Invito all E M E CQ CQ CQ

Invito all’ E. M. E CQ CQ CQ Sezione A. R. I. Lucca 13 novembre 2009

Earth Moon L’E. M. E. o Moonbounce è una tecnica per effettuare QSO facendo “rimbalzare” un segnale radio sulla Luna. Earth

Perché l’EME? • Perché è una sfida tecnica e operativa che non finisce mai. • Perché consente di lavorare il DXCC in VUHF. • 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 - 800000 Km) • Il “rimbalzo” e fattori propagativi multipli comportano un’attenuazione elevatissima dei segnali (fino a -270 d. B) 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 50 Mhz ai 24 Ghz • 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 50 Mhz: 2 yagi >1000 W 144 Mhz: 2 yagi >500 W 432 Mhz: 2 -4 yagi >500 W 1, 2 Ghz: Par. 3, 0 mt >100 W 2, 3 Ghz Par 2, 0 mt >75 W 5, 7&10 Ghz Par 2, 0 mt >25 W JT 65 (A-B-C) 50 Mhz: 1 yagi >100 W 144 Mhz: 1 yagi >100 W 432 Mhz: 1 -2 yagi >100 W 1, 2 Ghz: Par. 2, 0 mt >50 W 2, 3 Ghz Par 1, 5 mt >10 W 5, 7&10 Ghz Par 1, 5 mt >10 W*

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 K 1 JT (per un minuto) K 1 JT de IK 5 QLO (al minuto successivo) IK 5 QLO de K 1 JT OOO (K 1 JT ha copiato entrambi i call) K 1 JT de IK 5 QLO RO (Ho ricevuto i tuoi O e ti passo O). IK 5 QLO de K 1 JT RRR (ricevuto RO – il QSO è valido) K 1 JT de IK 5 QLO 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, K 1 JT 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.

WSJT 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. La rivoluzione Digitale: WSJT Per L’EME attualmente il più popolare è: JT 65 A/B/C JT 65 utilizza la messaggistica standard del QSO in CW unita alla flessibilità e versatilità di un approccio “visuale” al traffico radio.

Trasmissioni Digitali

JT 65 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, 8 Hz • Guadagno medio rispetto al CW: 10 d. B.

Shorthand Sync DS KV

Qso in WSJT

L’evoluzione : MAP 65 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 JT 65 • 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 -200 Khz di ogni banda con il CW nella parte bassa ed il JT 65 in alto es. 144. 100 -144160 sottobanda digitale EME per i 2 mt. • 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 JT 65 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 N 0 UK per i 144 Mhz e HB 9 Q per le bande superiori

Si, ma come iniziare? • La banda migliore per cominciare sono i 144 Mhz per cui per cominciare dovrei avere: • Un RTX da almeno 100 W, 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, RT 50/20, 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

W 5 UN E’ la stazione EME che da decenni tiene a battesimo in EME quasi tutti quelli che si affacciano all’EME su i 144 Mhz. Le sue 32 yagi a polarizzazione commutabile offrono la possibilità di qso in CW con 100 W e una yagi 8 -10 el e, in JT 65 con una 4 ele e 10 W. Naturalmente il QSO non è garantito: i molti fattori di attenuazione della tratta Terra Luna Terra posso sommarsi rendendo impossibile il contatto.

W 5 UN, David Blaschke

E qualcuno che esagera… RN 6 BN – 64 Yagi X-pol

EME in Portatile Con l’avvento del JT 65 è ormai possibile attivarsi con una semplice stazione e fare molti qso, e le spedizioni sono DP 1 POL – 1296 Mhz Antarctica sempre più frequenti, . 9 J 2 JD – 144 Mhz TF / DL 3 OCH – 1296 Mhz

Tools Per pianificare l’attività e verificare le proprie possibilità in EME esiste una “Suite” software che da decenni è il punto di riferimento: VK 3 UM; 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: VK 3 UM; EME CALC:

EME per tutti: le 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

PI 9 CAM 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 144 Mhz e i 10 Ghz. Durante i contest attivano un RX connesso ad internet. http: //www. camras. nl/

N 9 JIM 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 (!). www. jamesburgdish. org

8 J 1 AXA 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 www. 8 j 1 axa. jp

8 N 1 EME • 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: //8 n 1 eme. jp/

Link Utili • WJST Homepage: • • Moon Net Reflector: www. physics. princeton. edu/pulsar/K 1 JT/ QRP EME by HB 9 Q: www. hb 9 q. ch www. nlsa. com/nets/moon-net-help. html • Bollettino EME 144 Mhz: • Bollettino EME 432 e superiori: • EME in 50 Mhz di IW 5 DHN: www. df 2 zc. de/newsletter/ www. nitehawk. com/rasmit/ www. qsl. net/iw 5 dhn/

Path loss • • 50 Mhz 144 Mhz 432 Mhz 1296 Mhz 2320 Mhz 5760 Mhz 10000 Mhz - 243 d. B - 252 d. B - 261 d. B - 271 d. B -276 d. B -284 d. B -289 d. B 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 d. B 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 440 hz sui 144 Mhz fino a 30 Khz a 10 Ghz.

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 (>20 d. B). • La rotazione Faraday è proporzionale alla densità di elettroni liberi (ionizzazione) ed è maggiormente presente di giorno. • In 144 Mhz la rotazione del piano può avvenire in pochi minuti, mentre in 432 Mhz 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 non sono affatto trascurabili nelle bande sotto i 432 Mhz. • 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 432 Mhz sono negative.

Spettrogramma del JT 65 C