Аппаратура

Аппаратура станции RU0LL

 Для поставленной задачи — излучение образцового сигнала передатчиками FMT, самым важным является необходимость наличия высокостабильного опорного генератора.

Такими передатчиками являются так-же  маяк на диапазоне КВ   и  маяк   на   диапазоне УКВ частот.

Многолетнее исследование и сравнение различных генераторов, в моей лаборатории, позволило определиться с окончательным выбором модели как самого генератора, так и всей схемы формирования излучаемого сигнала поступающего в антенну.

Исследованию подвергались только лучшие термостатированные генераторы номиналом частоты 5 и 10 Мгц, от довольно древних (конца семидесятых годов), до современных моделей, например от такой известной фирмы “Морион,  специализирующейся на изготовлении прецизионных генераторов.

Техническим заданием было определено — выяснить подходящий генератор по такому параметру как кратковременная нестабильность, удобство калибровки, невосприимчивость к мощным излучениям и помехам.

В результате длительных наблюдений, измерений параметров и многомесячных сличений дрейфов частот, выяснилось, что опорный генератор “Нарцисс” 1976г. — полностью соответствует всем критериям для решения поставленной задачи. Кратко остановлюсь на особенностях данного генератора.

Основное и определяющее его достоинство перед другими опорниками – двойное термостатирование. Они получили название DOXCO. При этом, во втором контуре нагрева, температура прецизионного кварцевого резонатора, поддерживается с точностью (вдумайтесь!) до одной десятитысячной доли градуса, в точке перегиба самых важных характеристик кварцевого резонатора около 68 +_0.0001 градусов Цельсия. Раньше эта технология была инновационной и в то время основывалась на электронно-механическом способе удержании температуры, в большом объеме, с помощью специального кристаллического вещества — дифенила заключенного в двигающийся сильфон, входящий в цепь схемы обратной связи электронно-механического регулятора температуры.

Так-же уникальной особенностью данного генератора — является отдельная система дистанционной коррекции частоты, которая не содержит варикапов и выполнена чисто механически на электродвигателе. Через замедляющий редуктор, ферритовый стержень вводится-выводится из катушки входящей в цепь коррекции частоты кварца. Отсутствие варикапов в цепи коррекции частоты, значительно улучшает шумовые характеристики генерируемого сигнала.

Стеклянный вакуумированный кварцевый резонатор возбуждается на пятой механической гармонике и имеет добротность не ниже 2 000 000. Он находится внутри стального сильфона во втором контуре термостата. Необходимо отметить, что почти пятидесятилетнее естественное старение пластины кварца, привело к улучшению кратковременной и долговременной стабильности генерируемого сигнала. И это очень здорово!

Вся ВЧ электрическая схема генератора находится в первом контуре термостабилизации, где поддерживается температура 63 градуса с точностью до десятой доли.

На максимальные параметры этот генератор выходит после двухнедельной непрерывной работы. Режим работы – круглогодичный, без выключения.

Генератор весит 4,7 килограмм, потребляет энергии до 30 Ватт.

Вторая по важности задача — это метод калибровки своего опорного генератора с целью получения высокостабильного по времени сигнала с абсолютной точностью до -11 степени, номиналом 5 Мгц.

Для этого мной были изготовлены несколько систем, получившие названия стандарт частоты — GPSDO.

Я применил и на данный момент использую два различных по принципу работы такие устройства, которые позволяют сличать и корректировать основной опорный генератор “Нарцисс”.

Первый GPSDO – основан на системе ФАПЧ, с временем ФНЧ 5 секунд. Синхронизирующая частота 10 КГц выходящая с блока U-Blox LEA-6T, который принимает и обрабатывает сигналы со спутников, сравнивается с частотой внутреннего генератора типа “Гиацинт-М”, частоту которого в режиме реального времени поддерживает с абсолютной точностью до -10 степени. Однако кратковременная стабильность данного решения не идеальна.

Второй GPSDO – основан на системе подсчета особо высокостабильных односекундных импульсов PPS, которые принимаются и обрабатываются другим U-Blox LEA-8M. Длительный подсчет импульсов в течении многих часов специальным микроконтроллером с последующей выработкой сигнала ШИМ для управления термостатированным генератором ГК54-ТС, позволяет получить абсолютную точность уже до -11 степени.

Этот генератор является основным эталоном в шеке RU0LL, от него синхронизирована вся приемная аппаратура контроля и измерительные приборы, проводится калибровка звуковых карт компьютеров на частоте 1 КГц.

Дополнительной функцией GPSDO генератора, является выход на разъем RS232 сигнала для организации местного NTP сервера и синхронизацией времени c него трех компьютеров, с точностью ограниченной только работой операционной системы. В результате эта точность многократно лучше времени, например берущегося с интернета и составляет всего несколько десятков миллисекунд. Такая точность необходима для работы современных узкополосных цифровых видов связи, привязки к меткам времени, а так-же других важных измерений в области астрономии и сейсмологии.

Система сличения и контроля частот с трех генераторов обеспечивается двумя двухканальными осциллографами с различными функциями, позволяющими с полной уверенностью контролировать частоту опорного генератора “Нарцисс”, превосходящего по основному параметру кратковременной нестабильности частоты, все остальные мои системы.

После того, как есть уверенность в точности опорного сигнала 5 МГц, следует синхронизировать передатчик, в качестве которого выступает трансивер Kenwood TS950SDX. Для этого сигнал опорного генератора подвергается делению до частоты 10 КГц, который подается на специальный вход синхронизации трансивера.

Шаг перестройки самого трансивера составляет 1 Гц. Для получения более мелкой сетки, используется способ корректировки частоты опорного генератора, с возможностью гарантированного контроля, до значения одной сотой доли герца, на частоте излучения сигнала.

Это происходит на базе независимой приемной системы, с помощью приемника Р160П, с программным анализатором спектра Spectrum Lab. Генерируемая мощность на НЧ-ВЧ диапазонах (усилитель ALPHA-87A) подается в апериодическую антенну горизонтальной поляризации высотой 20 метров, направленностью с юга на север.

На ВЧ — 3 елемента Yagi, антенна Steppir, на мачте высотой 22 метра.

Передающая станция расположена в г. Уссурийск, QTH Locator PN53xt, высота над уровнем моря около 30 метров.

Имея такие параметры передатчика, гарантированно обеспечивается качество и точность сигналов, с возможностью проведения радиолюбительских FMT измерений.

Вся аппаратура, кроме усилителя мощности, запитана через высококачественный источник бесперебойного питания двойного преобразования, производства фирмы Liebert, мощностью 1500 Ватт.