Invito all’ E.M.E

CQ CQ CQ

Sezione A.R.I. Lucca

13 novembre 2009

Earth

Earth

Moon

L’E.M.E. o Moonbounce è una tecnica per

effettuare QSO facendo “rimbalzare” un segnale

radio sulla Luna.

Perché l’EME?• Perché è una sfida

tecnica e operativa che non finisce mai.

• Perché consente di lavorare il DXCC in V-UHF.

• Perché è sempre più popolare con spedizioni, attivazioni etc.

• Perché gli EMEr formano una comunità di OM molto affiatata.

• Perché le cose più “difficili” danno più soddisfazione.

L’E.M.E. come una sfida:• Distanza coperta (600000- 800000Km)• Il “rimbalzo” e fattori propagativi multipli

comportano un’attenuazione elevatissima dei segnali (fino a -270dB)

Implica la necessità di:

• Antenne efficienti ad alto guadagno• Potenze di trasmissione medio – alte. • Ricevitori sensibili e selettivi.• Personal computer interfacciato alla radio e dotato dei

software adatti

L’E.M.E dove come e quando

• Sulle bande dai 50Mhz ai 24Ghz• Il Qso viene effettuato tramite lo scambio di

messaggi standard in CW o in Modo digitale, (raramente in SSB) per fare qso si prendono appuntamenti via internet (Sked - Logger) o ci si affida al caso (RANDOM).

• I picchi di attività sono concentrati intorno ai weeked di perigeo (luna + vicina alla terra).

• Ci sono 5 – 6 contest mondiali durante l’anno, il più importante è l’ARRL sulle due date di perigeo a ottobre e dicembre.

Requisiti minimi per fare traffico EME ricorrente.

CW

50Mhz: 2 yagi >1000W

144Mhz: 2 yagi >500W

432Mhz: 2-4 yagi >500W

1,2Ghz: Par. 3,0mt >100W

2,3Ghz Par 2,0mt >75W

5,7&10Ghz Par 2,0mt >25W

JT65 (A-B-C)

50Mhz: 1yagi >100W

144Mhz: 1 yagi >100W

432Mhz: 1-2 yagi >100W

1,2Ghz: Par. 2,0 mt >50W

2,3Ghz Par 1,5mt >10W

5,7&10Ghz Par 1,5mt >10W*

Il segnale è effetto da:• Attenuazione spazio libero+ riflessione della superficie lunare.• Ritardo di propagazione (eco) e distorsione di tempo/fase.• Effetto Doppler.• Rotazione del piano di polarizzazione. (Faraday)• Rumore di fondo del cielo.• QRM e QRN (noise umano e naturale)

Schema di un QSO EME• CQ de K1JT (per un minuto)• K1JT de IK5QLO (al minuto successivo)• IK5QLO de K1JT OOO (K1JT ha copiato entrambi i call)• K1JT de IK5QLO RO (Ho ricevuto i tuoi O e ti passo O).• IK5QLO de K1JT RRR (ricevuto RO – il QSO è valido)• K1JT de IK5QLO 73 (non necessario ma è di cortesia)

T = segnale presente ma incomprensibile

M= segnale comprensibile a tratti

O= segnale comprensibile

R= nominativi e rapporti ricevuti

SK= fine del collegamento

La rivoluzione Digitale: WSJT

All’inizio degli anni 2000 il premio Nobel Joe Taylor, K1JT decide di scrivere un programma che fa uso delle tecniche di elaborazione dei segnali in uso nelle comunicazioni verso lo spazio profondo e crea Weak Signal by Joe Taylor prima per il Meteor scatter e poi per il traffico EME.

La rivoluzione Digitale: WSJTWSJT è un programma che contiene al suo interno

diversi modi digitali, ognuno adatto ad un tipo di traffico diverso o che si adattano alle diverse caratteristiche propagative della banda in uso.

JT65 utilizza la messaggistica standard del QSO in CW unita alla flessibilità e versatilità di un approccio “visuale” al traffico radio.

Per L’EME attualmente il più popolare è:

JT65 A/B/C

Trasmissioni Digitali

JT65 in breve• Modulazione FSK a 65 toni• Uso di messaggi “shorthand” codificati singolarmente. • Robusta correzione di errore FEC• Averaging del messaggio ma non vengono mostrati

messaggi incompleti, o tutto o niente.• Segnale di sicronizzazione trasmesso continuamente

insieme ai messaggi.• Tre larghezze di banda: A:2,7 B:5,4 C:10,8Hz• Guadagno medio rispetto al CW: 10dB.

Measured JT65 Performance

0

20

40

60

80

100

-35 -30 -25 -20

S/N in 2500 Hz BW (dB)

Per

cen

t o

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s co

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d

KV

DS

Sync

Shorthand

Qso in WSJT

L’evoluzione :MAP65

Con l’utlizzo di un RX S.D.R.

(Software defined Radio)

è possibile visualizzare decodificare

contemporaneamente tutti i segnali presenti in

banda EME.

EME in JT65

• Una volta verificato il funzionamento di tutto il sistema occorre verificare con la bussola o riferimenti topografici il corretto puntamento dell’ antenna per poterla puntare verso la luna, se privi di elevazione dovremo attendere che il satellite entri nel lobo verticale della yagi, di solito per una yagi media dai 20° fino a all’orizzonte.

• L’attività EME si effettua in sottobande specifiche, in genere dei primi 50-200Khz di ogni banda con il CW nella parte bassa ed il JT65 in alto es. 144.100-144160 sottobanda digitale EME per i 2mt.

• Si comincia a scansionare lentamente la banda osservando la finestra “Waterfall” in cerca di “righe” che possono rappresentare dei segnali radio amatoriali

Importante: Ora Esatta!• Perché JT65 abbia il massimo di

possibilità di decodifica è necessario un timing accurato tra le stazioni.

• E’ consigliabile installare sul PC un programma di sincronizzazione ai server NTP di ora esatta.

• Un programma semplice e gratuito è Dimension 4

• Naturalmente il PC deve essere connesso a Internet…

Croce e delizia: i Logger!• I logger sono chat room per cercare sked e

segnalare la propria attività, se usati in maniera onesta sono un valido aiuto per chi comincia, i più utilizzati sono il N0UK per i 144Mhz e HB9Q per le bande superiori

Si, ma come iniziare?

• La banda migliore per cominciare sono i 144Mhz per cui per cominciare dovrei avere:

• Un RTX da almeno 100W, una Yagi da 8 – 20 elementi, dai 4 ai 10 metri di boom, meglio se a doppia polarizzazione.

• E’ indicato un preamplificatore a basso rumore possibilmente montato sotto l’antenna.

• Il cavo di discesa se superiore ai 10 metri di lunghezza dovrebbe essere a bassa perdita, H-500, RT50/20, Aircom o similari.

• Un interfaccia RTX – PC, per modi digitali, se ne trovano di molto economiche e si costruiscono con pochi componenti, WSJT e un programma di sicronizzazione oraria del PC.

Esempio di stazione E.M.E.

Schema tipico di una stazione EME

Il cuore del sistema”: IL SEQUENCER!

Per preservare l’integrità dei diversi componenti è necessario che I relè, il preamplificatore, il PA ed infine l’RTX siano commutati nella giusta sequenza!

• Il PC da il TX on

1. Relè coassiali, LNA - su OFF

2. P.A. su Operate

3. PTT RTX ON

• Il PC da il TX OFF

1. PTT RTX OFF

2. P.A. su Stand-BY

3. Relè coassiali – LNA su ON

W5UNE’ la stazione EME che da decenni tiene a battesimo in

EME quasi tutti quelli che si affacciano all’EME su i 144Mhz.

Le sue 32 yagi a polarizzazione commutabile offrono la possibilità di qso in CW con 100 W e una yagi 8-10el e, in JT65 con una 4 ele e 10W.

Naturalmente il QSO non è garantito: i molti fattori di attenuazione della tratta Terra Luna Terra posso sommarsi rendendo impossibile il contatto.

W5UN, David Blaschke

E qualcuno che esagera…RN6BN – 64 Yagi X-pol

EME in PortatileCon l’avvento del JT65 è ormai possibile attivarsi con una

semplice stazione e fare molti qso, e le spedizioni sono sempre più frequenti,.

TF / DL3OCH – 1296 Mhz

9J2JD – 144Mhz

DP1POL – 1296Mhz Antarctica

Tools Per pianificare l’attività e verificare le proprie possibilità in EME esiste una “Suite” software che da decenni è il punto di riferimento: VK3UM; EME PLANNER:

Tools Per pianificare l’attività e verificare le proprie possibilità in EME esiste una “Suite” software che da decenni è il punto di riferimento: VK3UM; EME CALC:

EME per tutti: le BIG BIG stations!

Sono Antenne di Radiotelescopi o commerciali operate da gruppi radioamatoriali oppure attivate in occasione di contest ed eventi educativi.

Offrono la possibilità di fare QSO via luna con mezzi minimali anche in microonde,

Echoes of Apollo

PI9CAM

E’ la parabola da 25 metri di uno dei primi Radiotelescopi sul suolo europeo, è stata restaurata ed è gestita da un gruppo di Radioastronomi e Radioamatori, molto attivi nei contest su tutte le frequenze tra i 144Mhz e i 10Ghz.

Durante i contest attivano un RX connesso ad internet.

http://www.camras.nl/

N9JIM

www.jamesburgdish.org

La Jamesburg Earth Station consiste in una Parabola di 32 metri utilizzata negli anni ’60 come stazione di terra per i primi satelliti geostazionari Intelsat, E’ stata rimessa in funzione da un gruppo di radioamatori che ha il permesso di usarla fino a che il proprietario non riesce a venderla (!).

8J1AXA

www.8j1axa.jp

E’ un progetto educativo che coinvolge la JAXA (Agenzia Spaziale Giapponese) per avvicinare i giovani alle tecnologie spaziali, sono attivi nei contest e e in occasione di eventi educativi. Utilizza una parabola di 18 metri una volta usata per il tracking satellitare

8N1EME• è un progetto educativo

Giapponese che si è svolto dal 2007 al 2008 (ora terminato)Usava una parabola da 32 metri di una stazione commerciale per broadcasting via satellite.

http://8n1eme.jp/

Link Utili• WJST Homepage:

www.physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/• QRP EME by HB9Q: www.hb9q.ch• Moon Net Reflector:

www.nlsa.com/nets/moon-net-help.html• Bollettino EME 144Mhz:

www.df2zc.de/newsletter/ • Bollettino EME 432 e superiori:

www.nitehawk.com/rasmit/• EME in 50Mhz di IW5DHN:

www.qsl.net/iw5dhn/

Path loss

• 50Mhz - 243dB• 144Mhz - 252dB• 432Mhz - 261dB• 1296Mhz - 271dB• 2320Mhz -276 dB• 5760Mhz -284 dB • 10000Mhz -289 dB

Osservando questi valori di attenuazione sembrerebbe che sia meglio fare l’EME sulle frequenze più basse…

In realtà sono valori che considerano un antenna isotropica, invece data una antenna di pari grandezza,(es. una parabola) il guadagno, quindi il segnale ricevuto sarà superiore al salire della frequenza. Pr = Pt*gt*gr*l, in dB Pr=Pt+Gt+L+Gr

Ritardo di propagazione (eco) e distorsione di tempo/fase

Le onde radio viaggiano alla velocità della luce C= 300.000 Km/s per cui vista la distanza media luna terra intorno ai 350.000 Km l’intero circuito viene percorso in 2,5 secondi (2,4 al perigeo – 2,7 apogeo).

Tenendo conto che le onde radio che colpiscono l’equatore lunare arrivano prima di quelle riflesse dai bordi della luna (più deboli) avremo un effetto “coda” di allungamento dei segnali. Inoltre le componenti riflesse avendo polarizzazione imprevedibile si possono sommarsi o sottrarsi alla componente principale producendo attenuazione.

Effetto Doppler.

• Lo spostamento di frequenza dovuto al movimento relativo di un oggetto rispetto alla sorgente del segnale è presente ed è prevalente nella velocità di rotazione terrestre (460 m/s).

• Lo spostamento di frequenza aumenta salendo di frequenza ed è massimo al Moonrise e Moonset andando dai 440hz sui 144Mhz fino a 30Khz a 10Ghz.

Rotazione di Faraday

• Un segnale che attraversa la Ionosfera subisce una rotazione del piano di polarizzazione.

• La differenza di polarizzazione es. da Orizzontale a Verticale comporta un’attenuazione tale da rendere impossibile il QSO (>20dB).

• La rotazione Faraday è proporzionale alla densità di elettroni liberi (ionizzazione) ed è maggiormente presente di giorno.

• In 144Mhz la rotazione del piano può avvenire in pochi minuti, mentre in 432Mhz è molto più lenta e può essere bloccata per ore intere.

• L’uso di sistemi in grado di commutare la polarizzazione H-V o a Polar. Circolare consente di aggirare il problema.

Apogeo - Perigeo

Rumore di fondo.• Oltre al rumore generato dal ricevitore il cui effetto deve

essere minimizzato con l’utilizzo di preamplificatori a basso rumore altre sorgenti apportano rumore che influisce negativamente sulla ricezione di segnali EME e tra queste:

• Rumore generato dal suolo, dal sole, dalla luna stessa, e da sorgenti radio galattiche che non sono affatto trascurabili nelle bande sotto i 432Mhz.

• Per circa cinque giorni al mese la Luna nella sua orbita attraversa il piano galattico per cui in quei giorni le “condizioni” EME sui 50-144 e 432Mhz sono negative.

Spettrogramma del JT65C