Invito all’ E.M.E
CQ CQ CQ
Sezione A.R.I. Lucca
13 novembre 2009
Earth
Moon
L’E.M.E. o Moonbounce
è una tecnica per
effettuare QSO facendo
“rimbalzare” un segnale
radio sulla Luna.
Earth
Perché l’EME?
• Perché è una sfida
tecnica e operativa che
non finisce mai.
• Perché consente di
lavorare il DXCC in VUHF.
• Perché è sempre più
popolare con spedizioni,
attivazioni etc.
• Perché gli EMEr formano
una comunità di OM
molto affiatata.
• Perché le cose più
“difficili” danno più
soddisfazione.
L’E.M.E. come una sfida:
• Distanza coperta (600000- 800000Km)
• Il “rimbalzo” e fattori propagativi multipli
comportano un’attenuazione elevatissima dei
segnali (fino a -270dB)
Implica la necessità di:
•
•
•
•
Antenne efficienti ad alto guadagno
Potenze di trasmissione medio – alte.
Ricevitori sensibili e selettivi.
Personal computer interfacciato alla radio e dotato dei
software adatti
L’E.M.E dove come e quando
• Sulle bande dai 50Mhz ai 24Ghz
• Il Qso viene effettuato tramite lo scambio di
messaggi standard in CW o in Modo digitale,
(raramente in SSB) per fare qso si prendono
appuntamenti via internet (Sked - Logger) o ci
si affida al caso (RANDOM).
• I picchi di attività sono concentrati intorno ai
weeked di perigeo (luna + vicina alla terra).
• Ci sono 5 – 6 contest mondiali durante l’anno, il
più importante è l’ARRL sulle due date di
perigeo a ottobre e dicembre.
Requisiti minimi per fare traffico
EME ricorrente.
CW
50Mhz:
2 yagi
>1000W
144Mhz: 2 yagi
>500W
432Mhz: 2-4 yagi
>500W
1,2Ghz:
Par. 3,0mt >100W
2,3Ghz
Par 2,0mt >75W
5,7&10Ghz Par 2,0mt >25W
JT65 (A-B-C)
50Mhz:
1yagi
>100W
144Mhz: 1 yagi
>100W
432Mhz: 1-2 yagi
>100W
1,2Ghz:
Par. 2,0 mt >50W
2,3Ghz
Par 1,5mt >10W
5,7&10Ghz Par 1,5mt >10W*
Il segnale è effetto da:
•
•
•
•
•
•
Attenuazione spazio libero+ riflessione della superficie lunare.
Ritardo di propagazione (eco) e distorsione di tempo/fase.
Effetto Doppler.
Rotazione del piano di polarizzazione. (Faraday)
Rumore di fondo del cielo.
QRM e QRN (noise umano e naturale)
Schema di un QSO EME
•
•
•
•
•
•
CQ de K1JT (per un minuto)
K1JT de IK5QLO (al minuto successivo)
IK5QLO de K1JT OOO (K1JT ha copiato entrambi i call)
K1JT de IK5QLO RO (Ho ricevuto i tuoi O e ti passo O).
IK5QLO de K1JT RRR (ricevuto RO – il QSO è valido)
K1JT de IK5QLO 73 (non necessario ma è di cortesia)
T=
segnale presente ma incomprensibile
M=
segnale comprensibile a tratti
O=
segnale comprensibile
R=
nominativi e rapporti ricevuti
SK= fine del collegamento
La rivoluzione Digitale: WSJT
All’inizio degli anni 2000 il premio
Nobel Joe Taylor, K1JT decide
di scrivere un programma che fa
uso delle tecniche di
elaborazione dei segnali in uso
nelle comunicazioni verso lo
spazio profondo e crea Weak
Signal by Joe Taylor prima per
il Meteor scatter e poi per il
traffico EME.
WSJT è un programma che contiene al suo interno
diversi modi digitali, ognuno adatto ad un tipo di
traffico diverso o che si adattano alle diverse
caratteristiche propagative della banda in uso.
La rivoluzione Digitale: WSJT
Per L’EME attualmente il più popolare è:
JT65 A/B/C
JT65 utilizza la messaggistica standard del QSO in
CW unita alla flessibilità e versatilità di un approccio
“visuale” al traffico radio.
Trasmissioni Digitali
JT65 in breve
•
•
•
•
Modulazione FSK a 65 toni
Uso di messaggi “shorthand” codificati singolarmente.
Robusta correzione di errore FEC
Averaging del messaggio ma non vengono mostrati
messaggi incompleti, o tutto o niente.
• Segnale di sicronizzazione trasmesso continuamente
insieme ai messaggi.
• Tre larghezze di banda: A:2,7 B:5,4 C:10,8Hz
• Guadagno medio rispetto al CW: 10dB.
Percent of transmissions copied
Measured JT65 Performance
100
Shorthand
80
Sync
60
DS
40
KV
20
0
-35
-30
-25
S/N in 2500 Hz BW (dB)
-20
Qso in WSJT
L’evoluzione :MAP65
Con l’utlizzo di un RX
S.D.R.
(Software defined Radio)
è possibile visualizzare
decodificare
contemporaneamente
tutti i segnali presenti in
banda EME.
EME in JT65
•
Una volta verificato il funzionamento di tutto il sistema
occorre verificare con la bussola o riferimenti topografici
il corretto puntamento dell’ antenna per poterla puntare
verso la luna, se privi di elevazione dovremo attendere
che il satellite entri nel lobo verticale della yagi, di solito
per una yagi media dai 20° fino a all’orizzonte.
•
L’attività EME si effettua in sottobande specifiche, in
genere dei primi 50-200Khz di ogni banda con il CW
nella parte bassa ed il JT65 in alto es. 144.100-144160
sottobanda digitale EME per i 2mt.
•
Si comincia a scansionare lentamente la banda
osservando la finestra “Waterfall” in cerca di “righe” che
possono rappresentare dei segnali radio amatoriali
Importante: Ora Esatta!
•
•
•
•
Perché JT65 abbia il massimo di
possibilità di decodifica è necessario un
timing accurato tra le stazioni.
E’ consigliabile installare sul PC un
programma di sincronizzazione ai server
NTP di ora esatta.
Un programma semplice e gratuito è
Dimension 4
Naturalmente il PC deve essere
connesso a Internet…
Croce e delizia: i Logger!
• I logger sono chat room per cercare sked e
segnalare la propria attività, se usati in maniera
onesta sono un valido aiuto per chi comincia, i
più utilizzati sono il N0UK per i 144Mhz e HB9Q
per le bande superiori
Si, ma come iniziare?
• La banda migliore per cominciare sono i 144Mhz per cui per
cominciare dovrei avere:
• Un RTX da almeno 100W, una Yagi da 8 – 20 elementi, dai 4 ai
10 metri di boom, meglio se a doppia polarizzazione.
• E’ indicato un preamplificatore a basso rumore possibilmente
montato sotto l’antenna.
• Il cavo di discesa se superiore ai 10 metri di lunghezza
dovrebbe essere a bassa perdita, H-500, RT50/20, Aircom o
similari.
• Un interfaccia RTX – PC, per modi digitali, se ne trovano di
molto economiche e si costruiscono con pochi componenti,
WSJT e un programma di sicronizzazione oraria del PC.
Esempio di stazione E.M.E.
Schema tipico di una
stazione EME
Il cuore del sistema”: IL SEQUENCER!
Per preservare l’integrità dei
diversi componenti è necessario
che I relè, il preamplificatore, il PA
ed infine l’RTX siano commutati
nella giusta sequenza!
•
Il PC da il TX on
1. Relè coassiali, LNA - su OFF
2. P.A. su Operate
3. PTT RTX ON
•
Il PC da il TX OFF
1. PTT RTX OFF
2. P.A. su Stand-BY
3. Relè coassiali – LNA su ON
W5UN
E’ la stazione EME che da decenni tiene a battesimo in
EME quasi tutti quelli che si affacciano all’EME su i
144Mhz.
Le sue 32 yagi a polarizzazione commutabile offrono la
possibilità di qso in CW con 100 W e una yagi 8-10el e,
in JT65 con una 4 ele e 10W.
Naturalmente il QSO non è garantito: i molti fattori di
attenuazione della tratta Terra Luna Terra posso
sommarsi rendendo impossibile il contatto.
W5UN, David Blaschke
E qualcuno che esagera…
RN6BN – 64 Yagi X-pol
EME in Portatile
Con l’avvento del JT65 è ormai possibile attivarsi con una
semplice stazione e fare molti qso, e le spedizioni sono
DP1POL – 1296Mhz Antarctica
sempre più frequenti,.
9J2JD – 144Mhz
TF / DL3OCH – 1296 Mhz
Tools
Per pianificare l’attività e verificare le proprie
possibilità in EME esiste una “Suite” software
che da decenni è il punto di riferimento: VK3UM;
EME PLANNER:
Tools
Per pianificare l’attività e verificare le proprie
possibilità in EME esiste una “Suite” software
che da decenni è il punto di riferimento: VK3UM;
EME CALC:
EME per tutti: le BIG BIG stations!
Sono Antenne di
Radiotelescopi o
commerciali operate da
gruppi radioamatoriali
oppure attivate in occasione
di contest ed eventi
educativi.
Offrono la possibilità di fare
QSO via luna con mezzi
minimali anche in
microonde,
Echoes of Apollo
PI9CAM
E’ la parabola da 25 metri di
uno dei primi
Radiotelescopi sul suolo
europeo, è stata restaurata
ed è gestita da un gruppo
di Radioastronomi e
Radioamatori, molto attivi
nei contest su tutte le
frequenze tra i 144Mhz e i
10Ghz.
Durante i contest attivano un
RX connesso ad internet.
http://www.camras.nl/
N9JIM
La Jamesburg Earth
Station consiste in una
Parabola di 32 metri
utilizzata negli anni ’60
come stazione di terra per
i primi satelliti
geostazionari Intelsat, E’
stata rimessa in funzione
da un gruppo di
radioamatori che ha il
permesso di usarla fino a
che il proprietario non
riesce a venderla (!).
www.jamesburgdish.org
8J1AXA
E’ un progetto
educativo che
coinvolge la JAXA
(Agenzia Spaziale
Giapponese) per
avvicinare i giovani
alle tecnologie
spaziali, sono attivi
nei contest e e in
occasione di eventi
educativi. Utilizza una
parabola di 18 metri
una volta usata per il
tracking satellitare
www.8j1axa.jp
8N1EME
•
è un progetto educativo
Giapponese che si è svolto
dal 2007 al 2008 (ora
terminato)Usava una
parabola da 32 metri di una
stazione commerciale per
broadcasting via satellite.
http://8n1eme.jp/
Link Utili
•
•
•
WJST Homepage:
www.physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/
QRP EME by HB9Q: www.hb9q.ch
Moon Net Reflector:
www.nlsa.com/nets/moon-net-help.html
•
Bollettino EME 144Mhz:
www.df2zc.de/newsletter/
•
Bollettino EME 432 e superiori:
www.nitehawk.com/rasmit/
•
EME in 50Mhz di IW5DHN:
www.qsl.net/iw5dhn/
Path loss
•
•
•
•
•
•
•
50Mhz
144Mhz
432Mhz
1296Mhz
2320Mhz
5760Mhz
10000Mhz
- 243dB
- 252dB
- 261dB
- 271dB
-276 dB
-284 dB
-289 dB
Osservando questi
valori di attenuazione
sembrerebbe che sia
meglio fare l’EME
sulle frequenze più
basse…
In realtà sono valori che considerano un antenna
isotropica, invece data una antenna di pari
grandezza,(es. una parabola) il guadagno, quindi il
segnale ricevuto sarà superiore al salire della
frequenza. Pr = Pt*gt*gr*l, in dB Pr=Pt+Gt+L+Gr
Ritardo di propagazione (eco) e
distorsione di tempo/fase
Le onde radio viaggiano alla velocità
della luce C= 300.000 Km/s per
cui vista la distanza media luna
terra intorno ai 350.000 Km l’intero
circuito viene percorso in 2,5
secondi (2,4 al perigeo – 2,7
apogeo).
Tenendo conto che le onde radio che
colpiscono l’equatore lunare
arrivano prima di quelle riflesse
dai bordi della luna (più deboli)
avremo un effetto “coda” di
allungamento dei segnali. Inoltre
le componenti riflesse avendo
polarizzazione imprevedibile si
possono sommarsi o sottrarsi alla
componente principale
producendo attenuazione.
Effetto Doppler.
• Lo spostamento di frequenza dovuto al movimento
relativo di un oggetto rispetto alla sorgente del segnale è
presente ed è prevalente nella velocità di rotazione
terrestre (460 m/s).
• Lo spostamento di frequenza aumenta salendo di
frequenza ed è massimo al Moonrise e Moonset
andando dai 440hz sui 144Mhz fino a 30Khz a 10Ghz.
Rotazione di Faraday
• Un segnale che attraversa la Ionosfera
subisce una rotazione del piano di
polarizzazione.
• La differenza di polarizzazione es. da
Orizzontale a Verticale comporta
un’attenuazione tale da rendere
impossibile il QSO (>20dB).
• La rotazione Faraday è proporzionale alla
densità di elettroni liberi (ionizzazione) ed
è maggiormente presente di giorno.
• In 144Mhz la rotazione del piano può
avvenire in pochi minuti, mentre in
432Mhz è molto più lenta e può essere
bloccata per ore intere.
• L’uso di sistemi in grado di commutare la
polarizzazione H-V o a Polar. Circolare
consente di aggirare il problema.
Apogeo - Perigeo
Rumore di fondo.
• Oltre al rumore generato dal ricevitore il cui effetto deve
essere minimizzato con l’utilizzo di preamplificatori a
basso rumore altre sorgenti apportano rumore che
influisce negativamente sulla ricezione di segnali EME e
tra queste:
• Rumore generato dal suolo, dal sole, dalla luna stessa, e
da sorgenti radio galattiche che non sono affatto
trascurabili nelle bande sotto i 432Mhz.
• Per circa cinque giorni al mese la Luna nella sua orbita
attraversa il piano galattico per cui in quei giorni le
“condizioni” EME sui 50-144 e 432Mhz sono negative.
Spettrogramma del JT65C