На пути к первой связи через Луну на 47 ГГц

Как только Луна стала подниматься достаточно высоко, эксперименты с эхо-сигналами продолжились. И вот 8 августа новый этап - Barry VE4MA принял мои сигналы. Это была последовательность тире длительностью около 0,3 секунды и с периодом около 1секунды. Через три дня мои сигналы были приняты всеми участниками эксперимента. К сожалению, все мои попытки принять ответные сигналы от Gary AD6FP не дали результата. Не было даже намека на присутствие сигнала.

Следует заметить, что сейчас наихудший момент для проведения связей через Луну, особенно в диапазоне миллиметровых волн. Из-за больших потерь в атмосфере проведение связи возможно только при больших углах места. Для EME QSO с Северной Америкой есть всего 3-5 дней в месяц, когда Луна поднимается достаточно высоко, но эти дни сейчас совпадают с апогеем лунной орбиты, что дает 2 дБ дополнительных потерь. К тому же в эти дни сейчас полнолуние, что соответствует максимуму тепловых шумов Луны, В отличие от более низкочастотных диапазонов, на которых фаза Луны на шум почти не влияет (отражение там происходит на большей глубине от поверхности Луны, где температура достаточно постоянна), в диапазоне 47 ГГц наблюдается более, чем полуторакратное изменение шумовой температуры Луны. Если учесть, что диаграмма направленности антенны полностью укладывается в угловой размер Луны, то ясно, что ее шум ставит предел повышению чувствительности приемника. По этой причине решил отказаться от попыток охлаждения малошумящего усилителя. Технически это довольно сложно реализовать, а максимальный выигрыш в соотношении сигнал/шум при охлаждении жидким азотом мог составить 1-2 дБ. Судя по всему такой прибавки явно не хватало.

В результате оставался только один способ - цифровая обработка принятого сигнала. К сожалению, широко известные программы в данном случае не подходят, так как они рассчитаны на узкополосные сигналы низкочастотных диапазонов. В нашем же случае ширина спектра отраженного сигнала достигает нескольких сотен Гц. Это вызвано, во-первых, многолучевым характером отражения от Луны, когда каждый луч имеет свой доплеровский сдвиг частоты, а во-вторых, флуктуациями сигнала при распространении миллиметровых радиоволн в атмосфере. Так как ничего готового найти не удалось, пришлось думать о собственной программе. Тут мне опять повезло, мой старый знакомый Владимир Барчуков ( http://www.orc.ru/~micron ) согласился помочь в этом деле.



Первые результаты были получены 2 ноября, когда удалось принять от Gary AD6FP серию “тире”, а 27 ноября удалось выделить из шумов оба позывных (47GHz.wav). Для передачи был использован обычный код Морзе в режиме двухтоновой частотной телеграфии (BFSK), а для приема метод некогерентного накопления повторяющейся информации.

При этом надо было обеспечить высокую точность установки частот передатчика и приемника и автоматическую коррекцию постоянно изменяющегося доплеровского сдвига частоты на протяжении всего сеанса. Ведь никакой возможности подстройки частоты по реальному сигналу в данном случае нет. После того, как сигнал был выделен, выяснилось, что погрешность составила всего около 100 Гц. Еще пару лет назад это было бы невозможно, так как отсутствовали программы для точного расчета доплеровского сдвига частоты сигнала, отраженного от поверхности Луны. Теперь такие программы есть, и самая удобная из них - это последняя версия F1EHN (EME SYSTEM V5.1). Само собой разумеется, что точность калибровки частоты у обоих корреспондентов измеряется десятками герц. Для сравнения в двухметровом диапазоне это соответствует точности установки частоты около 0,1 Гц.

Анализ показал, что уровень принимаемого сигнала составлял окодо – 20 дБ по отношению к мощности шумов в полосе 2,5 кГц ( как это принято в WSJT). Для сравнения такой «авророподобный» сигнал практически не слышен и не виден с помощью программы «Spectran» с уровня около – 15 дБ.

Я предложил назвать программу MWCW (Millimeter wave CW). Однако после соответствующей доводки она может быть полезна не только на миллиметровых волнах.

Таким образом, все технические проблемы в основном решены. Осталось только дождаться высокой Луны, хорошей погоды и определенной доли удачи. И чтобы аппаратура не подвела.

Проверка и настройка ЛБВ на рабочем столе.