А не замахнуться ли на диапазон 47 ГГц?
27.04.2017 13:34| Знакомимся с коллегами |
Как уже сообщал журнал «Радио», 18 апреля этого года российский радиолюбитель Сергей Жутяев (RW3BP) провел связи с отражением сигналов от Луны (ЕМЕ QSO) в диапазоне 24 ГГц с североамериканскими коллегами W5LUA (Сан-Хосе, штат Техас, США) и VE4MA (Виннипег, провинция Манитоба, Канада). Несколько позже была проведена связь и с AA6IW (Станфорд, штат Калифорния, США). Дальность связи, исчисленная вдоль поверхности Земли, составила соответственно 9261 км, 7578 км и 9522 км. На самом же деле радиоволнам пришлось преодолеть путь в 380 000 км до Луны и столько же обратно. Рассчитанное значение затухания сигнала на трассе при этом достигает почти 300 дБ!
Сергей стал первым радиолюбителем вне США и Канады, вышедшим в эфир на столь высокочастотном диапазоне и проведшим на нем «лунные» связи. В Европе несколько человек готовят аппаратуру на диапазон 24 ГГц, но превзойти рекорд дальности связи, установленный Сергеем, им уже вряд ли удастся, поскольку расстояние от них до североамериканских коллег меньше. О возможных же корреспондентах в Африке, Австралии или Новой Зеландии пока просто ничего не известно.
Путь к этому достижению был долог и непрост. Понадобились и опыт, и самая современная техника. Любительской радиосвязью Сергей увлекся еще в юности, в школьные годы, причем всегда предпочтение отдавал УКВ. В декабрьском номере журнала «Радио» за 1965 год есть фотография Сергея, выступавшего за команду Москвы в финальных соревнованиях III Всесоюзной спартакиады — лично-командного первенства по радиосвязи на УКВ. Работали в палатках, в полевых условиях, недалеко от г. Яхрома в Подмосковье.
Пик увлечения радиолюбительством обычно приходится на юношеские годы, потом бытовые, семейные и служебные проблемы зачастую не оставляют ни времени, ни сил. Хотя в жизни Сергея и бывали такие периоды, юношеским идеалам он никогда не изменял и при первой же возможности вновь обращался к радиолюбительству.
Два синфазных «волновых канала» на 144 МГц позволили Сергею открывать репитеры в Рязани, Твери и других удаленных городах. Примерно такую же антенну построил и Владимир Романов (RZ3BA/1), выезжавший на лето в район Невеля. Связь на расстоянии в 500 км поддерживалась ежедневно!
Все же главной задачей для Сергея оставались «лунные» связи. В диапазоне 144 МГц они достаточно освоены радиолюбителями. Сергей начал с трудного и экзотического диапазона 10 ГГц, использовав параболическое зеркало диаметром 1,65 м от спутниковой телеантенны. Чтобы обеспечить легкий и оперативный доступ к облучателю, зеркало пришлось подвесить на стене дома, рядом с окном. Снимок этой антенны с Сергеем, выглядывающим из окна, был опубликован в «KB журнале», а затем обошел многие радиолюбительские журналы мира. Первую «лунную» связь на диапазоне 3 см он провел 20 сентября 1997 г. с WB5LUA (теперь W5LUА). Затем последовали связи с WA7CJO и DJ7FJ.
Почти год понадобился на освоение нового, шестисантиметрового диапазона, и 28 мая 1998 года на частоте 5600 МГц были проведены связи с неизменным W5LUA, а затем и с OE9ERC. К зиме Сергей изготовил ЕМЕ аппаратуру на диапазон 1260 МГц и провел связи с ОЕ9ХХТ, K5JL и ZS6AXT.
Последующий, 1999 год ушел на налаживание аппаратуры для УКВ диапазонов 13 и 70 см. Когда и на этих диапазонах были проведены успешные ЕМЕ QSO, наступила пора заняться подготовкой аппаратуры на диапазон 24 ГГц.
Данный диапазон, пограничный между сантиметровыми и миллиметровыми волнами, предъявляет к аппаратуре ряд особых требований. Ширина главного лепестка ДН антенны составляет всего 0,35°, еще большая точность нужна от системы наведения и сопровождения. Стабильность и точность установки частот должна быть не хуже 10-8 (1 Гц на 100 МГц). Еще в 1999 г. Сергей приобрел параболическое зеркало со смещенным фокусом, имеющее эффективный диаметр около 2,4 м. И хотя оно предназначалось для спутниковых систем диапазона 12...14 ГГц, точность его изготовления (±0,15 мм) оказалась достаточно высока и для работы на 24 ГГц. Затем привез из командировки в Германию малошумящий предусилитель, изготовленный DB6NT.
В октябре 2001 г. приемник заработал и показал очень неплохие результаты: шум Солнца на 15 дБ превосходил собственные шумы приемника, а шум Луны — на 2,2 дБ. Тогда же впервые были приняты сигналы W5LUA и VE4MA.
Приемник был построен по схеме с двойным преобразованием частоты. Термостабилизированный кварцевый гетеродин возбуждал линейку умножителей частоты, последние каскады которой размещались уже в СВЧ головке, рядом со смесителем. Сигнал первой ПЧ (1712 МГц) поступал по кабелю к радиостанции, где усиливался и преобразовывался во вторую ПЧ (17 МГц). Далее он поступал на обычный связной KB приемник.
Однако самой большой проблемой оставалась передающая часть. Дело в том, что еще можно найти усилительные лампы бегущей волны (ЛБВ) на частоты 14...16 ГГц, но на диапазон 24 ГГц, близкий к линии поглощения водяного пара и не пригодный для профессиональной связи, эти приборы изготавливаются редко. Генераторы же с самовозбуждением (клистроны, магнетроны, и т. д.) не годятся из-за низкой стабильности частоты. Некоторыми энтузиастами «лунных» связей предпринимались попытки «перетянуть» серийные ЛБВ на частоту 24 ГГц, но лампы работали нестабильно и отдавали малую мощность.
Помогла взаимовыручка. По завершении работ на одной из фирм освободилось несколько ЛБВ, пригодных для перестройки на 24 ГГц. Сотрудник фирмы W2PED договорился о продаже ламп "лунному" радиолюбительскому сообществу за символическую цену. С запуском ламп было немало хлопот, упомянем лишь стабилизированный источник питания на 12 кВ (как и трубка осциллографа, ЛБВ требует высокого напряжения для разгона электронного пучка) и систему охлаждения с миниатюрным моторчиком для перекачки воды, шлангами и пластиковой бутылкой, служащей и радиатором, и водяным резервуаром.
Для «раскачки» ЛБВ оказалась достаточной мощность в несколько милливатт, получаемая от другой линейки умножителей и кварцевого задающего генератора, установленного в том же термостате, что и гетеродин приемника. Гетеродины, умножители и другие элементы приемо-передающего тракта помогал изготовить старый друг и известный радио конструктор Владимир Прокофьев (RA3ACE). Последние каскады умножения частоты размещались рядом с входным волноводом ЛБВ, а сама лампа, снабженная миниатюрным рупором-облучателем с коротким выходным волноводом, — вблизи фокуса параболического зеркала.
Переключение с приема на передачу осуществлялось механически: моторчик перемещал СВЧ головку так, чтобы в фокусе зеркала оказывался либо приемный рупор, либо передающий. Времени распространения сигнала (2,5 с) вполне достаточно для перемещения рупоров и приема собственного эха. Это позволило свести к минимуму потери в волноводных трактах. Потери на частоте 24 ГГц велики не только в волноводах, но и в открытой атмосфере. Значительное затухание вносит водяной пар, поэтому выгоднее работать в сухую и даже морозную погоду.
После проведения рекордных связей Сергей полон творческих планов и начинает всерьез задумываться о диапазоне 47 ГГц. Пожелаем же нашему «луннику» дальнейших успехов!