Co nazývám malou stanicí ...

Mám malou stanici pro provoz na NB QO-100. Stanice je založena na SDR transceiveru Adalm Pluto, obsluhujícím programu SDR console a využívá malých parabolických antén. Přijímám na offsetovou parabolu o průměru 40 cm a vysílám na středovou 40 cm parabolu pro WiFi s ozařovačem Andrew instalovaným pro vertikální polarizaci. S tak malou RX anténou jsem schopen slyšet šum NB transpondéru QO-100 od šumu, který mi generuje můj přijímač a signály s obvyklou sílou přijímám takto. Šipky ukazují na signál středního BPSK majáku, na můj signál FT8, který s mým RX dekóduji s přijatým reportem RSTR = 0 dB a signál SSB, který ve spektru nepřelézá sílu středního majáku. Tak pracuje a tak jsem definoval malou stanici pro provoz na NB QO-100:

Za jakých podmínek lze zrealizovat FB FT8 QSO? Stačí na to QRP výkon?

Pokud není transpondér příliš obsazený, spolehlivě dekódujeme signály FT8 do přijatých reportů cca RSTR = -15 dB až -18 dB. Můžeme si to vyzkoušet příjmem vlastních signálů:
 

Ještě slabší signály, které jsem dekódoval s reporty RSTR = -14 dB a - 18 dB vidíte na obrázcích dole.

Autoři protokolu FT8 někde na Internetu napsali, že - 18 dB je teoretická hranice dekódovatelnosti signálů FT8. Praktickými zkouškami na malém setupu mohu tuto hodnotu potvrdit. Signály s reporty mezi - 15 až -18 dB dekódujeme spolehlivě a zpravidla není nikdy ztracena jediná relace, která by musel být opakována. Proto považuji hranici RSTR = -18 dB za hranici, při které jsem schopen udělat FB FT8 QSO.

Můj malý setup dekóduje přibližně do RSTR = -24 dB. Hodnota RSTR = -24 dB je hodnota, se kterou setup dekóduje přijatou relaci ojediněle. V žádném případě to tedy není hodnota použitelná k realizaci FB FT8 QSO.

Stejný setup dekóduje cca každou druhou relaci (50% úspěšnost) při reportech
RSTR = -20 dB. Ani tato hodnota není použitelná k realizaci FB FT8 QSO.

Pro informaci jsou ještě níže dvě modré tabulky (z programu WSJT-X), které dokazují, že při reportech kolem RSTR = - 7 dB a dokonce při reportech RSTR = - 15 až -17 dB se mi daří opakovaně přijímat a dekódovat, a to ralaci po relaci FT8 signály s takovými reporty. Dokazuji, že pro realizaci FB FT8 QSO stačí tak malé výkony QRP, které nám na skromně vybavené malé stanici, s malou anténou o průměru do 40 cm, s laciným LNB (mám Zircon 101) umožní takový signál s požadovaným reportem RSTR  do -18 dB.

Provoz FT8 na QO-100 sleduji již několik měsíců pravidelně. Ke koloritu satelitního provozu od nepaměti patří aligátoři (prý to označení vzniklo od přirovnání k velké tlamě a malým ouškům aligátora). Aligátor nemá potřebu vysílat jen s takovou sílou signálu, která je potřebná k realizaci FB FT8 QSO. Proto běžně vysílá se signály s podstatně vyššími úrovněmi. Prosím, já tento fakt neodsuzuji, pouze konstatuji, jaké je prostředí. Transpondér satelitu je schopen celkem slušně regulovat zisk zařízení. Takže silné signály až tak nevadí. Pokud jsou extrémně silné, zasáhne Leila, sníží zisk podstatně a aligátora "označí" dvěma tóny kolem jeho spektra. Vyšší výkon neodsuzuji proto, že:

- pokud je signál stanice kvalitní, ostatním signálům opravdu nevadí;
- pokud si stanice své signály monitoruje, nakonec stejně zjistí, jak silné signály pro spolehlivou komunikaci (FB FT8 QSO) potřebuje a úroveň TX si nakonec upraví.

To, co vadí, tak jsou nekvalitní a silné signály, které aligátor vysílá. Příklad spektra s nekvalitními signály jsem uvedl níže. Všimněte si, že některé signály jsou nejen (zbytečně) silné, v zelené tabulce vidíte RSTR od + 5 dB do + 9 dB. Raději jsem vymazal značky stanic, hi a slovo zbytečně jsem napsal do závorky. Možná, že pro stanice aligátorů nejsou zbytečně silné. Pro malou stanici se 40 cm parabolou, s laciným LNB a s nejlacinějším TCVRem Adalm Pluto jsou však silnější o 10 až 20 dB, než je pro FB FT8 QSO třeba.

Poznámka: Ty silné signály jsou nekvalitní v tom, že produkují značně široké spektrum. Široké spektrum představuje rušení pro ostatní stanice, které pracují s protokolem FT8. Teoretická hodnota dekódovatelnosti RSTR = -18 dB platí pro rovnoměrně rozprostřený šum spektra, nikoliv pro silné spektrální čáry parazitních produktů.

Při extrémně silném signálu aligátorů zasahuje LEILA.
Na obrázku vpravo vidíme ve vodopádu dva střídající se tóny. Poblíž vyššího tónu vidíme extrémně silný signál aligátora.

Zásah LEILA způsobí toto:

- došlo k omezení zisku transpondéru, které není fatální,
- došlo k nekompromisnímu vysílání dvou střídajících se tónů (od sebe jsou více než 220 Hz), spolehlivě zruší čitelnost signálu, které by byly vysílány vedle signálu aligátora.

Výška slunce nad obzorem

Většinu experimentů jsem prováděl v době, kdy sluníčko mělo velkou (nebo v zimě malou) výšku nad obzorem. Poměrně silně degraduje poměr signál/šum v době, kdy výška sluníčka nad obzorem se přiblíží výšce (elevaci) satelitu. Na obrázku vpravo je v SW Nova for Windows simulován stav, tedy datum, kdy je sluníčko v QTH Praha přibližně ve stejné výšce, jako ES'HAIL. Při zdánlivém pohybu je na obrázku nakresleno, jak sluníčko (na radarové mapě) zrovna prošlo směrem az/elevace, který odpovídal satelitu.

V takové době očekávám, že nejen QRP stanice mohou mít problém s příjmem a operátoři se budou snažit kompenzovat ztrátu schopnosti přijímat slabé signály vyšším výkonem PA. To samozřejmě povede k tomu, že šumové pozadí bude obsahovat větší množství parazitních produktů a dekódování FT8 bude provázeno horšími reporty RSTS. Naštěstí koncentrace slunečních paprsků do ohniska antény netrvá dlouho.

Jak dlouho nám sluníčko bude překážet při komunikaci? 

Obecně tak dlouho, jak to odpovídá zvýšenému šumovému pozadí RX. Malá anténa nám sice zvedne šum nepatrně, ale díky širokému paprsku nám bude energii koncentrovat do ohniska na LNB dost dlouho. Velká anténa bude energii koncentrovat chviličku, ale zato nám propálí díru do LNB, hi. V tabulce vlevo dole (listing z SW Nova) jsem vypsal dny, kdy jde výška sluníčka z 33° k 31°. Elevaci QO-100 bych měl mít asi 31.5°.  Takže nás jev bude otravovat například týden, možná  dva týdny na malých anténách. V tabulce vpravo dole je listing azimutů a elevací kolem azimutu 164.7°. Takže každý den nás bude jev otravovat asi deset, možná dvacet minut.

Možná jste zkoumali ještě další jevy, které nás limitují v QRP, ale já jsem se k tomu nedostal.