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走近EME通信實(shí)驗(yàn) 下篇

時(shí)間:2014-11-22 來源:中國集群通信網(wǎng) 作者:吳國光 點(diǎn)擊:

要成功地完成EME通信,必須有一定的基本器材裝備,如收發(fā)信機(jī)、天線以及附屬設(shè)備等。這些裝備的功能與整體系統(tǒng)所能發(fā)揮的能力有著密切的關(guān)系。從理論上講,發(fā)射部分重點(diǎn)是大的發(fā)射功率,對(duì)于接收機(jī)而言,高的靈敏度和低的噪聲是重點(diǎn),而天線系統(tǒng)主要是高增益低損耗等。EME通信系統(tǒng)中,發(fā)射機(jī)的輸出功率經(jīng)由低損耗的電纜送至天線端,再由天線向月球發(fā)射。由于電波的路徑非常長(zhǎng),并且月球反射波散開的面積非常大,接收天線只能收到很小的回波,接收天線輸出的微弱信號(hào)經(jīng)過前置放大器預(yù)放大以后,送到接收機(jī)進(jìn)行變頻、中頻放大和解調(diào),最后恢復(fù)出聲音信號(hào),輸出供人或電腦進(jìn)行信息判讀。如上期所述,采用JT65模式進(jìn)行EME通信,由電腦運(yùn)算進(jìn)行信號(hào)的調(diào)制和解調(diào),操作者根據(jù)屏幕的信息進(jìn)行判讀,令EME的操作門檻大為降低,可以采用相對(duì)比較普通和簡(jiǎn)單的器材,即使你只有一根八木天線和幾十瓦的功率,通過努力也可以享受EME通信的樂趣。

個(gè)人認(rèn)為,使用2×5單元陣列比使用單個(gè)10單元八木天線有優(yōu)勢(shì)。為啥?從方向性方面想想,方向性越尖銳越能集中能量擊中月球。把八木天線堆成天線陣列可以提高增益和方向性,但將八木天線擺在一起會(huì)產(chǎn)生彼此干擾的現(xiàn)象,因此天線之間的距離需要耐心調(diào)整,以求得到最佳的增益和方向性。天線陣列由多條八木天線組合,若分別輸入信號(hào)會(huì)形成非常復(fù)雜的系統(tǒng),一般采用功率分配器及電纜移相器等將輸出功率做適當(dāng)?shù)姆峙,調(diào)整后再分別饋送到每條八木天線的輸入端。頻率高的天線結(jié)構(gòu)比較小,并且增益容易做得比較大。因此,在居住條件比較狹小的日本,天線比較小的430MHz和1.2GHz等高頻段EME通信比較活躍。1.2GHz頻段以上的微波頻段除了用八木天線陣之外,比較多的是采用拋物面反射式天線,拋物面天線的增益更大,方向性更好。拋物面反射式天線的增益和拋物面的截面積有關(guān),所以,拋物面天線的增益能夠做得非常大。拋物面天線的反射面并不需要用整塊金屬板制作,可以采用金屬網(wǎng)或金屬條來構(gòu)成,只要反射網(wǎng)的網(wǎng)孔小于十分之一波長(zhǎng)就可以。這樣可以節(jié)省制作材料,使制作變得容易,同時(shí),也可以大為減輕天線的重量,減少天線的風(fēng)阻,減輕天線在架設(shè)、跟蹤和定位等方面的困難。拋物面天線只要通過更換或者增加饋源就能改變天線的工作頻段(當(dāng)然增益和指向性等特性會(huì)有變化),而且通過旋轉(zhuǎn)小小的饋源就能改變天線發(fā)射和接收的極化,這樣就能更方便地跟蹤調(diào)整天線的極化來減小法拉第旋轉(zhuǎn)引起的信號(hào)衰落。因此,拋物面天線被廣泛應(yīng)用于EME通信。

第二種是極軸架設(shè)。天線固定在一個(gè)主軸上,預(yù)先調(diào)整主軸安裝仰角角度和月亮軌道平面相垂直(注意不是和地面垂直哦)的位置上固定好,這樣只要單純旋轉(zhuǎn)主軸,就能在整個(gè)看到月亮的天空中跟蹤月亮。由于月亮在天空的移動(dòng)速度比較慢,大約每小時(shí)15°,因此,采用這種架設(shè)方法很容易用人工追蹤月球,只要你有足夠的體力跑來跑去調(diào)整天線的旋轉(zhuǎn)角度就行了,這可是強(qiáng)身健體的好方法。就算用電動(dòng)控制,也只需要采用一個(gè)天線旋轉(zhuǎn)器,只要坐在Radioroom(電臺(tái)室)里就能夠隨時(shí)控制天線對(duì)準(zhǔn)月球,多爽!第三種是兩軸架設(shè)。天線分別由水平方向(東南西北)旋轉(zhuǎn)器和垂直方向(仰俯)旋轉(zhuǎn)器控制(有的廠家把兩個(gè)旋轉(zhuǎn)器做在一起稱為水平仰角旋轉(zhuǎn)器)。采用這種架設(shè)方法的天線可以指向空中任意一點(diǎn),這是最普遍的EME通信天線的架設(shè)方法。受歡迎的原因是建造的方法清楚明白,不像極軸架設(shè)那樣需要設(shè)置極軸仰角角度(因?yàn)檫@個(gè)角度會(huì)隨著月亮的軌道平面相對(duì)地球赤道面作不停地?cái)[動(dòng)而變化,每天大約有2°的變化量,因此,每次運(yùn)用都要進(jìn)行調(diào)整)。但是,兩軸架設(shè)要有效地追蹤月球,需要同時(shí)調(diào)整方向角和仰俯角。所幸的是隨著個(gè)人電腦的普及,已經(jīng)有HAM開發(fā)出利用電腦控制兩軸旋轉(zhuǎn)器的跟蹤軟件和接口,只要在軟件中設(shè)置好電臺(tái)所在位置坐標(biāo),軟件會(huì)自動(dòng)從網(wǎng)上下載標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和月球準(zhǔn)確的軌道信息,軟件即可自動(dòng)計(jì)算和控制天線實(shí)時(shí)跟蹤月球,在整個(gè)EME通信的過程中,甚至都不需要人去干預(yù)。通過改變下載輸入的不同軌道參數(shù)信息,軟件還可以使天線用于跟蹤各種衛(wèi)星,從而使天線很容易地用于進(jìn)行衛(wèi)星通信。有的HAM嫌用電腦控制麻煩,干脆在天線上安裝一個(gè)小攝像頭,通過人工操作旋轉(zhuǎn)器使從攝像頭上看到的月亮影像在屏幕中間,由于月亮在天空的移動(dòng)速度慢,如此也能達(dá)到跟蹤月亮的目的。但這種方法在有密云或雨天時(shí)就無法應(yīng)用了。

實(shí)踐證明,如果一些EME通信的QRP電臺(tái),在掌握好時(shí)機(jī)的情況下,是完全可以和一些EME通信大臺(tái)通聯(lián)上的。本文的撰寫得到了VR2KW的大力協(xié)助并提供寶貴意見,另外,還參考了www.hellocq.net上的其他HAM提供的一些資料和心得,在此深表謝意!

 


(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯:陳曉亮)

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