走近EME通信實驗下篇

時間：2014-11-22　來源：中國集群通信網(wǎng)　作者：吳國光　點擊：次

主頁（http://www.by236.com）：走近EME通信實驗下篇

要成功地完成EME通信，必須有一定的基本器材裝備，如收發(fā)信機、天線以及附屬設(shè)備等。這些裝備的功能與整體系統(tǒng)所能發(fā)揮的能力有著密切的關(guān)系。從理論上講，發(fā)射部分重點是大的發(fā)射功率，對于接收機而言，高的靈敏度和低的噪聲是重點，而天線系統(tǒng)主要是高增益低損耗等。EME通信系統(tǒng)中，發(fā)射機的輸出功率經(jīng)由低損耗的電纜送至天線端，再由天線向月球發(fā)射。由于電波的路徑非常長，并且月球反射波散開的面積非常大，接收天線只能收到很小的回波，接收天線輸出的微弱信號經(jīng)過前置放大器預放大以后，送到接收機進行變頻、中頻放大和解調(diào)，最后恢復出聲音信號，輸出供人或電腦進行信息判讀。如上期所述，采用JT65模式進行EME通信，由電腦運算進行信號的調(diào)制和解調(diào)，操作者根據(jù)屏幕的信息進行判讀，令EME的操作門檻大為降低，可以采用相對比較普通和簡單的器材，即使你只有一根八木天線和幾十瓦的功率，通過努力也可以享受EME通信的樂趣。

個人認為，使用2×5單元陣列比使用單個10單元八木天線有優(yōu)勢。為啥？從方向性方面想想，方向性越尖銳越能集中能量擊中月球。把八木天線堆成天線陣列可以提高增益和方向性，但將八木天線擺在一起會產(chǎn)生彼此干擾的現(xiàn)象，因此天線之間的距離需要耐心調(diào)整，以求得到最佳的增益和方向性。天線陣列由多條八木天線組合，若分別輸入信號會形成非常復雜的系統(tǒng)，一般采用功率分配器及電纜移相器等將輸出功率做適當?shù)姆峙洌{(diào)整后再分別饋送到每條八木天線的輸入端。頻率高的天線結(jié)構(gòu)比較小，并且增益容易做得比較大。因此，在居住條件比較狹小的日本，天線比較小的430MHz和1.2GHz等高頻段EME通信比較活躍。1.2GHz頻段以上的微波頻段除了用八木天線陣之外，比較多的是采用拋物面反射式天線，拋物面天線的增益更大，方向性更好。拋物面反射式天線的增益和拋物面的截面積有關(guān)，所以，拋物面天線的增益能夠做得非常大。拋物面天線的反射面并不需要用整塊金屬板制作，可以采用金屬網(wǎng)或金屬條來構(gòu)成，只要反射網(wǎng)的網(wǎng)孔小于十分之一波長就可以。這樣可以節(jié)省制作材料，使制作變得容易，同時，也可以大為減輕天線的重量，減少天線的風阻，減輕天線在架設(shè)、跟蹤和定位等方面的困難。拋物面天線只要通過更換或者增加饋源就能改變天線的工作頻段（當然增益和指向性等特性會有變化），而且通過旋轉(zhuǎn)小小的饋源就能改變天線發(fā)射和接收的極化，這樣就能更方便地跟蹤調(diào)整天線的極化來減小法拉第旋轉(zhuǎn)引起的信號衰落。因此，拋物面天線被廣泛應用于EME通信。

第二種是極軸架設(shè)。天線固定在一個主軸上，預先調(diào)整主軸安裝仰角角度和月亮軌道平面相垂直（注意不是和地面垂直哦）的位置上固定好，這樣只要單純旋轉(zhuǎn)主軸，就能在整個看到月亮的天空中跟蹤月亮。由于月亮在天空的移動速度比較慢，大約每小時15°，因此，采用這種架設(shè)方法很容易用人工追蹤月球，只要你有足夠的體力跑來跑去調(diào)整天線的旋轉(zhuǎn)角度就行了，這可是強身健體的好方法。就算用電動控制，也只需要采用一個天線旋轉(zhuǎn)器，只要坐在Radioroom(電臺室)里就能夠隨時控制天線對準月球，多爽！第三種是兩軸架設(shè)。天線分別由水平方向（東南西北）旋轉(zhuǎn)器和垂直方向（仰俯）旋轉(zhuǎn)器控制（有的廠家把兩個旋轉(zhuǎn)器做在一起稱為水平仰角旋轉(zhuǎn)器）。采用這種架設(shè)方法的天線可以指向空中任意一點，這是最普遍的EME通信天線的架設(shè)方法。受歡迎的原因是建造的方法清楚明白，不像極軸架設(shè)那樣需要設(shè)置極軸仰角角度（因為這個角度會隨著月亮的軌道平面相對地球赤道面作不停地擺動而變化，每天大約有2°的變化量，因此，每次運用都要進行調(diào)整）。但是，兩軸架設(shè)要有效地追蹤月球，需要同時調(diào)整方向角和仰俯角。所幸的是隨著個人電腦的普及，已經(jīng)有HAM開發(fā)出利用電腦控制兩軸旋轉(zhuǎn)器的跟蹤軟件和接口，只要在軟件中設(shè)置好電臺所在位置坐標，軟件會自動從網(wǎng)上下載標準時間和月球準確的軌道信息，軟件即可自動計算和控制天線實時跟蹤月球，在整個EME通信的過程中，甚至都不需要人去干預。通過改變下載輸入的不同軌道參數(shù)信息，軟件還可以使天線用于跟蹤各種衛(wèi)星，從而使天線很容易地用于進行衛(wèi)星通信。有的HAM嫌用電腦控制麻煩，干脆在天線上安裝一個小攝像頭，通過人工操作旋轉(zhuǎn)器使從攝像頭上看到的月亮影像在屏幕中間，由于月亮在天空的移動速度慢，如此也能達到跟蹤月亮的目的。但這種方法在有密云或雨天時就無法應用了。