Россия идет вверх! (часть 1)
Дата публикации: 2015-06-12
Автор: Алексей Плотников, RA4SD
Часть 1
( 24 ГГц)
Многие из нас, смотря на верхнюю часть спектра частот, выделенного для использования радиолюбителям, наверняка задавали себе вопрос: «А кто работает на гигагерцах, освоены ли они?». Оказывается да, есть такие люди и некогда считавшиеся «безлюдными» СВЧ диапазоны живы, осваиваются радиолюбителями России. Именно об этих увлеченных людях, их аппаратуре своем пути в СВЧ диапазоны и результатах работы будет рассказано в этой статье.
Еще несколько десятилетий тому назад радиолюбители СССР начали собирать и работать на аппаратуре гигагерцевых диапазонов: 1,3 ГГц, 5,7 ГГц и 10 ГГц. Основными трудностями в те годы было отсутствие или, как тогда говорили, «дефицит» микроволновых узлов аппаратуры, специфической элементной базы, доступной в основном только на оборонных предприятиях. По мере появления или списания отдельных узлов из военной и бытовой техники радиолюбители изготавливали трансвертеры на СВЧ диапазоны, проводили опытные связи и принимали участие в соревнованиях. Основным источником информации тогда являлся журнал «Радио», а некоторые выписывали или «доставали» западногерманскую литературу, в которой коллеги из Европы выкладывали свои разработки, практические конструкции.
Долгие годы диапазон 10 ГГц (3 см) был «потолком» возможностей наших радиолюбителей, тогда как в Европе уже начался «штурм» миллиметровых диапазонов – это 24 ГГц и выше. Одной из отправных «точек роста» стал технический прогресс, связанный с развитием систем спутникового ТВ, наземных РРЛ с широкополосной передачей данных, увеличением пропускной способности каналов связи. Благодаря разработке новой элементной базы стали появляться первые трансвертеры на 24 и 47 ГГц. Как грибы после дождя из разных уголков мира возникали сообщения о первых милях, преодоленных в миллиметровых диапазонах. Здесь следует отметить достижения пионера микроволн Philip Prinz, DL2AM и его немецких коллег.
Наверное, нет ничего более задевающего человеческое и, в первую очередь, радиолюбительское самолюбие то, что «где то там все есть, а у нас нет». Чем больше в мировой радиолюбительской прессе было публикаций, тем выше был интерес, ибо люди сообщали об особенностях радиосвязи на миллиметрах, о затуханиях в различной среде, о возможностях использования отражений от неоднородностей и т.д. На глазах у российских УКВистов результаты их зарубежных коллег все росли и росли, а отдельные «пионеры» приступили уже к освоению частот 76 ГГц и выше…
Первым радиолюбителем в России, «распечатавшим» миллиметровый диапазон 24 ГГц стал Сергей Жутяев, RW3BP (ex UW3FL).
Учитывая, что в наземной тропосферной связи искать корреспондентов было бесполезно, Сергей Жутяев, RW3BP стал пионером освоения 24 ГГц через Луну. Вот фрагмент из журнала «Радио» за 2002г. № 7:
«18 апреля 2002г. 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 (Стэнфорд, 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.
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…»
Пройдет еще 10 лет, прежде чем в России на диапазоне 24 ГГц будет проведена первая наземная тропосферная радиосвязь!
Стоит отметить, что еще с 1980-х годов и по настоящее время основным поставщиком качественной УКВ и СВЧ аппаратуры в мире является Michael Kuhne, DB6NT из Германии. Возглавляемая им компания по производству УКВ электроники задала своего рода «эталон качества» аппаратуры по ее возможностям и характеристикам. Стоит отметить, что хорошее стоит дорого (в евро), так что для многих цены на аппаратуру из Германии «кусаются». Однако кризис то у нас случился недавно, а финансовые возможности до того росли. Да и никого среди нас не удивляет что кругом полно иномарок и цены на них гораздо выше цены современного КВ или УКВ трансивера )))
Думаю, что именно Michael Kuhne на современной элементной базе сделал доступными для УКВистов всего мира СВЧ-диапазоны, начав выпуск новых модулей на 24 ГГц! Имея такой блок и «обвесив» его коммутацией, усилителем и малошумящим усилителем, радиолюбитель может самостоятельно, не имея дома дорогой измерительной техники, собрав все по инструкции, сделать первые шаги на СВЧ.
Как говорил Владимир Высоцкий, «настоящих буйных мало, вот и нету вожаков…», но есть такой парень, и живет он в г. Нижний Новгород. Это Виталий Лизунов, RV3TD. Он вместе с Александром Барышевым, UA3TCF, продолжая традицию пионеров нижегородского общества друзей радио, первыми «подружились» с диапазоном 24 ГГц в России.
Вот как это описывает Виталий, RV3TD:
«Последние несколько лет, лично для меня, занятия нашим хобби проходят под девизом «ужасно интересно всё то, что неизвестно». Очень благодарен за это нашим старшим коллегам – RW3BP, который был и остаётся первопроходцем в освоении СВЧ диапазонов и RW1AW, который задал планку – к чему стремиться.
Началась для нас эта «эпопея» летом 2011 г. Мне повезло, что сразу был потенциальный корреспондент для первых экспериментов – UA3TCF.
Иначе, наверно, не стал бы пока этим заниматься. Из сообщений на форуме www.vhfdx.ru было известно, что коллеги из 6-го района также готовят аппаратуру на этот диапазон. Ну и, само собой, разумеется, был определённый спортивный интерес успеть сделать всё первыми.
Первым шагом для меня была покупка на аукционе сразу нескольких узлов для этого диапазона – предусилители и трансвертеры от DB6NT, отрезки волноводов, волноводный переключатель, рупор и т.п. Продавалось всё сравнительно недорого, и просто не смог удержаться от покупки. Кроме того, посчитал более интересным собрать всё из отдельных блоков, «прощупав» всё своими руками, а не «ковыряться» с перестройкой готовых промышленных блоков. Всё оказалось в рабочем состоянии. Осень-зиму 2011 г. занимался покупкой недостающих узлов по аукционам. Приходилось проверять всё купленное - каждый КВП, отрезок жёсткого коаксиального кабеля и т.п. с помощью специально сделанного стенда на КСВ и потери. Интересно было заниматься отработкой облучателя для параболы и самодельного фильтра 24048 МГц. Когда было ясно, что всё работает как надо, решил не мелочиться и купить у DB6NT трёхваттный усилитель мощности.
В марте моя аппаратура была готова и пришлось немного подождать, когда UA3TCF закончит работу над своей. Коллеги из 6-го района уже «наступали на пятки». Когда Александр позвонил мне, что готов, мы сразу договорились, что я приеду к нему для опробования аппаратуры (примерно 60 км от Нижнего Новгорода). В место того, чтобы быть на работе, 17-го апреля мы развернули аж три комплекта (два моих – один мощный, второй маломощный) во дворе дома Александра.
Всё работало как надо. Что характерно, его (блок Thales) и моя аппаратура была совершенно разных производителей, поэтому не было сомнений, что что-то могло быть не туда настроено, ошиблись с частотой и т.п. Гетеродин в аппаратуре UA3TCF не был «привязан» к стабильной «опоре» и частота немного подплывала, но не критично. Поставили блок UA3TCF на крышу, а я на своём а/м передвигался по ближайшим окрестностям, периодически разворачивая аппаратуру. Из-за того, что местность лесистая, удалось провести QSO на расстоянии максимум примерно 8 км. Сигнал был «размытым» и дрожащим. По дороге домой пробовали ещё раз, но сработали только на диапазоне 6 см.
Вечером пришла мысль, что нечего тянуть время, и договорились, что нужно ранним утром следующего дня попробовать мне провести QSO из города. Перед работой, около 6-и утра, выехал на высокий берег Волги, с которого прекрасно открыто направление на QTH Александра. Вначале развернули аппаратуру на диапазон 6 см, и легко провели QSO – сигналы были S-9 с плюсом. С диапазона 6 см перешли на 24 ГГц. Сигнал от UA3TCF услышал сразу, негромко, но уверенно. Очень помогла предварительная «пристрелка» по направлению антенны 6 см. Расстояние – около 72 км. Хоть надежда услышать друг друга и была, но всё равно, в первый раз, всё показалось просто фантастикой. Спасибо Геннадию RV3TN, который не оставил меня одного в это утро. Картина была ещё та: я сижу в багажнике а/м, стоит на треноге парабола, пиликает телеграфный сигнал, а мимо идут рыбаки с разинутыми ртами…»
Итак, запомним этот день – 17 апреля 2012 года – нижегородские радиолюбители первыми в России провели тропосферную связь на диапазоне 24 ГГц!
Слово второму корреспонденту, Александру Барышеву, UA3TCF:
«Погода выдалась по-летнему теплой и солнечной. Так как моя аппаратура стационарная, то Виталий приехал ко мне (100км от Нижнего Новгорода). С собой он взял основной и резервный комплекты аппаратуры на 24GHz, а также комплект на 5760MHz.
Откалибровались по частоте и провели QSO на расстояние 630 метров - прямая видимость. Сигналы были 599 с большими плюсами.
Потом Виталий отъехал на 15км, но сигналы не проходили. Так как снег еще не везде сошел, то были доступны только асфальтированные дороги. Трудно было найти место, где не было бы закрытия горизонта деревьями. Сократили дистанцию приблизительно до 8км и QSO получилось 569/559 CW и 54/55 SSB. Прямой видимости не было, с обоих сторон было закрытие горизонта деревьями. Квадрат UA3TCF LO26IU, RV3TD LO26KU, точное расстояние 8.4км. Решили, что Виталий на обратном пути в Нижний сделает остановку и попробуем еще раз на большей дистанции. Выбрали, как нам казалось, хорошее место - квадрат LO26AL, расстояние 58км. Мой комплект разместили на 8м высоте. Однако на 24GHz ничего не было слышно. Перешли на 5760MHz, где QSO удалось 539/549, причем Виталий работал только на облучатель.
Аппаратура UA3TCF: трансвертер 24GHz на основе Thales, антенна рупорная с усилением 24дБ, LNA нет, но отношение шума земля/небо намерено 1.7дБ, на выходе трансвертера после фильтра мощность около 1Вт, подавление фильтром сигнала гетеродина более 50дБ, ПЧ=1292MHz.
Не прошло и 2-х недель с первой тропо связи на 24 ГГц, как коллектив RK3WWF под руководством Александра Кретова, RA3EME провел 29 апреля 2012г. ЕМЕ (отражением от Луны) связь на 24 ГГц. Коллектив RK3WWF стал вторым в России, кто провел EME QSO на 24 ГГц после Сергея Жутяева, RW3BP.
Вот что пишет Сергей, RA3EME:
«Наконец, СВЕРШИЛОСЬ!
ЕСТЬ ПЕРВОЕ ЕМЕ QSO на 24 ГГц OK1KIR-RA3EME:
Впечатлений масса!
Работали командой RK3WWF: R3YA, RA3EME, RA3YF.
Аппаратура: 2м парабола, 22вт ЛБВ RW1127, Thales TGTR23, синтез DFS1295, рубидиевый стандарт на 10МГц и ещё один трансвертер 1292-438МГц для переворота частоты (для работы с автодоплером):
Огромное СПАСИБО всем кто помог осуществить эту мечту!
В первую очередь, Сергею Георгиевичу Жутяеву RW3BP за то, что заразил меня этим бэндом. Михаилу RA3AUB за помощь с ЛБВ, волноводником и МШУ! Александру RW3AZ за помощь с синтезатором для второй ПЧ и многим другим, кто поддерживал и помогал!».
Следом за нижегородцами, тропосферные QSO на 24 ГГц провели: RA3OW - RA3QNF, RN6HW - RT7G, R6DZ - RW7A.
Рекорд дальности тропо QSO в диапазоне 24 ГГц на сегодня принадлежит RN6HW - RT7G, которые за прошедшие годы увеличили свою дальность с опытных 600м до 200км! Ссылка на видео этого рекордного QSO: http://www.youtube.com/watch?v=D5_nQ2d9GL0
Многие полагают, что СВЧ, и уж тем более миллиметровые диапазоны, это удел Европейской части России с ее высокой активностью, но это не так.
В 2013г. ряды энтузиастов микроволновых диапазонов России пополнил Петр, RA9YMI, который вместе с Сергеем, UA9YJM не только первыми в Сибири «распечатали» 5,7 и 10 ГГц, но и включились в освоение диапазона 24 ГГц, вот как Петр, RA9YMI это описывает:
«В сентябре 2013 года заказал в немецкой фирме DB6NT 2-а комплекта трансвертера на 24ГГц, 2-а комплекта осцилляторов, под опору 10 МГц. Да, перед тем как заказывать трансвертеры, посоветовался с Анатолием UA4HTS по поводу того, какую ПЧ лучше использовать. Анатолий порекомендовал ПЧ 432 МГц. Лучше приобретать MKU 24G2432 и oscillator к нему MKULO12. За зиму и часть весны Сергей UA9YJM собрал два комплекта на 24ГГц. Благо все компоненты для сборки у него были от трансвертеров, разъемов, до коробок. Оставалось дело за рупорами, которые я приобрел у Ивана RA3WDK. Спасибо Ивану за рупоры.
Трансвертер в сборе:
Как и в случаях при освоении 5,7 и 10ГГц решили проверить аппаратуру рядом с домом Сергея. Сигнал в режиме ФМ был 59++. Сергей UA9YJM работал на FT-736 и трансвертере, я на автомобильную станцию DR-610 и трансвертер. Работали на рупоры без парабол. Выходная мощность одного – 27 мВт, другого – 30 мВт. При проведении связи на 24 ГГц принимал участие Анатолий UA9YAI, любезно предоставивший свой автомобиль для того, чтобы выехать в поле. Он и делал видео первого QSO.
Следующая попытка провести связь состоялась 22 августа 2014 года. Cергей UA9YJM провел разведку местности в районе своей деревни и определил две позиции. Прямая видимость на 24 ГГц - это актуально особенно, «зеленка» мешает сильно. В этот раз нам помогал Александр UA9YJS, он помог мне с приездом к Сергею в гости. Вот фото моей позиции:
Очередная попытка провести связь на 24 ГГц прошла 21сентября 2014 года. Сергей UA9YJM с помощью карты, которая размещена на УКВ портале, нашел две точки на местности, неподалеку от своей деревни. Расстояние между точками 8,7 км. Сергей посмотрел профиль местности: препятствия на этом отрезке нет. Высота одной точки 184 метра, другой 185 метров. Как и при проведении нашей первой связи с автомобилем нам помог Анатолий UA9YAI. Погода у нас в Сибири часто меняется, и не всегда в лучшую сторону. Сергей определил по карте как добраться до первой, так и до второй точки. Приехав на первую позицию, помогли Сергею развернуть ее. С такой погодой надо с собой взять армейский ОЗК. «Хорошо выглядит» - подумали проезжающие по трассе, hi hi!».
На момент написания этой статьи (февраль 2015г.) радиолюбители г. Тольятти Валерий, RW4HW и Андрей, RD4HI сообщили о проведении успешного QSO на диапазоне 24 ГГц на расстояние 37км:
«Россия идет вверх!» - так называется эта статья и, как видите, миллиметровые диапазоны вовсе не так и трудны в освоении, немало людей уже активно занимаются ими и сейчас улучшают свою аппаратуру. Присоединяйтесь и Вы!
Кстати, для радиолюбителей г. Тольятти диапазон 24 ГГц стал третьим после ранее успешно освоенных 47 ГГц и 77 ГГц!
Об опытах и пионерах освоения этих верхних мм-диапазонов будет рассказано в следующей части статьи «Россия идет вверх!».
Выражаю благодарность всем радиолюбителям, любезно предоставившим информацию о своей аппаратуре, достижениях на диапазоне 24 ГГц!
73! de Алексей RA4SD
Просмотров: 4028
