Technika SSB na mikrovlnných pásmech - Díl 7.
@ OK1AIY
____________
Rok 1989 jako mezník – souvislosti
Tento rok byl pro celou společnost doslova mezníkem. Dotklo se to postupně každého z
nás a pro leckoho to znamenalo v životě obrat přímo o 180 stupňů. Na řadu skutečností
bylo třeba se dívat jiným pohledem a ne všichni se s tím rychle vypořádali. Není ani
záměrem zde citovat všechno, zaměřme se na naši problematiku, kde se doslova otevřely
nové obzory, a k jednotlivým detailům se budeme postupně vracet. Z okolního světa sem
doslova „vtrhly“ moderní technologie, aby postupně ulehčovaly a zkvalitňovaly celý další
život. Zabývejme se jenom úzkým okruhem, který představuje komunikace – to znamená
telefony a přenos dat, což pro jednoduchost sloučíme v totéž. Místy to bude mít i humorný
podtext, což bylo i v úvodu tohoto seriálu slíbeno.
Telefon po drátech fungoval – jak se říká – „odjakživa“, ne všichni ho ale měli. Uvedu
příklad, jak to vypadalo v malé horské vesničce. Telefon byl u starosty,
v prodejně Jednoty a ve škole (než je zrušili), dále u pracovnice MNV, u dispečera ČSAD a
na faře. Koncem 50. let byly sloupy s velkým počtem poruchových drátů sneseny a
položeny telefonní kabely, takže tam již mohl mít „pevnou linku“ každý.
Další vymožeností již v té době byl směrový spoj z firmy TESLA Přelouč, kterému se
důvěrně říkalo „VAMka“. Byla to náhrada metalického vedení v horských oblastech
dodávaná jako 1- nebo 4kanálová (VAM 808). Pracovala v pásmu 390 až 450 MHz, ale i na
jiných kmitočtech pro různé organizace včetně státních. Kmitočtově modulovaný signál
nebyl šifrován (možnost odposlechu). Výkon vysílače byl 2 W, napájení bylo zálohováno
akumulátorem 12 V. Přestože v zařízení byly i germaniové tranzistory (typ 153NU70),
pracovaly VAMky od konce 50. do začátku 90. let velmi spolehlivě. Stačilo, aby v dohledu
byla nějaká poštovní stanice, kde byla „základnovka“ a kam byla nasměrována malá
„yagina“.
Dalším radiotelefonem byl AMR (automatický městský radiotelefon). Systém byl vyvinut ve
firmě TESLA Pardubice a byla to první mobilní síť ve východním bloku. Síť celorepubliková byla v pásmu 161 až
165 MHz, síť oblastní na 152 až 157 MHz. Vozidlové radiostanice měly výkon 10 W,
duplexní odstup 4,5 MHz, modulace frekvenční a signál nebyl šifrován. Provoz
experimentální sítě byl od roku 1979, celorepubliková síť od roku 1982. Provoz AMR byl
ukončen v r. 1999.
Další síť v ČR byla NMT450 (NMT – Nordic Mobile Telephony) provozovaná společností
EUROTEL v létech 1991 až 2006. Byla v pásmu 450 MHz duplexním provozem bez
zašifrování, novější NMT umožňovalo analogové utajení. Vozidlová stanice měla výkon 14
W, ruční 1 W. Naši radioamatéři ji znají přeladěnou pro práci v pásmu 70 cm i přes
převaděče pod názvem „KANISTR“.
Velkou vymožeností v telefonní technice bylo takzvané „utržené sluchátko“. Přístroj se
připojil jako klasický aparát (nebo paralelně) a měl svůj síťový napájecí zdroj. Jak název
napovídá, sluchátko
s ním nebylo propojené žádnou šňůrou, takže bylo možné se s ním vzdálit. Mnohdy až
obdivuhodně daleko. Pro řadu lidí to byl přímo „dar z nebes“, protože např. nemuseli
sedět v kanceláři, ale mohli se věnovat někde jinde daleko příjemnější činnosti, přičemž
byli stále „na telefonu“. Přístroje bylo možné zakoupit, hodně jich bylo dovezeno i ze
zahraničí. Typy Panasonic (KX-T 9000 BS) a jiné zakoupené v prodejnách s názvem T5 byly údajně homologované, pracovní kmitočet v pásmu 900 MHz, ale ty 50MHz určitě homologované nebyly.
Uživatelé brzy přišli na to, jak prodloužit překlenutou vzdálenost. Bylo třeba obě strany
opatřit odpovídajícími anténami. Většinou to nešlo snadno, ale byly typy, které měly
anténní konektory. Pak bylo možné připojit i větší anténní systém.
O takovou službu jsem byl požádán stavbyvedoucím z blízkého města a vyřešilo se to
televizní anténou, tzv. „matrací“, jejíž prvky jsem zkrátil „od oka“ asi o 2 cm. Takto upravená
anténa napájená asi 10 m dlouhým pěnovým TV kabelem byla umístěna na poměrně nepřístupném stožáru.
Sestava fungovala velmi dobře a signál byl po celém městě. Příznivé zprávy se šíří rychle, takže do týdne se anténa
ztratila a bylo třeba zakoupit další.
Jiný případ byl řešen Yagiho anténou. OK1UFL přepočítal rozměry pomocí dostupných
vzorců z nějaké 70cm antény a OK1THK ji zhotovil ze svářecího drátu. Spojení na vzdálenost asi 5 km fungovalo
obdivuhodně dobře. Je až s podivem, jak fungovala i ta sluchátka na kmitočtu
50 MHz. Na jedné straně televizní anténa, druhá na střeše auta – spolehlivé spojení v
městské zástavbě až na 3 km. Výjimkou bylo „utržené sluchátko“ „Jaguár“ (patrně z USA),
se kterým se majitel dovolal z auta až na 15 km. Ručka měla zřejmě značný výkon – při
telefonování bylo cítit v tváři teplo...
Bylo to začátkem 90. let, sám jsem telefon neměl a
jezdit volat na 5 km vzdálenou poštu bylo neúnosné. Napadlo mne zkusit zmíněný typ KX-T
9000 BS, ale nejbližší místo bylo právě na zmíněné faře. Vzdálenost 600 m byla přijatelná,
„telefoňáci“ by vytvořili jakousi „podvojku“, takže jsem o tom s panem farářem promluvil.
Nic jiného totiž zatím nezbývalo a telefon byl potřeba. Asi po 14 dnech dorazil farář s
informací, že „Vatikán této myšlence není nakloněn“.
Současně ale přišla informace od „telefoňáků“, že na Žalém se bude montovat zařízení
IRT2000, které dík taktickému umístění připojí k telefonní síti stovky účastníků. Je vhodné
tam, kde není možné připojení kabelem (hory, chráněná územi). Výrobcem je TRT Paříž –
LUCENT Technologies. V ČR byl začátek budování sítě IRT2000 v r. 1994, celkem bylo
zřízeno 23 sítí provozovaných Českým telecomem. Rádiový přenos probíhal v prvních
létech na kmitočtu 1,5 GHz, později byl přeladěn na 3,5 GHz (obr. 228 až 230).
TNX INFO OK1NK
Obr. 228. Základnová stanice IRT2000 –umístění v telefonní ústředně:
Obr. 229. Terminálová stanice IRT2000 (2 ks), umístěná někde na vesnici, propojení s účastníky je kabelem:
Obr. 230. Účastnická stanice IRT2000 se zdrojovou částí a záložní baterií (vpravo):
Systém IRT2000 poskytuje uživatelům veškeré služby moderních telekomunikačních sítí
včetně možnosti připojení účastníků systémem DECT v pásmu 1,8 GHz. Zkratka
DECT je Digital European Cordles Telephone (Digitální evropský bezešňůrový
telefon). DECT je nejdůležitější standard pro bezdrátovou telefonii. Produkty
jsou na trhu od r. 1993, pracuje v pásmu 1880 až 1900 MHz, v rámci 20 MHz je
použita technologie TDMA – hovor je digitálně zakódován. Akční rádius ve
volném prostranství je asi 300 m. Podstatná je také možnost „handoveru“ – tedy
přepojení během hovoru na jinou základnovou stanici.
Začátkem 90. let byly v
některých oblastech položeny do země umělohmotné trubky pro optické vlákno.
Akce byla velmi rychlá, svalnatí chlapci pracovali ručně a dovedli výkopy ke
každému stavení – dokonce i k popisnému číslu v křoví... Pokračováno ale
nebylo, zřejmě převážila nižší cena dříve popisovaných systémů. Optika má
neskutečné technické možnosti a je odolná proti bouřkovým výbojům. Dnes se již
ve městech „zafukují vlákna“ a vedou až do paneláků. Vždy rozhoduje cena a
návratnost. ,Optika’ bude poskytovat – a už nyní se používá – telefon, data,
internet, televizi a pomocí různých smartboxů je možnost hlídání domů a
signalizace všeho možného. Vždy záleží na vlastnostech použitých koncových
zařízení (modemů) a možnostech poskytovatelů.
Stávající „linky“ na
mikrovlnných pásmech (dnes již i na 70 GHz) jsou nejenom pro data, ale je zde
možnost přenosu všeho možného, včetně telefonu. Záleží na použitých koncových
zařízeních. Mobilní signál od dodavatelů (O2, Vodafone atd.) je digitální a
umožňuje jak přenos telefonů, tak i internetu a všech dalších informací.
Zmíněné zařízení IRT2000 nebyl jenom telefon, ale systém poskytoval přenos dat
(malá rychlost), pronajaté linky a v té době moderní přenos ISDN (digitální
síť integrovaných služeb). Pevné linky (metalické) budou ještě velmi dlouho
používány. Vše je položeno, byla provedena digitalizace všech ústředen a
jejich propojení ,optikou’. Dnes na pevných linkách je provozován hlas a další
digitální přenos pro internet, jako je ADSL, ADSL2+, VDSL a také IPTV
(televize s mnoha programy včetně přenosu v kvalitě HD). Vše tedy po dvou
drátech starých kabelů!
Dostupnost tohoto připojení je omezena útlumem kabelu
(vzdálenost účastníka od ústředny), protože jsou pro přenos používány kmitočty
řádu MHz (u VDSL až 15 MHz). Jak už bylo řečeno – u koncového uživatele
(zákazníka) je nutné použít speciální modem pro jednotlivé požadované druhy
služeb.
Ještě vysvětlení použitých zkratek: ADSL je asymetrická digitální
účastnická linka. Rozdíl mezi ADSL (a jeho modernějšími verzemi ADSL2 a ADSL2+)
je pro zákazníka ten, že VDSL umožňuje značně vyšší rychlost připojení k
internetu a také vyšší rychlost pro odesílání dat. VDSL2 je druhá generace,
využívá šířky pásma až do 30 MHz. Umožňuje vysokou přenosovou rychlost v obou
směrech, ale jen do vzdálenosti 300 m. IPTV je televize přes internetový
protokol.
A na závěr odpověď na otázku, co toto všechno přineslo „tvořivým“
radioamatérům? Především nové a s postupujícími léty stále modernější
součástky použitelné s výhodou i na našich mikrovlnných pásmech. Tím, že se
toho vyrábí velké množství, klesá podstatně jejich cena. Modernizace
vyžadovala stále dokonalejší systémy a ty starší – již „vysloužilé“ šly do
šrotu. Pro šikovné konstruktéry to byl (ve své době) zdroj poměrně levného
materiálu (když se jim to dostalo do ruky) vhodného pro nové konstrukce nebo
alespoň modernizaci stávajících. Z přístrojů na posledním obrázku už
nepoužijete takřka nic. Ale to už je zcela nový a samostatný příběh...
Obr. 231. IRT2000 – opakovací stanice umístěna v kontejneru:
Obr. 232. IRT2000 – otevřená účastnická stanice:
Obr. 233. Umístění stanice IRT2000 v chráněné krajinné oblasti (Turnovsko):
Obr. 234. Mobilní telefony z 90. let k současnosti :
Pásmo 47 GHz – zařízení 1. generace
Dalším pásmem vyčleněným pro radioamatérské experimentování je 47 GHz (47,088
GHz, vlnová délka 0,64 cm). Jednotlivé úseky pásma jsou vyznačené v tab. 2.
Vlna je to již značně krátká a v době, kdy „první generace“ vznikala, nebyla tato pásma
ještě profesionálně využívaná – nakonec v té době pro přenos dat bylo ještě dost místa na
kmitočtech nižších. První konstrukce byla od DB6NT popsána v časopise DUBUS
začátkem 90. let. Zkušenosti tu už jakési byly z pásma
24 GHz a nabídka v DUBUSu byla tak lákavá, že jsme se do toho s Mílou Skálou,
OK1UFL, pustili (obr. 235).
„Ovládnout“ nějaké pásmo znamená vyrobit v rámci možností tu nejjednodušší konstrukci,
tu pak postupně zdokonalovat pomocí doma zhotovených pomůcek
a přípravků počínaje jednoduchými indikátory, přes různé kalibrátory, konvertory ke
stávajícím spektrálním analyzátorům, malými majáky pro použití v dílně, a konče řádnými
majáky na kopcích, které pak slouží i všem ostatním. Ukázalo se, že toto platí odjakživa, už
od těch nejnižších pásem. Popsané starosti odpadají v případě, že si někdo zařízení
včetně příslušenství koupí a je odsouzen jen do role užíivatele. Popisovaná možnost v
počátečních fázích ani nebyla, takže postupoval každý konstruktér sám vlastními
prostředky. Některé součástky ale bylo třeba přece jen zakoupit. V tomto případě to byl
profesionálně zhotovený plošný spoj na materiálu DUROID a příslušné diody pro
subharmonický směšovač. Jejich rozměry jsou tak nepatrné (obr. 236), že nejsou pouhým
okem prakticky vidět. Ztratit takovou součástku na našich „pracovištích“ je jen dílem
okamžiku – (odlétne např. jen elektrostatickou silou) a vzhledem k jejich cenám bylo
domluveno přilepení přímo u DB6NT, který na to byl zařízen. (Někteří lepili a dokonce
pájeli tyto diody sami doma, což je opět důkazem zručnosti a umění našich konstruktérů –
OK1JHM a OK2BPR.) Během návštěvy u DB6NT byly do dvou jinak kompletně zhotovených transvertorů diody nalepeny a při zpáteční cestě domů v Chebu ve městě,
kde nebylo prakticky možné ani zastavit, natož na chvíli zaparkovat, navázáno první spojení
s Michaelem, který zůstal na druhé straně hranice (obr. 237). Qsl za první spojení je na obr.
238. Druhý den pak jsme spojení doma protáhli na vzdálenost asi 4 km s OK1UFL a pak již
pravidelně v každém závodě dělali soutěžní spojení. (Obr. 239 je z pozdější doby –
původní foto se nezachovalo.)
Obr. 235. Transvertor 1. generace pro 47 GHz – blokové schéma:
Obr. 236. Směšovací diody použité v nejjednodušších
verzích subharmonických směšovačů:
Obr. 237.
Michael, DB6NT, v dílně (1996):
Obr. 238. QSL-lístek za první spojení OK – DL v pásmu 47 GHz:
Obr. 239. 47GHz transvertor 1. generace, zde již doplněný otočným zesilovačem DB6NT:
Tab. 2. Rozdělení pásma 47 GHz:
Pásmo 47 GHz – zařízení 1. generace - oscilátory
Jsme na počátku 90. let minulého století. Do těch nejjednodušších konstrukcí
se pustili i ostatní, kteří už měli zkušenosti s pásmem 24 GHz, a tak za
krátkou dobu bylo možné protáhnout spojení na vzdálenost přes 100 km. Jejich
provedení ukazují obr. 240 až 245.
Pouštět se do náročnějších mikrovlnných
konstrukcí je kus dobrodružství. Vyžaduje to zkušenosti z nižších pásem, ale
důležité je ihned rozeznat, zda řešený „problém“ je záležitost podstatná nebo
– jak se říká – jen kosmetická. Podstatným problémem byla stabilita kmitočtu,
což vyžadovalo pečlivě provedený termostatovaný oscilátor. Dříve se to řešilo
různými oscilátory ve „studených“ či jiných termostatech, které byly pro nižší
pásma dostačující, ale již ne pro kmitočty vyšší. Záleží především na samotném
typu oscilátoru; nevyhovovala již po desítky let používaná oblíbená zapojení
krystalu z báze tranzistoru na zem, protože tam jsou současné miniaturní
výbrusy přetížené a oscilátor nekmitá čistě (nouzovým řešením bylo snížení
napájecího napětí na 5 V).
Problém vhodného oscilátoru byl jako jeden z bodů
diskuse u Michaela, DB6NT, který si popisovanými problémy rovněž prošel, a
informace, že se to bude řešit na „Týdnu dánské mikrovlnné aktivity“ (roku
1994), přišla takříkajíc „jak na zavolanou“.
Obr. 240. Transvertor pro 47 GHz 1. generace OK1UFL:
Obr. 241. Seřizování transvertoru SP6GWB pro 47GHz v Jilemnici u OK1UFL:
Obr. 242. Transvertor pro pásmo 47 GHz 1. generace OK1EM:
Obr. 243. Transvertor pro 47 GHz 1. generace OK1JHM :
Byl jsem vděčen za pozvání od Bjarneho, OZ1UM, „šéfa“ firmy PROCOM, která zmíněnou
akci každoročně pořádala, a DB6NT, DF9LN a DC0DA, že mne „vzali s sebou“ (obr. 252).
Akce je podrobně popsána v AMA magazínu 10/1995, ale podstatné bylo, že Uwe,
DF9LN, předvedl v praxi svoje oscilátory (obr. 246 až 248). Přivezl jsem odtud dvě sady
součástek a Míla, OK1UFL, zhotovil první oscilátory s vyhovující stabilitou (obr. 249 a
250). Byl to v konstrukcích další „mezník“ a cesta k těm nejvyšším pásmům byla otevřena.
V dalších létech jich postupně Míla zhotovil více než 100 kusů (obr. 251). Oscilátory
DF9LN máme ve všech transvertorech a v nových majácích u nás i v sousedním Polsku
(SP6), rovněž v některých jejich zařízeních pro EME provoz. Akce to byla tak významná pro
další generace konstrukcí...
Obr. 246. Schéma vf části oscilátoru DF9LN:
Obr. 247. Schéma zapojení termostatu oscilátoru DF9LN:
Obr. 248. Detail desky s termostatem oscilátoru DF9LN:
Obr. 249. Plošný spoj oscilátoru DF9LN/OK1UFL je připájený na měděné desce.
Kromě krystalu je další větší součástka kapacitní trimr Johanson:
Obr. 250. Oscilátor DF9LN od OK1UFL v krabičce z pocínovaného plechu:
Obr. 251. Oscilátory DF9LN, sériová výroba u OK1UFL:
Obr. 252. „Týden dánské mikrovlnné aktivity“ 1994. Družstvo DL:
Další generace transvertorů pro 47 GHz se zesilovači
Popisované období (konec minulého tisíciletí) se vyznačovalo velkou pracovní
aktivitou, a tak někteří svoje zařízení dále modernizovali. Vznikaly tak druhé
– nebo již třetí generace transvertorů pro 47 GHz se zesilovačem. Z
praktických a hlavně cenových důvodů byly zesilovače provedené jako „otočné“,
to znamená, že fungovaly jak pro příjem, tak i pro vysílání pouhým přetočením
o 180 °. (Kdo měl dost prostředků, vybavil Rx i Tx samostatným zesilovačem k
tomu příslušně upraveným, a odpadla tak starost s přepínáním.) První kusy
nabízel Michael, DB6NT, ale po několika létech zhotovil několik kusů i Aleš,
OK1FPC.
Zesilovač vyrobit doma v dílně je velmi těžko proveditelné. Přístroje
na lepení nepatrných čipů jsou tak drahé a choulostivé, že jich je v republice
jen několik, a také pro ně musí být zajištěná práce, aby se – jak se říká –
vůbec zaplatily. (Co je velmi důležité: Musí se také na tom umět dělat a
zaškolení není za týden).
Popisovaný zesilovač je zhotovený na materiálu
ROGERS RG4003, na kterém jsou nalepeny dva čipy CHA2104 od firmy „UMS“. Pro
lepší stabilitu byl mezi ně zařazen útlum 6 dB. Jsou rovněž použité „anténky“
od firmy „DLI“ z korundu. Lépe se kontaktují zlatým drátem a celý zesilovač má
pak lepší parametry. Asi u dvace-ti zhotovených kusů byl naměřen zisk 37 dB a
šumové číslo 4,5 dB. Výkon 30 mW je pro amatérské vysílání zatím dostačující
(jak uvádí Aleš, OK1FPC). Na obrázcích je patrné mechanické provedení od těch
nejjednodušších, ovládaných knoflíkem (pro práci ze stativu), až po dokonalé
servem ovládané mechanismy na stožáru (OK1DGI).
Obr. 253. Transvertor OK1EM 2. generace pro pásmo 47 GHz se zesilovačem, pohled zepředu:
Obr. 254. 47GHz transvertor 2. generace OK1UFL s novým zesilovačem od OK1FPC:
Obr. 255. Otočný mechanismus zesilovače pro 47 GHz od OK1DGI:
Obr. 256. Pohled z boku na otočný mechanismus transvertoru OK1DGI:
Obr. 257. Sestava přesně seřízených antén na stožáru při závodě (OK1KKD):
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