الاتصالات الراديوية باستخدام الانعكاس من القمر. العلاقة مع انعكاس سطح القمر (EME) وانعكاس أثر النيزك (MS)

القمر هو الجرم السماوي الأقرب إلى الأرض. ويبلغ نصف قطره 1737 كم، وكتلته أقل من كتلة الأرض بـ 81.3 مرة، ومتوسط كثافته 3.35 جم/مكعب. سم، أي. أقل بمرة ونصف من كثافة الأرض. طول اليوم القمري هو 29.5 يوم أرضي. يبلغ متوسط \u200b\u200bالمسافة على طول مسار الأرض-القمر-الأرض 750 ألف كيلومتر، ويبلغ توهين الإشارة على طول هذا المسار لموجات الراديو في نطاق العداد حوالي 200 ديسيبل، أي. يتم تخفيف الإشارة عشر مرات، إلى القوة العاشرة، وتتحرك ذهابًا وإيابًا لمدة 2.5 ثانية.

جاءت فكرة استخدام القمر، القمر الصناعي للأرض، كمكرر سلبي، منذ زمن طويل. تم الحصول على الانعكاسات الأولى لموجات الراديو من سطح القمر في عام 1946 من قبل علماء هنغاريين وأمريكيين يعملون في هذا الاتجاه بشكل مستقل عن بعضهم البعض. خلال التجارب، تم استخدام أجهزة إرسال بقدرة 200 كيلوواط، تعمل بطول موجة يبلغ حوالي 2 متر وهوائيات بكسب قدره 400.

هوائي ألكسندر "القمري"، RN6BN. 64 هوائيًا من 32 عنصرًا.

تم تنفيذ الكثير من العمل في هذا الاتجاه في 1954-1957 في جامعة غوركي. واستخدمت في التجارب موجات 10 و3 سم، وبلغ معامل اتجاه الهوائي عند موجة 3 سم 120 ألفاً، أي. وتركزت الطاقة بزاوية 0.5 درجة. ونتيجة لهذه التجارب تم قياس معامل انعكاس موجات الراديو عن القمر والذي بلغ حوالي 0.25 - وتبين أن الانعكاس يحدث من الجزء المركزي للقرص المرئي للقمر. قدمت تجارب الرادار على القمر أرضية حقيقية لتنفيذ فكرة استخدام القمر كمكرر سلبي.

أصبح هواة الراديو أيضًا مهتمين بهذه الفكرة. وفي يوليو 1960، تم إجراء أول اتصال لاسلكي للهواة في نطاق 1296 ميجا هرتز بين محطتي راديو الهواة للنادي الأمريكي W6HB وW1BU. في عام 1964، تم إجراء أول اتصال لاسلكي في نطاق 144 ميجاهرتز بين هواة الراديو OH1NL وW6DNG.

في الاتحاد السوفيتي، تم إجراء أول اتصال لاسلكي للهواة عبر القمر في 11 مايو 1979 من قبل مشغلي محطة الراديو الجماعية UK2BAS، في النطاق 432 ميجاهرتز. كان شريكهم K2UYH. لاحقًا، في 19 يناير 1981، أجرى مشغل راديو الهواة UT5DL أول اتصال لاسلكي في نطاق 144 ميجاهرتز. كان شريكه هو K1WHS من ولاية ماين، التي كان لديها أكبر هوائي في ذلك الوقت (24 ذراعًا من 14 عنصرًا).

في 20 أبريل، نفس عام 1981، قام مؤلف هذا المقال (على سبيل المثال UB5JIN) بأول اتصال لاسلكي له. وبعد ذلك استمر الأمر: 6 ديسمبر 1981، أول اتصال لاسلكي داخل الاتحاد (UB5JIN وUA3TCF)، 11 يناير 1982 - أول اتصال لاسلكي من أراضي الاتحاد السوفييتي عبر SSB - (UB5JIN وK1WHS)، 15 أغسطس 1982 أول اتصال مع اليابان (UB5JIN وJA6DR)، و10 أكتوبر مع فنزويلا (UB5JIN وYV5ZZ) وهكذا...

اليوم، يقوم الآلاف من هواة الراديو من جميع قارات العالم بإجراء اتصالات الهواة عبر القمر في نطاقات 144، 432، 1296، 5600 ميجا هرتز. كل نطاق له خصائصه ومزاياه وعيوبه.

يواجه استقبال الإشارات المنعكسة من القمر على الأرض صعوبات أساسية كبيرة:

يتحرك القمر بالنسبة إلى الأرض بسرعة زاوية عالية، وبالتالي فإن الإشارة المنعكسة تخضع لتأثير "دوبلر"، أي. الموجة المنعكسة من جسم متحرك لها تردد اهتزاز مختلف عن تردد الموجة المرسلة. يصل هذا الاختلاف في نطاق 144 ميجاهرتز إلى 427 هرتز.

تأثير فاراداي له أيضًا تأثير كبير على الإشارة المستقبلة، أي. دوران متجه الاستقطاب للإشارة المرسلة، والذي يتم التعبير عنه في الخبو العميق للإشارة. وللتخلص من هذا التأثير، يلزم وجود هوائيات مستقطبة دائرية، والتي يصعب تنفيذها في نطاق 144 ميجاهرتز لأسباب تتعلق بالتصميم.

للضوضاء الكونية تأثير قوي على استقبال إشارات نطاق العدادات، على سبيل المثال: كانت درجة حرارة الضوضاء الدنيا للكرة السماوية على تردد 136 ميجاهرتز في فبراير 1982 210 درجة كلفن أو 2.35 ديسيبل عند النقاط الدنيا و2750 درجة أو 10.2 ديسيبل في الحد الأقصى للنقاط.

ترتبط العديد من المشكلات أيضًا بشفافية طبقة التروبوسفير والأيونوسفير للأرض والتداخل الكهربائي الجوي والمحلي.

يمكن التعبير عن التوهين التقريبي على مسير الأرض-القمر-الأرض لمدى مختلفة في الجدول:

من أجل التغلب على هذا التوهين، يجب على هواة الراديو الذين يرغبون في الانخراط في الاتصالات الراديوية E-M-E أن يصنعوا معدات وهوائيات خطيرة للغاية.

هوائي EME W5UN. 32 هوائيًا من 32 عنصرًا.

لتلقي صدى لإشارتك بمستوى 1 ديسيبل أعلى من الضوضاء في نطاق 144 ميجاهرتز، يجب أن تحتوي الهوائيات (الإرسال والاستقبال) على إجمالي 43 ديسيبل تقريبًا، أي. يجب أن يتمتع الهوائي الجيد لـ E-M-E بكسب لا يقل عن 21.5 ديسيبل. على الرغم من أن الاتصالات اللاسلكية ممكنة عند استخدام هوائيات ذات كسب أقل، إلا أنه بالنسبة للاتصالات اللاسلكية مع هواة الراديو K1WHS (هوائي 24 × 14 و KU يساوي 27 ديسيبل) فإنه يكفي أن يكون لديك هوائي بكسب قدره 15-16 ديسيبل!

لنجاح عمل E-M-E، عليك أن تعرف بوضوح موقع القمر ووقت شروقه وغروبه لك ولشركائك. سوف تساعدك برامج الكمبيوتر في ذلك، على سبيل المثال: WSJT و Orbitron

يحتاج هواة الراديو إلى معرفة فترات الحضيض والأوج للقمر و"النافذة" إلى أوروبا واليابان وأمريكا الجنوبية والشمالية. ومن الضروري معرفة الأيام التي يكون فيها مسار القمر قريبا من مسار الشمس، لأن يعد الاتصال اللاسلكي بفارق أقل من 30 درجة مستحيلًا بسبب انبعاثات الضوضاء الكبيرة الصادرة عن الشمس.

أثناء العمل القمري، لوحظت أيضًا ظاهرة مثيرة للاهتمام تسمى "التأثير الأرضي"، أي. عند طلوع القمر وغروبه هناك زيادة ملحوظة في مستوى الإشارات المنعكسة بمقدار 1-3 ديسيبل.

من الأنشطة المثيرة للاهتمام للغاية عند العمل عبر القمر إجراء اختبارات الصدى. من الأفضل القيام بذلك خارج منطقة E-M-E (144.000-144.015 ميجاهرتز). يتم إرسال سلسلة من النقاط أو الشرطات، ويتم فهم المجموعات "BK" و"SK" بشكل أفضل. وبعد حوالي 2.5 ثانية، يتم استقبال إشارة صدى. وسيكون تردده جانبيا (تأثير دوبلر) لا يزيد عن 427 هرتز. لا يُسمع الصدى دائمًا، وليس طوال الوقت، فهذا يعتمد على الظروف. إذا لم يتم سماع الصدى في QTH الخاص بك في لحظة معينة، فهذا لا يعني أن الإشارة لا تنعكس ولا يتم استقبالها، على سبيل المثال، في أفريقيا أو أمريكا. والعكس صحيح - يمكنك سماع شريك حياتك، وصدى صدى صوتك جيدًا، لكن شريكك في هذه اللحظة من الزمن لا يسمعك. أظهرت التجارب أن الصدى بمستوى 1-2 ديسيبل فوق الضوضاء الذي يتم تلقيه من وقت لآخر سيكون مقبولًا تمامًا لعمل E-M-E.

كما ذكرنا سابقًا، تعد أنظمة الهوائي لاستقبال إشارات E-M-E أحد العوامل الرئيسية. يجب أن يكون لنظام الهوائي دوران أفقي، بالإضافة إلى ارتفاع رأسي بدقة سمت وارتفاع لا يزيد عن 5-7 درجات. يجب أن يكون كسب نظام الهوائي على الأقل 18-19 ديسيبل.

وأخيرًا، فيما يتعلق بمضخمات الهوائي، أود أن ألفت انتباه هواة الراديو إلى الضبط الدقيق الدقيق لمضخم الصوت المسبق. لا يكفي تركيب ترانزستور جيد، بل تحتاج إلى تنفيذ معاييره الفنية.

كجزء من مشروعه البرمجي WSJT، قام جو تايلور، K1JT، بتطوير JT65 لعملية EME كامتداد لـ WSJT. يقوم الآن غالبية هواة الراديو (إن لم يكن جميعهم) بإجراء EME - QSO باستخدام هذا البرنامج وهم ناجحون للغاية. يرجى زيارة موقع K1JT http://www.physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/wsjt.html لمزيد من المعلومات. يبدو أن وضع الاتصال الرقمي هذا يوفر كسبًا لنسبة الإشارة إلى الضوضاء يبلغ حوالي 10 ديسيبل عبر CW وسيسهل كثيرًا على محطة منخفضة الطاقة إنشاء المزيد من EME QSOs أكثر مما سيكون ممكنًا باستخدام CW (إلا في ظروف أفضل) .

EME - هوائي KB8RQ.

بعض المقتطفات مأخوذة من مقال فاسيلي بيكيتوف، UU2JJ (على سبيل المثال UB5JIN) - الاتصال القمري على تردد 144 ميجاهرتز.

بعد أن عملت كثيرًا من خلال النيازك، قررت أن أحاول إجراء اتصال EME واحد على الأقل. لقد كان لدي بالفعل الكثير من الخبرة في العمل مع برنامج WSJT والمعدات، كما كانت، سمحت له نظريًا بالعمل مع BIG GUNs (هواة الراديو ذوي الطاقة العالية ونظام كامل من الهوائيات الاتجاهية).

في ذلك الوقت، كان لدي ICOM IC-910H بقدرة خرج تبلغ 100 واط على نطاق 144 ميجا هرتز، ومضخم ICOM AG-25، و4 هوائيات مكونة من 10 عناصر لكل منها (A144S10 من Diamond، اليابان) وYaesu G-800 القرص الدوار DXA.

قررت أن أقوم بأول اتصال لي مع Alexander، RN6BN - نظرًا لأنه أعلى صوتًا (سواء في CW أو SSB) وأقوى في المستوى (وفقًا لبرنامج WSJT)، لم أستقبل أي شخص آخر أبدًا!

بدأت الاتصال به باستخدام وضع JT65 تحديداً دون اتفاق مسبق (اتصال عشوائي) فأجابني دون أي مشاكل. أول حدث لي في EME - QSO !!!

لقد ألهمني هذا كثيرًا وبدأت الآن أتطلع إلى شروق القمر وغروبه. نظرًا لأنه كان لدي هوائي دون إمكانية الارتفاع، فقد مُنحت حوالي ساعة واحدة لمحاولة إجراء اتصال عندما يكون القمر منخفضًا فوق الأفق.

بالإضافة إلى ذلك، ساعد "التأثير الأرضي" كثيرًا، عندما تمت إضافة 1-2 ديسيبل إضافية إلى الإشارة الرئيسية نتيجة لانعكاس الإشارة من الأرض.

الاتصال الثاني كان بدون مشاكل مع W5UN، والثالث مع KB8RQ، وشيئًا فشيئًا ذهب...

في عام واحد قمت بإجراء أكثر من 50 اتصالاً عبر EME (بالطبع مع "المحطات الكبيرة"). من أجل مواصلة العمل عبر القمر، كان عليك تحسين الإعداد الخاص بك وفقًا لذلك. ولكن كما يحدث دائمًا في الحياة: نقص الموارد المالية، والمساحة المحدودة لتركيب الهوائيات، والتداخل مع الجيران بسبب القوة العالية لمكبر الصوت، أدى في النهاية إلى تبريد حماستي. لكنني اختبرت تمامًا تلك الفرحة الهائلة والشعور بأنه لا يزال بإمكانك فعل شيء ما على هذه الأرض الخاطئة...

73!

القمر تابع للأرض وكثيراً ما نراه في السماء. في بعض الأحيان حتى القمر يضيء طريقنا في الليل. لكن اليوم لن نتحدث عن الخصائص الفلكية. دعونا نتحدث عن كيفية إجراء الاتصالات اللاسلكية عبر القمر. الاتصال القمري أو EME QSO بلغة راديو الهواة.

تم إجراء الاتصالات القمرية الأولى من قبل العلماء في الأربعينيات من القرن الماضي، وبدأ هواة الراديو في إجراء الاتصالات في الستينيات. بالنسبة للاتصالات، يتم استخدام نطاقات راديو الهواة VHF بشكل أساسي، ويصبح النطاق الأكثر شيوعًا وهو 144 ميجا هرتز هو نقطة البداية للكثيرين.

الآن نحن في القرن الحادي والعشرين، والقدرات التقنية تجعل من الممكن إجراء الاتصالات القمرية باستخدام معدات متواضعة إلى حد ما. لذلك قررت RA9DA إجراء مثل هذه التجارب للتأكد، ولكن أيضًا لتشعر، إذا جاز التعبير، بالفرق في الهوائيات وغيرها من معدات الاتصالات الخاصة بالاستقبال والإرسال.

50 واط فقط عند خرج جهاز الإرسال والاستقبال Icom. هوائيان مكونان من 9 عناصر في الاستقطاب الأفقي. الاستماع واستقبال الإشارات، لقد استقبلتها من قبل، ولكن هنا قررت العمل على الإرسال. لقد اخترت إحدى محطات الراديو القوية UA3PTW ودعنا نتصل به لإجراء مكالمة عامة.

ولم يقل أن نوع التعديل هو JT-65b رقمي باستخدام برنامج WSJT، والذي يمكن تنزيله من موقع المؤلف K1JT.
لقد بدأت المشكلة، فقد أبلغ على بوابة VHF الروسية أنه بدأ في محاولة إجراء أول اتصال قمري، وحتى مع مثل هذا الإعداد الضعيف. لم يسخر مني أحد، لكنهم ساعدوني بالنصيحة بشأن من يجب أن أحاول معه. ومع Dmitry UA3PTW، ناقشنا ذلك وأدركنا أن 2-3 ديسيبل فقط مفقودة. وفي ذلك اليوم كان التدهور كبيرًا، بحيث في المرة القادمة، عندما يكون التدهور أقل أو أصغر، سيكون الاتصال ممكنًا.

أجلس وأدير الهوائيات في السمت وأيضًا في الارتفاع أو الارتفاع. يحتوي البرنامج على هذه البيانات - حيث يتم توجيه الهوائي وأنا في انتظار KB8RQ، واحدة من أقوى محطات الراديو في أمريكا الشمالية.
أرى أنني أتصل وبهدوء، بهدوء، كما لو لم يكن أول QSO قمري، فإن الاتصالات اللاسلكية تمر عبر القمر. حدث أول حدث لي - الاتصال. لقد اكتشفت نوعًا جديدًا من التواصل - التواصل عبر القمر.
مع العلم أن هذه ليست ميزة لي على الإطلاق، ولكن على الجانب الذي يستخدم فيه نظام هوائي كبير مكون من 24 هوائيًا للاستقبال.

اتصالاتي الأولى

وبعد بضعة أيام، عندما كان التدهور في حده الأدنى، أجريت اتصالاً قمريًا مع UA3PTW. والنتيجة، وإن كانت صغيرة، هي نتيجة وطريق لمزيد من التطوير وتحسين نظام الهوائي وفهم أن 50 واط لا تكفي ويمكنك البدء في بناء مضخم طاقة قوي.

وكان المراسل التالي عبر القمر هو I2FAK الإيطالي. لديه 16 هوائيًا لهذا النطاق، واستقبلني بسهولة، وقمنا بإجراء eme-qso ثالثًا لي.

ربما سمع الكثير منا عن "السائرين أثناء النوم" القادرين على التجول أثناء نومهم، وتجنب العوائق، دون التسبب في عواقب مؤلمة لأنفسهم. لكن هذا المقال سيتحدث عن فئة مختلفة تمامًا من "المجانين"، وهم مجموعة من المتحمسين الذين، دون ادخار أي جهد وموارد، يقومون بإجراء تجارب مثيرة للاهتمام في مجال الاتصالات الراديوية بمساعدة قمرنا الصناعي الطبيعي القمر، ويدرسون ويستكشفون جميع جوانب هذه العملية.EME (من الإنجليزية "Earth - Moon - Earth" - "Earth - Moon - Earth") - تقنية اتصال راديو VHF تستخدم القمر كعاكس. فكرة استخدام القمر، القمر الصناعي للأرض، كمرحل سلبي جاءت منذ زمن طويل. تم الحصول على الانعكاسات الأولى لموجات الراديو من سطح القمر في عام 1946 من قبل علماء هنغاريين وأمريكيين يعملون في هذا الاتجاه بشكل مستقل عن بعضهم البعض. خلال التجارب، تم استخدام أجهزة إرسال بقدرة 200 كيلووات، تعمل بطول موجة يبلغ حوالي 2 متر وهوائيات بكسب قدره 400. تم تنفيذ الكثير من العمل في هذا الاتجاه في 1954-1957 في جامعة غوركي. واستخدمت في التجارب موجات 10 و3 سم، وبلغ معامل اتجاه الهوائي عند موجة 3 سم 120 ألفاً، أي. وتركزت الطاقة بزاوية مقدارها 0.5 درجة، ونتيجة لهذه التجارب تم قياس معامل انعكاس موجات الراديو عن القمر والذي بلغ 0.25 تقريباً - وتبين أن الانعكاس يحدث من الجزء المركزي من الجزء المرئي قرص القمر. قدمت تجارب الرادار على القمر أرضية حقيقية لفكرة استخدام القمر كمكرر سلبي، كما أصبح هواة الراديو مهتمين بهذه الفكرة. وفي يوليو 1960، تم إجراء أول اتصال لاسلكي للهواة في نطاق 1296 ميجا هرتز بين محطتي راديو الهواة للنادي الأمريكي W6HB وW1BU. في عام 1964، تم إجراء أول اتصال لاسلكي في نطاق 144 ميجا هرتز بين هواة الراديو OH1NL وW6DNG، وفي الاتحاد السوفيتي، تم إجراء أول اتصال لاسلكي للهواة عبر القمر في 11 مايو 1979 من قبل مشغلي محطة الراديو الجماعية. UK2BAS، في النطاق 432 ميجاهرتز. كان شريكهم K2UYH. لاحقًا، في 19 يناير 1981، أجرى مشغل راديو الهواة UT5DL أول اتصال لاسلكي في نطاق 144 ميجاهرتز. وكان شريكه هو K1WHS من ولاية ماين، التي كان لديها أكبر هوائي في ذلك الوقت (24 سهمًا من 14 عنصرًا). واليوم، يقوم الآلاف من هواة الراديو من جميع قارات العالم بإجراء اتصالات الهواة عبر القمر في النطاقات 144، 432، 1296، 5600 ميجا هرتز. كل نطاق له خصائصه ومزاياه وعيوبه. بالنسبة لـ EME، يتم استخدام أجهزة هوائي معقدة إلى حد ما - هوائيات مكافئة أو هوائيات قناة الموجة مع عدد كبير من العناصر. جوهر EME - الجوانب الفنية الأساسية إذا تم تجهيز محطتين ويمكنهما رؤية القمر في نفس الوقت، فيمكنهما إجراء اتصالات راديو EME. ومع ذلك، قد يستغرق الأمر عدة محاولات لتحقيق النجاح. الإشارات عبارة عن أصداء باهتة جدًا تنعكس على سطح القمر. وكقاعدة عامة، فهي تكون عند مستوى الضوضاء أو حتى أقل منه، وترتفع أحيانًا فوق مستوى الضوضاء لفترات قصيرة. دعونا نلقي نظرة على بعض العوامل التقنية التي تؤثر على الاتصالات الراديوية EME، خاصة بالنسبة لنطاق 2 متر. يتغير استقطاب إشارات EME باستمرار، مما يؤدي إلى فقدان الإشارة بالكامل أو التلاشي العميق جدًا. هناك نوعان من تأثيرات الاستقطاب الرئيسية: الاستقطاب المكاني هو وظيفة الهندسة. يمكن تدوير استقطاب واجهة الموجة لإشارة EME بين محطتين. ويعتمد مقدار الدوران على نسبة خطوط الطول الجغرافية للمحطتين وموقع القمر في السماء. تحسب معظم برامج الكمبيوتر الخاصة بتتبع القمر مقدار الاستقطاب المكاني وتظهر الوقت الأمثل لتعيين skeds.تأثير فاراداي - يتسبب المجال المغناطيسي للأرض في دوران استقطاب موجة الراديو عدة مرات أثناء مرور الإشارة عبر الغلاف الأيوني في طريقها إلى و من القمر. وهذا يؤدي إلى التلاشي الدوري للإشارة المستقبلة. عند مترين، تكون الفترة بين قمم الإشارة (أي وقت الدوران 90 درجة) حوالي 30 دقيقة. لا يمكن حاليًا تفسير تأثير فاراداي في برامج الكمبيوتر، ويمكن تقليل التأثيرات الضارة للاستقطاب المكاني ودوران فاراداي باستخدام هوائيات دوارة مستقطبة خطيًا تدور حول المحاور X وY وZ، أو ببساطة أكثر باستخدام هوائيات مستقطبة متقاطعة. ياجيس، والكثير غيرهم. يمكن أيضًا تنفيذ الاتصال اللاسلكي بنجاح بواسطة محطتين باستخدام الاستقطاب الخطي، وذلك ببساطة عن طريق "انتظار" وقت غير مناسب أو تأجيل المحاولة إلى وقت آخر عندما يعطي الجمع بين الاستقطاب المكاني وتأثير فاراداي نتيجة إيجابية. عند مشاهدته من الأرض، يبدو القمر وكأنه "يتمايل" قليلاً ذهابًا وإيابًا حول محوره. هذه الحركة تسمى "التحرير". يتغير طول المسار الذي تقطعه الإشارات المنعكسة من أجزاء مختلفة من السطح غير المستوي للقمر طوال الوقت، مما يؤدي إلى "ارتعاش" سريع إلى حد ما للإشارة في حدود بضعة ديسيبل. عند مترين، يحدث التلاشي وزيادة الإشارة خلال فترة حوالي ثانيتين. إن حدوث زيادة قصيرة المدى في قوة الإشارة يمكن أن يساعد محطة منخفضة الطاقة على إجراء اتصالات لاسلكية لم تكن ممكنة لولا ذلك. تأثير دوبلر. عندما يتحرك القمر بالنسبة إلى مراقب على الأرض، يحدث انزياح دوبلر لإشارة EME. عند ارتفاع 2 متر، يكون هذا تقريبًا زائد 350 هرتز عند طلوع القمر، و0 هرتز عندما يكون القمر فوق الرأس، و350 هرتز عند غروب القمر. يزداد انزياح دوبلر مع زيادة التردد. يجب أن يتم حساب هذا التحول في تردد الإشارة المستقبلة باستخدام جهاز RIT detune أو جهاز VFO منفصل عند الاستماع إلى صدى الصوت أو محطة أخرى على التردد المخصص. من الممارسات الجيدة على مسافة 2 متر تحويل المفككة ضمن 750 هرتز على جانبي تردد الاستقبال المتوقع (أي التردد المخصص للإزاحة + - إزاحة دوبلر) عند الاستماع إلى المراسل. ومن الأفضل أيضًا استخدام مرشح استقبال "عريض"، على سبيل المثال، 500 هرتز، عند ضبط المحطة في البداية. بمجرد اكتشاف الإشارة، يمكن تضييق مرشح جهاز الاستقبال إلى المقدار المطلوب لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء.ضوضاء السماء (درجة حرارة الضوضاء). يمر القمر، أثناء تحركه خلال مداره خلال الشهر القمري الذي يبلغ طوله 28 يومًا تقريبًا، أمام مجموعة متنوعة من الأجرام السماوية، مثل الشمس والنجوم والكواكب الأخرى، التي تنبعث منها ضوضاء الترددات الراديوية. تكون بعض المصادر أكثر ضوضاءً من غيرها، ولكن أي ضوضاء إضافية ستؤدي إلى انخفاض ظروف الاتصال على طول مسار EME. أصغر أنظمة الهوائي التي يبلغ طولها 2 متر المستخدمة في EME لها عرض شعاع بنصف قدرة يتراوح من حوالي 30 درجة لـ Yagi واحد إلى 15 درجة لمجموعة من أربعة Yagis. وبما أن الحجم الزاوي للقمر عند مراقبته من الأرض يبلغ نصف درجة، فإن الهوائي "يرى" جزءًا كبيرًا من السماء الصاخبة حول القمر. يتم قياس ضوضاء السماء، أو درجة حرارة الضوضاء، بدرجات كلفن (K). على ارتفاع مترين، تتراوح ضوضاء السماء من 175 كلفن كحد أدنى (نادر) إلى أكثر من 3000 كلفن. والأقل هو الأفضل، وإذا كانت هذه القيمة أكثر من 400 كلفن، فمن غير المحتمل أن تسمع محطة منخفضة الطاقة أو يتم سماعها حتى من ارتفاع عالٍ. محطة الطاقة. وتنخفض درجة حرارة الضوضاء بما يتناسب مع زيادة التردد. خلال الشهر القمري، يتحرك القمر في مدار بيضاوي الشكل قليلاً بمسافة من الأرض من حوالي 221,500 ميل عند الحضيض (أقرب نقطة إلى الأرض) إلى حوالي 252,700 ميل عند الأوج (أبعد نقطة). تؤدي هذه المسافات إلى تأخير قدره 2.5 ثانية تقريبًا في صدى EME. عند مسافة 2 متر، يبلغ توهين الإشارة عند هذه المسافة حوالي 251.5 ديسيبل عند نقطة الحضيض و253.5 ديسيبل عند نقطة الأوج، ويزداد التوهين مع زيادة التردد. يعد الاختلاف بمقدار 2 ديسيبل بين نقطة الحضيض والأوج عاملاً مهمًا لمحطة الطاقة المنخفضة. وهكذا، فإن معظم الزلاجات توصف عندما يكون القمر قريبًا من الحضيض. هذا هو "رقم الجودة" الذي يتم حسابه بواسطة معظم برامج التتبع القمري، والتي تحسب تدهور الإشارة إلى الضوضاء (DGRD) في EME بالديسيبل لموضع القمر وتاريخه المحددين. تتم مقارنة ضوضاء السماء الإضافية في اتجاه القمر بالإضافة إلى المسافة بين الأرض والقمر فيما يتعلق بأصغر ضوضاء ممكنة في السماء وأصغر مسافة مطلقة عند الحضيض. خلال الدورة القمرية الشهرية، يتغير هذا العامل بأكثر من 13 ديسيبل عند مترين. تتمتع محطة الطاقة المنخفضة بأفضل فرصة لعمل 2m EME QSO عندما يكون التدهور أقل من 2.5 ديسيبل، والأقل هو الأفضل. هذا هو الموضع، الذي يتم قياسه بالدرجات فوق/تحت خط الاستواء، والذي يظهر فيه القمر في السماء. الحد الأقصى للانحراف الإيجابي (أو الشمالي) هو حوالي +23 درجة. إن أفضل الظروف لتشغيل EME لمحطات نصف الكرة الشمالي هي عندما يكون الانحراف أكبر، حيث يوفر ذلك أطول نوافذ ممكنة للتشغيل بين محطتين في نصف الكرة الشمالي (مثل الولايات المتحدة وأوروبا والولايات المتحدة واليابان). بالإضافة إلى ذلك، عادة ما تكون ضوضاء السماء أقل عند الانحراف العالي. عندما يمر انحراف القمر بمقدار 0 درجة (فوق خط الاستواء مباشرة) ويصبح سلبيًا، يرتفع القمر أكثر فأكثر جنوبًا وتصبح نافذة محطات نصف الكرة الشمالي أقصر. عند تشغيل EME على مترين، على وجه الخصوص، يمكن لمحطات الطاقة المنخفضة، مع أو بدون ارتفاع الهوائي، أن تستقبل ما يصل إلى dB 6 من كسب الهوائي الإضافي عندما يكون الهوائي موجهًا نحو الأفق. تتسبب انعكاسات الإشارة من أرض مسطحة خالية من العوائق أمام الهوائي في حدوث قمم وانخفاضات في مخطط الإشعاع عند زوايا ارتفاع معينة، مما قد يؤدي إلى زيادات في الكسب تصل إلى 6 ديسيبل. ومن المفترض عدم وجود زيادة كبيرة في مستوى الضوضاء الأرضية من الأفق. من المحتمل أن يكون التأثير الأرضي مفيدًا عندما تكون درجة حرارة القمر بين 0 و10-12 درجة عند شروق الشمس وغروبها. من بين مراحل القمر الأربعة (القمر الجديد، الربع الأول، البدر والربع الأخير)، ينبغي تجنب ظهور القمر الجديد زائد أو ناقص يوم أو يومين بسبب ضجيج الشمس. من الأفضل أن يكون البدر ليلاً. عندما يكون القمر مرئيًا أثناء النهار، يمكن أن تؤدي اضطرابات الغلاف الأيوني التي تسببها الشمس إلى تفاقم ظروف EME. لذلك عادة ما يكون وقت الليل هو أفضل وقت للعمل. أفضل وقت لتشغيل EME على مترين هو عند الحضيض، وأقصى انحراف للشمال (لمحطات نصف الكرة الشمالي)، والحد الأدنى من ضوضاء السماء، وأقل تدهور، وساعات المساء، وكلها تتزامن. ومع ذلك، فإن هذا الوضع الأمثل لا يحدث إلا مرة واحدة كل تسع سنوات، عندما يكون القمر قريبًا من الأرض قدر الإمكان. وكانت آخر مرة حدث فيها هذا في الفترة 1999-2000. وخلال هذه الدورة التي تمتد لتسع سنوات، انتشر الحد الأقصى للانحراف والحضيض بمرور الوقت. عادةً ما يكون أفضل حل وسط هو اختيار وقت تكون فيه ضوضاء السماء (درجة حرارة الضوضاء) عند الحد الأدنى. المرة القادمة التي سيكون فيها التدهور في حده الأدنى، وبالتالي ستكون ظروف EME هي أفضل ما يمكن، هي الفترة 2007 - 2010. ومع ذلك، يتم تنفيذ العديد من الاتصالات اللاسلكية EME خلال هذه الدورة التي مدتها تسع سنوات. نظرًا لحقيقة أن القمر بعيد جدًا، منطقة التغطية الراديوية كبيرة جدًا. يتواصل هواة الراديو بنجاح عبر عدة آلاف من الكيلومترات. بل إن هناك مسابقات مخصصة للاتصالات عبر القمر، بعضها يقام في يوم الطيران ورواد الفضاء.

خلال التجارب، تم استخدام أجهزة إرسال بقدرة 200 كيلوواط، تعمل بطول موجة يبلغ حوالي 2 متر وهوائيات بكسب قدره 400.
تم تنفيذ الكثير من العمل في هذا الاتجاه في 1954-1957 في جامعة غوركي. واستخدمت في التجارب موجات 10 و3 سم، وبلغ معامل اتجاه الهوائي عند موجة 3 سم 120 ألفاً، أي. وتركزت الطاقة بزاوية 0.5 درجة. ونتيجة لهذه التجارب تم قياس معامل انعكاس موجات الراديو عن القمر والذي بلغ حوالي 0.25 - وتبين أن الانعكاس يحدث من الجزء المركزي للقرص المرئي للقمر. قدمت تجارب الرادار على القمر أرضية حقيقية لتنفيذ فكرة استخدام القمر كمكرر سلبي.
أصبح هواة الراديو أيضًا مهتمين بهذه الفكرة. وفي يوليو 1960، تم إجراء أول اتصال لاسلكي للهواة في نطاق 1296 ميجا هرتز بين محطتي راديو الهواة للنادي الأمريكي W6HB وW1BU. في عام 1964، تم إجراء أول اتصال لاسلكي في نطاق 144 ميجاهرتز بين هواة الراديو OH1NL وW6DNG.
في الاتحاد السوفيتي، تم إجراء أول اتصال لاسلكي للهواة عبر القمر في 11 مايو 1979 من قبل مشغلي محطة الراديو الجماعية UK2BAS، في النطاق 432 ميجاهرتز. كان شريكهم K2UYH. لاحقًا، في 19 يناير 1981، تم إجراء أول اتصال لاسلكي في نطاق 144 ميجاهرتز بواسطة مشغل راديو الهواة UT5DL. كان شريكه هو K1WHS من ولاية ماين، التي كان لديها أكبر هوائي في ذلك الوقت (24 ذراعًا من 14 عنصرًا).
في 20 أبريل، نفس عام 1981، قام مؤلف هذا المقال (على سبيل المثال UB5JIN) بأول اتصال لاسلكي له. وبعد ذلك استمر الأمر: 6 ديسمبر 1981، أول اتصال لاسلكي داخل الاتحاد (UB5JIN وUA3TCF)، 11 يناير 1982 - أول اتصال لاسلكي من أراضي الاتحاد السوفييتي عبر SSB - (UB5JIN وK1WHS)، 15 أغسطس 1982 أول اتصال مع اليابان (UB5JIN وJA6DR)، و10 أكتوبر مع فنزويلا (UB5JIN وYV5ZZ) وهكذا...
اليوم، يقوم الآلاف من هواة الراديو من جميع قارات العالم بإجراء اتصالات الهواة عبر القمر في نطاقات 144، 432، 1296، 5600 ميجا هرتز. كل نطاق له خصائصه ومزاياه وعيوبه.
يواجه استقبال الإشارات المنعكسة من القمر على الأرض صعوبات أساسية كبيرة:
يتحرك القمر بالنسبة إلى الأرض بسرعة زاوية عالية، وبالتالي فإن الإشارة المنعكسة تخضع لتأثير "دوبلر"، أي أن الموجة المنعكسة عن جسم متحرك لها تردد تذبذب يختلف عن تردد الموجة المرسلة، وهذا الاختلاف بالنسبة يصل نطاق 144 ميجاهرتز إلى 427 هرتز.
كما أن تأثير فاراداي له تأثير كبير على الإشارة المستقبلة، أي دوران ناقل الاستقطاب للإشارة المرسلة، والذي يتم التعبير عنه بالخبو العميق للإشارة، وللتخلص من هذا التأثير، يلزم وجود هوائيات ذات استقطاب دائري، وهو ما يصعب تنفيذه في نطاق 144 ميجا هرتز لأسباب التصميم.
للضوضاء الكونية تأثير قوي على استقبال إشارات نطاق العدادات، على سبيل المثال: كانت درجة حرارة الضوضاء الدنيا للكرة السماوية على تردد 136 ميجاهرتز في فبراير 1982 210 درجة كلفن أو 2.35 ديسيبل عند النقاط الدنيا و2750 درجة أو 10.2 ديسيبل في الحد الأقصى للنقاط.
ترتبط العديد من المشكلات أيضًا بشفافية طبقة التروبوسفير والأيونوسفير للأرض والتداخل الكهربائي الجوي والمحلي.
يمكن التعبير عن التوهين التقريبي على مسار الأرض-القمر-الأرض لنطاقات مختلفة في الجدول: موقع مسافة القمر (ألف كيلومتر) 144 ميجا هرتز (ديسيبل) 432 ميجا هرتز (ديسيبل) 1296 ميجا هرتز (ديسيبل)
الحضيض 356.334187.08196.62206.15
الأوج 406.610188.21197.76207.21

من أجل التغلب على هذا التوهين، يجب على هواة الراديو الذين يرغبون في الانخراط في الاتصالات الراديوية E-M-E أن يصنعوا معدات وهوائيات خطيرة للغاية. واستناداً إلى التوهين على طول المسير والبيانات الأولية المعروفة للمستقبل والمرسل، من الممكن إنشاء رسم بياني لكسب الهوائي لمختلف نطاقات الموجات الراديوية:

عند: TX = 700 واط
آر إكس = 1 ديسيبل
مدافع = 100 هرتز
كما يتبين من الرسم البياني، من أجل استقبال صدى لإشارتك بمستوى 1 ديسيبل أعلى من الضوضاء في نطاق 144 ميجاهرتز، من الضروري أن يكون إجمالي الهوائيات (الإرسال والاستقبال) حوالي 43 ديسيبل، أي. يجب أن يتمتع الهوائي الجيد لـ E-M-E بكسب لا يقل عن 21.5 ديسيبل. على الرغم من أن الاتصالات اللاسلكية ممكنة عند استخدام هوائيات ذات كسب أقل، إلا أنه بالنسبة للاتصالات اللاسلكية مع هواة الراديو K1WHS (هوائي 24 × 14 و KU يساوي 27 ديسيبل) فإنه يكفي أن يكون لديك هوائي بكسب قدره 15-16 ديسيبل!
لنجاح عمل E-M-E، عليك أن تعرف بوضوح موقع القمر ووقت شروقه وغروبه لك ولشركائك. يحتاج هواة الراديو إلى معرفة فترات الحضيض والأوج للقمر و"النافذة" إلى أوروبا واليابان وأمريكا الجنوبية والشمالية، ومن الضروري معرفة الأيام التي يقترب فيها مسار القمر من مسار القمر الشمس، حيث أن الاتصال اللاسلكي بفارق أقل من 30 درجة أمر مستحيل، وذلك بسبب الضوضاء الكبيرة الصادرة عن الشمس.
أثناء العمل القمري، لوحظت أيضًا ظاهرة مثيرة للاهتمام تسمى "التأثير الأرضي"، أي عند شروق القمر وغروبه هناك زيادة ملحوظة في مستوى الإشارات المنعكسة بمقدار 1-3 ديسيبل، وبالتالي، بالنسبة للمربع "KN74BX"، يظهر ارتفاع واضح لوحظ التأثير عند غروب الشمس (في هذا الاتجاه ينتهي السهل الذي يبلغ طوله 40-50 كم بحوض البحر الأسود)، عند شروق الشمس لم يتم ملاحظة "التأثير الأرضي" (التضاريس الجبلية تتحول إلى سلسلة جبال القرم).
من الأنشطة المثيرة للاهتمام للغاية عند العمل عبر القمر إجراء اختبارات الصدى. من الأفضل القيام بذلك خارج منطقة E-M-E (144.000-144.015 ميجاهرتز). يتم إرسال سلسلة من النقاط أو الشرطات، ويتم إدراك المجموعات "BK" و"SK" بشكل أفضل. وبعد حوالي 2.5 ثانية، يتم استقبال إشارة صدى. وسيكون تردده جانبيا (تأثير دوبلر) لا يزيد عن 427 هرتز. لا يُسمع الصدى دائمًا، وليس طوال الوقت، فهذا يعتمد على الظروف. إذا لم يتم سماع الصدى في QTH الخاص بك في لحظة معينة، فهذا لا يعني أن الإشارة لا تنعكس ولا يتم استقبالها، على سبيل المثال، في أفريقيا أو أمريكا. والعكس صحيح - يمكنك سماع شريك حياتك، وصدى صدى صوتك جيدًا، لكن شريكك في هذه اللحظة من الزمن لا يسمعك. أظهرت التجارب أن الصدى بمستوى 1-2 ديسيبل فوق الضوضاء الذي يتم تلقيه من وقت لآخر سيكون مقبولًا تمامًا لعمل E-M-E.
أجرى مؤلف المقال تجارب مع هوائيات مختلفة: 13 EL، 16 EL، 8x9 EL، 8x15 EL ومضخمات صوتية على الهوائي برقم ضوضاء يتراوح بين 0.5 - 1.5 ديسيبل. تم تصنيع مضخم طاقة المرسل باستخدام مصباحين 4CX350A باستخدام دائرة دفع وسحب (P out ~ 1 Kw). لقد أظهرت التجربة أن هذه المعدات والهوائيات والطاقة كافية تمامًا للتشغيل المُرضي باستخدام الإشارات المنعكسة من القمر. خلال العام، تم إجراء اتصالات لاسلكية مع أكثر من 100 مراسل مختلف في 5 قارات.
كما ذكرنا سابقًا، تعد أنظمة الهوائي لاستقبال إشارات E-M-E أحد العوامل الرئيسية. يجب أن يكون لنظام الهوائي دوران أفقي، بالإضافة إلى ارتفاع رأسي بدقة سمت وارتفاع لا يزيد عن 5-7 درجات. يجب أن يكون كسب نظام الهوائي على الأقل 18-19 ديسيبل. لقد أثبتت مصفوفات الهوائي المعتمدة على هوائيات من النوع F9FT نفسها بشكل جيد: 8x9، 8x13، 4x16، 8x16، والتي يمكن تكرارها بسهولة وبسيطة من الناحية الهيكلية.
وأخيرًا، فيما يتعلق بمضخمات الهوائي، أود أن ألفت انتباه هواة الراديو إلى الضبط الدقيق الدقيق، على الأقل مع أبسط مولد ضوضاء على مصباح 2D2S، لأن لا يكفي توفير ترانزستور جيد، بل تحتاج إلى تنفيذ معاييره الفنية.
يُنصح بتوصيل الفولتميتر المتردد (بمقياس ديسيبل) من النوع V3-38، V3-39 بخرج جهاز الاستقبال LF أثناء التجارب لقياس مستويات إشارات E-ME-E بدقة.

نسخة مختصرة من مقال أُرسل إلى مجلة الراديو بتاريخ 9 نوفمبر 1982.
تم استعادته من المسودات الباقية، في 22 نوفمبر 2003، بعد مرور 21 عامًا!!!

الصفحة 3 من 3

بمجرد أن بدأ القمر في الارتفاع عاليا بما فيه الكفاية، استمرت تجارب إشارات الصدى. وفي 8 أغسطس مرحلة جديدة - تلقى Barry VE4MA إشاراتي. كانت عبارة عن سلسلة من الشرطات تدوم حوالي 0.3 ثانية وتبلغ مدتها حوالي ثانية واحدة. وبعد ثلاثة أيام، تم قبول إشاراتي من قبل جميع المشاركين في التجربة. لسوء الحظ، كل محاولاتي لتلقي إشارات الاستجابة من Gary AD6FP باءت بالفشل. ولم يكن هناك حتى تلميح لوجود إشارة.

تجدر الإشارة إلى أن الآن هو أسوأ وقت لإجراء الاتصالات عبر القمر، خاصة في نطاق الموجات المليمترية. ونظرًا للخسائر الكبيرة في الغلاف الجوي، لا يمكن الاتصال إلا عند زوايا ارتفاع كبيرة. بالنسبة لـ EME QSO مع أمريكا الشمالية، هناك 3-5 أيام فقط شهريًا عندما يكون القمر مرتفعًا بدرجة كافية، ولكن هذه الأيام تتزامن الآن مع أوج المدار القمري، مما يؤدي إلى خسارة إضافية قدرها 2 ديسيبل. بالإضافة إلى ذلك، يوجد الآن اكتمال القمر في هذه الأيام، وهو ما يتوافق مع الحد الأقصى للضوضاء الحرارية للقمر. وعلى النقيض من نطاقات التردد المنخفضة، حيث لا يكون لمرحلة القمر أي تأثير تقريبًا على الضوضاء (يحدث الانعكاس عند درجة حرارة منخفضة) على عمق أكبر من سطح القمر، حيث تكون درجة الحرارة ثابتة تمامًا)، في نطاق 47 جيجا هرتز، لوحظ تغير في درجة حرارة ضوضاء القمر بأكثر من مرة ونصف. وإذا أخذنا بعين الاعتبار أن نمط إشعاع الهوائي يتناسب تماما مع الحجم الزاوي للقمر، فمن الواضح أن ضجيجه يضع حدا لزيادة حساسية جهاز الاستقبال. لهذا السبب قررت التخلي عن محاولات تبريد مكبر الصوت منخفض الضوضاء. من الناحية الفنية، يعد تنفيذ هذا أمرًا صعبًا للغاية، ويمكن أن يصل الحد الأقصى للكسب في نسبة الإشارة إلى الضوضاء عند التبريد بالنيتروجين السائل إلى 1-2 ديسيبل. على ما يبدو، من الواضح أن هذه الزيادة لم تكن كافية.

ونتيجة لذلك، لم يتبق سوى طريقة واحدة - المعالجة الرقمية للإشارة المستقبلة. لسوء الحظ، فإن البرامج المعروفة ليست مناسبة في هذه الحالة، لأنها مصممة لإشارات التردد المنخفض ذات النطاق الضيق. في حالتنا، يصل عرض طيف الإشارة المنعكسة إلى عدة مئات من هرتز. يحدث هذا، أولاً، بسبب طبيعة الانعكاسات المتعددة الحزم من القمر، عندما يكون لكل شعاع تحول تردد دوبلر خاص به، وثانيًا، بسبب تقلبات الإشارة أثناء انتشار موجات الراديو المليمترية في الغلاف الجوي. وبما أننا لم نتمكن من العثور على أي شيء جاهز، كان علينا أن نفكر في برنامجنا الخاص. هنا كنت محظوظًا مرة أخرى، وافق صديقي القديم فلاديمير بارتشوكوف (http://www.orc.ru/~micron) على المساعدة في هذا الأمر.

تم الحصول على النتائج الأولى في 2 نوفمبر، عندما كان من الممكن استقبال سلسلة من "الشرطات" من Gary AD6FP، وفي 27 نوفمبر، كان من الممكن عزل كلا إشارات النداء (47 جيجا هرتز.wav) عن الضوضاء. للإرسال، تم استخدام رمز مورس المعتاد في وضع الإبراق الترددي ثنائي النغمة (BFSK)، وللاستقبال، تم استخدام طريقة التراكم غير المتماسك للمعلومات المتكررة.

في الوقت نفسه، كان من الضروري ضمان دقة عالية في ضبط ترددات المرسل والمستقبل والتصحيح التلقائي لتحول تردد دوبلر المتغير باستمرار طوال الجلسة بأكملها. بعد كل شيء، في هذه الحالة لا توجد إمكانية لضبط التردد باستخدام إشارة حقيقية. وبعد عزل الإشارة تبين أن الخطأ كان حوالي 100 هرتز فقط. قبل بضع سنوات فقط، كان من المستحيل القيام بذلك، لأنه لم تكن هناك برامج لحساب تحول تردد دوبلر بدقة للإشارة المنعكسة من سطح القمر. توجد الآن مثل هذه البرامج، والأكثر ملاءمة منها هو الإصدار الأحدث من F1EHN (EME SYSTEM V5.1). وغني عن القول أن دقة معايرة التردد لكلا المراسلة تقاس بعشرات الهرتز. وللمقارنة في نطاق مترين، فإن هذا يتوافق مع دقة تردد تبلغ حوالي 0.1 هرتز.

وأظهر التحليل أن مستوى الإشارة المستقبلة كان حوالي -20 ديسيبل بالنسبة لقدرة الضوضاء في النطاق 2.5 كيلو هرتز (كما هو شائع في WSJT). للمقارنة، فإن مثل هذه الإشارة "الشبيهة بالشفق القطبي" تكون غير مسموعة وغير مرئية عمليًا باستخدام برنامج Spectran من مستوى يبلغ حوالي -15 ديسيبل.

اقترحت استدعاء البرنامج MWCW (الموجة المليمترية CW). ومع ذلك، بعد التطوير المناسب، يمكن أن يكون مفيدًا ليس فقط في الموجات المليمترية.

وهكذا، يتم حل جميع المشاكل التقنية بشكل أساسي. كل ما تبقى هو انتظار ارتفاع القمر والطقس الجيد وقدر معين من الحظ. وحتى لا تفشل المعدات.

فحص وإعداد TWT على سطح المكتب.