Rádiová komunikácia pomocou odrazu od Mesiaca. Vzťah k odrazu mesačného povrchu (EME) a odrazu meteorickej stopy (MS)

Mesiac je nebeské teleso najbližšie k Zemi. Jeho polomer je 1737 km, jeho hmotnosť je 81,3-krát menšia ako hmotnosť Zeme a jeho priemerná hustota je 3,35 g/kubický. cm, t.j. jeden a pol krát menšia ako je hustota Zeme. Dĺžka lunárneho dňa je 29,5 pozemského dňa. Priemerná vzdialenosť po dráhe Zem-Mesiac-Zem je 750 tisíc km, útlm signálu po tejto dráhe pre rádiové vlny v rozsahu metrov je cca 200db, t.j. Signál je zoslabený desaťkrát, na desiaty výkon, a prechádza tam a späť po dobu 2,5 sekundy.

Myšlienka použiť Mesiac, satelit Zeme, ako pasívny opakovač, prišla už dávno. Prvé odrazy rádiových vĺn od povrchu Mesiaca získali už v roku 1946 maďarskí a americkí vedci pracujúci v tomto smere nezávisle od seba. Pri pokusoch boli použité vysielače s výkonom 200 kW, pracujúce na vlnovej dĺžke cca 2 metre a antény so ziskom 400.

Alexandrova "lunárna" anténa, RN6BN. 64 antén s 32 prvkami.

Veľa práce v tomto smere sa vykonalo v rokoch 1954-57 na Gorkého univerzite. Na experimenty boli použité vlny 10 a 3 cm, koeficient smerovosti antény pri vlne 3 cm dosahoval 120 tisíc, t.j. energia bola sústredená v uhle 0,5 stupňa. Výsledkom týchto experimentov bol nameraný koeficient odrazu rádiových vĺn od Mesiaca, ktorý bol približne 0,25 – a zistilo sa, že k odrazu dochádza od centrálnej časti viditeľného disku Mesiaca. Experimenty s radarom na Mesiaci poskytli skutočný základ pre realizáciu myšlienky použitia Mesiaca ako pasívneho opakovača.

O túto myšlienku sa začali zaujímať aj rádioamatéri. A v júli 1960 sa uskutočnila prvá rádioamatérska komunikácia v pásme 1296 MHz medzi americkými klubovými amatérskymi rádiovými stanicami W6HB a W1BU. V roku 1964 sa uskutočnila prvá rádiová komunikácia v pásme 144 MHz medzi rádioamatérmi OH1NL a W6DNG.

V Sovietskom zväze bola prvá amatérska rádiová komunikácia nad Mesiacom uskutočnená 11. mája 1979 operátormi kolektívnej rádiostanice UK2BAS, v pásme 432 MHz. Ich partnerom bol K2UYH. Neskôr, 19. januára 1981, uskutočnil rádioamatér UT5DL prvú rádiovú komunikáciu v pásme 144 MHz. Jeho partnerom bol K1WHS z Maine, ktorý mal v tom čase najväčšiu anténu (24 boomov so 14 prvkami).

20. apríla toho istého roku 1981 autor tohto článku (ex UB5JIN) uskutočnil svoju prvú rádiovú komunikáciu. A potom to šlo ďalej a ďalej: 6. december 1981 prvá vnútroúnijná rádiová komunikácia (UB5JIN a UA3TCF), 11. január 1982 - prvá rádiová komunikácia z územia ZSSR na SSB - (UB5JIN a K1WHS), 15. augusta 1982 prvá komunikácia s Japonskom (UB5JIN a JA6DR), 10. októbra s Venezuelou (UB5JIN a YV5ZZ) a tak ďalej...

Dnes tisíce rádioamatérov zo všetkých kontinentov zemegule vedú amatérsku komunikáciu cez Mesiac v rozsahu 144, 432, 1296, 5600 MHz. Každý rad má svoje vlastné charakteristiky, výhody a nevýhody.

Príjem signálov odrazených od Mesiaca na Zemi naráža na veľké základné ťažkosti:

Mesiac sa vzhľadom na Zem pohybuje vysokou uhlovou rýchlosťou, takže odrazený signál podlieha „Dopplerovmu“ efektu, t.j. vlna odrazená od pohybujúceho sa telesa má inú frekvenciu kmitov ako je frekvencia vyslanej vlny. Tento rozdiel pre rozsah 144 MHz dosahuje 427 Hz.

Veľký vplyv na prijímaný signál má aj Faradayov efekt, t.j. rotácia vektora polarizácie prenášaného signálu, ktorá sa prejavuje hlbokým zoslabovaním signálu. Na elimináciu tohto efektu sú potrebné kruhovo polarizované antény, ktoré sú z konštrukčných dôvodov ťažko realizovateľné v rozsahu 144 MHz.

Kozmický šum má silný vplyv na príjem signálov dosahu metrov, napríklad: minimálna teplota šumu nebeskej sféry na frekvencii 136 MHz vo februári 1982 bola 210 stupňov Kelvina alebo 2,35 db v minimálnych bodoch a 2750 stupňov alebo 10,2 db na maximálny počet bodov.

Veľa problémov súvisí aj s priehľadnosťou zemskej troposféry a ionosféry, atmosférickým a lokálnym elektrickým rušením.

Približný útlm na ceste Zem-Mesiac-Zem pre rôzne rozsahy možno vyjadriť v tabuľke:

Na prekonanie takéhoto útlmu musí rádioamatér, ktorý sa chce zapojiť do rádiovej komunikácie E-M-E, vyrobiť veľmi seriózne vybavenie a antény.

EME anténa W5UN. 32 antén s 32 prvkami.

Pre príjem ozveny vášho signálu s úrovňou 1 db nad šumom v rozsahu 144 MHz musia mať antény (vysielacie a prijímacie) spolu približne 43 db, t.j. dobrá anténa pre E-M-E by mala mať zisk aspoň 21,5 db. Rádiová komunikácia je síce možná pri použití antén s nižším ziskom, ale pre rádiovú komunikáciu s rádioamatérom K1WHS (anténa 24 x14 a KU rovná 27 db) úplne stačí mať anténu so ziskom 15-16 db!

Pre úspešnú E-M-E prácu musíte jasne poznať polohu Mesiaca, čas jeho východu a západu pre vás a vašich partnerov. Pomôžu vám s tým počítačové programy, napríklad: WSJT a Orbitron

Rádioamatér potrebuje poznať perigea a apogea Mesiaca a „okna“ do Európy, Japonska, Južnej a Severnej Ameriky. Je potrebné poznať dni, kedy je dráha Mesiaca blízka dráhe Slnka, pretože Rádiová komunikácia s rozdielom menším ako 30 stupňov je nemožná kvôli veľkým emisiám hluku zo Slnka.

Pri lunárnej práci sa pozoruje aj zaujímavý jav, ktorý sa nazýva „efekt zeme“, t.j. pri východe a západe mesiaca je badateľný nárast úrovne odrazených signálov o 1-3 db.

Veľmi zaujímavou činnosťou pri práci cez Mesiac je vykonávanie echo testov. Je lepšie to urobiť mimo oblasti E-M-E (144 000-144,015 MHz). Vysiela sa séria bodiek alebo pomlčiek, lepšie vnímateľné sú kombinácie „BK“, „SK“ Približne po 2,5 sekundách je prijatý signál ozveny. Jeho frekvencia bude bočná (Dopplerov efekt) nie väčšia ako 427 Hz. Ozvena nie je vždy počuť a nie stále, závisí to od podmienok. Ak v danom momente vo vašom QTH nie je počuť ozvenu, neznamená to, že sa signál neodráža a neprijíma napríklad v Afrike alebo Amerike. A naopak – partnera, svoju ozvenu počujete dobre, no partner vás v tejto chvíli nepočuje. Experimenty ukázali, že ozvena s úrovňou 1-2 db nad šumom, ktorá sa z času na čas dostane, bude celkom prijateľná pre prácu E-M-E.

Ako už bolo uvedené, anténne systémy na príjem E-M-E signálov sú jedným z hlavných faktorov. Anténny systém musí mať horizontálnu rotáciu, ako aj vertikálnu eleváciu s presnosťou azimutu a elevácie nie horšou ako 5-7 stupňov. Zisk anténneho systému musí byť aspoň 18-19 db.

A na záver o anténnych zosilňovačoch by som rád upozornil rádioamatérov na starostlivé pedantné nastavenie predzosilňovača. Nestačí nainštalovať dobrý tranzistor - musíte implementovať jeho technické parametre.

Ako súčasť svojho softvérového projektu WSJT, Joe Taylor, K1JT, vyvinul JT65 pre EME prevádzku ako rozšírenie WSJT. Väčšina rádioamatérov (ak nie všetci) teraz vykonáva EME - QSO pomocou tohto programu a je veľmi úspešná. Viac informácií nájdete na webovej stránke K1JT http://www.physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/wsjt.html. Zdá sa, že tento digitálny komunikačný režim poskytuje zosilnenie odstupu signálu od šumu približne 10 dB oproti CW a uľahčí stanici s nízkou spotrebou energie urobiť viac EME QSO, ako by bolo možné pomocou CW (okrem lepších podmienok) .

EME - anténa KB8RQ.

Niektoré úryvky sú prevzaté z článku Vasilija Beketova, UU2JJ (ex UB5JIN) - Lunárna komunikácia na 144 MHz.

Keďže som veľa pracoval cez meteory, rozhodol som sa, že sa pokúsim nadviazať aspoň jedno EME spojenie. Mal som už bohaté skúsenosti s prácou s programom WSJT a vybavenie ako keby teoreticky umožňovalo pracovať s BIG GUNs (rádioamatérmi s vysokou energiou a celým systémom smerových antén).

Mal som vtedy ICOM IC-910H s výstupným výkonom 100 wattov v pásme 144 MHz, predzosilňovač ICOM AG-25, 4 antény po 10 prvkov (A144S10 od Diamond, Japonsko) a Yaesu G-800 Gramofón DXA.

Rozhodol som sa nadviazať prvý kontakt s Alexandrom, RN6BN - keďže je hlasnejší (v CW aj SSB) a silnejší na úrovni (podľa programu WSJT), nikdy som nikoho iného neprijal!

Začal som mu volať pomocou režimu JT65 cielene bez predchádzajúcej dohody (náhodná komunikácia) a bez problémov mi odpovedal. Uskutočnilo sa moje prvé EME - QSO!!!

To ma veľmi inšpirovalo a teraz som sa začal tešiť na východ a západ Mesiaca. Keďže som mal anténu bez možnosti elevácie, dostal som približne 1 hodinu na pokus o spojenie, keď bol Mesiac nízko nad obzorom.

Okrem toho veľmi pomohol „ground effect“, keď k hlavnému signálu pribudli ďalšie 1-2 dB v dôsledku odrazu signálu od Zeme.

Druhé spojenie bolo bez problémov s W5UN, tretie s KB8RQ a tak kúsok po kúsku to išlo...

Za 1 rok som urobil viac ako 50 EME komunikácií (samozrejme s „veľkými stanicami“). Aby ste mohli pokračovať v práci cez Mesiac, museli ste zodpovedajúcim spôsobom zlepšiť svoje SETUP. Ale ako to už v živote býva: nedostatok financií, obmedzený priestor na inštaláciu antén, rušenie susedov kvôli vysokému výkonu zosilňovača, nakoniec ochladilo môj zápal. Ale naplno som prežíval tú nesmiernu radosť a pocit, že na tejto hriešnej zemi ešte niečo dokážete...

73!

Mesiac je satelitom Zeme, často ho vidíme na oblohe. Niekedy nám aj mesiac v noci svieti na cestu. Ale dnes nebudeme hovoriť o astronomických charakteristikách. Poďme sa porozprávať o tom, ako viesť rádiovú komunikáciu cez Mesiac. Lunárna komunikácia alebo EME QSO v rádioamatérskom žargóne.

Prvé lunárne komunikácie uskutočnili vedci v 40. rokoch minulého storočia a rádioamatéri začali komunikovať v 60. rokoch. Na komunikáciu sa používajú najmä VHF amatérske rádiové pásma a východiskovým bodom pre mnohých sa stáva najobľúbenejší rozsah 144 megahertzov.

Teraz je 21. storočie a technické možnosti umožňujú vykonávať mesačnú komunikáciu pomocou pomerne skromného vybavenia. RA9DA sa teda rozhodla uskutočniť takéto experimenty, aby sa uistila, ale aj aby takpovediac pocítila rozdiel v anténach a iných prijímacích a vysielacích komunikačných zariadeniach.

Len 50 wattov na výstupe transceivera Icom. Dve antény s 9 prvkami v horizontálnej polarizácii. Počúvanie a prijímanie signálov, už som ich prijímal, ale tu som sa rozhodol pracovať na vysielaní. Vybral som si jednu z výkonných rádiových staníc UA3PTW a zavolajte mu na všeobecný hovor.

Nepovedal, že typ modulácie je digitálny JT-65b pomocou programu WSJT, ktorý je možné stiahnuť z webovej stránky autora K1JT.
Problémy sa začali, na ruskom portáli VHF informoval, že sa začal pokúšať o prvé lunárne spojenie a dokonca s tak slabým nastavením. Nikto sa mi nesmial, ale pomohli mi radami, s kým to skúsiť. A s Dmitrijom UA3PTW sme o tom diskutovali a uvedomili sme si, že chýbali len 2-3 decibely. A v ten deň bola degradácia veľká, takže nabudúce, keď bude degradácia menšia alebo najmenšia, bude spojenie možné.

Sedím a otáčam antény v azimute a tiež v elevácii alebo elevácii. Program obsahuje tieto údaje - kam nasmerovať anténu a čakám na KB8RQ, jednu z najvýkonnejších rozhlasových staníc v Severnej Amerike.
Vidím, volám a potichu, pokojne, ako keby to nebolo prvé mesačné qso, prechádza cez Mesiac rádiová komunikácia. Prebehlo moje prvé eme - spojenie. Objavil som nový typ komunikácie – komunikáciu cez Mesiac.
Uvedomenie si, že to vôbec nie je moja zásluha, ale na strane, kde je na príjem použitý veľký anténny systém 24 antén.

Moje prvé spojenia

O niekoľko dní neskôr, keď už bola degradácia minimálna, som uskutočnil lunárne spojenie s UA3PTW. Výsledok, aj keď malý, je výsledkom a cestou ďalšieho vývoja, zdokonaľovania anténneho systému a pochopenia, že 50 wattov je predsa len málo a môžete začať stavať výkonný koncový zosilňovač.

Ďalším korešpondentom cez Mesiac bol taliansky I2FAK. Má 16 antén pre tento rozsah a ľahko ma prijal a previedli sme pre mňa ďalšie tretie eme-qso.

Pravdepodobne mnohí z nás počuli o „námesačníkoch“, ktorí sú schopní blúdiť v spánku, vyhýbať sa prekážkam bez toho, aby si spôsobili traumatické následky. Tento článok však bude hovoriť o úplne inej kategórii „bláznov“, konkrétne o skupine nadšencov, ktorí nešetria námahou a prostriedkami a uskutočňujú zaujímavé experimenty v oblasti rádiovej komunikácie s pomocou nášho prirodzeného satelitu Mesiac, pričom študujú a skúmajú. všetky aspekty tohto procesu.EME (z anglického "Zem - Mesiac - Zem" - "Zem - Mesiac - Zem") - VHF rádiokomunikačná technika využívajúca Mesiac ako reflektor. Myšlienka použiť Mesiac, satelit Zeme, ako pasívne relé, prišla už dávno. Prvé odrazy rádiových vĺn od povrchu Mesiaca získali už v roku 1946 maďarskí a americkí vedci pracujúci v tomto smere nezávisle od seba. Pri pokusoch boli použité vysielače s výkonom 200 kW, pracujúce na vlnovej dĺžke asi 2 metre a antény so ziskom 400. Veľa práce v tomto smere sa vykonalo v rokoch 1954-57 na Gorkého univerzite. Na experimenty boli použité vlny 10 a 3 cm, koeficient smerovosti antény pri vlne 3 cm dosahoval 120 tisíc, t.j. energia bola sústredená v uhle 0,5 stupňa.Výsledkom týchto experimentov bol nameraný koeficient odrazu rádiových vĺn od Mesiaca, ktorý bol približne 0,25 - a zistilo sa, že odraz nastáva od centrálnej časti viditeľného disk Mesiaca. Experimenty s radarom na Mesiaci poskytli skutočný základ pre myšlienku použitia Mesiaca ako pasívneho opakovača. Táto myšlienka sa začala zaujímať aj o rádioamatérov. A v júli 1960 sa uskutočnila prvá rádioamatérska komunikácia v pásme 1296 MHz medzi americkými klubovými amatérskymi rádiovými stanicami W6HB a W1BU. V roku 1964 sa uskutočnila prvá rádiová komunikácia v pásme 144 MHz medzi rádioamatérmi OH1NL a W6DNG.V Sovietskom zväze bola prvá rádioamatérska komunikácia nad Mesiacom uskutočnená 11. mája 1979 operátormi kolektívnej rádiostanice UK2BAS, v pásme 432 MHz. Ich partnerom bol K2UYH. Neskôr, 19. januára 1981, uskutočnil rádioamatér UT5DL prvú rádiovú komunikáciu v pásme 144 MHz. Jeho partnerom bol K1WHS z Maine, ktorý mal v tom čase najväčšiu anténu (24 šípov po 14 prvkov).Dnes tisíce rádioamatérov zo všetkých kontinentov zemegule vedú amatérsku komunikáciu cez Mesiac v pásmach 144, 432, 1296, 5600 MHz. Každý rad má svoje vlastné charakteristiky, výhody a nevýhody. Pre EME sa používajú pomerne zložité anténne zariadenia - parabolické antény alebo vlnové kanálové antény s veľkým počtom prvkov. Podstata EME - základné technické aspekty Ak sú vybavené dve stanice a môžu vidieť Mesiac súčasne, môžu viesť rádiovú komunikáciu EME. Na dosiahnutie úspechu však môže trvať niekoľko pokusov. Signály sú veľmi slabé ozveny odrazené od povrchu Mesiaca. Spravidla sa pohybujú na úrovni hluku alebo dokonca pod úrovňou hluku, občas krátkodobo stúpajú nad úroveň hluku. Pozrime sa na niektoré technické faktory ovplyvňujúce rádiovú komunikáciu EME, najmä pre pásmo 2 m. Polarizácia. Polarizácia EME signálov sa neustále mení, čo vedie k úplnej strate signálu alebo veľmi hlbokému vyblednutiu. Existujú dva hlavné polarizačné efekty: Priestorová polarizácia je funkciou geometrie. Polarizáciu čela vlny EME signálu medzi dvoma stanicami možno otáčať. Veľkosť rotácie závisí od pomeru zemepisných dĺžok oboch staníc a polohy Mesiaca na oblohe. Väčšina počítačových programov na sledovanie Mesiaca vypočítava veľkosť priestorovej polarizácie a ukazuje optimálny čas na priradenie skeds Faradayov efekt - Magnetické pole Zeme spôsobuje, že polarizácia rádiovej vlny sa niekoľkokrát otočí, keď signál prechádza ionosférou na svojej ceste do a z Mesiaca. To vedie k cyklickému vyblednutiu prijímaného signálu. Pri dvoch metroch je perióda medzi vrcholmi signálu (t. j. čas na otočenie o 90 stupňov) približne 30 minút. Faradayov efekt nemožno v súčasnosti započítať do počítačových programov. Škodlivé účinky priestorovej polarizácie a Faradayovej rotácie možno minimalizovať použitím rotujúcich lineárne polarizovaných antén otáčajúcich sa okolo osí X, Y a Z, alebo, jednoduchšie, použitím krížovo polarizovaných antén. Yagis a mnoho ďalších. Rádiovú komunikáciu môžu úspešne realizovať aj dve stanice využívajúce lineárnu polarizáciu, jednoducho „prečkaním“ nepriaznivého času alebo odložením pokusu na iný čas, kedy kombinácia priestorovej polarizácie a Faradayovho efektu dáva priaznivý výsledok. Pri pohľade zo Zeme sa zdá, že Mesiac sa okolo svojej osi mierne „kýva“ dopredu a dozadu. Tento pohyb sa nazýva „librácia“. Dĺžka dráhy, ktorú prejdú signály odrazené od rôznych častí nerovného povrchu Mesiaca, sa neustále mení, čo vedie k pomerne rýchlemu „chveniu“ signálu v priebehu niekoľkých dB. Pri dvoch metroch dochádza k vyblednutiu a zvýšeniu signálu s periódou asi 2 sekúnd. Výskyt krátkodobého zvýšenia sily signálu môže pomôcť stanici s nízkou spotrebou energie nadviazať rádiovú komunikáciu, ktorá by inak nebola možná. Dopplerov efekt. Keď sa Mesiac pohybuje vzhľadom na pozorovateľa na Zemi, dochádza k Dopplerovmu posunu EME signálu. Vo vzdialenosti 2 metre je to približne plus 350 Hz pri východe Mesiaca, 0 Hz, keď je Mesiac nad hlavou, a mínus 350 Hz pri západe Mesiaca. Dopplerov posun sa zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou. Tento posun vo frekvencii prijímaného signálu musí byť zohľadnený použitím RIT detune alebo samostatného VFO, keď počúvate svoju ozvenu alebo inú stanicu na pridelenej frekvencii. Dobrou praxou na 2 metroch je otočiť rozladenie v rámci 750 Hz na obe strany od očakávanej prijímacej frekvencie (t.j. frekvencie priradenej sked + - Dopplerovmu posunu) pri počúvaní korešpondenta. Pri počiatočnom ladení stanice je tiež lepšie použiť „široký“ filter prijímača, napríklad 500 Hz. Po zistení signálu je možné filter prijímača zúžiť na požadovanú hodnotu, aby sa zlepšil pomer signálu k šumu Obloha šum (teplota šumu). Mesiac, keď sa pohybuje po svojej obežnej dráhe počas približne 28-dňového lunárneho mesiaca, prechádza pred rôznymi nebeskými telesami, ako je Slnko a iné hviezdy a planéty, ktoré vyžarujú vysokofrekvenčný šum. Niektoré zdroje sú hlučnejšie ako iné, ale akýkoľvek dodatočný šum zhorší komunikačné podmienky pozdĺž cesty EME. Najmenšie 2-metrové anténne systémy používané pre EME majú polovičné šírky lúča v rozsahu od približne 30 stupňov pre jeden Yagi do 15 stupňov pre sadu štyroch Yagi. Keďže uhlová veľkosť Mesiaca pri pozorovaní zo Zeme je pol stupňa, anténa „vidí“ značnú časť hlučnej oblohy okolo Mesiaca. Hluk oblohy alebo teplota hluku sa meria v stupňoch Kelvina (K). Pri dvoch metroch sa hluk oblohy pohybuje od minimálne 175 K (zriedkavé) až po viac ako 3 000 K. Menej je lepšie, a ak je táto hodnota vyššia ako 400 K, je nepravdepodobné, že by nízkoenergetická stanica počula alebo ju počula dokonca aj vysoká energetická stanica. Teplota hluku klesá úmerne s nárastom frekvencie Straty v dráhe. Počas lunárneho mesiaca sa Mesiac pohybuje po mierne eliptickej obežnej dráhe so vzdialenosťou od Zeme od približne 221 500 míľ v perigeu (najbližší bod k Zemi) do približne 252 700 míľ v apogeu (najvzdialenejší bod). Tieto vzdialenosti majú za následok približne 2,5 sekundové oneskorenie EME ozveny. Na 2 metre je útlm signálu v tejto vzdialenosti asi 251,5 dB v perigeu a 253,5 dB v apogee a útlm sa zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou. Rozdiel 2 dB medzi perigeom a apogeom je významným faktorom pre nízkoenergetickú stanicu. Väčšina sedov je teda predpísaná, keď je Mesiac blízko perigea. Toto je "číslo kvality" vypočítané väčšinou programov na sledovanie Mesiaca, ktoré počítajú degradáciu signálu EME k šumu (DGRD) v dB pre danú polohu mesiaca a dátum. Dodatočný šum oblohy v smere Mesiaca plus vzdialenosť Zem-Mesiac sa porovnáva s ohľadom na najmenší možný hluk oblohy a absolútne najmenšiu vzdialenosť v perigeu. Počas mesačného lunárneho cyklu sa tento faktor mení o viac ako 13 dB na dvoch metroch. Nízkoenergetická stanica má najväčšiu šancu urobiť 2m EME QSO, keď je degradácia menšia ako 2,5 dB a menej je lepšie. Toto je poloha, meraná v stupňoch nad/pod rovníkom, v ktorej sa Mesiac objavuje na oblohe. Maximálna kladná (alebo severná) deklinácia je asi +23 stupňov. Najlepšie podmienky pre prevádzku EME pre stanice na severnej pologuli sú vtedy, keď je deklinácia najväčšia, pretože to poskytuje najdlhšie možné okná na prevádzku medzi dvoma stanicami na severnej pologuli (napr. USA-Európa, USA-Japonsko). Okrem toho je hluk oblohy zvyčajne menší pri vysokej deklinácii. Keď deklinácia Mesiaca prekročí 0 stupňov (priamo nad rovníkom) a stane sa zápornou, Mesiac stúpa stále viac na juh a okno pre stanice na severnej pologuli sa skracuje. Pri prevádzke EME na dvoch metroch môžu najmä nízkoenergetické stanice, s alebo bez nadmorskej výšky antény, prijať až 6 dB dodatočného zisku antény, keď je anténa nasmerovaná na horizont. Odrazy signálu od rovnej zeme pred anténou bez prekážok spôsobujú vrcholy a poklesy v diagrame žiarenia pri určitých uhloch elevácie, čo môže viesť k zvýšeniu zisku až o 6 dB. Predpokladá sa, že nedochádza k výraznému zvýšeniu hladiny prízemného hluku z horizontu. Prízemný efekt je potenciálne užitočný, keď je Mesiac pri východe a západe Slnka medzi 0 a 10-12 stupňami. Zo štyroch fáz Mesiaca (nov, prvá štvrť, spln a posledná štvrť) by sa malo novu plus mínus jeden alebo dva dni vyhnúť kvôli hluku Slnka. Najvýhodnejší je spln v noci. Keď je Mesiac viditeľný počas dňa, ionosférické poruchy spôsobené Slnkom môžu zhoršiť podmienky pre EME. Takže večer je zvyčajne najlepší čas na prácu. Najlepší čas na prevádzkovanie EME na dvoch metroch je vtedy, keď perigee, najväčšia severná deklinácia (pre stanice na severnej pologuli), minimálny hluk oblohy, najmenšia degradácia a večerné hodiny, to všetko sa zhoduje. Táto optimálna situácia však nastáva len raz za deväť rokov, keď je Mesiac čo najbližšie k Zemi. Naposledy sa tak stalo v rokoch 1999 – 2000. Počas tohto deväťročného cyklu sa v priebehu času rozšírila maximálna deklinácia a perigeum. Zvyčajne je najlepším kompromisom zvoliť čas, kedy je hluk oblohy (teplota hluku) na minime. Najbližším obdobím, kedy bude degradácia minimálna, a teda aj najlepšie možné podmienky pre EME, je obdobie rokov 2007 - 2010. Počas tohto deväťročného cyklu sa však uskutočňuje veľa rádiových komunikácií EME. je veľmi ďaleko, oblasť rádiového pokrytia je veľmi veľká. Rádioamatéri úspešne komunikujú na mnoho tisíc kilometrov. Existujú dokonca súťaže venované komunikácii cez Mesiac, niektoré sa konajú na Deň letectva a kozmonautiky.

Pri pokusoch boli použité vysielače s výkonom 200 kW, pracujúce na vlnovej dĺžke cca 2 metre a antény so ziskom 400.
Veľa práce v tomto smere sa vykonalo v rokoch 1954-57 na Gorkého univerzite. Na experimenty boli použité vlny 10 a 3 cm, koeficient smerovosti antény pri vlne 3 cm dosahoval 120 tisíc, t.j. energia bola sústredená v uhle 0,5 stupňa. Výsledkom týchto experimentov bol nameraný koeficient odrazu rádiových vĺn od Mesiaca, ktorý bol približne 0,25 – a zistilo sa, že k odrazu dochádza od centrálnej časti viditeľného disku Mesiaca. Experimenty s radarom na Mesiaci poskytli skutočný základ pre realizáciu myšlienky použitia Mesiaca ako pasívneho opakovača.
O túto myšlienku sa začali zaujímať aj rádioamatéri. A v júli 1960 sa uskutočnila prvá rádioamatérska komunikácia v pásme 1296 MHz medzi americkými klubovými amatérskymi rádiovými stanicami W6HB a W1BU. V roku 1964 sa uskutočnila prvá rádiová komunikácia v pásme 144 MHz medzi rádioamatérmi OH1NL a W6DNG.
V Sovietskom zväze bola prvá amatérska rádiová komunikácia nad Mesiacom uskutočnená 11. mája 1979 operátormi kolektívnej rádiostanice UK2BAS, v pásme 432 MHz. Ich partnerom bol K2UYH. Neskôr, 19. januára 1981, bola uskutočnená prvá rádiová komunikácia v pásme 144 MHz amatérskym rádiovým operátorom UT5DL. Jeho partnerom bol K1WHS z Maine, ktorý mal v tom čase najväčšiu anténu (24 boomov so 14 prvkami).
20. apríla toho istého roku 1981 autor tohto článku (ex UB5JIN) uskutočnil svoju prvú rádiovú komunikáciu. A potom to šlo ďalej a ďalej: 6. december 1981 prvá vnútroúnijná rádiová komunikácia (UB5JIN a UA3TCF), 11. január 1982 - prvá rádiová komunikácia z územia ZSSR na SSB - (UB5JIN a K1WHS), 15. augusta 1982 prvá komunikácia s Japonskom (UB5JIN a JA6DR), 10. októbra s Venezuelou (UB5JIN a YV5ZZ) a tak ďalej...
Dnes tisíce rádioamatérov zo všetkých kontinentov zemegule vedú amatérsku komunikáciu cez Mesiac v rozsahu 144, 432, 1296, 5600 MHz. Každý rad má svoje vlastné charakteristiky, výhody a nevýhody.
Príjem signálov odrazených od Mesiaca na Zemi naráža na veľké základné ťažkosti:
Mesiac sa vzhľadom na Zem pohybuje vysokou uhlovou rýchlosťou, takže odrazený signál podlieha „Dopplerovmu“ efektu, t.j. vlna odrazená od pohybujúceho sa telesa má frekvenciu kmitov odlišnú od frekvencie vysielanej vlny. rozsah 144 MHz dosahuje 427 Hz.
Veľký vplyv na prijímaný signál má aj Faradayov efekt, teda rotácia polarizačného vektora vysielaného signálu, čo sa prejavuje hlbokým vyblednutím signálu.Na elimináciu tohto efektu sú potrebné antény s kruhovou polarizáciou, ktoré sa ťažko realizujú v rozsah 144 MHz z konštrukčných dôvodov.
Kozmický šum má silný vplyv na príjem signálov dosahu metrov, napríklad: minimálna teplota šumu nebeskej sféry na frekvencii 136 MHz vo februári 1982 bola 210 stupňov Kelvina alebo 2,35 db v minimálnych bodoch a 2750 stupňov alebo 10,2 db na maximálny počet bodov.
Veľa problémov súvisí aj s priehľadnosťou zemskej troposféry a ionosféry, atmosférickým a lokálnym elektrickým rušením.
Približný útlm na dráhe Zem-Mesiac-Zem pre rôzne pásma možno vyjadriť v tabuľke: Poloha Mesiaca Vzdialenosť (tisíc km) 144 MHz (db) 432 MHz (db) 1296 MHz (db)
Perigee 356,334187,08196,62206,15
Apogee 406.610188.21197.76207.21

Na prekonanie takéhoto útlmu musí rádioamatér, ktorý sa chce zapojiť do rádiovej komunikácie E-M-E, vyrobiť veľmi seriózne vybavenie a antény. Na základe útlmu pozdĺž trasy a známych počiatočných údajov prijímača a vysielača je možné zostaviť graf zisku antény pre rôzne pásma rádiových vĺn:

Pri: TX = 700 wattov
RX = 1 db
DF = 100 Hz
Ako vidno z grafu, pre príjem ozveny vášho signálu s úrovňou 1 db nad šumom v rozsahu 144 MHz je potrebné, aby antény (vysielacie a prijímacie) mali spolu cca 43 db, t.j. dobrá anténa pre E-M-E by mala mať zisk aspoň 21,5 db. Rádiová komunikácia je síce možná pri použití antén s nižším ziskom, ale pre rádiovú komunikáciu s rádioamatérom K1WHS (anténa 24 x14 a KU rovná 27 db) úplne stačí mať anténu so ziskom 15-16 db!
Pre úspešnú E-M-E prácu musíte jasne poznať polohu Mesiaca, čas jeho východu a západu pre vás a vašich partnerov. Rádioamatér potrebuje poznať perigea a apogea Mesiaca a „okna“ do Európy, Japonska, Južnej a Severnej Ameriky.Je potrebné poznať dni, kedy sa dráha Mesiaca blíži dráhe Mesiaca. Slnko, keďže rádiová komunikácia s rozdielom menším ako 30 stupňov je nemožná z dôvodu veľkého šumového žiarenia zo Slnka.
Počas lunárnej práce sa tiež pozoruje zaujímavý jav nazývaný „prízemný efekt“, t. j. pri východe a západe Mesiaca je badateľný nárast úrovne odrazených signálov o 1-3 db. Pre štvorec „KN74BX“ je teda výrazný efekt bol pozorovaný pri západe slnka (v tomto smere rovina 40-50 km končí povodím Čierneho mora), pri východe slnka nebol pozorovaný „prízemný efekt“ (kopcovitý terén prechádzajúci do hrebeňa Krymských hôr).
Veľmi zaujímavou činnosťou pri práci cez Mesiac je vykonávanie echo testov. Je lepšie to urobiť mimo oblasti E-M-E (144 000-144,015 MHz). Vysiela sa séria bodiek alebo pomlčiek, lepšie vnímateľné sú kombinácie „BK“, „SK“ Približne po 2,5 sekundách je prijatý signál ozveny. Jeho frekvencia bude bočná (Dopplerov efekt) nie väčšia ako 427 Hz. Ozvena nie je vždy počuť a nie stále, závisí to od podmienok. Ak v danom momente vo vašom QTH nie je počuť ozvenu, neznamená to, že sa signál neodráža a neprijíma napríklad v Afrike alebo Amerike. A naopak – partnera, svoju ozvenu počujete dobre, no partner vás v tomto momente nepočuje. Experimenty ukázali, že ozvena s úrovňou 1-2 db nad šumom, ktorá sa z času na čas dostane, bude celkom prijateľná pre prácu E-M-E.
Autor článku robil pokusy s rôznymi anténami: 13 EL, 16 EL, 8x9 EL, 8x15 EL a predzosilňovačmi na anténe so šumovým číslom 0,5 - 1,5 db. Výkonový zosilňovač vysielača bol vyrobený s použitím dvoch lámp 4CX350A pomocou obvodu push-pull (P out ~ 1 Kw). Skúsenosti ukázali, že takéto vybavenie, antény a energia úplne postačujú na uspokojivú prevádzku pomocou signálov odrazených od Mesiaca. V priebehu roka sa uskutočnila rádiová komunikácia s viac ako 100 rôznymi korešpondentmi na 5 kontinentoch.
Ako už bolo uvedené, anténne systémy na príjem E-M-E signálov sú jedným z hlavných faktorov. Anténny systém musí mať horizontálnu rotáciu, ako aj vertikálnu eleváciu s presnosťou azimutu a elevácie nie horšou ako 5-7 stupňov. Zisk anténneho systému musí byť aspoň 18-19 db. Dobre sa osvedčili anténne polia na báze antén typu F9FT: 8x9, 8x13, 4x16, 8x16, ktoré sú ľahko opakovateľné a konštrukčne jednoduché.
A na záver o anténnych zosilňovačoch by som rád upozornil rádioamatérov na starostlivé pedantné ladenie aspoň tým najjednoduchším generátorom šumu na lampe 2D2S, pretože Nestačí dodať dobrý tranzistor, musíte implementovať jeho technické parametre.
Pre presné meranie úrovní E-M-E signálov je vhodné pri pokusoch pripojiť na výstup LF prijímača striedavý voltmeter (s decibelovou stupnicou) typu V3-38, V3-39.

Skrátená verzia článku zaslaného do časopisu Radio 9. novembra 1982.
Obnovené z dochovaných návrhov, 22. novembra 2003, o 21 rokov neskôr!!!

Strana 3 z 3

Len čo Mesiac začal stúpať dostatočne vysoko, experimenty s echo signálmi pokračovali. A 8. augusta nová etapa - Barry VE4MA prijal moje signály. Bola to sekvencia čiarok trvajúcich asi 0,3 sekundy s periódou asi 1 sekundy. O tri dni neskôr moje signály akceptovali všetci účastníci experimentu. Bohužiaľ, všetky moje pokusy o prijatie signálov odpovede z Garyho AD6FP boli neúspešné. Nebol tam ani náznak prítomnosti signálu.

Treba poznamenať, že teraz je najhorší čas na komunikáciu cez Mesiac, najmä v rozsahu milimetrových vĺn. V dôsledku veľkých strát v atmosfére je komunikácia možná len pri veľkých elevačných uhloch. Pre EME QSO so Severnou Amerikou je len 3-5 dní v mesiaci, kedy je Mesiac dostatočne vysoko, ale tieto dni sa teraz zhodujú s apogeom lunárnej obežnej dráhy, čo má za následok 2 dB dodatočné straty. Navyše v týchto dňoch je teraz mesiac v splne, čo zodpovedá maximálnemu tepelnému šumu Mesiaca.Na rozdiel od nižších frekvenčných rozsahov, v ktorých fáza Mesiaca nemá na hluk takmer žiadny vplyv (odraz nastáva pri väčšia hĺbka od povrchu Mesiaca, kde je teplota celkom konštantná), v pásme 47 GHz je pozorovaná viac ako jedenapolnásobná zmena teploty hluku Mesiaca. Ak vezmeme do úvahy, že vyžarovací diagram antény úplne zapadá do uhlovej veľkosti Mesiaca, je jasné, že jej šum stanovuje limit na zvýšenie citlivosti prijímača. Z tohto dôvodu som sa rozhodol opustiť pokusy o chladenie nízkošumového zosilňovača. Technicky je to dosť náročné na realizáciu a maximálny zisk v pomere signálu k šumu pri chladení tekutým dusíkom by mohol byť 1-2 dB. Zdá sa, že takéto zvýšenie zjavne nestačilo.

V dôsledku toho zostala iba jedna metóda - digitálne spracovanie prijatého signálu. Bohužiaľ, známe programy nie sú v tomto prípade vhodné, pretože sú určené pre úzkopásmové nízkofrekvenčné signály. V našom prípade dosahuje šírka spektra odrazeného signálu niekoľko stoviek Hz. Spôsobuje to po prvé viaclúčový charakter odrazu od Mesiaca, kedy každý zväzok má svoj Dopplerov frekvenčný posun a po druhé kolísanie signálu pri šírení milimetrových rádiových vĺn v atmosfére. Keďže sme nenašli nič hotové, museli sme porozmýšľať nad vlastným programom. Tu som mal opäť šťastie, môj starý priateľ Vladimir Barchukov (http://www.orc.ru/~micron) súhlasil s pomocou v tejto veci.

Prvé výsledky boli získané 2. novembra, kedy bolo možné prijať sériu „pomlčiek“ od Garyho AD6FP a 27. novembra bolo možné izolovať oba volacie znaky (47GHz.wav) od šumu. Na vysielanie bola použitá bežná Morseova abeceda v režime dvojtónovej frekvenčnej telegrafie (BFSK) a na príjem metóda nesúvislého hromadenia opakujúcej sa informácie.

Zároveň bolo potrebné zabezpečiť vysokú presnosť nastavenia frekvencií vysielača a prijímača a automatickú korekciu neustále sa meniaceho posunu Dopplerovej frekvencie počas celej relácie. Koniec koncov, v tomto prípade neexistuje možnosť úpravy frekvencie pomocou skutočného signálu. Po izolovaní signálu sa ukázalo, že chyba bola len asi 100 Hz. Len pred pár rokmi by to bolo nemožné, pretože neexistovali žiadne programy na presný výpočet Dopplerovho frekvenčného posunu signálu odrazeného od povrchu Mesiaca. Teraz existujú takéto programy a najpohodlnejší z nich je najnovšia verzia F1EHN (EME SYSTEM V5.1). Je samozrejmé, že presnosť frekvenčnej kalibrácie oboch korešpondentov sa meria v desiatkach hertzov. Pre porovnanie v dvojmetrovom rozsahu to zodpovedá frekvenčnej presnosti asi 0,1 Hz.

Analýza ukázala, že úroveň prijímaného signálu bola približne -20 dB v porovnaní so silou šumu v pásme 2,5 kHz (ako je bežné vo WSJT). Pre porovnanie, takýto „Aurora-like“ signál je pri použití programu Spectran prakticky nepočuteľný a neviditeľný od úrovne cca -15 dB.

Navrhol som nazvať program MWCW (Milimetrová vlna CW). Po primeranom vývoji však môže byť užitočný nielen pri milimetrových vlnách.

Tým sú všetky technické problémy v podstate vyriešené. Ostáva už len čakať na vysoký Mesiac, dobré počasie a istú dávku šťastia. A aby zariadenie nezlyhalo.

Kontrola a nastavenie TWT na pracovnej ploche.