Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 4.
@ OK1AIY
____________

  English version

Transvertor pro 10 GHz 4. generace
V devadesátých letech minulého století probíhal i v OK a OM na pásmech kolem 10 GHz bouřlivý technický rozvoj. Jednak v televizním příjmu ze satelitů a v pozemní komunikaci hlavně v přepravě dat. Jednotlivé kanály 18 MHz široké i v amatérském pásmu (kanál č. 2) nám v poslední době nedělají žádnou radost, i když povolený výkon je jen 2 mW. Vzhledem ke stále náročnějším požadavkům na objem přenášených dat jsou vyvíjena nová zařízení a ta „stará“ jdou do šrotu. A právě taková jsou pro další užití radioamatéry nejvhodnější. Jsou to většinou díly propojené konektory, které je možné přímo nebo po úpravě v našich konstrukcích použít. Je tomu tak převážně v pásmech 23,5, 26 i 39 GHz, ale i v pásmech kolem 10 GHz jsou komponenty, které bychom doma těžko vyráběli. Z tuzemských firem je to ALCOMA, v Polsku je to v poslední době skandinávská NERA (s výkonem 10 W na 3 cm) a v 90. letech probíhala masivní obměna v Itálii a některé díly „Teletra“ doputovaly až k nám… Nové technologie přinášejí stále nové, dokonalejší a přímo „roztomilé“ součástky.

V roce 1999 vyšel jako „hit“ z dílny DB6NT nový transvertor MK2, zhotovený již kompletně na jedné desce nevelkých rozměrů. Některé potřebné díly již byly připravené, a když jsem dostal desku „tištěného spoje“, tak jsem to – jak se říká – „nevydržel“ a do nového transvertoru již 4. generace se taktéž pustil. Podle Pavla, OK1FRU, konstruktéra z firmy ALCOMA, jsem použil cirkulátoru a přechodů vlnovod-kabel, takže výkonová cesta z koncového stupně do antény nejde přes anténní relé. Nehrozí jeho „usmažení“, což se může již při výkonu kolem 10 W přihodit, a je použito na přijímací straně, kde při vysílání propojí výstup cirkulátoru pro RX na zatěžovací rezistor, takže se z toho vlastně stane izolátor. Příslušné časové zpoždění TXu zajišťuje sekvencer. Pohled na transvertor je na obr. 113 až 115, blokové schéma je na obr. 112. V 90. létech se do rozličných provedení transvertorů pustila řada konstruktérů. Představovalo to velké úsilí a stojí za to čtenáře alespoň s některými konstrukcemi seznámit; tak jak informace přicházely, tedy bez historické posloupnosti (obr. 116 a 117).

Obr. 112. Blokové schéma transvertoru pro pásmo 3 cm 4. generace OK1AIY:

Obr. 113. Pohled na přední panel:

Obr. 114. Sestava transvertoru ve skříňce:

Obr. 115. Zadní část transvertoru s přišroubovanou hornou:

Obr. 116 a 117. Transvertor Míly, OK1UFL, z roku 1991. Je zhotoven z úseku vlnovodu R100. Tuto jednoduchou a velmi funkční konstrukci použilo několik dalších radioamatérů a bude podrobněji popsána v dílu, věnovaném pásmu 6 cm. Transvertor měl už cirkulátor a postupně byl zlepšován tak, jak možnosti dovolily (pohled zepředu a shora):




Další konstrukce transvertorů pro pásmo 10 GHz (3 cm)
Na obr. 118 a 119 jsou pečlivě provedené konstrukce transvertorů ve vlnovodu. Výhodou je jednoduchost, nebylo zapotřebí tenkrát nedostatkového materiálu DUROID ani GaAs tranzistorů. Transvertory byly rozměrnější a poněkud těžší, což ale tenkrát nevadilo. Na dalších obrázcích (obr. 120 a 121) je transvertor z roku 1991 od Aleše, OK1FPC, již na duroidu tl. 1,5 mm (produkce tehdejšího Sovětského svazu). Standa, OK1WDR, s ním nadělal mnoho hezkých spojení (obr. 122).

Po 25 létech přibyly moderní součástky a nové technologie. Na obr. 123 až 125 je transvertor od OK1FPC ze současnosti. Profesionální provedení patří bez nadsázky ke světové špičce. Na obr. 126 a 127 je transvertor zhotovený na tuzemském materiálu FR4 z podniku Syntezia Semtín. Byl to další důležitý krok, jak konstrukci zlevnit a zpřístupnit širší amatérské veřejnosti. Konstrukce Jardy, OK1TAY, byla již osazena tehdy nejmodernějšími součástkami a dokonce bylo zhotoveno několik kusů u firmy NESKOM v Benešově. Byl popsán v ročence PE-AR ELECTUS 2000.

Obr. 118. Transvertor Edy, OK2BPR, provedení ve vlnovodu:

Obr. 119. Výrobek Milana, OK1JHM, rovněž ve vlnovodu:

Obr. 120 a 121. Transvertor OK1FPC na materiálu duroid tl. 1,5 mm ze SSSR, rok 1991. Později dobře a dlouho sloužil Standovi, OK1WDR (obr. 122):



Obr. 122. Standa, OK1WDR (2015) na kótě Křečhoř u Velimi:

Obr. 123 a 124. Profesionální provedení transvertoru od Aleše, OK1FPC, je na světové úrovni:



Obr. 125. Přední panel transvertoru OK1FPC:


OK1KKD v pásmu 10 GHz
Jednou ze stanic pracujících pravidelně v pásmu 3 cm již od konce 70. let je OK1KKD z Kladna.
Na prvním obrázku vidíte QTH Hůrka u Bečova (JO60KC), odkud o závodech původně pracovali. Aby se dostali nad vršky stromů, museli vždy pracně vybudovat lešení (obr. 128). V roce 1988 již byla situace těžko zvládnutelná, takže bylo nutné najít kopec s nižším porostem... Tam se vystačilo jen s pracovištěm umístěným na střeše automobilu (obr. 129). Stromy ale rostou poměrně rychle, takže po několika dalších létech to vyřešilo nové zařízení na stožáru (obr. 130).

Mirek, OK1DGI (obr. 131) o tom píše:
„To zařízení mělo změřených 4 mW výkonu a pravidelně jsme s ním dělali spojení až na 350 km. Zesilovač nebyl ani ve vysílací, ani v přijímací cestě, byl tam jen obousměrný směšovač s diodou. Později jsem sehnal nějaké GaAs FETy a postavil jsem s nimi zesilovač. Nejprve na obyčejné FR4; to fungovalo, ale zesílení bylo jen asi 5 dB. Protože jsem nedokázal sehnat duroid ani žádný jiný materiál pro 10 GHz vhodný, pokoušel jsem se použít čistou teflonovou fólii, na kterou jsem napařil vrstvu stříbra. To se podařilo a zesilovač pak měl skoro 10 dB zesílení. Ten se bohužel nezachoval, nemůžu ho nikde najít. Zachovalo se ale torzo vakuového napařovacího zařízení, na kterém jsem to dělal (obr. 132). Fotku přikládám. Na tomto zařízení jsem uměl napařovat hliník, stříbro, zlato a především chromniklové vrstvy, které jsem používal pro výrobu bezodrazových ,zakončováků’ a útlumových článků. Je v něm chromniklová vrstva na skle, ,útlumák’ je velmi stabilní a má nízký útlum odrazu. Měl jsem taky vyrobený s proměnným útlumem, kde se ta tlumicí destička posouvala pomocí vačky. Bylo to velmi stabilní; když mi to po čase měřil Zbyněk Škvor na ČVUT, tak se hodnota útlumu lišila o méně než 0,1 dB. Já jsem tehdy úspěšně napařoval ten teflon; napařit měď se mi nedařilo, tak jsem na něj napařoval stříbro. To šlo, ale nedalo se na to pájet, součástky jsem na to lepil vodivým lepidlem. Pak jsem na tu vrstvu stříbra napařoval ještě slabou vrstvu zlata a na to se už pájet dalo. To napařovací zařízení jsem si také stavěl sám; nevím o nikom jiném v ČR, kdo by šel taky touto cestou. Měl jsem tam původně olejovou difuzní vývěvu, kterou jsem si vyrobil sám, předvakuum jsem dělal olejovou rotační vývěvou, kterou jsem sehnal ve šrotu a repasoval. Později jsem sehnal difuzní vývěvu tovární, proti té mé amatérsky vyrobné byla výrazně výkonnější. Z toho vakuového zařízení se zachovalo už jenom torzo, ale aspoň je vidět, o co šlo a jak to vypadalo. A nakonec v devadesátých letech jsem postavil pro 3 cm zařízení nové, už na duroidu. A dal jsem ho opět do skříně od MT11, měl jsem ještě jednu původní. To zařízení existuje dodnes, i když už máme ještě modernější. To už není na trojnožce, ale montuje se na stožár, transvertor je přímo u antény. Vše je v té hliníkové rouře za parabolou, dolů vede ,koax’ 145 MHz a napájení (obr. 130). Tohle zařízení používáme nyní.“

Pozn.: Doporučujeme současným konstruktérům přečíst tuto stať několikrát. Pečlivost se ale vyplácí – je radost v současnosti navazovat s OK1KKD spojení na 24 i 47 GHz.

Obr. 128. OK1KKD na lešení:

Obr. 128b. Zařízení OK1KKD pro 3cm ve skříni z MT11:

Obr. 129. OK1KKD na střeše Praga V3S:

Obr. 130. Současná verze transvertoru OK1KKD, montáž na stožáru:

Obr. 131. Mirek, OK1DGI, v automobilu V3S, kóta Hořkovec u Rynholce, JO60WD:

Obr. 132. Napařovací zařízení (torzo):


Pásmo 10 GHz (3 cm) na stativu i na stožáru
Z počátku bylo pásmo 3 cm provozováno převážně ze stativů. Potřeba přesného a rychlého nasměrování vyžadovala práci rukama a přítomnost přímo u zařízení. Příkladem je soustava pro mikrovlnná pásma od 1,3 až po 10 GHz od Milana, OK1JHM (obr. 133). Výhodou je možnost přesného nasměrování již na nižších pásmech a v případě, že protějšek je podobně vybaven, stačí pak jen přepínat postupně na vyšší pásma, což provoz značně urychlí. Vyžaduje to kombinované ozařovače umístěné v ohnisku paraboly.
Je samozřejmě více způsobů, jak to zhotovit; jeden z nich je na obr. 134. Po desítkách let, které od prvních pokusů uběhly, se zlepšily technické možnosti a změnil se i pohled na konstrukci mikrovlnných zařízení. Z 10 GHz se stalo zcela konzumní pásmo, což umožnilo realizaci těch nejodvážnějších montáží. Z praktických důvodů bývá nezbytné umístit celek na stožár a opatřit jej dálkově ovládaným otáčením jak v horizontálním, tak též i ve vertikálním směru v případě větších rozměrů parabolické antény. Je to patrné na obr. 135. Parabola o průměru 120 cm a ještě k tomu „s límcem“ vyžaduje opravdu přesné směrování a je-li na vysokém stožáru nad okolním terénem a na strategickém místě, je to záruka výborných výsledků. Není divu, že se to Karlovi, OK1JKT, daří a dosažené výsledky jsou obdivuhodné.
Další obrázky ukazují stožár se soustavou antén pro více pásem u Edy, OK1EM (obr. 136 a 137). Zařízení pro 3 cm ve vodotěsné skříni je na obr. 138. Otáčení a ovládání celého systému je několika kabely všeho druhu vedenými „chráničkami“ v zemi na vzdálenost desítek metrů. Vše musí být i odolné proti případnému úderu blesku a ten – jak víme – si nevybírá... Na těch nejvyšších pásmech pracuje Eda i z přechodného QTH, kde je vše na stativu. K tomu používá druhé zařízení, na němž je již přímo připevněna plochá desková „profi“ anténa (důvěrně ji nazýváme „flatka“, obr. 139).

Obr. 133. Milan, OK1JHM, se svým zařízením pro mikrovlnná pásma (setkání na Kozákově v r. 2015):

Obr. 134. Kombinovaný ozařovač v ohnisku paraboly OK1JHM:

Obr. 135. Parabola průměr 120 cm pro pásmo 10 GHz na stožáru je zárukou úspěšné práce Karla, OK1JKT:

Obr. 135b. Anténa OK1JKT pro 10GHz na stožáru:

Obr. 136. Stanoviště Edy, OK1EM:

Obr. 137. Antény na stožáru OK1EM (detail z obr. 136):

Obr. 138. Transvertor OK1EM ve vodotěsné skříni na stožáru:

Obr. 139. Transvertor OK1EM pro práci v terénu ze stativu:


Spojení odrazem od Měsíce na mikrovlnách
Pomalu jsme se v našem povídání dostali až k provozu odrazem od měsíčního povrchu, tedy EME (Earth – Moon – Earth), což je samostatná „disciplína“ vyžadující velkou pečlivost, trpělivost a zpravidla značné investice. Na obr. 140 je zesilovač 20 W pro 10 368 MHz od Mirka, OK2AQ. Pro pozemská spojení postačí i podstatně menší výkon, jak ukazuje praxe, ale pro spolehlivou komunikaci odrazem od měsíčního povrchu je nutný (i matematicky podložený) výkon větší. Nakonec i zde platí dávno známé rčení, že: „Výkonu není nikdy dost“. A protože tu potřebné zkušenosti už byly, zhotovil Mirek další zesilovač, tentokrát s výkonem již přes 50 W.
O stavbě by se dala napsat celá kniha. Je toho třeba hodně vědět i teoreticky a mít potřebné dílenské vybavení a měřicí přístroje. Omezme se tedy jen na skutečnost, že vzhledem k ceně a dostupnosti potřebného výkonového prvku je konstrukce na obr. 141 „velmi drahý adrenalin“. Nároky jsou i na dokonalé mechanické provedení. Tranzistor je pro dokonalý odvod tepla na chladič nejlépe připájet, zde je použitá indiová fólie (obr. 142). Při pohledu na obr. 141 je patrná i složitost okolních obvodů zajišťujících bezpečnou funkci, např. odpojení napájecího napětí při překročení povolené provozní teploty. (K tomu má tranzistor ve své struktuře i teploměrné čidlo vyvedené na dva samostatné vývody.) Aby se celek zbytečně neohříval, je napájecí napětí budicího tranzistoru vyrobeno DC/DC měničem 24 /12 V. (Ušetřilo se 36 W.)
Na dalším obr. 143 je patrná sestava transvertoru pro EME provoz na 3 cm Františka, OK1CA. Transvertor je otočně umístěn v ohnisku paraboly o průměru 4,2 m. Při změně polarizace se komplet pomocí motoru otáčí o 90 °.Na obr. 144 je vidět ozubené kolo převodu a ve spodu vlevo dole měřicí potenciometr pro indikaci úhlu natočení. Další ukázkové zařízení předvádí Zdeněk, OK1DFC. Zařízení má „portejblové“ a na jednotlivé expedice jej po světě převáží v upraveném automobilu. Transvertory pro jednotlivá pásma jsou jednoduše výměnné, a protože se síťová parabola určená pro nižší pásma již na 3 cm nehodí, používá zde „plnou“ o průměru 2,5 m. Sestava i s detailem ozařovače paraboly je na obr. 145 a 146.

Obr. 140. Zesilovač 20 W pro 10 GHz, určený pro EME, od Mirka, OK2AQ:

Obr. 141. Zesilovač 50 W od OK2AQ. Masivní chladič s ventilátory je vespod:

Obr. 142. Indiová fólie je tenký, velmi měkký kovový materiál s elektrickou i tepelnou vodivostí srovnatelnou s mědí:

Obr. 143 a 144. Transvertor pro EME v pásmu 3 cm od OK1CA:



Obr. 145 a 146. Transvertor pro provoz EME v pásmu 10 GHz u Zdeňka, OK1DFC:




EME na 3 cm u OK1KIR
O výjimečných výsledcích radioklubu OK1KIR je psáno již v PE-AR 5/2016, s. 40 a v PE-AR 7/2016, s. 37. Pásmo 10 GHz znamenalo další velký kus práce a aby toho nebylo dost, přicházely i katastrofy, a to přímo „z nebe“.

Toník, OK1DAI, o tom píše:
„Povodeň r. 2002, to byl test, co vydržíme. 13. 8. v poledne voda vystoupila (obr. 147) asi o 20 cm víc než v ,největší’ povodni r. 1981. Bláhově jsme si mysleli, že přesunem všeho nad úroveň desky stolu jsme to zachránili. Ovšem voda dál stoupala do večera i v noci a ráno 14. 8. po rozednění byla trafika pod vodou celá a ze spodního kontejneru u nové antény koukalo 10 cm. To už Vláďovi došel film ve foťáku. Kam až voda dosáhla, ukazuje fotka z úklidu po opadnutí vody (obr. 148) podle naplavenin ve staré anténě. Bylo tam asi 2,5 – 3 m vody. Potom nastala likvidace starého pracoviště EME. Co jsme nevyhodili rovnou, to se vyhazovalo postupně později, protože agresivní voda udělala své. A začínali jsme znovu s postavenou novou anténou 4,5 m – naštěstí. Obr. 149 je z ohniska nové antény pro pásmo 3 cm, kterou v současnosti používáme. Pro změnu polarizace je to celé otočné. Proto to vyvažovací závaží na páce. Pohled na celou anténu po rozšíření na 6 m v roce 2012 je na obr. 150. Ten kontejner vpravo na zemi už tam není, protože v roce 2013 v něm bylo opět 30 cm vody; tak si ho vzali kluci na KV pracoviště na Sazené. Při nulové elevaci je ohnisko 10 m nad zemí. S výškou jsme se museli vejít do 15 m podle tehdy platného stavebního zákona.“

Stanic pracujících na 3 cm EME je u nás i v blízkém okolí víc a každá má svoji historii, o které by stálo za to napsat. Na závěr jsme si ponechali další pozoruhodné pracoviště, které používají v sousedním Polsku (JO80JK). SP6JLW, SP6OPN a SQ6OPG pracují kromě dalších pásem i na 3 cm s úctyhodným výkonem přes 600 wattů. Elektronky s postupnou vlnou (TWT) jsou používané již dlouho pro různé kmitočty i výkonové úrovně. Jako příklad poslouží koncové stupně televizních vysílačů pro 4. a 5. pásmo v nedávné minulosti i malé 5wattové „TWTčko“ velikosti tužky pro pásmo 6 cm v sovětských spojových zařízeních z doby, kdy to ještě tranzistory „neuměly...“
Potřeba malého budicího výkonu je výhodou, protože TWT mají velké zesílení. Naopak poměrně vysoké napětí za provozu je tak trochu nevýhodou, se kterou se musí počítat, protože jak znalci tvrdí – manipulace v mokrém prostředí představuje „elektrické křeslo...“ Dva obrázky (obr. 151 a 152) ukazují pohled na koncový stupeň s ozařovačem SP6JLW ještě nezakrytý a již vodotěsně „zaplechovaný“, umístěný v ohnisku paraboly.

Obr. 147. Stanoviště OK1KIR ve Všenorech u Prahy 13. 8. 2002 při povodni:

Obr. 148. Nános trávy a větví na parabole OK1KIR po povodni:

Obr. 149. Otočně instalovaný transvertor v ohnisku paraboly OK1KIR pr. 4,5 m:

Obr. 150. Současný 10GHz EME komplet OK1KIR. Vodorovně sklopený žebřík slouží při manipulaci v ohnisku paraboly:

Obr. 151 a 152. Koncový stupeň 600 W SP6JLW. Nahoře bez krytu, dole s krytem v ohnisku paraboly. Vzhledem k jeho velké hmotnosti pro manipulaci s ním používají malý jeřáb:






Tento článek vyšel také v tištěné podobě v časopisu Praktická elektronika a zde byl zveřejněn se souhlasem redakce.


Související články:

• Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 1. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 2. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 3. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 5. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 6. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 7. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 8. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 9. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 10. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 11. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 12. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 13. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 14. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 15. • Z historie: Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 16. • Z historie: Jak se závodilo na VKV před 50 léty • Z historie: Technika SSB na VKV před 50 léty

Zdroj informací a podklady k článku: OK1AIY , foto : OK1UFL