Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 6.
@ OK1AIY
____________
Pásmo 5760 MHz – vlnová délka 6 cm
V minulosti nebylo pásmo 6 cm masově využíváno. V 80. létech minulého století
tam navázali první spojení OK1VAM s OK1WFE a postupně protahovali překlenutou
vzdálenost tak, jak se to na všech pásmech dělalo a v současnosti stále dělá.
Začínalo to několika kilometry, pokračovalo to desítkami kilometrů a došlo i
na stovky km. Používaný druh provozu jen cw a fone. Konstrukce podobná
předchozím 3cm umožňovala duplexní provoz, nosná vlna byla zároveň injekcí pro
směšovač, takže při příjmu bylo vlastně zaklíčováno. Mezifrekvence byla v
pásmu 2 m, takže odstup obou nosných vln byl tedy kolem 145 MHz. Zachovalo se
jedno ze zařízení, je na obr. 191.
V tomto období dosloužila dříve zmíněná
spojová zařízení RVG 958 z NDR a byly instalované trasy od firmy NEC – tenkrát
již velmi moderní. Pracovaly na kmitočtech kolem 5,8 GHz, takže z důvodů
možného rušení nebyl v tomto pásmu radioamatérský provoz povolen. Dokonce jsem
byl příslušným pracovníkem „přátelsky“ upozorněn, ať mne ani nenapadne tam
vysílat. To mne pochopitelně inspirovalo, a tak když 1. 1. 1987 bylo pásmo pro
naše experimentování uvolněno, zhotovili jsme narychlo s OK1MWD tu
nejjednodušší verzi transvertoru (obr. 192 a, 192 b a 193) a 24. 2. 1987
udělali první SSB spojení. Časově nás to zastihlo v období stavby zařízení pro
24 GHz a v časopise DUBUS bylo popsáno několik konstrukcí, takže to nebylo
zase až tak obtížné.
V březnu roku 1987 již bylo transvertorů v provozu
několik, takže se nabízelo navázat i soutěžní spojení v prvním subregionálním
závodě. Protistanicí byla naše klubová stanice OK1KZN s operátory Mílou a
Honzou, okno z vysílací místnosti směřovalo k Benecku, ale vysoké sněhové
„mantinely“ na okraji silnice vadily a chvíli trvalo, než se našlo volné
místo, kde by pootevřenými dveřmi u auta bylo možno spojení udělat. Námaha
byla ale zbytečná – spojení se nepočítalo, protože pásmo 6 cm jako soutěžní
nebylo u nás ještě oficiálně vyhlášeno.
Tab. 1. Rozdělení kmitočtů pásma 5650 MHz - 5850 MHz. Střední frekvence
aktivity je 5760,200 MHz:
Obr. 191. Transvertor pro pásmo 6 cm – profesionální provedení Josefa, OK1WFE (1. qso 17. 6. 1982):
Obr. 192a. Transvertor pro 6 cm první generace. Ke vstupnímu konektoru je připojen ozařovač:
Obr. 192b. 6cm transvertor pro SSB 1. generace:
Obr. 193. Blokové schéma nejjednoduššího SSB transvertoru pro pásmo 6 cm:
Nejjednodušší transvertor pro 5760 MHz (6 cm)
Přes svoji jednoduchost byl transvertor z obr. 193 v minulém díle až
obdivuhodně funkční. Bylo možné dělat spojení i při závodech, takže se do
výroby ti odvážnější pustili (obr. 194, 195). Provedení posledního násobiče a
směšovače ve vlnovodu má několik předností. Filtry se jednoduše realizují,
mají i vysoký činitel jakosti Q a energie z uzavřeného vlnovodu nikam zbytečně
neuniká. Směšovací dioda 33NQ52 (nebo podobná) byla později nahrazena
Schottkyho diodou vpreparovanou do stejného pouzdra (pro rychlou záměnu) a tím
získán i větší výkon řádu jednotek mW. Že byl transvertor poněkud rozměrnější
a těžší, nebylo v té době podstatné. Později byla jedna souprava zhotovena i
pro přátele v sousedním Polsku (SP6), kde se začala aktivita na mikrovlnách
slibně rozvíjet (obr. 196 a, b, c, d).
Jedním z dalších popisů byl
subharmonický směšovač od DC0DA (obr. 197). Jürgenovy konstrukce byly
praktické, jednoduše zhotovitelné a funkční, takže po sérii těch jednodušších
přišla na řadu druhá generace dokonalejších transvertorů. V tomto období také
vyšla nová řada tranzistorů, které toho „hodně uměly“, např. BFQ65 (BFG65) a
BFQ69. DF6VB vymyslel zapojení oscilátoru s násobiči na jedné desce původně
pro 2808 MHz (poloviční kmitočet pro subharmonický směšovač na pásmo 6 cm).
Deska byla z „obyčejného laminátu“ a umožnila i laborování při adaptaci na
odlišné kmitočty až po 3400 MHz. Je součástí řady transvertorů a majáků pro
různá pásma z období konce 80. let až po současnost (obr. 198). Popisované
období se tenkrát vyznačovalo všeobecně vysokou pracovní aktivitou, konstrukce
byly mechanicky i elektricky zvládnutelné doma i – jak se říká – na kuchyňském
stole. Postupně byla zhotovena další generace se subharmonickým směšovačem a
zesilovači na přijímací i vysílací straně, se kterou byla navázána první
spojení s okolními zeměmi.
Obr. 194. Milan, OK1JHM, u svého prvního zařízení pro 6 cm (1989):
Obr. 195. 6cm transvertor 1. generace na zahradě OK1UFL s doma zhotovenou parabolou pr. 110 cm. Na stole další pásma 10 a 24 GHz (rok 1990):
Obr. 196 a, b, c, d. „Komfortní“" provedení transvertoru 1. generace pro „rozjezd“ pásma 6 cm v SP6 (1. qso s SP6MLK/p 14. 9. 1996):
Obr. 197. Subharmonický směšovač DC0DA s výstupním filtrem:
Obr. 198. Deska oscilátoru DF6VB (provedení pro pásmo 9 cm, 25 mW ):
Transvertor se subharmonickým směšovačem a zesilovači pro pásmo 6 cm
Popisovaný transvertor je na obr. 199, blokové schéma je na obr. 200. Zlepšení spočívalo v
zařazení zesilovačů do přijímací i vysílací cesty. Bylo k tomu zapotřebí dvou koaxiálních relé.
Jediné, které bylo v té době ve vyhovující kvalitě možné opatřit, byl typ QN599 27/28 používaný v některých radiostanicích TESLA. Jejich poměrně velké rozměry a nevhodné konektory
vyžadovaly značný prostor; pomocí BNC konektorů z NDR byly zhotoveny vhodné redukce,
takže díly bylo možné rychle demontovat v případě dalšího zlepšování. (Detailně je to patrné
na obr. 201.) Na zmíněném obr. 199 toho moc vidět není, ale jednotlivé díly po demontáži
jsou na obr. 201. Po mnoha létech úspěšného užívání transvertor „svoji práci odvedl“ (obr.
202) a v nové – již třetí generaci (obr. 203) už tyto díly použité nebyly. Přibývalo nových, modernějších
a snadno dostupných součástek, což byla pro konstruktéry „výzva“.
Obr. 199. 6cm transvertor 2. generace OK1AIY:
Obr. 200. Blokové schéma 6cm transvertoru 2. generace se zesilovači v přijímací i vysílací cestě:
Obr. 201. Jednotlivé díly transvertoru pro 6 cm 2. generace se subharmonickým směšovačem a zesilovači pro přijímací i vysílací cestu:
Obr. 202. QSL-lístky za první spojení v pásmu 6 cm:
Obr. 203. Transvertor pro pásmo 6 cm 3. generace OK1AIY:
Transvertor se subharmonickým směšovačem a zesilovači pro pásmo 6 cm
Konstrukce na dalších obrázcích jsou určené pro „pozemská spojení“. Mají
vyhovující citlivost a výkon v řádu jednotek wattů, mezifrekvenční kmitočet
používají konstruktéři podle svých potřeb v pásmu 2 m nebo 70 cm převážně mimo
pracovní segment, aby nedocházelo k rušení, je-li na stejném nebo blízkém
pracovišti jiná stanice. Oblíbené je také pásmo 28 – 30 MHz. Obr. 204 ukazuje
transvertor Jendy, OK1CJH, a další obr. 205 důkladně provedený ozařovač „s
límcem“ pro parabolu průměr 120 cm. Další generace transvertoru Míly, OK1UFL,
je na obr. 206. V zapojení jsou užité obvody ERA3 a ERA5, na vstupu zesilovač
s GaAs fety ze satelitního konvertoru a na konci jeden z prvních zesilovačů od
DB6NT. Provoz na 8 pásmech vyžaduje i nějaké to omezení, takže těch několik
spojení se většinou odbude na docela malou anténu „FLAT“ od vyřazeného
profispoje.
Eda, OK1EM, zhotovil transvertorů už několik, jeden z nich je na
obr. 207. Pro „venkovní“ provedení jsou transvertory ve vodotěsných skříňkách
z plastu nebo hliníku. Provedení od Mirka, OK1DGI, musí být opravdu vodotěsné,
pohled na otevřenou konstrukci je na obr. 208a – a s krytem včetně upevnění na
stožár je na obr. 208b. Na obr. 209 je pracoviště OK1KKD již se všemi
mikrovlnnými pásmy na sdílených stožárech.
Pro náročnější uživatele, kteří
nejsou na výrobu popsaných přístrojů zavedeni, je možné jednotlivé díly
zakoupit od některých výrobců. DB6NT a DL2AM nejsou jediní; jejich
transvertory, předzesilovače a výkonové stupně používají stovky stanic po
světě. Už jen zakoupit správné tranzistory na koncový stupeň včetně
příslušného plošnéno spoje je mnohdy dražší nežli finální výrobek a to
nepočítáme „adrenalinové“ zážitky při uvádění do provozu, než definitivně
zašroubujeme vrchní kryt...
Obr. 204. Transvertor pro 6 cm OK1CJH, pohled zhora na koncový stupeň:
Obr. 205 a, b. Ozařovač pro 6 cm OK1CJH s límcem:
Obr. 206. TCVR pro 6cm od OK1UFL :
Obr. 207 a, b, c. Transvertor pro 6 cm od OK1EM :
Obr. 208a. 6cm transvertor OK1DGI - pohled na sestavu :
Obr. 208b. 6cm transvertor OK1DGI - komplet s úchytem na stožár, zakrytý :
Obr. 209. Pracoviště OK1KKD – všechna pásma jsou už na stožárech:
Zařízení pro provoz EME v pásmu 6 cm
Technické požadavky na zařízení pro provoz EME jsou samozřejmě nesrovnatelně
náročnější než pro pozemskou komunikaci. Na obr. 210 je patrná konstrukce
OK1CA z roku 2007. Transvertor je od DB6NT, OCXO je z domácí produkce (TESLA).
Výkon 10 W jde přímo do ozařovače „horn septum“ (jak to EME-isté nazývají).
Výstup pro RX jde přes relé ovládané sekvencerem, takže při vysílání je na
propojovací spoj (semirigid) připojen zatěžovací odpor a vstup předzesilovače
je odpojen. Na obr. 211 je umístění transvertoru v ohnisku paraboly o průměru
4,2 m. V roce 2014 byl transvertor „polepšen“ o další – ještě lepší
předzesilovač a koncový stupeň od DL2AM s výkonem 25 W. Takto upravený
transvertor je na obr. 212 a umístění v ohnisku paraboly o průměru 10 m je na
obr. 213. Za 10 let navázal František, OK1CA, provozem EME 290 spojení se 78
stanicemi na všech kontinentech. Jeho slova, že „EME je filozofie“, zde – ale
i všeobecně – nacházejí platnost. Na dalším obr. 214 je „portejblové“ EME
zařízení Zdeňka, OK1DFC. Pohled do transvertoru přes odklopenou bočnici (obr.
215) ukazuje spoustu hezkých a také drahých dílů. Základní transvertor je od
DB6NT doplněný předzesilovačem se šumovým číslem 0,7 dB. Koncový stupeň dává
výkon 110 W, časové prodlevy mezi provozem RX-TX zajišťuje nezbytný sekvencer.
Nechybí ani měření teploty a proudů exponovaných dílů. Důležitou součástí jsou
filtry v přijímací i vysílací cestě.
Kmitočtové pásmo 5 až 7 GHz je pro svoje
vhodné vlastnosti využíváno četnými službami. Některé, určené pro přenos dat,
pracují v bezprostřední blízkosti našeho segmentu 5760 MHz a způsobují rušení
např. zvýšeným šumem. Obecně se jím říká WiFi linky. Na základě generálního
povolení používají internetoví operátoři toto pásmo namísto malých lokálních
buněk (pro které je to primárně určeno) k distribuci internetového signálu
místo použití optických kabelů, což je pro ně levnější a rychlejší. Podrobněji
o plánu využití kmitočtového spektra je na stránkách ČTÚ a dalších...
Obr. 210. Původní transvertor OK1CA s výkonem 10 W. První EME spojení bylo 30. 9. 2007 s F2TU:
Obr. 211. 6cm transvertor OK1CA první generace v ohnisku paraboly o průměru 4,2 m:
Obr. 212. 6cm transvertor OK1CA druhé generace; přibyl další předzesilovač a nový PA 25 W od DL2AM:
Obr. 213. 6cm transvertor OK1CA druhé generace v ohnisku paraboly o průměru 10 m:
Obr. 214. Transvertor Zdeňka, OK1DFC, pro EME v pásmu 6 cm. Výkon 110 W,šumové číslo 0,7 dB:
Obr. 215. 6cm EME pracoviště OK1DFC. Během necelé hodiny je vše demontováno,
naloženo do vhodného auta a připraveno pro převoz na další expedici:
Pásmo 6 cm (5,76 GHz) EME u OK1KIR
Zařízení pro provoz EME v kolektivu OK1KIR rovněž prošlo postupným vývojem. Z
počátku bylo konstrukčních možností méně, a tak se to muselo nahradit pílí a
prací rukama. Na obr. 216 je pohled na ozařovač parabolické antény s
přepínačem. Detail přepínače je na obr. 217 a Toník, OK1DAI, o tom píše:
„6cm zařízení ve staré parabole sestávalo z transvertoru s TWT umístěného za límcem
antény. Přes asi 2 m vlnovodu R70 to vedlo do ohniska, kde byl zářič s
polarizátorem pro levotočivou (RX) a pravotočivou (TX) polarizaci a LNA. Vše v
ohnisku bylo propojováno pomocí trojcestného přepínače R70. Na fotce je
přepínač v poloze RX, kde rameno RX (levotočivá pol.) je přes větší oblouk
vlnovodu v otočném kameni spojeno se vstupem LNA. Výstup LNA jde přes
koaxiální kabel do přechodu ,koax’-WG a přes malý oblouk v přepínači jde dolů
do transvertoru přepnutého na RX. Protilehlý malý oblouk R70 propojuje rameno
TX s WG zátěží (jehlan z práškového Fe s epoxy délky asi 100 mm). Při TX se
transvertor přepnul na TX a trojcestný přepínač R70 se otočil o 90 ° a
propojil vlnovod s ramenem TX (pravotočivá pol.) pomocí většího oblouku.
Rameno RX se propojilo do druhé zátěže přes vnitřní oblouk. Třetí oblouk při
TX nemá žádnou funkci. Je to konstrukce z roku 1993, kdy byly dohady, jestli
tam ty zátěže musí být, tak se tam raději daly. Teprve potom se zjistilo, že
díky izolaci v polarizátoru nevadí při RX trvale připojený PA na rameno TX. To
jsou ty zkušenosti...
Na obr. 218 je další zlepšení: Lineární zářič pro 6 cm.
Je tam 2cestný přepínač R70. Na ramenu anténa je přechod vlnovod R70 na
kruhový vlnovod pr. 38 mm a mototek otáčí vazebním kolíčkem v R70, který je v
kruhovém vlnovodu ve tvaru smyčky, a tím se měnila polarizace. To bylo ve
staré anténě. Než jsme ,rozdýchali’ novou anténu, přešel celý svět na 6 cm na
cirkulární polarizaci a není to potřeba. Dnes se to dělá tak, že na ramena
polarizátoru se dají přechody ,koax’-WG a TX rameno se nechá trvale připojeno
na PA a RX se při vysílání blokuje SMA relátkem před LNA na RX rameni. Všechno
s transvertorem, LNA a PA se dává do ohniska (obr. 220). V novém transvertoru
již není výkonový zesilovač s TWT s vysokonapěťovým zdrojem – nahradil jej
bezpečnější a méně rozměrný SSPA, který dává asi 70 W výkonu (obr. 219).
Přechod z jednoho pásma na druhé je velké stěhování po 7m sklopném žebříku a v
boudě se taky dost věcí musí přepojit.
V kategorii all band vzdali. Byl jsem
půl roku po operaci žlučníku a způsobil jsem si kýlu, která se po roce musela
znovu operovat. Ten diplom za vítězství bych raději oželel. Kvůli blázinci z
přechodu z pásma na pásmo si F2TU způsobil úraz, kterému za rok podlehl. To je
pro nás varování a vzdali jsme to...“ (Říká Toník, OK1DAI.)
Obr. 216. Ozařovač parabolické antény s přepínačem:
Obr. 217. Detail přepínače z obr. 216 v poloze RX. OK1DAI to vyrobil na frézce, nikoliv na NC stroji:
Obr. 218. 6cm ozařovač s dvoucestným přepínačem RX-TX. Motorek v levé části nahoře přepíná polarizaci :
Obr. 219. Nový 6cm TRX v ohnisku nové 4,5 m antény z meteoradaru MRL5 :
Obr. 220. Současná verze 6 cm RK OK1KIR 2017:
Pásmo 6 cm (5,76 GHz) EME v Polsku
Úspěšný provoz odrazem od měsíčního povrchu vyžaduje mimo jiné i odpovídající
výkon. Je více způsobů, jak se k němu propracovat, dříve to byly elektronky s
postupnou vlnou (TWT) v různém výkonovém provedení od velikosti tužky až po
bloky s výkonem několika set wattů. Vyžadovaly opatrné zacházení a vysoké
provozní napětí nebylo pro manipulaci bezpečné.
Moderní polovodiče umožňují
získat i v pásmu 6 cm výkon kolem 10 W a konstruktéři to řeší sdružením dvou
nebo více jednotlivých bloků. S tím má zkušenosti Andrzej, SP6JLW, a tak jako
na nižších pásmech, i zde v pásmu 6 cm sdružil výkon čtyř samostatných
zesilovačů 12 W od firmy ALCATEL (obr. 221). Sdružit výkon několika zesilovačů
s sebou přináší řadu problémů, které je třeba vyřešit, aby výstupní výkon
odpovídal očekávaným požadavkům. Náročná součástka je správný bezeztrátový
sdružovač (obr. 222). Profesinální a patrně mnohem dražší provedení je na obr.
223. Ten je potřeba na vstupu i výstupu každé dvojice zesilovačů i
jednotlivých sestav, takže nakonec se konstrukce rozroste do rozměrově i
finančně náročné „strojovny“ (obr. 224). Ještě větší problém je se správnou
fází budicího výkonu pro jednotlivé díly, který je třeba pro každou dvojici
samostatně nastavit. Délka koaxiálních kabelů je rozdílná, měnit se jednoduše
nedá, takže je použit profesionální regulovatelný útlumový článek, kterým je
to možné nastavit (obr. 225).
Blokové schéma celé sestavy je na obr. 226.
Podobně postupuje při budování svého EME zařízení i Staszek, SP6GWB. Používá
obdobný, ale jen dvoustupňový zesilovač ALCATEL původně pro kmitočet 8 GHz.
Pohled na „optimalizovaný“ díl na 5,7 GHz je na obr. 227.
Obr. 221. Čtyřstupňový zesilovač ALCATEL pro 5,7 GHz. Výstup 12 W, buzení jen 50 mW:
Obr. 222. Detail slučovače/rozbočovače SP6JLW pro pásmo 6 cm:
Obr. 223. Profesionální slučovač/rozbočovač pro pásmo 6 cm u SP6JLW :
Obr. 224 a, b, c, d. PA stupeň SP6JLW pro pásmo 6 cm:
Obr. 225. Nastavitelný koaxiální atenuátor pro pásmo 6 cm u SP6JLW:
Obr. 226. Blokové schéma celkové sestavy SP6JLW pro pásmo 6 cm:
Obr. 227. Dvoustupňový zesilovač ALCATEL, optimalizovaný pro pásmo 5,7 GHz u SP6GWB. V originále sloužil na kmitočtu 8,4 GHz:
Tento článek vyšel také v tištěné podobě v časopisu Praktická elektronika a
zde byl zveřejněn se souhlasem redakce.
Související články:
Zdroj informací a podklady k článku: OK1AIY , foto : OK1UFL
English version