Ciprian Sufitchi N2YO

Legaturile prin reflexie pe Luna (EME- Earth Moon Earth) fac parte acum din activitatile de rutina din arsenalul radioamatorilor. Potentialul benzilor VHF/UHF/SHF a fost demonstrat in nenumarate randuri, inclusiv in bada de 50 MHz. Mai putin interes a fost manifestat pentru EME in benzile de unde scurte. O parte din explicatie ar putea sa fie faptul ca aceste benzi ofera fara nici un efort trasee de sute, mii sau zeci de mii de kilometri prin reflexie ionosferica, asa ca un mod de propagare nou nu numai ca nu este atractiv, dar este si greu de pus in evidenta. Un alt motiv ar fi acela ca pe masura ce lungimea de unda creste, sporeste si dificultatea tehnica de a construi antene directive de castig mare si care pot fi orientate in plan vertical.

Daca insa renuntam la cerinta ca antena sa fie orientabila, dar mentinem cerinta ca aceasta sa aiba un castig mare intr-un plan perpendicular pe suprafata Pamantului, se poate demonstra ca legaturile EME in benzile inferioare de unde scurte sunt perfect posibile. Fireste, distantele de legatura nu vor fi tocmai mari datorita faptului ca unghiul de plecare este foarte elevat (75.90 de grade), dar se pot totusi face QSO-uri nationale si continentale prin simpla reflexie pe Luna (single hop).

In proiectarea antenelor directive de radioamatori, pentru acestea sa fie eficiente la DX, cerinta principala este amplasarea la inaltime cat mai mare, cu cat mai sus, cu atat mai bine, astfel incat influenta solului este diminuata. Astfel cat mai multa energie poate fi radiata la unghiuri cat mai mici si reflexia pe ionisfera se produce cat mai departe. Pentru proiectarea unei antene EME pentru banda de 80 de metri cerinta va fi fix pe dos: cat mai multa energie trebuie radiata in plan vertical, lobii orizontali trebuind sa fie cat mai atenuati.

Aceasta necesitate tehnica se obtine nu prin amplasarea antenei la inaltime mare, ci dimpotriva, prin instalarea ei cat mai jos, cat mai aproape de sol. Fireste, lobul vertical este optimizat pentru o inaltime critica. Aceasta, functie de tipul antenei (dipol, delta loop etc) depinde si de frecventa de lucru variaza in domeniul 0.3.6 metri. Castigul in plan vertical este cu atat mai mare cu cat antena ocupa o "suprafata" cat mai mare deasupra pamantului. Cu alte cuvinte, la extrema minima se afla dipolul in lambda / 2 (care poate oferi un castig teoretic de pana la 7 dB, antena ideala avand forma perfect circulara (cu un casitg teoretic de 22 dB). Realizarea unei antene circulare cu raza de ordinul zecilor de metri nu este practic posibila, insa antene cu suprafete eficace pot fi cele cu forme de poligoane regulate si cu cat mai multe laturi. Antena delta loop orizontal este o alegere excelenta, avand in vedere simplitatea constructiei. Putin mai buna este o antena sub forma de patrat alimentata in mijlocul unei laturi, urmatoarea forma putin mai eficienta este antena-pentagon si asa mai departe.

Inaltimea critica la care se obtine castigul maxim depinde de o serie de factori, cum ar fi lungimea de unde, forma antenei, conductifivitatea solului, umiditatea aerului, grosimea conductorului, proximitatea unor alte materiale conducatoare de electricitate in apropiere si multe altele. Fiecare dintre antenele destinate legaturilor in plan vertical poate consitui un capitol aparte si exista literatura suficient de multa pe internet pentru cei interesati. Comunicatiile pe unde decametrice in plan vertical au aplicatii speciale in radio-astronomie, fiind utilizate in special la detectia pulsarilor. Mai multe detalii la http://www.radio-astronomy.org

Pentru radioamatori cea mai pragmatica antena este delta loop orizontal, amplasata la inaltimea critica. Alimentata corect si optimizata cu aceasta antena se poate obtine un castig de 12 dB intr-un plan perpendicular pe planul antenei. In banda de 80 de metri, folosind un conductor din sarma litata (cupru) de 3-4 mm, inaltimea critica este undeva in domeniul 1,6. 1,8 metri.

Dupa cum se observa din tabelul 2, castigul maxim se obtine la aproximativ 1,6 metri fata de sol (functie de tipul de sol), iar impedanta antenei este aproximativ 220 ohmi. Aceasta este o valoare ideala, pentru ca pentru adaptare la cabluri de 50 de ohmi se pot folosi balunuri 1:4.

Fig. 1 - Simulare cu EZNEC (lobii orizontali nu sunt la scara)

Constructiv, o asemenea antena are pentru portiunea de telegrafie latura triunghiului de 28,8 metri, iar pentru portiunea de fonie 26,7 metri. Alimentarea se poate face intr-un colt sau pe mijlocul unei laturi. O solutie simpla se prezinta in fig. 2

Fig. 2 - Elemente constructive pentru banda de 80 m SSB

Trecand la considerentele astronomice si de propagare, este de notat faptul ca pentru ca legaturile EME in banda de 80 de metri sa fie realizabile, unghiul de incidenta fata de normala pe ionosfera trebuie sa fie cat mai mic. Ideal, bineinteles, este sa fie zero, dar acest lucru nu se intampla decat la tranzitul lunar. La unghiuri mici de incidenta densitatea ionosferica a stratului E este insuficienta pentru a produce refractia undei emise si semnalul se propaga liber in spatiul cosmic. Tinand cont de caracteristica de directivitate a antenei si cerinta de minimizare a unghiului de incidenta, rezulta marje de timp ideale pentru realizarea legaturii EME. Acestea sunt ilustrate in tabelul 3 (s-a utilizat ora Romaniei). In timpul diminetii si pranzului semnalele sunt puternic absorbite de stratul D, asa incat intervalele diurne au fost eliminate. Calcule pentru perioade indelungate se pot face la aceasta adresa: http://www.largeformatphotography.info/sunmooncalc/

Este evident ca legaturile EME in banda de 80 de metri cu antena optimizata la inaltimea critica nu se pot efectua intre statii situate la mai mult de 2500-3000 km, asadar legaturile transontinentale nu sunt posibile. Totusi acest mod de propagare poate oferi satisfactii remarcabile pentru legaturi intre statiile YO sau YO cu statii europene. Avand in vedere casitgul relativ modest al antenelor si distanta de la Pamant la Luna, legaturile nu se pot realiza decat la puteri de cel putin 100W. Nu s-au obtinut inca rezultate pozitive cu aparatura QRP, totusi perseverenta poate conduce si la aceasta performanta. Luna se gaseste in continuare aproape de perigeu, ceea ce face ca suprafarta aparenta sa fie maxima si semnalele sa fie puternic reflectate. Diferenta tariei semnalului reflecat de Luna intre apogeu si perigeu depaseste 5 dB! Solul lunar este foarte reflectiv pentru undele electromagnetice, mai ales din domeniul 3-150 MHz.

Ca proceduri de trafic cele mai folosite moduri sunt telegrafie si SSB. In planul IARU au fost stabilite frecvente recomandate pentru EME, aceste sunt 3575 kHz (CW) si 3715 kHz (SSB). Modurile digitale nu sunt recomandate datorita necesitatii compensarii pentru efect Doppler.

Apelul in CW: CQ EME CQ EME CQ EME de ...
Apelul in SSB (lb. engleza): CQ Earth-Moon-Earth (de 3 ori)...
Apelul in SSB (lb. romana): Apel general Pamant-Luna-Pamant (de 3 ori)...

Este usor a identifica atunci cand legaturile sunt reflectate de Luna. In primul rand cu o antena delta loop optimizata pentru inaltimea critica practic nu se pot auzi semnale puternice decat daca au provenit din spatiul cosmic. In al doilea rand se poate masura intarzierea cu care corespondentul raspunde, aceasta fiind intotdeauna mai mare de 2 secunde (rastimpul necesar semnalului sa ajunga la Luna si sa se intoarca). In al treilea rand semnalul la receptie este intodeauna decalat fata de cel de la emisie cu pana la 150 Hz. Corespondentii trebuie sa aiba deschis butonul de RIT pentru a compensa acest decalaj de frecventa. Primele legaturi este ideal a se face intre statii situate la cel putin 150 km distanta. Se pot aranja skeduri in limba romana la orele recomandate si se pot realiza cu aceasta ocazie reglaje si teste. O data ce procedeul este clarificat, se pot face apeluri in limba engleza. Multe statii europene stau pe receptie si prefixul YO este foarte cautat in acest mod de lucru.

Succes!

Ciprian Sufitchi N2YO

Articol aparut la 31-3-2011

10273