Amatorskie Analogowe Przemienniki Radiowe UKF

Podstawowy problemem związany z wykorzystywaniem fal ultrakrótkich (powyżej 30 MHz) to ich ograniczony zasięg. W przeciwieństwie do fal krótkich, fale UKF rozchodzą się na odległości niewiele przekraczające linię horyzontu, dlatego dla urządzeń pracujących w tym paśmie niezwykle ważną rzeczą jest jak najwyższe zainstalowanie anten zarówno odbiorczych, jak i nadawczych. Można porównać to do wchodzenia na drzewo: im wyżej wejdziemy, tym więcej widzimy.

Przy przeciętnych warunkach propagacyjnych krótkofalowcy w amatorskich pasmach UKF (np. 2m lub 70 cm) osiągają następujące maksymalne zasięgi:

  • stacja stacjonarna (z wysoko zainstalowanymi, dobrymi antenami) w łączności z inną stacją stacjonarną – od kilkudziesięciu
  • do kilkuset km, stacja stacjonarna w łączności ze stacją typu
  • mobile (czyli zainstalowaną w samochodzie) – od kilkunastu do kilkudziesięciu kilometrów, stacja stacjonarna ze stacją typu portable (czyli przenośną, ręczną) – od kilku do kilkunastu kilometrów.

Zasięg w łącznościach na trasie samochód – samochód, samochód – stacja przenośna, stacja przenośna – stacja przenośna to przeważnie kilka kilometrów, w drastycznych przypadkach (przeszkody terenowe, zakłócenia przemysłowe) może zmniejszyć się nawet do kilkuset metrów.

Jeśli więc w większej aglomeracji miejskiej dwóch krótkofalowców (stacje A i B) zapragnie zamienić ze sobą kilka słów (czemu nie) za pomocą przenośnych radiostacji o niewielkiej mocy, a są od siebie w znacznym oddaleniu, można śmiało powiedzieć, że się nie usłyszą. Przypadek ten ilustruje rysunek 1:

 

przem1

 

 

Może się jednak zdarzyć, że obaj odbierani będą przez kolegę (stacja C), mieszkającego w wysokim wieżowcu, na szczycie którego umieszczona jest antena o wysokim zysku (czyli o wysokiej zdolności przechwytywania fali elektromagnetycznej). Sytuację taką przedstawia rysunek 2:

przem2

 

 

W tym przypadku stacje A i B mogą prowadzić ze sobą korespondencję za pośrednictwem operatora stacji C, która po prostu przekazuje słyszane informacje od stacji A, do stacji B i na odwrót. Prowadzi to jednak do zbędnego zamieszania, wydłużonego czasu zajmowania kanału, przekręcania przekazywanych przez stację C informacji itd. Ponadto może się zdarzyć, że pomimo iż stacje A i B są w radiowym zasięgu stacji C, zdolnej do przekazywania pomiędzy nimi informacji, to po prostu jej operator właśnie ucina sobie poobiednią drzemkę. Aby nie uzależniać się od tego typu sytuacji, już dość dawno temu pomyślano, że przykładową stację C że można zastąpić automatycznym urządzeniem – tzw. przemiennikiem (zwanym również przekaźnikiem lub repeaterem). Zasada jego działania po dzień dzisiejszy pozostała taka sama. Przemiennik składa się z trzech części: odbiorczej, nadawczej i układu sterowania. Do jego funkcjonowania potrzebne są dwa kanały. Przyjmijmy, że będą to dwie konkretne częstotliwości: 145.600 MHz (kanał wyjściowy przemiennika) i 145.000 MHz (kanał wejściowy przemiennika). Na częstotliwości 145.000 MHz przemiennik z pomocą wysoko usytuowanej anteny odbiera słaby sygnał stacji A, aby w tym samym momencie wyemitować go na kanale 145.600 MHz, także z pomocą wysoko umieszczonej anteny i z nadajnika o większej mocy, niż znajduje się w ręcznym urządzeniu stacji A. Korzysta na tym operator stacji B, który dzięki temu może bez problemu słyszeć swojego kolegę – A. Możemy to zobaczyć na rysunku 3:

 

przem3

 

 

Oczywiście sytuacja odwraca się, gdy stacja B nadaje, a stacja A słucha. Praca przez tego typu przemiennik wymaga posiadania urządzenia, które automatycznie przestraja się z kanału wejściowego na wyjściowy w momencie przełączania przycisku PTT (nadawanie – odbiór). Jest to tzw. shift. W amatorskim paśmie 2m jest to 600 kHz, natomiast na 70 cm shift wynosi 7,6 MHz. Oczywiście jest możliwość ręcznego przełączania kanałów, ale jest to bardzo uciążliwe i niepraktyczne. Schemat blokowy przemiennika zamieszczamy na rysunku 4:

 

przem4

 

Oczywiście w praktyce nie stosuje się głośnika i mikrofonu, natomiast łączy się nadajnik i odbiornik za pomocą odpowiedniego połączenia kablowego. Często zdarza się, że konstruktor przemiennika oddala część nadawczą od części odbiorczej nawet na kilka kilometrów. Obie części łączone są wtedy łączem radiowym, które zastępuje kabel. Oddalanie od siebie anten przemiennika stosuje się z chęci wyeliminowania zakłócającego wpływu anteny nadawczej na odbiorczą. Schemat blokowy przemiennika z łączem radiowym można zobaczyć na rysunku 5:

 

przem5

 

Stosuje się jeszcze filtry rurowe, czyli tzw. dupleksery. Ich zadaniem jest umożliwić podłączenie nadajnika i odbiornika przemiennika do jednej anteny. Bez ich istnienia odbiornik nie tylko nie odbierałby sygnału zakłócany przez część nadawczą, ale mógłby ulec uszkodzeniu od zbyt wysokiego napięcia w.cz na swoim wejściu. Zadaniem dupleksera jest oczyścić sygnał nadajnika i nie dopuścić go do części odbiorczej. Schemat blokowy przemiennika z filtrem rurowym zamieszczony jest na rysunku 6:

 

przem6

 

Jak można zauważyć, amatorskie (i nie tylko) przemienniki posiadają jeszcze układ sterujący całym systemem. Służy on do:

  • załączania nadajnika przemiennika. Ponieważ nadajnik przemiennika nie powinien pracować przez cały czas (np. ze względu na niepotrzebne zajmowanie kanału), stosuje się jego zdalne załączanie. W zależności od rodzaju układu sterowania można to zrobić na dwa sposoby: podając przez chwilę na jego częstotliwości wejściowej sygnał zmodulowany tonem 1750 Hz (europejski standard) lub jakikolwiek inny sygnał. Rozmowa na przemienniku pierwszego typu prowadzona jest w następujący sposób: stacja A za pomocą tonu 1750 Hz otwiera przemiennik. Jego nadajnik uruchamia się wtedy przeważnie na okres kilkunastu sekund. Jeżeli w ciągu tego czasu odbiornik przemiennika nie odbierze żadnego sygnału, wówczas urządzenie z powrotem wyłączy się przechodząc w stan czuwania. Jeśli jednak w tym czasie odbiornik wychwyci, że stacja A coś mówi, natychmiast przekaże to do wyemitowania nadajnikowi. Jeśli stacja A prowadzi rozmowę na przemienniku ze stacją B, to sygnały będą retransmitowane przez taki okres czasu, jaki będzie potrzebny. Jeśli jednak korespondenci zrobią sobie dłuższą przerwę, to przemiennik wyłączy się i całą procedurę będzie trzeba rozpocząć od początku. Przemienniki tego typu mają tą zaletę, że nie uruchamiają ich przypadkowe zakłócenia, tak jak dzieje się to w przypadku przemienników drugiego typu, które otwierane są jakimkolwiek sygnałem (nawet samą falą nośną) podanym na częstotliwości wejściowej. Ze względu na częste przypadkowe załączenia się przemiennika, jego nadajnik po zaniku sygnału wejściowego nie powinien pracować dłużej niż przez 2-3 sekundy. Jednak przemienniki uruchamiane bez tonu są u nas ze względu na prostotę i wygodę obsługi coraz częściej konstruowane. Nie trzeba ponadto w tym przypadku posiadać radiotelefonu potrafiącego generować ton 1750 Hz, co jest szczególnie ważne dla posiadaczy starego, demobilowego sprzętu typu Radmor FM 3001, FM 315 itp.
  • generowania znamiennika. Ponieważ krótkofalowców obowiązują pewne przepisy, to także konstruowane przez nich urządzenia powinny spełniać określone normy. Nie może istnieć sytuacja, że nikt nie wie, co to za stacja pojawiła się właśnie w eterze. Dlatego podczas pracy przemiennik co kilkanaście sekund na swoim sygnale emituje nadawany telegrafią (F2A) tzw. znamiennik, czyli swój znak (identyfikator). Jest to ponadto bardzo praktyczne, ponieważ dzięki temu krótkofalowcy szybko mogą zorientować się czy jest i na jaki kierunek w danym dniu dobra propagacja – czyli szczególnie dobre warunki do rozchodzenia się fali radiowej. Podobną funkcję pełnią także radiolatarnie. Dla przykładu: krótkofalowiec w Gdańsku słysząc przemiennik podający znamiennik SR0CB może spojrzeć do odpowiedniego spisu przemienników aby dowiedzieć się, że właśnie w stronę Lublina jest sens kierować swoje anteny. Ponadto krótkofalowiec dostaje dzięki istnieniu znamiennika potwierdzenie, że otworzył właściwy przemiennik.
  • generowania roger-beep’a. Roger beep swoim krótkim, “kłującym” bipnięciem sygnalizuje przejście korespondenta z nadawania na odbiór. Jego istnienie powinno przypominać, że jeżeli na sygnale nadajnika przemiennika w danym momencie nic nie słychać, ale nie było roger-beep’a, to nasz korespondent może po prostu nic nie mówi, ale trzyma załączony swój nadajnik (np. zastanawia się, co by tu jeszcze powiedzieć) i mówienie do niego w tym momencie nie ma sensu, bo po prostu nas nie usłyszy.

Na zachodzie Europy (ostatnio także i w Polsce, artykuł pisany w 2000 r.) równolegle do możliwości otwierania przemienników tonem 1750 Hz wprowadzono otwieranie tonami w systemie CTCSS. Przemienniki takie zostały zakodowane tonem o częstotliwości podakustycznej, który jest nadawany w czasie całej transmisji do przemiennika. Przemiennik jest tak długo włączony, jak długo jest ten ton kodowy nadawany. Przemienniki na tych samych kanałach mają różne tony kodowe i dlatego stacja będąca w zasięgu nawet kilku przemienników na tym samym kanale może świadomie wybrać, przez który przemiennik będzie pracowała. Przemienniki z kodem CTCSS muszą mieć możliwość uniwersalnego otwierania tonem 1750 Hz, zaś nie mogą mieć możliwości otwierania samą falą nośną. Tak więc użytkownik ma możliwość wyboru – albo wywołania selektywnego CTCSS, albo – czasami ryzykownego – otwarcia tonem 1750 Hz kilku przemienników. CTCSS (Continous Tone Code Squelch System) jest to system stałego tonu podsłyszalnego otwierającego blokadę, nadawanego w sposób ciągły z sygnałem mowy. Ponieważ ma on częstotliwość poniżej normalnych częstotliwości mowy to nie zakłóca on rozmowy. System ten może być stosowany w dwojaki sposób:

  • Stacja rozmówcy wysyła określony sygnał kodowy CTCSS, który otwiera blokadę tylko określonego przemiennika, pozwalając na rozpoczęcie retransmisji przez przemiennik,
  • Uruchomiony przemiennik jeśli ma zabudowany system CTCSS, emituje sygnały rozmówcze wraz z sygnałem CTCSS, który z kolei otwiera blokadę u drugiego korespondenta. W ten sposób korespondent ten jest na nasłuchu tylko określonego przemiennika. W czasie nadawania znamiennika przez przemiennik sygnał CTCSS nie jest nadawany.

Oczywiście, jeśli nadają jednocześnie dwa przemienniki w tym samym kanale to słychać obu korespondentów, lecz statystycznie biorąc przy zachowaniu krótkich rozmów znakomitą większość czasu odbiera się tylko jeden przemiennik, ten z którym ma się wspólny kod CTCSS. Większość współczesnych TRX 145 MHz (2m) i 432 MHz (70 cm), zarówno mobil jak i przenośnych (handy) posiada wbudowany koder CTCSS, w starszych przewidziane jest miejsce na wbudowanie opcjonalnie stosunkowo taniego kodera.

W Polsce w ostatnich latach uruchomionych zostało wiele nowych przemienników FM, głównie w paśmie 145 MHz. Powstawały lokalne grupy inicjatywne, nierzadko o dużych zdolnościach technicznych i ambicjach. Niektórzy zapomnieli o podstawowym zadaniu przemienników FM – stworzenie możliwości lokalnych łączności przez stacje mobil (/m) i przenośne (/p), które z natury rzeczy mają mały zasięg bezpośredni. Z przemienników tych mogą korzystać także stacje stacjonarne, ale na zasadach drugorzędności, tj. przez krótką chwilę, w czasie gdy stacja mobil lub przenośna (portable) z niego nie korzysta. Stacje stacjonarne powinny zawsze sprawdzać, czy korespondent jest słyszany na częstotliwości wejściowej i jeśli tak, to uzgadniać z nim kanał simpleksowy i zwalniać przemiennik. Zasada taka jest niestety przez niewielu przestrzegana i nierzadko okupują oni przemiennik przez wiele minut. Powoduje to pretensje innych potencjalnych użytkowników. Jeszcze gorszą sprawą jest traktowanie przemiennika jako środka dla łączności DX-owych. Łączności takie nie są zaliczane do żadnych współzawodnictw.

W Polsce w paśmie 145 MHz wykorzystywanych jest 8 kanałów. Od 1996 r. wprowadzonych zostało dalszych 8 kanałów połówkowych (x) przy zastosowaniu odstępu międzykanałowego (rastru) 12.5 kHz. Wszystko to jednak będzie nieskuteczne, jak długo poziom techniczny naszych przemienników i ich użytkowników będzie nieodpowiedni. Warunkiem podstawowym jest aby przemienniki rzeczywiście posiadały modulację 12F3, miały wąskie pasmo wejściowe, niski poziom szumów fazowych i odpowiednią stabilność częstotliwości. Niespełnienie tych wymagań powoduje słyszalność przemiennika na kanałach sąsiednich i odwrotnie wchodzenie stacji operatora jednocześnie na dwa lub więcej przemienników. Dysponujemy w wielu przypadkach przestarzałym sprzętem adaptowanym z demobilowych urządzeń o innych przestarzałych standardach i który nie spełnia współczesnych wymagań. Ale na to nie ma rady – wzrost liczby użytkowników – wymaga podniesienia poziomu technicznego urządzeń. Znacznie lepiej przedstawia się sytuacja w paśmie 70 cm. Jest tam więcej kanałów przemiennikowych (32 + 31) i zasięgi przemienników są mniejsze i stąd znacznie mniej problemów z koordynacją. Niestety u nas bardzo powoli powstają nowe przemienniki w tym paśmie. Są także prowadzone próby z przemiennikami na innych, wyższych pasmach amatorskich, jednakże właściwości fal radiowych o częstotliwościach powyżej 1 GHz nie stwarzają dobrych warunków do ich użytkowania.

A co z zasięgami np. ponad 1000 km? Dla osiągnięcia większych zasięgów w pasmach 2m i 70 cm trzeba korzystać z przemienników zainstalowanych na sztucznych satelitach Ziemi. Do takich przemienników nadaje się np. na 70 cm a słucha na 2m. Oczywiście mogą wystąpić inne kombinacje – na przykład nasłuch na 10m (wszystko zależy od filozofii konstruktora i przeznaczenia przemiennika). Do pracy przez satelity najlepiej używać stacjonarnych, kierunkowych anten, sterowanych specjalnymi programami komputerowymi, chociaż często zdarza się, że słychać na nich stacje wchodzące z anten dookólnych. Ze względu na to, że satelity wirują wokół własnej osi, polaryzacja fali docierającej na Ziemię co chwila zmienia się. Dlatego dobrze stosować jest anteny o polaryzacji kołowej. Co prawda tego typu antenę charakteryzuje ok. 3dB gorszy zysk, ale w ten sposób unika się charakterystycznego zanikania sygnału z satelity.

Przepraszam za odręczne rysunki.

Autor – Paweł Rożenek SQ8BGQ/M0PPR

 

 

 

 

908 total views, 1 views today

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

CAPTCHA
Change the CAPTCHA codeSpeak the CAPTCHA code