1. QTH a pásmo

Důležité je QTH. Já jsem si to potřeboval vyzkoušet doma. Na pásmu 144 MHz mám trvalé rušení z rozvodny, trolejbusové trakce, včetně dalších zdrojů rušení z mnoha domácností a nedalekého sídliště. Vyzkoušel jsem příjem na zahradě a zvolil si pásmo 432 MHz. Rušení tam nemám, ani když používám méně odolné LNA. Pro malou stanici jsem potřeboval vyzkoušet malé QTH. Pro experimenty jsem nakonec zvolil balkón. Moje QTH je velké jen asi 1.5 x 3 metry:

Pod balkónem je stříška altánku. Znemožňuje mi dopravu antény na balkón. Anténa musí projít bytem, schodištěm a všemi dveřmi. V pohodě projde Yagi anténa pro pásmo 70 cm, která je dlouhá 3 metry. Samozřejmě, že je důležité, aby byl z balkónu výhled na měsíc. Můj balkón je na východ. Toto QTH mi umožňuje provozovat EME jen do azimutů menších než 180°.

Poznámky:

a) Na balkóně jsem si přístroje QRP Small station EME 70 simple nainstaloval do jednoho z ALU boxů. Fotka instalace do boxu je tady. Do hamovny mi vede jenom jeden tenký koaxiál Belden, typ H155 a přílož RG-174 s ovládáním PTT pro RX/TX switch.
b) Pro dále popisovaný experiment nebyl použit žádný PA a nebyl použitý síťový zdroj. Veškeré zařízení bylo napájené z olověného akumulátoru Westinghouse. Uvedenou konfiguraci setupu jsem zkoušel hlavně proto, že si přístroje beru jako hračku na letošní dovolenou.

2. Druh provozu

S malou stanicí EME zrealizujeme spojení v digitálním módu JT-65B (na 432.1 MHz). Proto nutně potřebujeme notebook se SW vybavením. Vhodný operační systém je Windows nebo Linux.

3. Softwarové vybavení - příklad

3.1. Operační systém Windows XP
3.2. SW pro dekódování zvukového spektra a provoz JT-65. Za více než vhodný považuji WSJT-X. Právě používám verzi 1.7., nižší verze neumožňují provoz EME.
3.3. SW pro časovou synchronizaci PC. Používám Dimension 4 a nechávám PC synchronizovat každých 15 minut.
3.4. SW pro výpočet azimutu a elevace. Používám SW Nova for Windows. Jsem na něj zvyklý z dob, kdy jsem pracoval přes amatérské satelity.

3.5. Software pro EME chat. S malou stanicí potřebujete dát protistanicím vědět, kde mají hledat vaše signály. Také vy potřebujete vědet, na jaké frekvenci stanice dávají výzvy. Byl mi doporučen a také doporučuji chat na serveru HB9Q. Registrace na serveru je vyžadována. K chatování stačí Internetovský prohlížeč. Když byl výpadek konektivity do Internetu a musel jsem chatovat z mobilu, nešlo mi to. Nestíhal jsem nic, ani vysílat, ani po sobě přečíst text. Byla to tragédie a ostuda.

4. Transceiver

Pro malou stanici uvažuji s "malými" typy levnějších TCVRů. Za vhodný považuji Yaesu FT-991A. Vyzkoušel jsem Icom 706 MK2G, který mám vybavený TCXO.

FT-991A je schopen odevzdat výkon 50 Wattů, Icom 706MK2G maximálně 20 Wattů. Já mám natvrdo nastavené děliče v audiokabelech. Se SW WSJT-X nevybudím TRX na více než 10.3 Wattů.

Samozřejmě, že další vhodné TRXy jsou větší modely od známých výrobců, např. Icom 910, Icom 9100, Kenwood TS-2000.

5. Propojení TRX a PC

Na Internetu najdete mnoho vhodných interfejsů. Některé jsem popsal v projektu QRP small station EME 70 simple.

6. Přepínání UHF signálu RX a TX

Nejjednodušší přepínač s relé, které nám přepíná signál z LNA do TCVRu při příjmu nebo z TCVRu do antény při vysílání, jsem popsal i s blokovým schématem jednoduché stanice zde.

7. Anténa malé stanice

Mým cílem bylo ověřit použitelnost antén dlouhých asi 3 x lambda, tj. kolem 2 metrů délky ráhna, maximálně 3 metry. S takovými anténami dokážete dekódovat celou řadu silných stanic. Ne každý má možnost měřit alespoň základní vlastnosti na anténě v pásmu 70 cm, tj. impedance v bodě napájení, závislost impedance na kmitočtu, nalezení prvních minim mezi hlavním paprskem (mainlobe) a prvními sidelobes, provést alespoň hrubé měření F/B. A tak jsem dlouho váhal, zda má smysl úplným začátečníkům cokoliv doporučit. S klidným svědomím však mohu konstatovat, že signály silných EME stanic lze opakovaně slyšet, vidět ve spektru a dekódovat JT65B s cca 2 metry dlouhou anténou Diamond po minimálních úpravách.

Moje oblíbená Yagi na balkóně, instalovaná na fotografickém stativu:

8. Předzesilovač

Nízkošumový předzesilovač je nezbytný. Bez LNA jsem nikdy neslyšel a nedekódoval žádný signál. LNA musí být bezprostředně u antény a mezi LNA a anténou nesmí být žádný koaxiální kabel. Je to opravdu důležité. Čím lepší šumové číslo, tím lépe. Vhodné LNA jsou s vhodnými MMIC pHEMT. LNA s takovou technologií mají navíc výborné intermodulační odolnosti. Příklady jsem uvedl v projektu QRP small station EME 70 simple.

Zmíním však čipy vyrobené technologií SiGe. Existuje mnoho typů. Často bývají použité na vstupu přijímačů GPS. Mají podstatně menší odolnost, než pHEMT, ale mnohem nižší spotřebu, např. 5 mA. Za jejich hlavní výhodu však považuji, že LNA s nimi vyrobený má snad jen dvě nebo tři pasivní součástky a jeho NF se mi vždy dařilo minimalizovat sériovou indukčností. Do UHF závodu by takový LNA použít nešel, ale pro malou EME stanici na 23 cm neuvažuji o jiné technologii.

Přestože se stavba LNA zdá být jednoduchou, věnoval jsem ve zmíněné minipublikaci QRP small station EME 70 simple problematice návrhu, optimalizace na dosažení nízkého NF a provedení LNA v amatérských podmínkách  několik článků. Aby se dostavil úspěch, nutně potřebujete mít možnost měřit šumové číslo NF, přenosové vlastnosti LNA a koeficient odrazu na vstupu. Trh rovněž nabízí pro UHF pásmo mnoho typů LNA, nemám však s nimi zkušenosti.

9. Další pomůcky

Anténu malé stanice musíme nutně nastavovat v azimutu i v elevaci. Potřebné hodnoty vypočítáme např. SW Nova for Windows, počítá je rovněž WSJT-X. Malou anténu instalujeme na fotografický stativ. Viz foto nahoře. Na fotografii vpravo dole je vidět "vodní" zátěž stativu, aby mi anténu nepovalil poryv větru.
 

Abychom mohli nastavovat azimut, musíme si zaměřit světové strany. Pokud vidíme vzdálený TV vysílač, komin či podobný vzdálený štíhlý a vysoký objekt, máme vyhráno. Jeho azimut si zjistíme z mapy a pod stativem si namalujeme odpovídající úhlovou škálu. Pokud takový bod nevidíme, zaměříme si světové strany např. vizuálně podle měsíce. Já jsem zaměřoval podle slunce, protože zrovna nebyl měsíc vidět, když jsem to dělal. Škálu jsem si namaloval podle školního úhloměru na tabuli.
Abychom mohli nastavovat elevaci, je dobré na ráhno přidělat alespoň laciný sklonoměr z hobby marketu. Divili byste se, jak nepřesný je odhad sklonu ráhna "od oka"....
Pro orientaci ve světových stranách a v základních směrech je užitečné zaměřit si některé významné body z okolí a označit si je do panoramatické fotografie. Já si zamaloval kraje štítů domů, které vidím - foto s příkladem: Určitě vám neuniklo, že většina pomůcek slouží k přesnému směrování antény. Samozřejmě. Hlavní paprsek je u uvažovaných antén široký kolem 20°. Jenže to už vám poklesne zisk o 3 dB. To je opravdu mnoho. I tady platí, že přesnost je "výsadou králů", v našem případě cestou k úspěchu. Určitě jste si také všimli, že v tomto článku nikde nepíšu o výkonu malé stanice, ani o koncovém stupni. Mým cílem bylo ověřit, jak malý výkon stačí k realizaci EME JT65B QSO. Pozorováním přijímaných signálů a studiem výsledků některých malých stanic jsem dospěl k názoru, že se potřebný vyzářený výkon, který je schopna dekódovat big gun stanice s parabolou větší, než 10 m a velice dobrým dobrým LNA, bude pohybovat na hodnotách méně než 100 Wattů EIRP. To byla pro mě opravdická výzva a osobní cíl prokázat to. Proto jsem se snažil poznat svou anténu z pohledu vyzařování, znát hlavní směr vyzařování, umět najít třídecibelové poklesy při příjmu a hlavně se na měsíc "strefit". TRX Icom s mými audiokabely je schopen vygenerovat asi 10 Wattů. S tenkým kabelem (Belden, H155, délka 10m) k anténě jsem schopen dopravit asi 5.5 Wattu na konektor antény a tomu odpovídá výkon asi 130 Wattů EIRP u mých malých antén a asi 250 Wattů u 3m dlouhých Yagi. Pokud je úvaha správná, musí se za dobrých podmínek podařit QSO zrealizovat. Mohu potvrdit, že lze takové spojení zrealizovat a ani se nedomnívám, že tak malý výkon na popsaném zařízení byl utrpením pro protistanici během QSO. Musíte mít jistotu, že tak malý výkon dopravíte do antény nebo na TX vstup LNA u popsané QRP small station EME 70 simple. Pro portable práci v terénu jsem si  udělal skutečně "vidlácké" udělátko, wattmetr s umělou zátěží. Jako umělá zátěž slouží 20 ks rezistorů SMD, R=1000 Ohmů, o velikosti 1206. Wattmetr jsem vybavil detektorem a fixkou jsem si označil přímo na sklo ručkového přístroje značky. Není to hezké, ale je to malé, levné, funkční a jednoduché. Raději to však moc nestudujte a sežeňte nebo si udělejte něco hezčího. 10. Dovednosti 10.1. Je třeba zjistit vhodné podmínky pro spojení. Vhodné podmínky lze zjistit na Internetu, např. na webu DL7APV. Já využívám služeb SW Nova for Windows. Pro EME lze sledovat celou řadu parametrů. Já sleduji hlavně dva, tzv. degradaci signálu a vzdálenost měsíce:   Na obrázcích jsem označil v oválcích dny, kdy by to šlo.   10.2. Je třeba mít dovednosti s ovládáním SW WSJT-X. Výhodou je, že SW WSJT-X umožňuje pracovat jak na krátkých vlnách v módu JT65A, tak v módech JT65B, JT65C, které se používají pro spojení EME. Já si myslím, že dovednosti lze získat provozem na KV. Rozhodně nás pak zaskočí při prvním EME QSO méně problémů.   Další zkušenosti získáme samozřejmě poslechem a dekódováním EME signálů. Takovou metodu jsem volil já. Vyzkoušel jsem si, jak dekóduji silné stanice. Např. screenshot vpravo. Nebo stanice, když mám parametry antény těžce degradované kovovými předměty v mém QTH, které jsem tu popsal. Viz fotky dole a dole. Poslechem a dekódováním získáme mnoho dovedností: a) Ověříme, jak se nám chová náš setup: anténa - LNA - TRX a PC/WSJT-X program. Ověříme si chování s různými anténami, různými LNA. b) Ověříme si, jak umíme směrovat anténu. Znovu opakuji, že je to důležité. Např. na obrázku vpravo vidíte, že signál stanice mi zeslábnul (z -11 dB na -14 dB). Vím, že to chce dosměrovat azimut. Po dosměrování mi SW dekódoval reporty -10 dB. Poznámka: S malou stanicí musíme být schopni dekódovat pravidelně a opakovaně, když jsou vhodné podmínky, více stanic, které pracují na pásmu. Musíme být schopni dekódovat stanice po dobu několika minut. Musíme umět na anténě nastavit pokles reportu o cca 3 dB odsměrováním antény.  Potom existuje vysoká pravděpodobnost, že se nám podaří zrealizovat QSO, které odpovídá malému vyzářenému výkonu EIRP, schopnosti citlivé big gun protistanice tak nízký signál dekódovat a naší schopnosti big gun stanici dekódovat např. s reportem - 10 dB, vidět její spektrum a slyšet typické tóny spektra z reproduktoru. V takovém případě bych si odvážil tvrdit, že naše EME small station je v cajku.          10.3. O provozu EME je dobré si něco přečíst. V českém jazyce existují vynikající články od erudovaných autorů, kteří mají velké zkušenosti. Doporučuji prostudovat díla, která napsal Zdeněk, ok1dfc a Matěj, ok1teh. Články jsou k dispozici na Internetu. 10.4. Je třeba umět nastavit potřebné parametry programu WSJT-X. Popsal jsem to např. zde. Jde o článek z minipublikace QRP small station EME 70 simple.   11. Jak nás slyší big gun protistanice? Tuto informaci je obtížné dopředu získat. Ale obdržíme ji na QSL. Osobně mi moc nevyhovují reporty typu OOO, RO, ...mám raději reporty v dB a docela bych vítal sekvence, které se používají při KV provozu.  S výkonem EIRP = 130 Wattů (cca 5.5 W do antény, 10 W z TCVRu) mě Dan, HB9Q našel a dekódoval -26 dB. Moje přání bylo, aby byl report alespoň -29 dB. Moje EME Small station dekóduje signály s takovými reporty spolehlivě po dobu několika minut a nestalo se mi, že bych tak slabý signál ztratil vlivem odsměrování antény. Sami vidíte, rezerva na únik signálu u malé staničky není. Proto tolik slov k nezbytnosti poznat anténu, tolik slov k pečlivosti směrování. To však není o penězích. To je o dovednosti, pečlivosti ...     12. Můj nejmenší setup Skutečně to byly jen tyto 4 přístroje, které vidíte na obrázku. Malý notebook Asus, TCVR IC-706MK2G s TCXO, RX/TX switch, LNA. Pak už jen malá anténa na fotostativu a napájecí zdroj. Tento setup lze napájet z jediného Pb akumulátoru (notebook je na 12 V) ... Mám "lepší" setupy, které mají PA. Rovněž popsaná QRP EME Small station byla navržena na použití PA i v portable verzi. Jsem rád, že jsem našel odvahu tuto nejmenší kombinaci přístrojů bez PA vyzkoušet.   13. Co nás může zaskočit? Řekl bych, že cokoliv. Nepamatuji si přesně, jak to kdysi řekl pan Murphy. Myslím, že říkal, že cokoliv se může podělat, tak se podělá. Mě se podělal Internet zrovna na dobu, kdy jsem měl domluvený sked. Stařičký notebook však udržel malou diferenci DT po několik hodin. Po prvních QSO internet pustili.  Taky jsem sledoval chat na HB9Q. Výpadek způsobil, že jsem musel chatovat na dotykové obrazovce mobilu. To mi nešlo, nestíhal jsem psát, nestíhal jsem sledovat zařízení, nestíhal jsem potom vysílat.... Před realizací QSO jsem chat sledoval. Některé stanice trápilo stáčení polarizační roviny. Překvapilo mě, jak obtížně realizovali spojení a jaké si dávali reporty. Neměl jsem dost zkušeností. Výsledkem bylo poslední rozhodnutí, že jsem zvolil a na stativ nainstaloval svůj helical. Má sice kruhovou polarizaci, ale je to moje nejméně zisková anténa, neudělal jsem u ní žádnou optimalizaci v NEC programech.  Anténa nemá dobrý F/B. Asi to byla chyba, EIRP byl maličký, ale ok1dfc i hb9q mě dekódovali. Mají opravdu vynikající zařízení. 14. Příprava na podzimní EME QSO ... Pro podzimní hraní jsem připravil svůj nejmenší setup - upravená anténa Diamond (15 element, délka přes 2m, SMA konektor), vnější jednotka s LNA, osazeno čipem Guerilla, minimalizace NF na vstupu.