24GHz EME - ¡El reto!
La banda de 24 GHz presenta diferencias significativas respecto a las bandas inmediatamente anteriores. Mientras que en 10GHz hay contactos casi diarios a través de la troposfera a distancias muy razonables, ¡en 24GHz estos contactos sólo ocurren de vez en cuando!
La propagación a 24 GHz es diferente de la propagación a frecuencias más bajas porque hay una atenuación significativa de las señales debido a la absorción de energía tanto por el oxígeno como por el vapor de agua.
La absorción debida al oxígeno aumenta lentamente desde un valor de 0,004 dB/km a 1 GHz hasta 0,03 dB/km a 30 GHz. Por encima de 30 GHz, hay un pico pronunciado a 60 GHz, donde la atenuación aumenta a 15 dB/km. A 24 GHz, la atenuación por oxígeno atmosférico es de aproximadamente 0,0235 dB/km a una presión barométrica de 760-mm Hg y una temperatura de 20°C. La absorción debida al vapor de agua a 24 GHz es considerablemente mayor que la debida al oxígeno; de hecho, 24 GHz está cerca de un pico en el espectro del agua. Con una concentración de agua de 10 g/m³ (correspondiente a una humedad relativa del 54% a 20°C), la atenuación es de aproximadamente 0,175 dB/km.
Existe una diferencia significativa en la atenuación atmosférica entre un día frío y seco y uno caluroso y húmedo. La elevación del sistema de antenas desempeña aquí un papel muy importante: cuanto mayor es la elevación, menor es la distancia que la señal de radiofrecuencia tiene que recorrer en la atmósfera. Me refiero, por supuesto, a las comunicaciones espaciales...
En la reflexión lunar hay otros factores a tener en cuenta: el efecto Doppler y la libración. Estos dos efectos, al ser proporcionales a la frecuencia, son más del doble en relación con la banda de 10GHz.
El efecto Doppler tiene remedio, pero la libración no. Es necesario analizar previamente la hora y el día del contacto, teniendo en cuenta todos estos factores.
Por ejemplo, aunque al salir y ponerse la luna la libración es menor, también lo es la elevación, con lo que aumentan las pérdidas en la atmósfera. Lo ideal sería que la libración fuera menor cuando la Luna está a mayor elevación...
La libración hace que la señal se disperse. A medida que el eco se ensancha, la relación señal/ruido disminuye, lo que hace que la señal sea más difícil de detectar y, por tanto, si se trata de una señal digital, más difícil de decodificar. A 10GHz, la señal CW parece propagación Aurora, a 24GHz es como si a veces se tratara de un aumento del ruido de fondo...
Si suponemos un ruido de fondo uniforme, la potencia total de este ruido es proporcional al ancho de banda en el que se mide. Hay el doble de ruido (más 3dB) en un ancho de banda de 40Hz que en uno de 20Hz, y el doble de ruido (más 3dB) en uno de 20Hz que en uno de 10Hz. Así que si observamos la señal completa y esa señal tiene una relación S/N de -10dB y tiene un ancho de banda de 10Hz, si se extiende a 20Hz, la relación S/N será de -13dB y si se extiende a 40Hz, la relación S/N será de -16dB.
Hace 4 años...
Fue hace 4 años, el 7 de marzo, cuando hice mi primer contacto vía Reflexión Lunar en 24GHz y, consecuentemente, ¡el primer contacto EME portugués en 24GHz! Fue con la estación OK1KIR y me costó muchas horas, mucha sangre sudor y unas cuantas lágrimas conseguirlo. Como todo en la vida, necesité un poco de suerte... pero, como suelo decir: ¡la suerte es un trabajo duro!
El sistema que utilizaba en aquel momento tenía un SSPA de 4,5 W, que recibía 4 W en el feed. El PLL tenía una referencia muy inestable, las guías y transiciones estaban muy por debajo de lo recomendado (como más tarde comprobaría tomando medidas en el laboratorio), el relé funcionaba aleatoriamente, etc....
La antena consistía en un plato parabólico de 180cm, foco central, con una relación f/D de 0,32. La única ventaja de ser tan "profunda" era la reducción del spillover, lo que facilitaba mucho la recepción. El resto fue una auténtica odisea, ¡encontrar una alimentación que iluminara correctamente la antena parabólica reflectora!
El sistema de seguimiento era básicamente manual. Siempre estaba monitorizando el ruido térmico de la Luna y siguiéndome a través de él. La señal de OK1KIR también se usaba como referencia y yo podía hacer todos los ajustes Doppler. Como comprenderás, llegué al final del contacto ¡sintiéndome como si acabara de salir de una sauna!
El tamaño importa, pero...
Aquí hay que reflexionar un poco sobre el sistema de antenas.
La opinión general sobre las antenas es que "¡¡¡cuanto más grande, mejor!!!".
En los dos últimos años, las pruebas en 47GHz (y 76GHz) han revelado una realidad muy diferente. Al fin y al cabo...
¡¡¡Resulta que la calidad y el tipo de superficie reflectante juegan un papel absolutamente fundamental!!! No se trata sólo de comprobar que toda la radiación converge en un único punto en el supuesto foco. Importa que toda la superficie del espejo sea de alta calidad, con un RMS superficial bajo (ver las ecuaciones de Ruze).
Ni siquiera estoy hablando de los reflectores de rejilla o malla que se utilizan habitualmente.
Mi antena de 3m de diámetro (malla de 2,4mm x 2,4mm), en 10GHz, tenía el mismo rendimiento que el reflector sólido de 1,8m... ¡pero con los problemas de apuntamiento, anchura del haz y peso! No quieres usar una antena grande solo para la foto y para impresionar a los vecinos...
¡¡¡Resultó que una antena de 120cm de alta calidad daba el mismo rendimiento que una antena de 220cm!!! A veces incluso mejor. Por supuesto, hay que tener cuidado con el tipo de alimentación, la optimización del foco, las pérdidas de guía, el LNA, etc.
El tamaño de la antena siempre importa, pero la calidad de la misma tiene que estar en consonancia con los requisitos. El tamaño por el tamaño no es la solución.
El peso de la estructura y las distorsiones mecánicas también influyen en el rendimiento. De momento tengo una estructura radiante flotante, lo que significa que no está sujeta a variaciones térmicas ni al peso del sistema en el que está instalada, por ejemplo. La estructura que soporta el sistema de RF del foco debe reforzarse para que no influya en el diagrama de radiación ni distorsione la superficie reflectante.
Para comparar, en este sitio se pueden analizar las prestaciones de varios sistemas de 24GHz:
https://pa0ehg.com/24ghzemestations.htm
Todas las pruebas que se han realizado con antenas más pequeñas, empezando por la offset de 60 cm (CAS60) a 47GHz, están registradas en este sitio:
https://pa0ehg.com/47ghzperformance.htm
Las antenas Kathrein no son precisamente baratas, pero dan excelentes resultados, lo que las convierte en una excelente inversión. La próxima en probarse será una de 180cm, la CAS180, de Eddy, ON7UN.
El sistema de seguimiento
El sistema de seguimiento juega un papel fundamental. Asegurar que siempre hay una alineación correcta es la diferencia entre hacer o no hacer contacto.
Actualmente utilizo un sistema Slew Gear, con un codificador óptico de acimut de 18 bit y un inclinómetro digital para la elevación.
Todo el sistema se describe aquí, y ha sido el resultado de los últimos años de pruebas en 47GHz:
https://github.com/EA3HMJ-Tracking-Software-Suite
El sistema actual
Se ha optimizado la iluminación de la plataforma giratoria, se han sustituido las guías por unas con mejores características, se ha cambiado el interruptor de la guía WR42, y el PA es ahora un TWT.
Inicialmente, el TWT en el que pensaba era un RW1136, pero desde que tuve la oportunidad de usar un RW1127, éste es el que estoy usando ahora. El RW1136 puede entregar cerca de 15W, el RW1127 está entregando 26W. ¡En EME necesitas potencia! Y mucha.
También estoy construyendo un SSPA con dos TGA4915s, y espero conseguir 14W de salida.
El sistema es todavía extremadamente experimental y provisional, como se puede ver en las siguientes fotos:
El TWT y la fuente están colocados en la base de la estructura de la antena, sin afectar al brazo que sujeta el sistema en el alimentador, asegurando que siempre esté bien posicionado en el foco. La salida del TWT se conecta al relé a través de un tramo de guía flexible. Tiene 0,7dB de pérdida, por lo que es un detalle a mejorar.
Detalle del driver PA del TWT. El TWT necesita unos 2W de entrada para 26W de salida. El SSPA de la foto puede entregar hasta 4.5W, por lo que hay atenuadores antes de él para calibrar la entrada máxima, ya que el transvertidor entrega 2W.
El driver sólo se alimenta después de que llegue una señal de enclavamiento del relé, procedente de un interruptor de posición final del tambor.
Detalle del banco de pruebas y medición final de potencia En este punto se ajustó la tensión de la hélice y la corriente catódica.
Resultados
Los primeros contactos se realizaron en condiciones meteorológicas normales de finales de invierno: cielo parcialmente nublado, algo de humedad pero no excesiva.
Las señales fueron muy buenas. Las siguientes fotos muestran el contacto con Gerard, PA0BAT, y Mitsuo, JA1WQF:
¡El contacto con Japón se inició cuando la luna aún estaba baja y bloqueada!
Y no podía terminar sin la foto de la baliza DL0SHF, extremadamente útil para pruebas, ajustes, etc.
24GHz es una banda fabulosa para la experimentación. Espero que haya más estaciones operativas.
Sitios para visitar, además de los que ya he enumerado:
https://www.bobatkins.com/radio/
https://wettersat.bplaced.net/EME/EME.html
73, Miguel
CT1BYM
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- Escrito por Miguel Pelicano
El dia 17 de Diciembre 2023 las previsiones en el Cantábrico para Tropo eran magníficas.. Con mi estación recién montada en fijo para 10 ghz en (IN83AH37) ( parábola PF 60cm, 7w TVTER y rotor AZ/EL SPX-02XY), tenía pocas esperanzas, al vivir en un valle tìpico del interior de Cantabria, sumido en un hoyo,con apenas distancia a las elevaciones muy cercanas de todo mi entorno ( 250, 400, 650metros.. algunas apenas a 500m de distancia de mi QTH en línea recta,lo que hace sean auténticas "paredes" que me obligan a elevar en EME por encima de 8 grados en ciertas direcciones para poder ver la Luna,,,)de poder realizar un QSO. De hecho, monté la estación más pensando en Rainscatter/Airscatter como únicas "vias de escape": La única "puerta abierta" al horizonte con cierta elevación baja, se encuentra entre los rumbos 330 y 5 grados..,mirando al NNW-N..lo que en la práctica sólo la franja de 350-05 grados hace que sea útil,..pues sólo me entra realmente Reino Unido..y aún con todo ,con unos 13Km hasta el mar y elevaciones a unos 2-3 Km de 200m.
Estando en el chat ON4KST, Dave (G4GLT) me comunicó que, por vez primera,estaba escuchando con señales muy fuertes la baliza provisional EA1EK (10368.895 Mhz,CW/Opera), situada en IN73WJ, abierta a la costa y unos 14km de mi QTH),,, y me invitaba a un primer intento de QSO.Dave estaba en el locator IO80DO .Como en mi caso, su QTH fijo está en una depresión en el SW de Inglaterra (IN80CM), lo que le obliga a desplazarse unos pocos Km a una colina cercana,
Quedamos en la frecuencia 10368.250 y, para mi sorpresa, pude ver en el waterfall del IC705 y escuchar, claramente los puntos en CW de Dave. Afiné apenas 1 grado el rumbo...y ,aunque con cierto QSB, logramos completar el comunicado en CW con reportes por ambas partes de 559. La distancia, 810km..nada mal para la inauguración de mi estación fija.Dave utilizaba una parábola de 50cm y 5w. Me comentó que hacía algo de viento en su zona que le complicaba apuntar.Al filo de las 1200UTC finalizamos el QSO.¡Casi se me sale el corazón por la boca!.Literalmente.
Posteriores citas con colegas franceses, que me daban reportes de 559,579 e incluso 599 de la baliza EA1EK en las inmediaciones de Paris , no dieron resultado alguno, ya que eso implicaba rumbos a 30-40 grados ..y ya he comentado que es imposible desde mi ubicación fija. No obstante, hicimos un sked para esa misma tarde sobre las 1530UTC, y me desplacé a un locator cercano a EA1EK.Ya desde IN73WK ,monté el tripode con la parábola offset 60cm y el Tvter 10Ghz con 1w..y en unos minutos escuchaba las balizas F1ZUQ, F1ZAI,F1ZAP. Finalmente logramos sendos QSO,s en SSB , 10368.200Mhz,con señales 57-59 por ambos lados, y un ligero QSB. Primero con Maurice, F6DWK ,quien utilizaba 25W y una antena de 1m desde el sur de Paris ,en JN18CS ( 771Km) y posteriormente con Marc F6DWG/P con 20w y 1m de antena desde un poco más al norte, en JN19AJ (817km).
Lo intenté posteriormente con F4CKV/P, Pierre,desde JN16NL y con F5BUU ,Jean Claude,desde JN03PO, pero claramente en esas direcciones no estaban las condiciones como más al Norte.Pierre utilizaba 250mw y una PF de 60cm .El ducto parecía estar claramente al N-NE.
Caía la tarde ,la niebla y ,casi sin luz, recogí todo y salí de los acantilados de Punta Ballota , cerca de Tagle,,de vuelta a casa,
Saludos
Antonio-EA1IW
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- Escrito por EA1IW
Gracias a la Sección Comarcal URE Sierra de Guadarrama y al comité organizador del “CT <> EA uW Group”, un año más podremos intercambiar nuestras experiencias e ideas nuevamente, así como medir nuestros equipos.
En esta ocasión la visita del Micromeet, será en las instalaciones de la Agencia Europea del Espacio (ESAC) en Villafranca del Castillo.
Dado el incremento de asistencia en las últimas ediciones, este año hemos decido realizar el evento en el Centro de Congresos Fray Luis de Léon en Guadarrama. Esto nos permite crecer en aforo y tener espacio adicional en el exterior para las demostraciones. También cuenta con la comodidad de comer y pernoctar en el mismo centro.
Hemos preparado diversos Packs de alojamiento y comidas que ya puedes reservar ahora mismo.
Te animamos a que traigas tus equipos de microondas y de medición para poderlos mostrar, compartir tus vivencias con ellos y si lo deseas lo puedas medir y evaluar.
Aunque no seas “usuario” de las bandas de microondas si te interesa la experimentación y la ciencia seguro que en el Micromeet 2024 encontraras contenidos de tu interés.
Para facilitar la gestión del evento te agradecemos que te registres lo antes posible y reserves tu alojamiento si fuese necesario. ¡Gracias!
Para más información en la web https://micromeet.org/ escríbenos a Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
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- Escrito por Super User
Al iniciarse en el mundo de las Microondas, una de las dudas que aparecen es conocer que opciones existen en el mercado en cuanto a Transverters se refiere
Aquí podreis incontrar las opciones actuales (Octubre de 2023) para operar sin tener que diseñarlo todo desde el principio.
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- Escrito por ALEJANDRO Fernandez Ponce
https://youtu.be/mSc2togPDCg?feature=shared
Bueno pues después de varios intentos por fin lo conseguimos.
1705km.... en 5,7ghz
Gracias Manel por la paciencia ?
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- Escrito por cecilio sanchez del pino
El pasado domingo 7 de Mayol, Iban EB3FRN nos brindó una charla sobre Baudline y su uso con en SigDigger. Baudline est una herramienta de analisis de señales muy recomendable para señales extremadamente debiles. Más información: Sitio web de Baudline
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- Escrito por Super User
El pasado domingo 7 de Mayol, Gonzalo EA1IYR nos brindó una charla sobre la nueva herramenta de compensación del doppler en SigDigger. Esta herramienta será de gran utilidad para la la detección de señales debiles, las cueles pueden ser integradas en el tiempo una vez se les ha compensado el doppler.
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- Escrito por Super User
El pasado domingo 30 de Abril, Gonzalo EA1IYR nos brindó una charla sobre la nueva herramenta de medida de potencia en señales. Esta herramienta será de gran utilidad para la determinación del SNR con gran exactituda de las señales recibidas, permitiendo la comparación de las prestaciones entre distintas estaciones.
Enlace de descarga de la presentación
Enlace descarga del Jupyter Notebook
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- Escrito por Super User
El siguiente texto es de una entrevista para el podcast “El mundo en nuestra antena” de Arturo Vera. Fue publicada en dos audios en octubre y noviembre de 2017, que están disponibles en la web de URE (Nº 354 y 356). A raíz de la aparición del IC-905, el primer equipo comercial con capacidad de trabajar en microondas y el revuelo que esta causando, me ha parecido interesante rescatar esta entrevista y actualizarla. Las preguntas son las que se puede hacer cualquier neófito y creo que sirven para que el que se plantee trabajar microondas tenga claros algunos detalles. Y otra cosa, este post lo voy a ir actualizando de manera recurrente. Así que si lo volveis a leer de vez en cuando podreis ir viendo las novedades
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- Escrito por Luis Fernandez Cormenzana
Bueno una tarde más y con algún que otro problemilla al final se hizo. Justito pero se logró. Gracias Manel por el rato y el intento que al final se pudo conseguir.
Gracias a Miguel Ct1bym por servirme de guía ya que el transverter patina un poco.
Con 100mW
73 Cecilio eb8brz
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- Escrito por cecilio sanchez del pino
En el día 30 de Julio se conseguiran algunos contactos entre Algarve, IM57PC y las Islas Canárias, IL28HA, distância de 1187km, tropo maritima.
Una baliza de pruebas se instaló en Lagos, Praia de Porto Mós, con el indicativo provisório CT1BYM/P. Esta baliza tiene 2W y una bocina de aproximadamente 10dBi, frequencia de 10368.825MHz.
Todos los demás contactos se hicieran con una parabólica offset de 60cm y 3W (CT1BYM/p) y una parabólica de 60cm foco central y 2W (EB8BRZ).
Los señales fueran muy buenas, por veces 59+10. en los dias seguientes se hicieran más contactos en SSB y FM.
La baliza está en CW y modo Opera, para monitorizacion de las condiciones de propagación. hasta el dia que escribo, 7 de Agosto de 2022, fué siempre (!!) recebida.
Estamos a etudiar la posibilidad de esta baliza se quedar en este local, que reune condicionas fenomenales para tropo maritima. La dirección de radiacion és EA8 y D4, pero el Norte de Africa e Isla Madeira también la pueden recebir.
Con la colaboración de R.E.P., Rede dos Emissores Portugueses, ya se solicitó al regulador portugués un indicativo: CS5SHF.
73, Miguel
CT1BYM
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- Escrito por Miguel Pelicano
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