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制"瓢"工程 ——自制天线系统

作者:jcmp      发布时间:2021-05-07      浏览量:0
系统框图有了,接下来的活对我这样一个半调

系统框图有了,接下来的活对我这样一个半调子来说难度比较大。所以基本就是搬抄国外HAM的技术和资料,所以我把这命名为“制瓢"工程,真不知道我什么时候能来个“种葫芦"工程。

好了废话不多说,进入正题,关于这个“瓢”到底要怎么制,要考虑的东西还是蛮多的,不过最主要是就是电台、功放、低噪声放大器、天线这四个部分了。

一、电台(RIG)

国外比较流行的是用短波电台+converter , 也有人直接用TS2000X或者IC910+UX910(1.2G配件)和 TS2000+UT20(1.2G配件)等等,短波电台+converter 应该是最好的选择,但converter对我这样一个没经验,没测试设备的人来说制作难度较大,买个成品吧,价格并不便宜,要是给个白菜价(或者你认为是白菜价),那就不用考虑了,Go ahead!

二、功放(PA)

这个目前还是要保持低调,鉴于频率比较高,出于人身安全考虑,个人认为能多小就多小吧,不过我敢肯定的说,小于50W的输出绝对会让你抓狂。

三、低噪声放大器(LNA)

LNA就是EME催化剂,没有它应该也可以进行QSO,但是有了它肯定能让你通上更多的电台。至于NB大小嘛,那就像电脑跑分一样了,你认为它多少好呢?个人的建议是不要超过0.5,最好是在0.3以下吧,问我为什么?好吧,请看大标题。

四、天线(ANT)

天线应该算是“瓢"的核心部分吧,两种选择:A:多单元八木阵 B:抛物面天线(老外好像叫它dish antenna), 管它呢,反正这个dish antenna我就叫它 ”卫星天线“,这名字多好,通俗易懂,造这个可以避免一堆的麻烦。要不你造几条蜈蚣挂你家屋顶上试试,看看楼下那些爷爷奶奶叔叔阿姨们怎么招呼你(喜欢野战的除外),所以A 抑或 B ,请自行选择。附加说明:当蜈蚣数量足够多,每条蜈蚣足够长,脚足够多的时候它和盘子起的作用基本一样。

、3米的天线

第一次的23cm CW EME QSO 值得纪念一下。玩EME以来第一次完成CW双向通信,真正的EME communication。

第一次的23cm EME JT65C模式,天籁之音

第一次的23cm EME 小规模Pile-Up,个个都是超强的信号,看着有点小激动。

收到的几张卡片:

今天我们讨论一下EME设备,不过在这之前我还是要先强调一下EME的四个充要条件:1、具有成为夜猫子的潜质,2、具有强键的体魄;3、具有足够热度的脑袋;4、拥有一片自已的天空。缺其中1项者建议考虑。缺其中2项的建议认真考虑;缺其中3项的,你自个看着办吧;什么都没有的,GAME OVER. 关于设备,我想是不是应该先讨论一下电台?嗯,电台的选择昨天大概说了一下,今天就说我的TS2000 +UT20吧。TS2000有种型号是TS2000X,这个就是全波段的包括1.2G的了。我的没有后缀X,就只能到400MHZ了,要上1.2G的就必需上UT20选配件。一开始我是想找UX910来升级IC910H来着,不过始终找不到合适的,后来一次偶然的机会,看到什么闲鱼网上BA7KPP正好在出售UT-20配件,价格还可以,KPP也很爽快,还了次价后就立马成交了,我那个后悔啊,早知道么要再还低一点,看来还是性子太急啊。唉,这辈子怕是改不了了。

一、加装UT-20 1、安装过程忘了记录了,不过万能的网上有“葫芦”( http://www. enduro.idl.pl/UT_20/ )。

2、安装过程还是蛮简单,安装好,上电、开机,一切正常。等等,好象有哪不对劲,-80DB的信号输入,怎么S表一点显示也没有?再来-70、-50、-30、-10,不行了,这是要把机器烤焦的节奏。算了,还是去墙外瞄一眼吧,也许有好风景。于是.....

据说,给TS2000进补后,必需进行全身保养,否则进补达不到功效。

二、调整固件设置 按顺序来,就是SY英文水平太差,没能力翻译,就只能用“葫芦”了:

1、下载TS2000全身保养专用程序(维修固件): http:// yunpan.cn/c3U4YJAiK3qWt 2、下载TS-2000升级用固件(用户固件): http:// yunpan.cn/c3U7dp2nydIPQ。

3、学习一下TS-2000固件更新方法: http:// yunpan.cn/c3UavaWMCTbNd。

4、可以看一下老外给TS2000升级的视频,不过要自个爬墙: https:///watch?v=JREIHyn6fG8。

5、下载需要调整的内容说明(包括怎么设置S表和输出功率啥的): http:// yunpan.cn/c3UTmCCgRdHbN。

6、当上面5步都走完了,就可以进入维修菜单,对S表和功率进行设置了。

最后,严格按照“葫芦”的样子走一遍后,大概就是这样: 下载维修固件---->安装运行------>照样子连接电脑,打开读写开关啥的---->写入维修固件---->按程序进行设置和调整---->退出----->重新安装一遍用户固件---->完工。要是不明白就认真研究一下更新方法吧。

当所有的一切完成后,上电、开机、给信号,这时的S有应该很正常了,好了, 希望没浪费补药。

三、收发分离

上周五,女儿感冒发烧了,细心服侍了三天,昨天终于回归正常作息时间,可晚上放学回家说老师要她把周五的回家作业都给补上,于是作业一直做到今天00:30,唉!现在这教育到底是怎么了……….我好象有点明白为什么我只能做瓢而做不了葫芦了。哎呀!废话越来越多了,不说这些个了,还是回归正题吧,今天讨论一下23cmEME天线的选择问题。

个人认为制约EME通信效果的主要因素有三个:一是电磁环境,二是天线,三个功率。所以我觉着,天线应该是"瓢"的最主要的部分了。用什么样的天线,之前就已经初步讨论过了,也就是在形式上一般都采用抛物面天线,不过临时性应用或是野外活动选择Yagi的也是很多的,这个我们不多作研究,因为咱这毕竟只是个"瓢"。天线形式定了,接下来就要选择天线的大小和增益了,先看一下HB9Q对于和他们作EME双向通信所需的最小系统配置要求:

也就是说,你用一根Yagi和25W的功率就有可能在23cm段和他们进行EME双向通信,当然他们也没说这“蜈蚣”应该多壮实,也许是怕太弱小的蜈蚣还没爬上月亮就被昴日星官给正法了吧。

那么,天线增益到底需要多大? 我只想说“适合你的才是最好的”。个人觉着天线的增益大小在很大程度上取决于你的需要,换句话说就是你有什么样的条件、准备通联多少电台、通什么样的电台:

1、如果你身在一个从未有过EME通信纪录的网格里,或者你的对手拥有威力巨大的核弹的话(10米及以上口径的天线,KW级的输出),那还有什么好说的,一根长不用太长的八木和2、3十瓦的功率就能引爆他们,甚至更弱的配置都有可能;

2、如果你的对手拥有导弹或远程大炮的话(5米左右口径的天线,500W左右的输出),那么一面1-2米的天线和50W左右的功率应该能炸到他了;

3、如果对方有山炮或是机关枪的话(3米左右口径的天线,100W以上的功率),那你怎么着也要有机关枪(2米左右口径的天线)吧,要不然怕是顶不住的。

4、如果对方只有小米加步枪(1-2米口径的天线,50W左右的功率)甚至只有火铳(八木 +50w以下功率)那咱就得先把自个改造升级成导弹或甚至核弹才行,最最起码也要远程大炮吧,要不然那么远那么小的目标,够不着啊!

声明:以上这些内纯属猜想,未经理论计算和实践,仅供参考!!!

话说回来,我个人觉着这些都不是绝对的,业余无线电玩的是什么?不就是意外和惊喜吗(当然有能力、有水平研究通信原理和无线电技术技术等等的除外),要是哪天你用步枪干掉了机关枪,那才爽呢。

。但要是在开战前就把包括弹道、伤亡人数、胜负等等一切都计算好了(网上有很多的计算软件,就是用来算这些参数的,我真的很佩服老外,他们能把一个看似无法预测的过程变成可以精确计算的过程,甚至可以把每一段馈线、每一个接头的损失等等都计算在内了,最后给出计算结果,告诉你能不能收到对方的信号,且这个信号应该有多强。

),计算结果能获胜还好,要是胜算太低,是不是就直接投降呢?要真那的话,那还有什么好玩的呢,咱直接上网聊天得了,又快又稳当。

以下是用老外的 计算文件 计算得到的抛物面天线的直径和增益的关系表(天线辐射效率60%,频率1296MHZ)。

直径(米)

增益(dBi)

直径(米)

增益(dBi)

1

20.4

7

37.3

2

26.5

8

38.5

3

30

9

39.5

4

32.5

10

40.4

5

34.4

11

41.3

6

36

12

42

结论:天线最终的确定应该是根据个人的需要、目标及实际条件(包括经济和场地条件等)综合考虑的结果,无需强求,小米加步抢一样也能打天下! 上午领导要求找材料,结果想找的没找到,却看到了这个三年前为了去张家港年会上交流而准备的PPT,记得当时认真准备了两个星期,但后来却因为各种原因,没能拿出来和大家交流,回想起来还是有那么一点遗憾。不管这些了,先放在网盘里再说,相信这个对那些想要进入业余无线电空通信大门的人来说应该有那么一点点的作用吧。

业余无线电空间通信基础 : https:// pan.baidu.com/s/1uUueGc F2QgwPCJ_XyiMz0g。

天线底座和网面解决了接下来要解决馈源(feed)问题了,之前对于抛物面天线的理解仅限于卫星天线,对作为发射天线来用完全不明白。在爬墙去外面学习了一段时间后,总算是有一点点收获,成功升级到幼儿园小班,下面是小朋友画瓢(23cm feed)的过程。

在学习中,小朋友还发现老外们做的23cm 馈源通常有以下几种形式W2IMU、VE4MA、VE4MA Super 、OK1DFC 以及RA3AQ型。

这么些样式的馈源,到底哪种才是最好的呢?这个问题我问了自已无数遍,但在研究了二个多星期,还是完全没有方向,最后是在看了这篇文章( http://www. 2ingandlin.se/Feed_Phil osophy.html )后才着手制作。上面所说的这些馈源,其实性能差异并不是太大,究竟采用哪种形式的, 这主要还是取决于天线的F/D和你的偏好,下面是小朋友对这些馈源性能的理解:

1、W2IMU馈源:采用圆形波导,适用相对焦径比较大的抛物面,相对辐射效率较高,对盘面的阻挡较小,但制作难度比较大,适用F/D:0.45-0.55的盘面。

W2IMU馈源

2、VE4MA馈源:也采用圆形波导加圆形扼流圈,它比较适用于中等焦径比的抛物面,辐射效率适中,制作难度一般,一般适用于F/D:0.35-0.45的盘面。

VE4MA馈源

3、超级VE4MA馈源:简单的说就是放大版的VE4MA馈源,当然不是放大波导的尺寸,而是采用了超大尺寸的扼流圈,这使得它的整体效率有所提高,但对盘面的阻挡更大,一般适用于F/D 0.35-0.45的盘面;

4、OK1DFC馈源:采用的是方型波导管,无扼流圈,这使得它制作起来相对比较容易,同时它在内部采用阶梯隔板,在产生圆极化信号的同时,提高了收/发隔离度,虽然整体效率没有VE4MA高,但对盘面的阻挡最小(约15cm*15cm)这对于小口径的天线来说也是比较重要的一个因素,一般适用于F/D:0.35-0.4的盘面;

OK1DFC 馈源

5、OK1DFC (加圆形扼流圈)是在OK1DFC馈源的基础上在前端也加上了圆形扼流圈,从而提高了馈源的整体效率;便对盘面的阻挡增加较多,一般适用于F/D:0.33-0.43的盘面;

OK1DFC 加扼流圈

6、RA3AQ馈源:和OK1DFC(加扼流圈)馈源相似,同样也是方形波导加圆形扼流圈,同时由于它中间多了段套管,因此制作难度相对OK1DFC增加不少,一般适用于F/D:0.39-0.45的盘面;

RA3AQ馈源

下面这张图能看出来和OK1DFC不一样的地方了。

RA3AQ馈源

7、另外还有一种VE4MA的变种,就是在它内部用一块隔梯隔板代替原设计的十个螺丝来产生圆极化信号,这个改运提高了收/发端的隔离度,使得它的整体性能得到进一步提高,但这样一来整个馈源的制作难度就更大了。

各种馈源的比较

馈源名称

波导

形式

辐射

效率

适用的F/D

适用口径

制作

难度

W2IMU feed

圆形

较高

0.45-0.55

一般

较大

RA3AQ septum feed

方形

较高

0.35-0.45

一般

较大

Super VE4MA feed

圆形

较高

0.35-0.45

较大

一般

VE4MA feed

圆形

一般

0.35-0.4

一般

一般

OK1DFC

Septum feed with ring

方形+圆形环

一般

0.33-0.43

一般

较容易

OK1DFC

septum feed

方形无圆环

较低

0.39-0.45

容易

以上是幼儿园小朋友交的作业,想要了解更多请自行GOOGLE 23cm dish feed,或者去W1GHZ 的主页 ( http://www. w1ghz.org/antbook/conf/ conf.htm )学习吧。 刚收到的,OK1DFC的QSL卡,OK1DFC是不是有点耳熟,没错,我现在用的23cm馈源就是用的他的设计,他设计的方形隔板馈源很多受好者都在用,制作简单,性能优良。

接着之前的话题,讨论一下天线系统的制作吧。这个制“瓢”工程花时间最长的一项内容,足足花了两个多月的时间。从选择天线,购置抛物面,制作馈源,制作LNA,制作底座、加装转向控制装置等等。

天线的选择已经讨论过了,经过权衡,我最后决定上3米口径的。这里先简单说一下抛物面天线的整体结构。抛物面天线的整体结构和一般的卫星天线基本一致,主要包括反射面、馈源及高频头(变频器+LNA)。不同的地方在于,卫星天线只是接收,而我们需要的天线不仅要能接收圆极化信号,更要能发射圆极化信号。

开始的时候怀着雄心壮志一心想要全“国产化”,找了很多的制作抛物面的资料,包括国内的和国外的,也包括BD4OS大哥的制作经验。但都只是小尺寸的,一般不超过2米,参照意义不是太大,而且在没有专业设备的情况下想要制作一面大尺寸且精度较高的旋转抛物面,还是有一定的难度,在研究了一段时间后,最终弃了全“国产化”,而是选择了直接购买成品C波段的网状抛物面,然后再自制馈源等其它部件组成我需要的天线。下面这个是成品的3米网面,一共有8片网片和网面主支架、辅助支架等组成:

网面有了,接着要着手制作天线底座,由于之前的2米天线早已下岗多年,而铁塔一直矗立在楼顶上,因此废物利用,把塔连根拔了,然后重新组装成1.7米的矮塔,中间配了一根2.2米的2寸镀锌管,高度已经足够了。特别要说的是,由于之前被楼下的爷爷奶奶叔叔阿姨们关照过一次了,所以这次要吸取教训,特意把塔做成了可放倒式,平时就放倒(楼下看到只是一个卫星天线而已),用的时候才竖起来,因方基本都是在晚上才用,所以再也不用担心被关照了。

之前已经认识了馈源的基本形式也了大致了解了它们的性能和适用范围等,经过再三考虑,最后选择了OK1DFC的方形波导加圆形扼流环的馈源,主要原因还是因为方形的做起来相对容易一些。下面就讨论一下OK1DFC with round choke ring馈源的制作过程。在开始动手前咱也向老外学习一下严谨的DIY态度,先做好各种的计算,把问题都想明白了,搞清楚了再下手。

第一步:馈源及天线的效率。

下图是关于馈源工作效率,信号损失的示意图,个人认为能帮助理解馈源的是怎么工作的。好的馈源其方向图理想的是锥体,正好覆盖发射面,但这是不可能的,只能是尽量减少红色部分的溢出损失,弥补蓝色部分的不足。使其方向图更接近理想状态,提高馈源辐射效率,从而得到最大的天线增益。

OK1DFC最优化馈源辐射图 馈源的效率

二、研究基本的 OK1DFC馈源构造

第三步:利用 老外的计算表格 得到基本OK1DFC馈源的具体尺寸。

第四步:根据 W1GHZ的分析数据 ,选择round choke ring(圆形扼流环)的尺寸,经比选,我的抛物面F/D=0.385,比较合适的环的直径是2.05λ(约47.45cm),环宽度0.3λ(约6.9cm),环边距离波导口0.2λ(约4.6cm)。

第五步:这是 我画的“瓢”

第六步:制“瓢”,经校核没问题,为保证精度,直接发TAOBAO卖家代加工,搞了一个多星期总算是发货了,收到一看傻了,居然没帮我折板。好吧,我还是去找本地的HAM帮忙吧,好事多磨,折板师父在设定尺寸的时候忘记减去板厚了,也是我粗心大意,没画清楚。东西是做出来了,可惜不能用。只能重新再来,还好皇天不负有心人,最后终于把做壳的材料搞出来了。全部采用5020铝板。底板中间的槽是我自己加的,目的是使隔板与底板接触更紧密。

材料拿回家后,立马开工组装,还好设计没什么问题,组装基本顺利,不光家里的喵喵对它特感兴趣:)。

接着做振子,忘拍全家福了,第一张只能借用一下老外的了。需要准备5样材料:6mm的铜螺柱、直径20mm的铜棒、直径6mm的铜棒、N接头、sma接头。按上面的计算结果和下图的样子组装起来并装到位。

组装完成(内部图)

调试:KC910H确实是好东西,虽然只是标量仪器,但已经够用了。有了它,调节过程变得比较简单。接收和发射端的调节是一样的。通过调节底面上的螺杆就能改变SWR和LOSS了。如果偏差太大,通过螺母调接已不起作用,那么就需要修正振子的长度了。结果一番调节最终的结果还是蛮理想的。不过还是要提醒一下,因为是标量仪器,所以在测量过程中一定要注意馈线的影响,尽可能用短测试线或不用连接线,这样测量结果比较能反应馈源真实的性能。

aaa

有段时间没上线了,一直在忙着准备下一个工程项目。“制瓢”工程还有几个部分没有记录,今天一并记录下了。之前记录了制瓢工程的两个最主要的部件:天线和电台,要完成“制瓢”工程,还得有几个部件LNA、功放、滤波器,当然这些部件中只有功放是必需的。 1、LNA:在研究LNA前,先去网上补了一下LNB(低噪声下变频器)的相关知识,LNB就是卫星接收天线上的高频头,也是卫星接收天线的关键部件,负责将接收到的C\KU段的微波信号进行放大并转为几百M的中频信号,这种方法的好处是在进行低噪声放大、提高信号质量的同时,能减少信号在设备、线缆中的传输损耗,使得连接天线和卫星接收机的电缆用一般的75欧同轴电缆就可以了(个人理解)。23cm EME通信的接收部分,其实比较好的方法也是先进行一次或二次变频,将1.2G的信号转成HF或V/U信号,再用一般的短波机或V/U全模机进行接收。这个在23cm段的作用可能不是太明显,但在13cm、9cm、3cm等频段,其作用应该会很明显。如果采用上述方法来接收的话,我们仅需一部HF或V/U全模式机就能接收1.2G的信号了。但这样一来就必须准备需要一个双向的变频器(RX:1296--HF/VHF/UHF、TX:HF/VHF/UHF--1296mhz),老外那有的卖这种变频器,但价格相对较高,当然也有很多变频器是自己做的(之前在BY4RSA作23CM通信的DJ9YW就是采用了自制的变频器),但自制难度比较大,而且还必需有合适的测试设备。为降低制瓢难度,还是采用一个1.2G的LNA直接放大接收信号(1.2G),然后送1.2G的电台接收。当然,如果你的电台与天线离的比较远的话,考虑到馈线的损耗,建议采用1/2’或以上的馈管。 不多研究了,反正瓢就是瓢,再怎么着也不可能变成葫芦了。G4DDK人真的很好,我在moon-net上问了一下而已,他直接说送我一个,真是太感谢了。可是G4DDK寄出了一个多月将近两个月了都没能收到,以为是海关扣掉了,没办法,只能继续制瓢了,还好网上有详细的VLNA说明书 https:// yunpan.cn/cPKtweTCvDVhG 。 准备材料:

外壳:1mm铜板

制板

半成品:

特别点的地方:按原设计要求,在盖子上贴上了吸波材料。

山寨的也差不多了,居然邮件到了,我了个去,这效率没得说。看看G4DDK做的吧,原装的就是不一样。

2、 功放: 还是一样,关于功率问题咱不多讨论,不怕笑话,之前还从来没接触过1GHZ以上的功放,最多的就是400M的。心里一点底都没有,考滤再三最终还是选择了放成品功放: bert功放:

人真是活到老学到老,很多都是以前从没接触过的微波专用器件,象这个环形器,也是听老外说了才到网上去恶补了一下,总算大概知道了它的功能和用途,真是惭愧之至。环形器在系统VSWR很高的时候,用来保护功放可是绝好的东西,据说这个可以吸收300W以上的功率。唉!真是越来越觉着自已是井底的蛤蟆了,什么都不懂。 ,

散热器是废物利用了,还好尺寸够大,足够这个功放用了。

3、带通滤波器:做这玩意的目的是为了减少点功放的谐波分量,减少影响,可我到现在也不知道它有没有作用。这个好象是叫什么交指滤波器,这是设计文件: https:// yunpan.cn/cPKGAi9nyuvwG 看了照片才知道自己手艺实在太差了,根本就是瞎搞。

分享: 为了这几根线条,花了整整一年的时间,好在功夫不负有心人,在失败了无数次后终于在今天凌晨和HB9Q取得了联系,在3401MHZ进行了一次完整的QSO,允许我先兴奋一下....

来张全家福吧,从左到右分别是:1.2G馈源 、2.3G馈源、3.4G馈源(其中2.3G和3.4G馈源包括了LNA、变频器和功放)。1.2G和3.4G都完成了,只可惜在13cm段(2.32G)本地有59+的本底,看这情形估计是很难进行QSO了,已经试了很多次了,都没能成功,只能等有机会的时候再试试了。

3.4G的近照,手工实在太差,都不好意思解剖。

终于把13cm也搞定了,在昨天完成了9cm后,HB9Q希望和我测试13cm(2320.100MHZ),本来没抱什么希望,因为在2.4G频段,强大的干扰在59+20以上(开电台的前放),不开电台前放是55。不过出人意料的是更为强大的HB9Q居然就在干扰信号的缝隙中给了我完整的信号报告,不服不行啊。

已经12月了,大家都该写年终总结了吧,我也该把这一年来在EME通信上所做的事记录一下了。总的来说,这一年成绩还是不错的,一年内把13cm和9cm两个频段都拿下了,不过,也为此付出了许多精力、物力、财力。整个一些制作过程也没有认真做好记录,主要还是因为不喜欢在不知道结果的情况下就在那唠叨,因为那样一点用也没有;其次,我这个急性子,通常在做一样东西的时候,总是想一口气做好,没有养成勤于记录的好习惯。没办法,就只能这样了。 现在的业余无线电活动已经不象90年代那会了,现在的HAM已经不再是单纯的爱好者了,大家都在开发产品,小到一个模块的稳压板,大到全模式短波机、功放、SDR等等,我打心底里佩服这些爱好者,他们的理论水平和创新水平,我是坐着火箭也赶不上了。我只是一个拿来主义、实用派,并不是真正意义上的DIY派。基本上理论的东西很少去学习研究,很多知识只是现学现用,而且还是学过就忘的那种,通常就只是知道点皮毛。因此,大部分的设计资料,都是照般人家的,最多就是用我的方式去实现别人的设计而已。 记得之前曾经有位HAM问过我一个问题:在2.3G、3.4G上你用什么设备收发信号的? 我是这样回答他的:在微波段,EME系统的组成基本都差不多,就是用一个变频器,把天线接收的微波信号转成U/V信号,然后用普通的电台接收,同时也把电台发射的U/V信号转成2.4G信号,经功放后送天线发射,从面实现微波信号的双向传输,说白了就是给你的电台加了 一级变频,原来二次变频的电台变成三次变频的电台,把三次变频的变成四次变频……. 。 系统的组成:电台+变频器+功放+LNA+馈源+抛物面天线,大致如图所示:

图中所示的频率,是我现在用的,当然除了400MHZ还可以有2m,23cm等等很多选择,就看你准备的变频器是什么样的。下面这个是我准备上的双段的系统图,准备一个个部件组装起来,应该不算复杂吧:

这段时间深刻体会到了身体是革命的本钱这话的意义,身体不舒服干啥都提不起精神,本来想在年内完成的总结,看来只能到明年了。

。今天就看一下馈源吧:

有了之前23cm段的经验,做13cm 和 9cm的馈源就比较简单了,图省力还是用了OK1DFC的方形隔板加环的形式,具体尺寸如下:

具体结构图:

半成品:

成品:

有段时间没上HELLOCQ了,有爱好者留言要一个2米EME系统的整体框图,我看了一下之前发的2米EME的内容,好象是没有,所以今天特地补一下。

。 下面的图中有两种基本形式:

1、电台收发分离型,一般我们都是用一根天线进行收发,也就是天线接口是收发共用的。所谓收发分离型,是指我们要将电台天线接口先进行分离,将接收和发射分开,由原来的一个接口变成收、发两个接口,每种电台的分离方法不同,具体参考相应的电台改造方法。这样的好处是减少一个同轴继电器,减少损耗,同时也可以确保LNA安全。当然不一定都要这么改,这个看个人喜好。

2、基本型,这种形式的就不需要对电台进行改动,直接连接就行了。

注意 : LNA一定要安装在离天线最近的地方,LNA和同轴继电器之间以及同轴继电器和功分器之间的连接线越短越好,最好是直接用质量好一点的同轴接头直接连接。

今天我们研究一下这个工程中的关键部件----变频器,在13cm、9cm工程(第一篇)里已经提到过了变频器,为什么要变频器呢,很简单,就是为了将天线接收到的微波频率信号转为V/U、HF,并将电台发射的U/V、HF频率的信号转为微波信号再从天线发射出去。以2320mhz----430mhz为例:

在网上找了一段时间,发现比较成熟的变频器电路、套件、成品等也有一些,例如DB6NT(Kuhne Electronic https:// shop.kuhne-electronic.de /kuhne/en/ )这里的品种多、性能好,不过价格比较贵,一个变频器就得大几千,上万的。除了变频器外这里还有功放、LNA、信号源等,如果不差钱的话可以直接配一套EME系统出来。另外还有W6PQL、 Mintkits、VK3XDK 等等,因为价格原因,我最终还是选择了VK3XDK的套件,包括13cm和9cm两个套,另外还带了一块PLL板。套件里的东西很全,也很好认,需要焊接的元器件都粘在一张纸上,一目了然。

变频器框图: 一共四个部分,PLL板、滤波器、缓冲放大、变频器主板。 除了滤波器外其余三个部分均包含在套件中了。

变频器主体

缓冲放大

PLL板

上面这几个是套件提供的,下面的是自个另外准备的,一个是管帽滤波器,一个是10mhz的频率基准。

滤波器( 管帽滤波器)

管帽滤波器:这个是滤波器的最大特点是,简单、性能优良,具体制作方法网上有很多,我们另文详述。

10mhz频率基准

10mhz的频率基准,为了保证频率精度,特地去淘了一种天宝的GPS板子,只要外接6V电源和GPS天线就可以了。为什么要10mhz的基准这个应该不需要多说了,因为我们要在微波段工作,PLL频率基准10mhz如果差+1HZ的话,在3400mhz上这个误差就可能会被放大到+340hz。板子上的恒温晶振对系统的噪声有较大的影响,可惜找不到更新年份的了,只有这种06年的。

板子上自带两个指示灯,一个是电源指示,一个是GPS 锁定指示。 接上GPS,给板子通电后,恒温晶振会预热一段时间,GPS指示灯先是常亮,再是慢闪,经过一段时间后GPS会自动锁定,这时GPS锁定指示灯变成快闪,10mhz输出端输出10mhz的正弦波信号(约400mvp-p左右)。

需注意的地方:

1、板子的电源供结是+6V ,电源电流需要在3A以上。

2、第一次GPS锁定可能需要的时间会比较长(约20-30分钟),以后再通电使用的话约5-10分钟,这个要看晶振的预热情况,如果在晶振预热好的情况下,只要几分钟就可以锁定了。

3、有需要的的话可以看一下板子的输出情况,如果输出辐度小于200mvp-p的话,说明板子被阉割了,要恢复的话也很简单,只要将下图中的那个过桥焊锡点断开就可以了。

经过半年多时间的准备、制作、调试 ,在失败了无数次后,今天约了HB9Q超级大台,进行6cm的试验。没想到这么轻松,他给我 -17dB的信号报告,说是音频声音很响亮。我收他-15dB同样也是超强的信号,不愧为超级大台。

上周五完成了第一次6cmEME, 一个星期来一直在改进,特别是太阳噪声和月球回声的测量。按理应该是测量太阳噪声和月球噪声,不过本地的干扰实在是无处不在(看看太阳噪声测量的曲线) 唉 真是无话可说了! 之所以要急着把5G段搞定,就是怕5G网络的建设会对5.7GHZ业余频段造成灾难性后果,不多说了,言归正传。

可能有人要问了,什么是太阳噪声?不要问我,其实我也知道的少的可怜。我只知道太阳是个强电磁辐射源,在微波段辐射要比短波段强的多,将天线对准太阳和对准冷天空(低空间噪声),比较接收信号的差值就是所谓的太阳噪声,这个太阳噪声可以通过VK3UM的EME Calc 软件计算出得来,然后将自已测量到的值与计算值 相对比,就能知知自已的接收系统的大致性能了。下图显示了我现在能测到大概7.5dB的太阳噪声,不过我测的并不准,一是因为我没有对准冷天空,二是因为地面噪声实在太大,不过这个还是大概能看出设备比较正常。现在有很多人都在玩432MHZ EME,用你的设备测量一下太阳噪声试试,相信你会有很多惊奇的发现。

,这里是一篇关于太阳噪声测量的文章, http://www. 2ingandlin.se/Sunnoise_ Measurements.pdf。

Sun Noise test 月球噪声:其实就是月球反射的太阳上的电磁波,月球噪声和太阳噪声在数字上会差1-2个数量级,太阳噪声如果有10dB的话,月球噪声可能会达到0.2-0.3,VK3UM的EME Calc 软件也有相应的计算值。我也试图测量月球噪声,可惜的是 本底噪声的原因,在测量过程中,天线对着冷天空的时候都有上下0.5-1dB的幅度。所以根本看不出来。

月球回声: 这是测试设备的最后一步了,能听到自已的回声就表明设备可以正常工作了。

Moon Echo test整个6cm变频系统和之前的13cm、9cm的都差不多: 馈源还是用的OK1DFC的设计,经计算表明,用在我的3米锅最合适、效率最高。

LNA是RA3WDK的设计 http:// ra3wdk.qrz.ru/LNA.htm ,某宝打的板子,不要笑话我,我还是第一次打样板。

,之前都是自个做的,这次没办法了必须要用罗杰斯的板子,自个没法做。

功放走了歪路,花的时间也最长,前后换了三四种板子,包括驱动放大器,都是某宝上的,开始用FLM5964-8,后来改用5964-35,大功率的板子是真不好找,最后用了这种,原本是FLM5964-4和FLM5964-18的,自个换上了TIM5359-8和TIM5359-45,只能凑合着用了,这样搞最多也就出25W,不过这样也好,终于可以在操作证规定的范围内工作了。

。这里一定要感慨一下,TxxD 功放是真真不便宜啊,一个管子就好几百上千的,我可是赚工资的,看来以后要玩不起了!

下面这个是全部的组装在一起,仅四个接口,GPS天线、电源、PTT、中频输入输出(432Mhz)。

雪地里的天线!

变频器和信号源还是VK3XDK的板子,本来有ADF4350板子的信号源,不过想想还是集成在一起了吧,反正我始终不知道哪个板子的相噪低,也许XDK的板子的相噪没有ADF4350的低。参考10Mhz信号还是用的原来的天宝GPS板,接上GPS天线,直接输出10Mhz信号。 这些就不再上图了。

前段时间在试验6cm接收太阳噪声的过程中,曾经试想过一个方案,一种简单的组装形式的变频系统,我只试过放大器和混频器,LNA、本振信号源和倍频板都用的我原来的,系统性能虽然不是太好,但可以用,接收太阳噪声比我原来的系统少了2-3dB左右,有兴趣不怕失败的可以试一下。可以参考一下网上的 https:// m.youtube.com/watch? v=2kMCydbugtM Poor guy 6cm变频系统。

这种简单的系统不光是对5.7G有用,在其它频段一样能用,唯一的也是致命的缺点就是没有滤波器,但这也正是它的优点,你不用做滤波器,所以你可以在没有合适的测量设备的情况下,搭建出来整个接收系统,当然那些什么噪声、互调啥的就不要去考虑了,我想应该是这样的吧。

简易5.7G变频接收系统

整个系统除了馈源和LNA以外,其它部件均能在某宝上找到(二手的或是新的)。信号放大器可以试下这种性能比较好的放大器,也可以试试这种便宜的放大器。 混频器,本振信号发生器, 倍频器,10Mhz GPS DO。

以上这个应该算是便宜的6cm系统了,当然如果10M的GPS板不用的话会更便宜,用个OCXO应该也行了。另外某宝上有很多二手的微波器件,增益、噪声什么的性能应该是不错的,不过价格相对就要高很多了。

如果考虑到SDR的性能, 如果SDR可以接收1.36G以上的频率的话,那么频率合成板可以直接出4.4G或更低的本振信号(3-5dB)再加个放大器放大到10-15dB后直接进入混频器,混频器中频出来就是1.36G了,这样一来倍频器都可以省了,整个系统就可以更简洁了。

最后,如果在变频器两边加上适当的同轴继电器,反转混频器,并用全模式机给混频器一个144 或435的中频信号,后面再加上功率放大器的话,应该就可以实现上下变频了。

最后一个部件 收到啦!开工组装,离年度目标越来越近了。