Длинные волны. С чего и как начать?

Дипазон ДВ 135.7-137.8 кГц среди прочих радиолюбительских направлений стоит особняком. С одной стороны - все довольно просто - техника по сложности мало отличается от УНЧ - по крайней мере ее радиочастотная часть, прохождение достаточно предсказуемо, большинство фирменных трансиверов позволяют принимать сигналы ДВ. С другой - есть ряд препятствий (конечно же преодолимых!), из-за которых попытки освоить этот интереснейший диапазон "нахрапом" в ряде случаев терпели фиаско:
- любительский ДВ диапазон узок - менее 3 кГц и рядом с границами диапазона работают нелюбительские передатчики (HGA-22 на 135.34 и DCF-39 на 138.83) с мощностью несколько десятков килО! Как в хорошем КВ контесте!
- нет возможности эксплуатировать полноразмерные антенны ввиду их габаритов (длина волны примерно 2200 метров). К примеру, моя Т-образная ДВ антенна - 16 метров вертикаль и 80 метров горизонталь - эквивалентна антенне с размерами 1.16 х 5.8 метров на 160 метровый диапазон!
- ввиду небольших антенн - подавляющее большинство сигналов "негромкие" :) и принимаются исключительно при помощи компьютера. Бывают, конечно, и приятные исключения - вот громкий сигнал Дмитрия RA3YO, QRB около 600 км.

Если стало страшно, то дальше можно не читать, а вернуться к привычным делам: и DX-инг, и УКВ, и контесты, и цифра, и даже "садоводство" на 80-ке - все это безусловно полезно и увлекательно. Ну, а если вам захотелось новых ощущений, милости просим в мир ДВ!

Я долго сомневался, писать ли эту статью, ведь "информация на тему", и очень добротная, уже давно имеется ( сайт RU6LA, сайт RA3YO), сам учился на опыте Дмитрия RA3YO, за что ему огромное спасибо. Андрей RN3AGC очень доходчиво описал процесс калибровки Арго... Я решил все же показать и свое видение процесса "с чего начать". Пусть во многом повторю своих коллег, не беда, но, если эта писанина поможет кому-нибудь стартануть на ДВ, буду безмерно счастлив :).


ПРИЕМ И АНТЕННЫ.


Рассмотрим вариант применения промышленного трансивера, большинство из которых имеют приемлемую чувствительность на длинных волнах. Опишу общие принципы, так как главное - понять идею как настраиваться, дальше можно будет экспериментировать.

На данный момент основная активность на ДВ сосредоточена в следующих участках: 136.169-136.175 - окно, где Европа передает маяки для других континентов, 137.775-137.782 - Европа слушает другие континенты, а активность простым CW и более медленными его разновидностями QRSS и DFCW сосредоточена в районе 137700. Таким образом, учитывая рядом находящиеся станции HGA22 и DCF39, можно предложить такую схему (см. рисунок). Синяя полоска - ДВ диапазон. Трансивер включен в режим USB, на шкале частота 136.000 кГц. Позже, когда вы поймете принципы настройки и калибровки, пробуйте CW режимы, учитывая pitch tone и т.д., а понять всю процедуру проще в USB моде. Итак, на трансивере USB и шкала показывает 136.000 кГц. Все, мы принимаем сразу весь диапазон, за исключением принесенного в жертву 300 герцового кусочка! Ручку валкодера можно больше не крутить, при условии что уже была проведена калибровка.

Под калибровкой будем понимать настройку системы трансивер-компьютер на точное отображение частоты принимаемого сигнала. Из-за незаметных для КВ неточностей установки кварцованых гетеродинов, трансивер имеет (может иметь) некоторую погрешность пребразования частоты, и, если неточность в 5-7 Герц никак не заметна на КВ/УКВ, на ДВ можно и промахнуться, так как в "очень медленных модах" прием ведется в окне 3Гц и даже меньше!

Программы для приема медленного телеграфа можно взять на http://www.weaksignals.com/ . Качайте ARGO или SPECTRAN. Первая более популярна для ДВ, но иногда бывают проблемы со встроенными звуковухами на AC97 и на многоядерных системах. Более функциональная, но и более сложная и ресурсоемкая - Specrtum Lab от DL4YHF.

Рассмотрим калибровку на примере АРГО.
Качаем, устанавливаем программу, подключаем вход звуковой карты компьютера к трансиверу (приемнику). Трансивер перестраиваем на частоту 134.43 кГц в USB и начинаем калиброваться по сигналу станции HGA-22, работающей на частоте 135.43 кГц. Из динамика должен быть слышен тональный сигнал частотой 1 кГц, прерывающийся примерно 1 раз в 10 секунд короткой цифровой посылкой. Сигнал звучит примерно так:
Пример 1 - прием на щупы от тестера - без заземления и катушек. Полоса 500 Гц.
Пример 2 - прием на большую антенну с удлинняющей катушкой и землей. Полоса 500 Гц.
Запускаем АРГО. Так выглядит окно при первом запуске:
Нажимаем кнопку Start и, если все подключено правильно, видим вертикальную светлую полосу в районе отметки 1000 Гц. Это и есть нужный нам для калибровки сигнал HGA22.
Подводим указатель мыши на эту полосу и кликаем левой кнопкой. АРГО переключится в горизонтальную 3 секундную моду. Не вдаваясь в подробности алгоритмов пребразований Фурье, хочется отметить, что чем выше значение моды (3-120 секунд) в пункте Mode меню, тем уже полоса пропускания и медленнее движение экрана, но, тем сильнее видны слабые сигналы.
Выберем для начала и включим 30s dots моду. Дадим программе поработать. Рассмотрим такой (синтетический) вариант:
Видно, что в данном случае погрешность установки частоты составляет -1.10 Гц, строка Peak at 998.90 указывает на это. Далее, нажимаем Setup->Calibration, в окне калибровки набираем измеряемую частоту 100000 и получившуюся 99890 (в данном примере). Для получения более высокой точности калибровки, значения частот умножаем на 100 и вводим без запятых, просто как целые числа. Вот и вся калибровка. Теперь частота линии равна или очень близка к 1000.00 Гц. Всю процедуру можно повторить в 60 или 90 секундной моде - точность калибровки будет выше.
Для того, чтобы отображалась реальная частота, в окне калибровки есть поле Offset. Туда введем частоту, которая установлена на трансивере - 134430, которая в сумме с 1 кГц дает частоту 135430 - частоту работы HGA22.
Теперь перестраиваем трансивер на 136000, заходим в Setup->Calibration, и, не трогая ничего более, меняем Offset на 136000, нажимаем Ок. Программа готова к приему любительских ДВ станций! Частоту приема меняем только ползунком АРГО, трансивер больше не перестраиваем.

Все аналогичные манипуляции необходимо проделать и при использовании других (самодельных, SDR) приемников. У меня, например, используется очень простой тракт: ФСС, смеситель, ЭМФ на 500 с полосой 0.5 кГц, УПЧ, детектор, УНЧ. Первый гетеродин настраиваю на 137300 Гц и получаю, с учетом полосы пропускания ЭМФ, прием в кусочке 137300-137800.

Для приема на первоначальном этапе можно использовать любую антенну: имеющуюся КВ или просто длинный провод из окна или балкона на дерево или соседнее здание. Эффективность приема будет, естественно, возрастать с увеличением длины полотна. Ed RU6LA применяет 2км Бевериджи и всегда получает превосходные результаты по приему. В сложных условиях (индустриальные помехи, помехи от радиовещательных станций) есть смысл посмотреть с сторону магнитных рамок K9AY и M0BMU. Главное - что-нибудь принять полезное, а потом можно будет экспериментировать и с разными антеннами, и с преселекторами, и с удлинняющими катушками.


ПЕРЕДАЧА И АНТЕННЫ.


Многие любители ДВ останавливаются на этапе только приема. Тому есть ряд причин: невозможность установить что-либо подходящее из антенн, отсутствие (по крайней мере на данном этапе) промышленных трансиверов (передатчиков) и т.д. Если у Вас дошли руки до постройки передатчика на ДВ - поздравляю, значит интерес к этому непростому диапазону не исчез.

Есть много самых разных реализаций передающих систем на диапазон 137 кГц. Самый главный узел - это задающий генератор. От его стабильности зависит успех работы в длинных модах QRSS 30 - 120. Наиболее простым и недорогим решением видится применение синтезатора частоты, специально заточенного для ДВ. Дмитрий RA3YO разработал очень удачную конструкцию: Синтезатор RA3YO. Это очень гибкое решение позволяет одновременно получать нужные частоты для предачи, проводить QSO в режимах CW, QRSS, DFCW и вести лог. При этом, управление синтезатором осуществляется от звуковой карты компьютера - не нужны валкодеры и т.д.. Аналогичную конструкцию использует RA9CUA, см. сайт RA9CUA

Если Вы работали с микроконтроллерами, или если Вам не лень разобраться с несложной технологией их программирования - смею предложить вариант DDS синтезатора на одной микросхеме. Конструкция из разряда - "проще некуда". Есть прошивка, управляющая программа, исходник, иструкция по программированию. Железо собирается на макетной плате и залезает в спичечный коробок. Работаю уже довольно продолжительное время на таком DDS - пока доволен.

Есть еще варианты получения нужных высокостабильных частот для передатчика: использование сигналов лабораторного генератора, передача с КВ трансивера на частотах, скажем, 13.770 МГц с последующим делением на 100 и т.д., на любой вкус и цвет; можно найти просто кварцевый резонатор на необходимую частоту...

Далее - усиливаем сигнал. Подходит для усиления на таких частотах почти все: и транзисторы, и лампы, и даже некоторые микросхемы УНЧ. Я применяю на момент написания этих строк предусилитель на копеечной TDA 2030. Схема включения - типовая, за исключением трансформатора на ферритовом кольце для согласования со входом основного усилителя. 5W усилитель на TDA2030 от OM2TW. Сигнал Юрия EW6BN (QRB ~30км) с таким QRP усилителем и настроенной в резонанс антенне принимался у меня очень даже уверенно (549).

Для дальнейшего усиления сигнала популярно решение на MOSFET полевиках типа IRF640 и тому подобных. Очень подробно все описано у G0MRF, RA3YO.

Что касается антенного хозяйства - для успешного старта на ДВ подойдет любая КВ дипольная антенна на низкочастотные диапазоны 80 или 160 метров. Нужно лишь закоротить оплетку и центральную жилу коаксиального кабеля в месте подключения к катушке. Излучает, теоретически, только вертикальная часть, вся горизонтальная - это емкостная нагрузка. Прочтите статью RA9MB на сайте RU6LA, там очень доступно описано как работают разные ДВ антенны, как грубо расчитать емкость получившейся конструкции и т.д.
На рисунке представлена типовая схема включения антенн типа диполь, InvVee, Windom, Маркони и других, конструктивно похожих. Обычно для удлиннения делают одну "большую" высокодобротную катушку на каркасе приличного диаметра (у меня ~30см) и вариометр для точной настройки в резонанс. Большую катушку лучше намотать немного больше расчетного и сделать несколько отводов. Для расчета катушек под подходящий каркас и провод хорошо подходит MMANA. Вариометр располагается вблизи рабочего места оператора. Настройке антенны в резонанс соответствует максимальное свечение лампочки. После окончательной настройки антенны лампу заменяем перемычкой.
ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ В 100 И БОЛЕЕ ВАТТ И ХОРОШЕЙ "ЗЕМЛИ" АВТОМОБИЛЬНОЙ ЛАМПОЧКИ 12В 2А МОЖЕТ ОКАЗАТЬСЯ МАЛО . Согласование производится переключением отводов согласующего трансформатора усилителя.
Важнейшее значение для эффективной передачи имеет качественное заземление. Жителям городских квартир проще - подключаем водопровод и земля готова, всем остальным - как повезет. Рецепт один - чем больше и глубже загоним в Землю металла - тем лучше. На песчаных почвах мне не помогали короткие по 80-100 метров противовесы. Верный показатель хорошего для ДВ заземления это небольшое количество витков во вторичной обмотке согласующего трансформатора при большом токе в антенне.


Вот и все, что можно предложить "со своей колокольни". Может быть масса других мнений - у каждого свой опыт. Вообще ДВ тем и привлекает, что в некоторых случаях нет общих рецептов типа: "возьми 127,4 метра провода, повесь на высоте 17,3 метра и будет счастье и КСВ 1. :)" Тут все по-другому, приходится искать, думать, порой напрягать коллег. Всем успехов в освоении ДВ. 73!