Първи опити за радиовръзка в любителски обхват 630 m (472-479 kHz) в град Силистра
или повторение на опитите на Джулиелмо Маркони и Александър Попов в съвременен вариант

    LZ2CH:

    Желанието за такава радиовръзка се появи още през 2014 г., когато бе разрешена работата на този обхват в България. По него време си купих радио Flex-1500. То беше доставено директно от САЩ и беше с американски настройки, като този обхват попадаше извън входните му филтри (но американският средновълнов любителски обхват влизаше).

    При прослушване на обхват 630 m се чуваха всякакви "бози" като се започне от жужащи икономични лампи - китайско производство, през всякакви импулсни преобразуватели за лампи, тип "лунички", импулсни преобразователи на  електрозахранвания за телевизионни приемници, компютри и други модерни домакински уреди, та се стигне до излъчващите проводници на интернет доставчиците и кабелните телевизии. Всичко това влизаше във входа на радиото в безразборна последователност и представляваше един "Голям Хаос" без възможност да се улови полезен сигнал.

    Затова реших да направя входен двукръгов лентов филтър. Зададох лента на пропускане 12 kHz и пресметнах стойностите на елементите му.

    На симулацията всичко си беше наред. 

    За бобини използвах тела тип "затворена чаша" от стари руски военни апаратури. Оприличих ги на модел СБ-23Б-17, но май не са точно такива ... За честотните им свойства така и не намерих нищо (а това после ще се окаже може би фатално за параметрите на филтъра).

    След сглобяване и настройка филтърът престоя повече от година неизползван. До миналата седмица ...

    Реших да го подготвя за бъдещо използване. Тогава на помощ дойде LZ2WSG, който направи необходимите измервания и изрече присъдата: филтърът има затихване в лентата на пропускане над 20 dB.

    И наистина радиото с филтъра нищо не чуваше ...


BPF 630 m "в оригинал": два трептящи кръга с външно-капацитивна връзка

    Оказа се, че двата трептящи кръга без магнитния си екран имат и силна магнитна връзка (бобините в оригинал си имаха екран, но който впоследствие премахнах "за по-голяма компактност").

    По-долу е показана честотната х-ка само с магнитна връзка помежду кръговете, но уви - така също филтърът има големи загуби. Със "смесена" магнитна и външно-капацитивна връзка отново загубите са в същия порядък (до -11.3 db).


BPF 630 m с два трептящи кръга с магнитна връзка

    Поразтършувах се из интернет и видях как и какво правят радиолюбителите по света по въпроса. Така попаднах на страничката на George Smart, M1GEO, който беше направил подобен филтър, но с бобинки от МЧ-филтри за малки АМ транзисторни приемници.

    Следващата ми стъпка беше да намеря такива бобинки. С тях изработих новия филтър и отново го предадох на LZ2WSG за измерване. Така компонентите на схемата на филтъра за 630 m придобиха други стойности:

    Прехвърлящият кондензатор със стойност от 2,7 pF е за честотна лента от 16 kHz. Тъй като се очакваше филтърът да не може да реализира такъв висок качествен фактор, впоследствие този кондензатор беше увеличен до 5,6 pF.

    Тук LZ2WSG се потруди доста (браво и 73) и докара затихването до поносими граници. (Hi, LZ2WSG след прочитане каза: "И по-добре може ..." )

    Получи се лента от 26 kHz. Така филтърът беше готов да се изпробва в реален ефир.

    Паралелно с това "кипеше" и работа по предавателната част. LZ2WSG създаде експериментално радиофар и налепи набързо (все едно клекнал, на коляно ) усилвател към него. Получената изходна мощност от 1 W беше напълно според изискванията на КРС за този обхват.

***

    LZ2WSG:

    На седмичните срещи на Силистренските радиолюбители LZ2CH няколкократно увлекателно споделяше за желанието си за бъдещ експеримент на ниската (за мен), разрешена за работа честотна лента 472-479 kHz.

    Излъчване на тест-сигнал ми се струваше лесно изпълнимо и се наех да бъда "предавател", като първоначално естествено подцених задачата по осигуряване на подходяща предавателна антена. 

    Мислех си да използвам наличната си късовълнова антена и не оцених ниската ефективност на излъчване, влияещо на "чуваемостта" дори при тези малки разстояния между нас.

    Първоначалната идея за използване наличния сигнал-генератор (до 10-20V / 50 Ohm) отхвърлих ще в началото: не исках да излъчвам само "носеща". Така трудно ще е различим сигнала от смущенията, а и като ще е радиоизлъчване, то да бъде както подобава: на точната честота, с инициализация, с обозначение на QTH, изходна мощност.

    Изпълнението исках да бъде осъществено по идеята за CW beacon.

   За цифровата част за формиране на телеграфните знаци, букви и думи и управление на Si5351 използвам любимото Arduino (в случая Nano, но без промяна на изводи и конфигурация там ще работи UNO и Pro-mini).

    Използвам части от две мои програми, които бяха готови за други проекти: за телеграфен ключ с памет и управление за предаване (I2C манипулация) на Si5351 за телеграфен трансивер (VFO на Si5351 - схеми и реализация, LZ2WSG).

    С "триене на редове", преименуване на константи/променливи и "обединяване" на двата скетча през един свободен следобед успях да подготвя програмата на радиофара за бъдещите експерименти.

    Получи се това:

    CW beacon за работа в честотна лента F =  4 kHz ... 225 MHz:
        - произволна дължина на предаваното съобщение
        - предаване на цифри, букви, спец. символи
        - преобразува малки букви в големи букви в съобщението
        - "дълго тире" (5 сек) в края на съобщението
        - звуков сигнал за предаването 750 Hz (10 извод към зумер, високоговорител, слушалка)
        - светлинен сигнал за предаването (13 извод - вграден в Arduino LED и външен индикатор)
        - възможност за ключово манипулиране за CW манипулация на друг осцилатор, драйвер или предавателен модул (13 извод, акт. ниво "1")


Arduino Si5351 CW Beacon

arduino_si5351_cw_beacon_kn34pc.zip [ino,cpp,h][13kb]

    С промяна на параметрите може лесно да се измени честотата на предаване, съобщение, скорост на манипулация, тон във високоговорителя.

    - скорост на манипулация (продължителност: ниско: бързо, високо: бавно), в µS:
      
       ред 11, в моя случай: uint16_t duration = 60;


    - тон във високоговорителя, в Hz:
      
       ред 12, в моя случай: uint16_t hz = 750;


    - предавано текстово съобщение (цифри, букви, спец. символи):
      
       ред 13, в моя случай: String cw_message = "VVV de LZ2WSG BEACON KN34PC 1W";


    - честота на предаване (4 kHz ... 225 MHz), в Hz:
      
       ред 14, в моя случай: uint32_t tx = 475000;


    В програмата използвам библиотека за управление на ИС Si5351, NT7S, v2.0.6.

    При настройка да се обърне внимание на I2C адреса на Si5351 (0x60):

    - ред 9, в моя случай: Si5351 si5351(0x60);


    Инициализация на Si5351 (кондензатор към кварцовия резонатор, честота на опорния кварцов резонатор, корекционен коефициент на честотата):

   - ред 19, в моя случай: si5351.init(SI5351_CRYSTAL_LOAD_8PF, 27000000, 0);
 

    За устойчива работа (и известна защита на ИС Si5351 и Arduino) във входа на схемата използвам буфер с два ЛЕ от 74HC00. В крайното стъпало на тази честота добре работят IRF транзистори. Съвсем произволно съм избрал за изходен транзистор тип IRF630, който в този режим и при тази изходна мощност се оказа студен на пипане и без радиатор.

 

    Антената на схемата съм нарисувал образно като дипол, свързана с коаксиалния си кабел като Т-образна антена (или както я наричат: антена тип "Чадър").

    Опитах се да съгласувам с Г-звено наличната IVee за 80 m и 20 m (един коаксиален кабел, с връхна точка - на 12 метра над земята).

    При бобина с по-голяма индуктивност напрежението "скача", но работата на усилвателчето става неустойчива. В друг случай (в зависимост от положението на проводника на антената из стаята) два никочестотни усилвателя (несвързани със схемата) започваха да "телеграфират" със звук във високоговорителите си, а старичкия ми CRT осцилоскоп показваше напрежение със сонда, простряна на една педя разстояние от антенния проводник .

    Въобще, както се шегува LZ2CH, получи се а-ла Тесла-трансформатор, само 'дето глим-лампа "не пали" .

    При 1W мощност в 50-омовия изход на предавателчето, след Г-звеното напрежението в антената, измерено с осцилоскоп, е над 80 Vp-p.    

     Схемата е "нахвърляна" на платка "с квадратчета", в никаква "ВЧ-подредба" и изпълнение , но монтажът беше единствено за целите на експеримента и установяване на конфигурацията. Долната страна на платката е запазена и е свързана към земя в няколко точки.

    Компонентите са втора употреба и бяха налични по работната маса . Свалени са от излезли от употреба апаратури.

    Компонентите позволяват голям толеранс в стойностите при избора на режим и последваща настройката. Вероятно за тази честота посочените бобинки от комп. захранвания имат високи загуби, но за целите на експеримента работят нормално (а и беше достигната позволената изходна мощност от 1 W! на обхват 630 m ).

    Програмата с Arduino, осцилаторът с ИС Si5351 са универсални за почти всяка желата работна честота (< 225 MHz), а при желание за работа във VHF диапазона ще трябва да се конструира друг предавател или най-малко да се "пипнат" компонентите за ВЧ-обхват.

    Работата на схемата ми допада. За бъдеще може да се разработи печатна платка за универсално приложение.

***

    LZ2CH:

    Така дойде и дългоочакваният ден: на 13.02.2018 г. LZ2WSG запусна предавателя, а аз включих радиото с филтъра. Беше зададена честота 475 kHz. Приех сигнала с ниво по индикатора между 3 и 4.

    Забравих да спомена, че аз приемам с моята "антена-чудо" - 7 метра вертикал с трансформатор в основата. Все пак е антена за КВ, а не за средни вълни. Веднага звъннах на LZ2JU да си пусне радиото. Той притежава FT991 и дълга жица за антена. Вероятно заради жицата при него индикаторът показваше между 4 и 7.

    След това се залових да направя видеоклип на "събитието" и ето какво се получи:

   

    Слушам само на слушалки и на кадрите си се виждат.

    Белите "облаци". които летят "насам-натам" са някакви "бози" и всякаква импулсно-излъчена "сволочь", (hi) която замърсява ефира. Не претендирам моето радио да е със съвсем точни настройки, но важното беше да успея да уловя сигналите.

    Разстоянието между двете антени "по въздух" от LZ2WSG до LZ2CH е 530 m, а от LZ2WSG до LZ2JU е 1500 m.

    Както в заглавието на статията: повтаряме опитите на двама мислители от онова време, но със съвременни средства. Тогава са работели с искрови предаватели, с мощност от порядъка на киловати и разстоянието за първата предадена в света радиограма с текст "Генрих Герц" (в превод Хенрих Херц) е било 250 m.

    В нашия случай разстоянието е по-голямо, схемата е изпълнена със синтезатор и телеграфно се предава повтарящ се текст. За град Силистра това е първата такава проява на този обхват и не знам как е в другите части на България.


Използвани материали:

1. 472 kHz Receive Preamp, George Smart, M1GEO
2. Антена-чудо, LZ2CH
3. VFO на Si5351 - схеми и реализация, LZ2WSG

4. Library for the Si5351 clock generator IC in the Arduino environment, NT7S

LZ2CH, LZ2WSG, Силистра
15 февруари 2018 година