, la care accesul este lesnicios, devine deseori haotică în weekend-uri, pentru că toată lumea încearcă să facă legături pe un singur canal. Mă bucur să pot spune că, în schimb, manierele de operare pe ceilalţi sateliţi sunt de calitate şi noi cu toţii putem să contribuim la menţinerea acestei situaţii.

CARE SUNT PAŞII URMĂTORI?

Loghează-te pe saitul AMSAT-NA şi află detaliile frecvenţelor pentru sateliţii FM sau SSB, în funcţie de echipamentul pe care îl ai la dispoziţie. Găseşti informaţiile prin clic pe "Sat Status" din bara de navigaţie de sus. Când s-a deschis pagina de "Status" dă clic pe numele satelitului de care eşti interesat.
Pregăteşte-te să ai la îndemână latitudinea şi longitudinea ta (sau grid-locatorul) şi treci la secţiunea "Passes" (treceri) a saitului, sau du-te pe saitul "Heavens Above". Acesta îţi va furniza următoarele câteva treceri pentru satelitul pe care îl doreşti.
Studiază trecerile şi alege-le pe cele care par favorabile locaţiei tale. Verifică direcţia care oferă antenelor tale cea mai bună deschidere spre cer. Vezi dacă satelitul urmează să fie obturat de pomi sau clădiri.
Controlează exactitatea ceasului de la staţie, să nu aibă un decalaj mai mare de 20 de secunde. Asigură-te că fusul orar este corect calculat. Toată activitatea sateliţilor se desfăşoară după ora UTC.
Cu câteva minute înainte de trecere îndreaptă-ţi antena în direcţia satelitului şi fixează-ţi receptorul pe frecvenţa balizei satelitului plus (circa) 10 kHz. Plimbă-te încet în susul şi în josul acestei frecvenţe până auzi baliza (sau QSO-uri în cazul sateliţilor FM, ţinând squelch-ul complet deschis). Nu uita să-ţi mişti antena pe măsură ce se apropie satelitul.
Odată ce ai auzit primul tău semnal revenit din spaţiu eşti pe calea cea bună pentru realizarea primei tale legături. Bea o ceaşcă de ceai în cinstea evenimentului şi înscrie-te la AMSAT-UK, ca să te alături comunităţii internaţionale AMSAT care proiectează, construieşte, finanţează şi lansează sateliţi spre desfătarea tuturor radioamatorilor.

SUGESTII PENTRU RECEPŢIONAREA SATELIŢILOR

Iată câteva sugestii pentru lucrul cu sateliţii, grupate în funcţie de echipamentul pe care îl foloseşti:
· O staţie de FM handy sau de bază poate să cuprindă ecartul 137-138 MHz. Acesta e downlink-ul pentru seria NOAA a sateliţilor meteo americani. Semnalele lor sunt puternice şi au un sunet distinct, un ticăit de ceasornic. Sunt numeroşi şi trec peste Marea Britanie de mai multe ori pe zi. Sunt uşor de recepţionat, chiar şi cu antene pentru banda de 2 metri. Mai multe informaţii se pot găsi pe saitul GEO.
· Cu o staţie FM handy pe banda de 70 de cm. se pot recepţiona uşor SO-50 şi AO-51 cu un mic Yagi exterior ţinut în mână. AO-51 este câteodată comutat pe alte benzi, aşa că verifică pe saitul AMSAT programul curent de operare.
· Staţii handy cu bandă de recepţie largă: încearcă unele dintre sugestiile de mai jos pentru staţiile de bază multimod, ascultând în afara casei cu o antenă de mână.
· Cu o staţie de 2 metri şi 70 de cm. multimod: presupunând că ai antene rotative pentru legături terestre, ar trebui să poţi recepţiona cei mai mulţi sateliţi la elevaţii joase. Verifică previziunile pentru treceri convenabile cu elevaţie joasă, care nu vor avea semnalele sateliţilor obturate de pomi sau clădiri.
Baliza lui VO-52 este o purtătoare în apropierea frecvenţei de 145,936 MHz. QSO-urile vor fi auzite în jurul frecvenţei de 145,900 MHz. FO-29 are o baliză în telegrafie pe 435,795 MHz, cu QSO-uri în jurul frecvenţei de 435,850 MHz USB. Semnalele sunt mai slabe decât cele ale lui VO-52. LO-19 are o baliză în telegrafie pe 437,125 MHz. Lucrează cu circa 750 mW şi ar trebui să fie lesne recepţionabil cu un mic Yagi exterior.
Dacă ai un aparat corespunzător, dar numai o antenă VHF/UHF colineară sau de alt gen, dar omnidirecţională, nu te da bătut. Merită să asculţi, deşi semnalele vor fi slabe faţă de ceea ce ai putea obţine cu un mic Yagi. Caută trecerile care plasează semnalul satelitului în cea mai favorabilă parte a lobului maxim al antenei tale. Două staţii din Marea Britanie dotate cu antene omnidirecţionale au recepţionat recentele transmisii de test în SSTV de pe Staţia spaţială internaţională.

RECAPITULARE

Toate tabelele de frecvenţe indică frecvenţa nominală. Vino mai sus de frecvenţa respectivă la începutul trecerii, pe măsură ce satelitul se apropie. În timpul trecerii coboară încet cu VFO-ul pentru a urmări semnalul. Acest drift (alunecare) de frecvenţă este indiciul sigur al faptului că asculţi un semnal provenind de la o sursă aflată în mişcare rapidă (un vehicul spaţial). Dacă semnalele sunt constante pe frecvenţă ele provin probabil de pe Pământ sau sunt spurii din receptorul tău. Ai răbdare, s-ar putea să fie nevoie de câteva încercări până vei reuşi să auzi primul tău semnal din spaţiul cosmic. Dacă vezi că nu obţii nici un rezultat convinge-te că ceasul tău merge bine. Fii pregătit să asculţi cu atenţie şi să cauţi atât în susul cât şi în josul frecvenţei anticipate; s-ar putea ca în sistemul tău semnalul să fie slab.

ÎN FINAL

Ca începător lipsit de experienţă am primit o mulţime de sfaturi din partea unor utilizatori experimentaţi, pentru care le sunt recunoscător. Voi fi şi eu încântat să răspund cu sfaturile mele oricărui e-mail sau oricăror întrebări primite prin poştă privind orice aspect al construirii unei staţii pentru lucrul cu sateliţii de amator.
(Traducere de YO4PX. Sursă: revista RADCOM, preluat de AMSAT-UK)

*    *    *

                                

Despre mine

Fotografia mea
Constanţa, Constanta, Romania

ARHIVA ARTICOLELOR

free counters Stats Copyright©Francisc Grünberg. Toate drepturile rezervate. All rights reserved