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.
КВ антенна SteppIR, три элемента, рабочий диапазон 6 — 20 метров.
Две проволочные апериодические, по 60 метров, КВ антенны диапазон 160 — 40 метров
Автоматическое согласующее КВ устройство «Ядро»
Антенный коммутатор от Р-140
УКВ антенна 5 элементов Yagi фирмы «Радиал» диапазон 2 метра
Три ВЧ фидера RFS SCF 12-50JFN
Пять кабелей управления
В 2022 году был произведён полный демонтаж антенн для проведения профилактики, ремонта, замены резиновых уплотнителей, чистки соединительных ВЧ разъемов.
В новом сезоне 2023 года, произведена модернизация антенно-фидерного устройства передатчика маяка FMT и сейчас проходят испытания всех систем.
Были произведены работы по покрытию стеклопластиковых труб слоем эпоксидной смолы с последующей окраской белой полиуретановой краской.
Обслужена механика трёх моторных блоков антенны SteppIR с измерением некоторых электрических параметров автоматики управления.
На основной несущий бум дополнительно установлен блок активной резонансной приёмной магнитной антенны. Четырёхламповый дифференциальный малошумящий усилитель позволяет добиться высокой избирательности и чувствительности, выполняя функции преселектора. Ширина полосы принимаемых частот зависит от диапазона и плавно изменяется от 30 до 300 КГц .
Диапазон приёмных частот магнитной антенны находится в полосе от 1.5 до 15 МГц и разбит на три поддиапазона, с возможностью плавной перестройки с помощью варикапной матрицы.
Работающая в непосредственной близости антенна ВЧ диапазона, не оказывает никакого воздействия на приёмные характеристики магнитной антенны, позволяющей вести одновременный приём на смежном диапазоне, во время работы передатчика мощностью 1000 Ватт.
Добавлен шестой по счёту, восьми парный экранированный кабель управления магнитной антенной, длиной 70 метров.
Данная конфигурация антенно-фидерных устройств, позволяет независимо работать на прием и передачу на трёх диапазонах одновременно используя только одну мачту.
Новая приёмная измерительная система, на базе ферритовой антенны, позволит продолжить эксперименты по исследованию ионосферы методом зондирования.