PRIMO CONVEGNO VHF/U-SHF
“CITTA’ DI POMPEI”
IK7HIN
MARCELLO SURACE
Pompei, 23 febbraio 2013
144 MHz Approccio
Le VHF in generale , ed in particolare la frequenza
dei
144
Mhz,
richiedono
un
approccio
completamente diverso da quello di un operatore
in HF. Infatti la prima considerazione che si
potrebbe fare è che tali onde radio non sono
riflesse dagli strati ionosferici utili per le HF, infatti
questi sono trasparenti alle VHF, pertanto il
collegamento con un’altra stazione in natura
dovrebbe avvenire solo con onda diretta in linea
ottica.
E’ ciò non è vero vediamo perché…
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Approccio
Nel corso degli anni quando i radioamatori
hanno cominciato ad usare in particolare la
banda laterale unica con un migliore rapporto
S/N su questa frequenza si è potuto
confermare, senza ombra di dubbio, che vi
erano diversi fenomeni naturali che avrebbero
potuto aiutare la riflessione di tali onde radio ,
aiutando il superamento di ostacoli e
permettendo QRB notevolmente maggiori
rispetto a quelli previsti.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Modi Propagativi
Diamo brevemente
un’idea di come questi
nell’effettuazione di un qso:








Tropo (T)
Super Tropo (ST)
E Sporadico (ES)
Meteor Scatter (MS)
Trans Equatoriale (TEP)
Field Aligned Irregularities (FAI)
Aurora Boreale (AU)
Earth-Moon-Earth (EME)
a cura di IK7HIN Marcello Surace
modi ci aiutano
144 MHz Modi Propagativi
Tropo:
la propagazione per onda di superficie praticamente è nulla (solo HF) mentre avviene per
onda diretta con rifrazione e riflessione nella troposfera. L'onda non viene riflessa nella
ionosfera causa l'elevata frequenza. Condizioni di pressione temperatura ed umidità dell’aria
provocano nella troposfera un diverso indice di rifrazione dell’aria e quindi la riflessione
dell’onda radio. (Leggi della rifrazione-riflessione dell’ottica)
Troposfera:
zona tra la superficie terrestre e mediamente 13 km (con 18 km circa all’equatore e 7-8 km
circa ai poli). In questa zona la temperatura diminuisce con l’aumentare della quota in ragione
di circa 6,50 C/km. La composizione normale della troposfera é data da Ossigeno ed Azoto
molecolare che, con l’aumento dell’altezza, specie d’estate, si trovano anche sotto forma di
ioni. Il rapporto é del 21% di Ossigeno, 78% di Azoto e 1% di altri gas.
a
a
g
troposfera
ra
n1*sinα = n2*sinγ
Valido per le HF e l’ E sporadico
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Modi Propagativi

L’indice di rifrazione dipende dalla concentrazione di cariche N
e dalla frequenza secondo la legge:
81N
n = 1- 2
f

Se f>>30 MHz n~1 e quindi la ionosfera non modifica il
percorso rettilineo delle onde e.m. A queste frequenze
avvengono i collegamenti con i satelliti. La ionosfera è
trascurata.

A frequenze inferiori a 30 MHz ha peso anche il numero N di
particelle cariche. La ionosfera è divisa in tanti strati a n
costante. Si ha rifrazione e riflessione. Fino a quando non
incidiamo con un certo angolo limite sulla superficie di
separazione di due strati di ionosfera a n differenti, tali per cui
si ha la riflessione totale.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Modi Propagativi
Nelle VHF e frequenze superiori può avvenire un tipo di propagazione
detta Super Tropo con particolari condizioni di mare calmo e gradiente
di temperatura differenziato, tanto da creare un condotto dove tra due
strati ad indice di rifrazione simile c’è ne è uno ad indice di rifrazione
più basso l’onda entra ed il condotto con continue riflessioni totali gli fa
da guida d’onda con attenuazione bassissima, tale che il segnale si
conserva sino all’uscita con la stessa forza di quando è entrato. Le
distanze raggiungibili sono oltre 1000 Km.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Modi Propagativi
Esempi di Super Tropo:
1° tratta sperimentata
Pinerolo (TO)
Capo Vaticano (VV):
IW1AJS –I2KSX/I8
JN34qv - JM78vo
QRB= 987 KM
Data: 25/07/1983
2° tratta sperimentata
Bari (BA)
Veneto- Friuli V. Giulia
ed oltre (DL)
IK7HIN- DK1FG
JN81kc- JN59op
QRB= 1047 KM
Data: 13/08/2008
a cura di IK7HIN Marcello Surace
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La diffrazione è un fenomeno associato alla deviazione della traiettoria di
propagazione delle onde (come anche la riflessione, la rifrazione, la
diffusione o l'interferenza) quando queste incontrano un ostacolo sul loro
cammino. Anche le onde radio possono venir diffratte quando esse
lambiscono (nel superarli) i bordi o gli spigoli di un qualsiasi tipo di
ostruzione. Quella che viene definita come diffrazione a lama di coltello e
che si verifica principalmente su VHF, UHF ed oltre, provvede a
sparpagliare il segnale anche in quella che sarebbe la zona d’ombra oltre
l’ostacolo, come è illustrato in figura.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Modi Propagativi
Il fenomeno della propagazione per E sporadico è forse uno dei più' affascinanti modi di
propagazione delle onde elettromagnetiche, ma allo stesso tempo anche uno degli
eventi più imprevedibili e di difficile interpretazione scientifica. Esso coinvolge la parte
alta dello spettro HF e nei casi estremi le bande VHF fino a frequenze di 200 MHz. L'E
sporadico si manifesta particolarmente nei periodi che vanno da Maggio a Settembre
specialmente nelle ore diurne (4 ore dopo la levata del sole) o durante le prime ore
serali (specie sui 50 MHz), inoltre si nota una leggera ripresa nel mese di Dicembre. Le
distanze copribili dipendono dall'altezza dello strato e dall'angolo d'irradiazione verticale
dell'antenna, e in ogni modo variano dai 1000 ai 2500 chilometri, con riflessioni di un
solo salto, ma in casi eccezionali ci possono essere riflessioni a due salti che
aumentano la distanza fino a 4000 chilometri, mentre la riflessione a salti multipli non è
conosciuta poiché è improbabile la presenza estesa e contemporanea di nubi d’E
sporadico su larga scala geografica.
E sporadico
a cura di IK7HIN Marcello Surace
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Lo strato E ordinario della ionosfera si localizza tra i 90 e i 160
chilometri di quota e la densità elettronica dipende dall’ attività
solare e dall'angolo zenitale del sole, quindi dall'ora solare locale.
Durante le ore di luce il livello di densità' elettronica e quindi di
ionizzazione si può stimare di circa 105 elettroni liberi per cm3,dopo
il tramonto la densità elettronica scende progressivamente per
effetto della ricombinazione elettronica fino a valori attorno a 103
e/cm3. Lo strato Es può raggiungere livello di densità elettronica
anche più del doppio rispetto all 'E ordinario diurno. Dalla densità di
ionizzazione delle nubi di E sporadico, dipende la frequenza che è
rimandata a terra, il dx sui 144 Mhz si presenta nell'1% dei casi in
cui è accertato l'Es utile per le frequenze HF. Per elevare le MUF
oltre i 50 MHz, sono necessari agglomerati iperdensi con
concentrazione elettronica N elevatissima e in grado di deviare raggi
radenti fino a 200 MHz, questo accade in maniera meno marcata
rispetto ad esempio ai 50 MHz, dove nei mesi estivi, le aperture
sono quasi giornaliere.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
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QSL di un QSO in Es con doppio salto
condizioni che si verificano raramente.
Bari (JN81KC)Vasterhaninge(JP99LF)
QRB = 3129 KM
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Meteor Scatter:
La terra nella sua orbita attorno al sole incontra sciami meteorici.
Annualmente pertanto in corrispondenza di determinate date i meteoriti
investono la terra . Questi sono frutto di comete che nel loro passaggio
attorno al sole sono state distrutte generando piccoli frammenti che
continuano a ruotare attorno al sole. Nell’avvicinarsi agli alti strati
dell’atmosfera per effetto dell’attrito con le prime molecole di aria
ionizzate si sublimano generando una scia fortemente ionizzata. Questa
può essere sfruttata per una riflessione delle onde radio a frequenze
elevate. Inoltre gli sciami sono nominati considerando la costellazione
del cielo da dove sembrano arrivare, un breve calendario degli incontri è
qui riportato:
Perseidi 10-15 agosto
picco 12 agosto (lacrime di S. Lorenzo)
Leonidi 14-21 novembre picco 17 novembre
Geminidi 7-17 dicembre picco 14 dicembre
a cura di IK7HIN Marcello Surace
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Gli sciami appena nominati danno luogo ad un forte grado di
interazione, ma possiamo dire che per tutto il corso dell’anno se ne
presentano altri con effetti minori che nei modi digitali di trasmissione
(WSJT-FSK441) possono essere sfruttati ampiamente. Riporto la qsl
di un qso svolto in SSB per la bontà delle Leonidi che quell’anno
furono particolarmente frequenti. QRB Km 1182.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
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TransEquatoriale (Trans Equatorial Propagation)
La
TEP non è un vero e proprio tipo di propagazione, ma è
un’anomalia che consegue, ai livelli equatoriali, dagli strati della
Ionosfera nelle regioni E ed F, in cui si intensifica la concentrazione
elettronica sullo strato F2, tutto in base alla distanza del Sole sullo
Zenith nei due periodi equinoziali marzo e settembre).
effetto “guida d’onda” lo si ottiene con la combinazione
accennata, che produce un condotto di qualche migliaio di Km. I
segnali radio, con un certo take-off (angolo di irradiazione sul piano
verticale) riflettono su delle nubi o masse elettronicamente concentrate
ubicate ad entrambi gli estremi equatoriali. Il segnale radio quindi
parte con un primo salto che raggiunge queste nubi elettroniche e poi
viene convogliato attraverso la “guida d’onda” per poi ritornare su nubi
dell’opposto emisfero, di nuovo giù sulla superficie terrestre.
Un
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Modi Propagativi
Il primo a crederci nella TEP in 28Mhz (negli ‘70 erano negati i 50 MHz), fu in
Italia I4EAT che realizzò il collegamento con ZS3B. La TEP non è esclusiva dei
50 MHz, ma l’effetto più rilevante lo si ottiene proprio in questa frequenza. Si
sfruttano casi di TEP sui 18, 21, 24 e 28 MHz, ma anche sui 70 e 144 MHz. Nella
I.T.L. Italy Top List Vhf ARI, leggo 10 QSO in 50 Mhz. 1 QSO in 144 MHz. Perché
il meccanismo della TEP funzioni è necessaria un’elevata ionizzazione in
entrambi i lati della regione ionosferica curva. Sui 144 MHz la ionosfera è molto
esigente e critica, pertanto le condizioni favorevoli in grado di supportare le
aperture, sono davvero rare. Lo strato F
deve avere di base un’elevata
ionizzazione residua e questo si verifica
durante la fase massima del ciclo solare.
Inoltre gli emisferi devono essere
equamente illuminati dal sole (periodi
equinoziali) con condizioni di tempo
meteorologico buono corrispondente ad
estesi fronti di alta pressione in entrambi
i lati dell’equatore.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Modi Propagativi
Nella figura è illustrato in sintesi il percorso del segnale: la prima riflessione
avviene nella regione F2 ad una distanza di oltre 2000 Km. dal trasmettitore. Sui
144 MHz, grazie alle antenne direttive ad alto guadagno e poste a parecchie
lunghezze d’onda dal suolo è possibile ottenere angoli d’irradiazione molto bassi
e quindi per un semplice effetto trigonometrico è possibile ottenere distanze di
salto decisamente più lunghe rispetto alle gamme HF (in 2 Metri il QRB è circa
7000 Km).
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 Mhz Modi Propagativi
FAI (Field Aligned Irregularities) e Aurora Boreale (AU)
Nella propagazione radio Aurora e FAI, le onde radio vengono disperse da
strutture di poca durata (da pochi minuti a parecchie decine di minuti)
localizzate nello strato E della ionosfera (105-110 kms) Sia la propagazione
Aurora che quella FAI possono essere considerate la versione
retrodispersiva ( Back scatter ) dell’ E Sporadico, dove la direzione della
dispersione è definita dalla direzione della linea del campo magnetico
terrestre che passa attraverso il volume di dispersione. Come risultato, la
stazione trasmittente osserva il volume di dispersione e la stazione
ricevente le direzioni, che generalmente differiscono significativamente
nell’azimuth. Analizziamo il raggio dx delle stazioni radio amatoriali europee
durante la propagazione radio Aurora e FAI. Siccome l’inclinazione del
campo magnetico terrestre varia tra circa 51 gradi e 78 gradi dal sud al
nord Europa, il raggio del dx potrebbe cambiare considerevolmente a
secondo della posizione geografica della stazione radio. Per esempio, la
distanza massima durante l’Aurora ed il dx FAI è circa 2000 km nel sud
dell’Europa, mentre la distanza è zero nel lontano nord dell’Europa, cioè qui,
l’Aurora e la propagazione radio FAI non sono proprio possibili.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
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Il vettore k tx denota il vettore dell’onda radio (lungo la linea TX – volume di
scatter) ed il vettore k rx denota il vettore di un’onda radio dispersa lungo la
linea del volume scatter –RX. La propagazione Aurora e FAI corrisponde al così
detto “Bistatic radar case”, nel quale la differenza tra i vettori di onde è diretta
perpendicolarmente alla llnea del campo magnetico passando attraverso il
volume di scatter.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Modi Propagativi
L’orientamento del vettore potrebbe essere interpretato geometricamente da un
cono che da origine al volume di scatter e si espande intorno alla linea di campo
con un angolo identico all’angolo tra il vettore di onda k tx e la linea di campo B.
Notare che entrambi i vettori di onda, cioè k tx e k rx , sono situati sull’area della
superficie curva del cono. D’altro canto, la stazione ricevente RX, è anch’essa
situata sulla superficie della Terra. La stazione ricevente è situata sulla linea dove
l’area della superficie curva interseca la superficie della Terra (curva di scatter).
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Modi Propagativi
La modulazione del QSO è granulosa
ed i segnali sono più bassi. QRB =
762 Km. Il collegamento è avvenuto
subito dopo un’ apertura di Es.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
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EME (Earth-Moon-Earth)
La buona riuscita di questo tipo di contatto è affidato in massima parte alla bontà
della stazione. il nostro messaggio deve percorrere due volte la distanza TerraLuna (andata-ritorno) con notevole attenuazione (-252,5 dB) determinata dalla
consistenza del suolo del nostro satellite che assorbe buona parte del nostro
segnale e ne irradia un minima parte nuovamente in tutte le direzioni (7 %) .
Quando non c’erano i modi digitali la potenza in gioco era notevole ed i sistemi di
antenne multiple erano indispensabili, corredati anche di preamplificatori di
antenna, I2FAK con 16 antenne è stato il primo italiano a conquistare il DXCC via
EME in 144 Mhz. Al giorno d’oggi la potenza in gioco si è ridotta grazie ad
opportuni software che ascoltano dove il nostro udito non arriva, anche sotto -20/ 25 dB al livello del rumore del ricevitore. WSJT ver.6 da queste opportunità:
FSK441, progettato per meteor scatter ad alta velocità.
JT6M, ottimizzato per scatter meteorico e ionosferico sui 6 metri.
JT65 for Terra-Luna-Terra (EME) e troposcatter debole.
CW per EME con trasmissioni temporizzate generate a computer.
Pertanto i mezzi per arrivare ad un qso via Luna sono diventati alla portata di molti
radioamatori.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Modi Propagativi
Il sistema di trasmissione digitale ideato e sviluppato da Joe
Taylor, K1JT Premio Nobel per la Fisica nel 1993, ha rivoluzionato
il mondo delle trasmissioni EME e aperto la strada anche a
stazioni normali. Di fatto il programma di Joe Taylor ha aperto una
nuova era nelle comunicazioni radioamatoriali via Luna.
Utilizzando il software WSJT in modalità JT65B è possibile fare
dei qso via luna anche con una singola antenna Yagi e 100 w di
potenza. Le maggiori possibilità si hanno quando l’orbita lunare si
trova al perigeo (punto più vicino alla terra) e quando la
temperatura di rumore del cielo è più bassa. Inoltre ci sono
parecchie stazioni nel mondo che fanno Luna solo quando sorge e
tramonta, perchè non hanno elevazione, Usano i primi 8/10 gradi
al
sorgere
e
altrettanti
al
tramonto.
La luna è veramente alla portata di tutti basta avere voglia di fare
qualcosa!!!!!
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz Modi Propagativi
I3LDP in
IERI:
eme
144 MHz
yagi n.4 x 9 elementi
OGGI:
yagi n.1 x 15 elementi
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz La stazione
La tecnologia elettronica attuale ci permette di raggiungere determinati
risultati che solo un trentennio fa erano impensabili. La presenza sul
mercato di componenti quali i Gasfets, Mesfet hanno permesso ai circuiti di
ingresso dei nostri ricevitori una sensibilità spinta accompagnata da un
rapporto eccezionale tra segnale amplificato e disturbo di fondo. Con
queste premesse, la stazione, per un radioamatore che volesse
incominciare, dovrà essere costituita da:
Una
antenna con buona direttività con guadagno all’ incirca di 13 dBd.
(Attenzione ai dBi e ai dBd). Vi sono sistemi a guadagno superiore quali (Yagi,
Quagy, Quad, Array di più antenne). La polarizzazione è orizzontale.
Un
rotore in grado di sopportare l'antenna o il sistema di antenne.
Un
preamplificatore d’antenna (facoltativo) possibilmente a gasfets, ove il
ricevitore non l'avesse. La sua presenza è condizionata alla potenza in
trasmissione, sarà comandato dalla RF e sara' posto vicino alla antenna.
Un
RX-TX molti sono i modelli commerciali ormai dotati di tutti i circuiti
accessori già messi a disposizione per i ricetrasmettitori per HF. Ognuno si
regoli in funzione delle prestazioni e del prezzo. Una soluzione da non scartare
e quella di un buon transverter associato all'apparto HF.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
144 MHz La stazione
Un P.A., (Power AmpliFier), io da buon qrpista lo sconsiglio caldamente.
soprattutto in Contest ed in portatile ,ma per chi a voglia di usarlo lo faccia
con moderazione o per attività in gamma non troppo affollata o dove si renda
necessario per il tipo di propagazione adoperato nel DX.
 Ultimo in elenco ma forse più
importante degli elementi costituenti la
stazione in VHF è il cavo. Se per le HF fino ai 6 metri (un cavo serie RG va
bene), per i 2 metri l’ ideale sono i cavi a bassa perdita tipo H100, Aircom,
Celflex, obbligatori per lunghe discese dalla antenna alla stazione.

Molti degli elementi costituenti la stazione influenzano I"ERP. Questa sigla derivata
dalle iniziali delle parole inglesi( Effective Radiated Power) indica la potenza
effettivamente irradiata dalla nostra antenna in una certa direzione, utile
conoscerlo nei collegamenti EME. Un vantaggio di questa banda e' appunto
quelle di poter essere in portatile con estrema facilita'. Antenne facilmente
smontabili e leggere RX-TX portatili, con buona autonomia di alimentazione,
hanno favorito questo tipo di attività. Risultati esaltanti si hanno per coloro che
salendo in quota, possono sperimentare direttamente le condizioni di
propagazione in tale luogo.
a cura di IK7HIN Marcello Surace
LINK UTILI
Riferimenti propagazione:
http://www.radiopassioni.it/html/VHF%20
DX%20Propagation%20modes.html
Riferimenti antenne:
http://www.i0jxx.it/
GRAZIE dell’attenzione!
[email protected]
a cura di IK7HIN Marcello Surace