В г.Уссурийск — работает маяк на частоте 144.950 000 МГц. Мощность излучения составляет 3 Ватт.

QTH Locator: PN53xt

Излучается частотно-модулированный сигнал длительностью 100ms с периодом 1PPS. Частота заполнения импульсов ровно 1000 Hz. Секундный фронт импульса 1PPS привязан к единому глобальному времени UTC.

Временное отклонение   сигнала 1PPS принятым любым аналоговым УКВ приемником — не более 0.3 ms.

Девиация несущей составляет ровно 3 KHz.

Столь малая величина погрешностей обеспечивается применением специального коммутатора звуковой частоты в модуляторе передатчика.

Один раз в три минуты звучит телеграфный сигнал опознавания маяка — CQ FMT de RU0LL k.

Задача данных сигналов — дать возможность привязки локальных измерителей к особо точному сигналу 1PPS по УКВ каналу. Данный сигнал, например, может напрямую применяться в синхронизации измерительных приборов при определении расстояний до станций точного времени на КВ диапазоне.

Сигнал маяка может применяться для калибровки различного измерительного оборудования и исследований.

Например, калибровка любого частотомера может производиться по такому УКВ каналу с большой точностью. Используйте при этом режим компаратора, режим измерения отношений частот по двум входным каналам частотомера, один из которых 1PPS.

При использовании современных УКВ приемников и радиостанций необходимо учитывать неизбежную задержку, которая возникает в результате сложного процесса модуляции-демодуляции  частот.

Радиостанции с цифровыми трактами имеют задержку прохождения сигналов многие десятки и сотни миллисекунд, что ставит под сомнение применение их в задачах FMT.

В любом случае, любую радиостанцию желательно измерить индивидуально и выяснить эту задержку. В дальнейшем её можно будет учитывать как поправку при особо точных измерениях.

Теперь рассмотрим как «в железе» реализован маяк.

В ходе многочисленных исследований было отброшено  большое количество типов радиостанций по разным критериям.  Например, ни одна из моделей широкой линейки аналоговых радиостанций  «Motorola» — не обеспечивала точной работы своего синтезатора частот, при формировании частоты передачи. При каждом нажатии PTT — выходная частота передатчика на несколько десятков Герц всегда отличалась от предыдущей в большую или меньшую сторону. Невероятно, но факт.

Выбор был сделан в пользу передатчика радиостанции Kenwood TK-768G.

Данная модель удовлетворяла в первую очередь своим прекрасным синтезатором частоты, который позволил получить точность формирования выходных частот — лучше одного Герца.

Высочайшая точность частоты передачи FMT маяка, была достигнута благодаря привязке внутреннего опорного генератора радиостанции к сигналам внешней частоты, получаемой непосредственно  со спутников навигационных систем. Сокращенную блок-схему можно посмотреть ниже на рисунке. 

На борту радиостанции применён опорный генератор Х1 TCXO на частоту 16.8 МГц. Методом деления частоты на 1680, получаем частоту 10КГц. Подаем этот сигнал на фазовый детектор PD. На второй вход PD подаем сигнал 10КГц от навигационного приемника, который сам непосредственно формирует данную прецизионную частоту. Проходя после фазового детектора через фильтр низкой частоты с небольшим временем интеграции, подаем напряжение VCO непосредственно на опорный генератор радиостанции.

В результате прямых измерений выходной частоты передатчика, были получены значения, удовлетворяющие жёстким требованиям любой передающей станции FMT. Точность частоты измеренная синхронизированным с GPSDO частотомером Ч3-63 соответствует  значению 144.950 000 МГц.

Рассмотрим узел формирования сигналов маяка и модуляцию передатчика.

Была разработана схема коммутации сигналов на основе коммутатора CD4066. Данный метод позволил минимизировать задержки прохождения сигналов через ключи до значений значительно меньше микросекунды.
На входе модулятора имеются четыре основных сигнала. 1PPS, 1000 Гц, сигнал опознавания маяка in_CW_mod и PTT. Алгоритм включения последовательностей задан микроконтроллером PIC 16F84, но который не участвует в цепях прохождения и формирования основного  сигнала 1PPS.
И тем не менее, сигнал имел бы задержанный отклик измеряемый на стороне приемного устройства,  в сумме достигающий около 470 мкс относительно 1PPS.
Эта задержка вызвана переходными процессами в самом ЧМ модуляторе передатчика, в самом начале процесса формирования девиации.
В данном измерении, в качестве эталонного приемника, использовался сервисный прибор Motorola 2550.

Однако такая паразитная задержка в маяке RU0LL компенсируется программированием непосредственно модуля приемника GNSS таким образом, чтобы формирование основного сигнала 1 PPS,  привязанного к единому времени UTC, происходило с опережением на эти самые 470 мкс. Таким образом мы имеем на выходе передатчика маяка — сформированный сигнал с минимальным отклонением импульсов 1PPS не превышающих единиц микросекунд от абсолютного значения времени UTC.
Это измерение проводилось прибором HP 54100D, методом прямого сличения  импульсов на выходе дискриминатора УКВ приемника и оригинального импульса 1PPS взятого с независимого приемника GNSS.

Модернизация опорного генератора передатчика

Добавлен эммитерный повторитель и два коаксиальных кабеля. По одному снимается 16.8МГц на делитель, по второму подается  VCO напряжение коррекции.

В алюминиевом экране сверху, просверлить два отверстия для вывода  коаксиальных кабелей. Крышка-экран устанавливается на место обязательно.

Модулятор передатчика маяка.

Микроконтроллер

Компаратор

Коммутатор

Схема балансировки уровней девиации

Схема сброса PTT.

ФАПЧ  CD4046 с интегратором

Делитель на 1680  (193ИЕ2, 564ИЕ15)

Схема формирования частоты 1000 Гц (метод синхронного деления из основной  опорной частоты).

Трансформаторный блок питания с линейными стабилизаторами аналого-цифровой схемы маяка.

Продолжение следует…