A budapesti jeladók története

Írta: Biczó Csaba HG5AZB

A jeladók fontosságát akkor láttuk be  (5BMU Csaba és 5AWS Gábor) amikor a 23cm-es amatőrsávot próbáltuk felderíteni. Először persze csak szűrőket és kisteljesítményű adó-vevő konvertereket próbáltunk készíteni, hogy egymással tudjunk forgalmazni. Mivel antenna és vevő méréseket akartunk végezni ezért szükségünk volt jelforrásra. Spektrumanalizátorhoz mint vevőhöz hozzáfértünk, de ez a méréseket nem befolyásolta igazán csak a mérés pontosságát igazolta.  Megalkottuk első 23cm-es jeladónkat amit ideiglenes jelleggel 5AWS-nél üzemeltettünk. Egy aktivitási hétvégén összeakadtunk  23cm-en HG-5ED Ernővel aki elmondta, hogy jól hallja a szerkezetünket. Ezután megtudtuk Ernőtől, hogy Dobogókőn hasonló jeladó üzemel csak nagyobb teljesítménnyel , és pontosabb kristályoszcillátorral.  Ernő már ekkor rég a 10GHz-es amatőrsáv rejtelmeit kutatta. Az első kitelepüléseinken már az antenna irányállításra használtuk. A későbbiekben  vevő előerősítő vizsgálatára, antennák egymással való összehasonlítására használtuk, és természetesen nem feledkezhetünk meg a terjedési viszonyok vizsgálatáról. A jeladóra körsugárzó antennát érdemes kapcsolni mivel pont az a cél, hogy minden lelkes amatőr aki a nagyfrekvenciával akar foglalkozni annak legyen egy közeli jelforrása illetve egy távoli. Az a legoptimálisabb amennyiben a jeladó olyan magaslati pontra van telepítve, ahonnét akár több száz kiló méterre is hallható bizonyos körülmények között.

1997-ben engedélyt kaptam, hogy  a Misina tetőn lévő TV adó egyik szintjén jeladókat üzemeltethetek. Azóta ott 6 sávon üzemel jeladó 70cm, 23cm,13cm, 6cm,3cm,1.5cm igen jó megbízhatósági tényezővel.

2003-ban 5BDJ Géza keresett meg azzal az ötletével, hogy János-hegyen van lehetősége jeladókat telepíteni, de a megvalósításhoz segítségre van szüksége. Megbeszéltük (5BDJ 5ED 5BMU 5AZB) mit tudunk közvetlen legyártani illetve mik azok a részegységek amiket meg kell vásárolni. Evvel egy időben elindítottuk a frekvencia kiválasztást illetve engedélyezési procedurát. Természetesen olyan frekvenciát akartunk választani, hogy minden sávon a három utolsó karakter egyezzen meg, így rögtön lehet tudni kinek a jeladójáról van szó, ez alól csak két sáv kivétel a 2m és a 70cm mert ott nem régen szervezték át a sávon belüli szegmenseket. Egyeztetni kellett még a szomszédos országok társszerveivel. Ez pl:1296.875MHz, 2320.875MHz-es frekvenciák. Az engedélyeket 144MHz-től 76GHz-ig kérte meg Géza (5BDJ). Ez persze nem azt jelenti, hogy egyszerre egy időben kell felszerelni mind a 9db jeladót.

Sok  műszaki problémát kellet már tervezéskor jól megfontolni illetve az eddigi tapasztalatokat felhasználni. Ilyen gond a nagy hőmérsékleti tartomány, a külső belső paraméterek mérése valamint a közös tápfeszültség biztosítása a 60méter magasban lévő berendezéseknek, és talán a legfontosabb, az interferencia mentes üzemeltetés egy olyan távközlési toronyban ahol Budapest szinte minden rádió forgalma hallható. Ez persze azt eredményezte, hogy minél jobban meg kell védeni a jeladók adó fokozatát az antenna felől érkező jelektől. Harmonikus sugárzást is az előírt értékek alatt kell tartani mivel vendégségben vagyunk az egyik mobil szolgáltató tornyán.

A jeladók elvi működése:   Egy termosztátos kristály oszcillátor adja a frekvencia sokszorozóknak a 10E-8-on pontos alapfrekvenciát ez általában 100MHz-130MHz (jeladó függő paraméter). Ezen oszcillátor frekvenciáját mind tápfeszültségre mind hőmérsékletre nagyon pontosan kell tartani. A tápfeszültségekre minden esetben külön stabilizátort építettünk be. Az alapfrekvencia bejut a többszörözőbe, majd onnét a az erősítőláncba. A jeladók billentyűzését már évek óta 5BMU tervezi és készíti el. Most egy olyan zseniális megoldást talált ki és valósított meg, hogy eleinte nem akartam elhinni, hogy ez valaha fog működni. Egy 55x55 dobozba fér el a PIC illetve pár darab kiegészítő alkatrész. A PIC-be töltött software amitől függ, hogy milyen szolgáltatást ad a jeladó. Minden jeladó alapban adja  a mindazon paramétereket amiket szabványosan adnia kell (magasság, lokátor, hívójel,). Ami újdonság az, hogy adják a belső hőmérsékletet illetve az antenna ponton lévő teljesítményt. Ezen utóbbi értékek természetesen mindig az aktuális értékek. Amennyiben a kimenő teljesítmény csökkenne úgy az üzemeltető azonnal észreveszi. Mindegyik jeladó végfokozatában van egy iránycsatoló ami a kimenő teljesítményt méri egy dióda segítségével. Hiteles teljesítménymérővel felvettem a Pki/Umonitor karakterisztikát, majd 5BMU ezt a görbét beletöltötte a PIC-be a többi paraméter mellett.  Rossz terjedéskor mindig aggódtam, hogy a misinai jeladók miért jönnek gyengén, mert nem tudtam, hogy a jeladóval van-e gond vagy csak a terjedés pocsék. Így ez a gond megoldódott. Amennyiben egy helyen több sávon mennek jeladók úgy érdemes az egyiket kiválasztani (amit viszonylag „sokan” hallanak)  ami az un. delux változat ami még adja a külső hőmérsékletet, páratartalmat, és a légnyomást. Ez már majdnem egy „meteorológiai állomás”.  János hegyen a 23cm-es jeladó van úgy megalkotva, hogy minden meterológiai értéket mér és sugároz tovább.

Amikor kisugárzunk valamilyen frekvencián teljesítményt akkor annak nagyon szigorú szabályai vannak, mind a harmonikus sugárzásnak mind a kevert termékek jelszintjének. A kevert frekvencia termékek száma igen magas. 6db jeladó frekvenciája egymással összeadva illetve különbségük , az amivel feltétlen számolni kell plusz az ipari frekvenciákon érkező jelek. Ezt a hatást csökkenthetjük amennyiben olyan eszközöket helyezünk az antenna körbe ami ezt a keveredést illetve jel visszafelé jutást megakadályozza. Az egyik megoldás, hogy egy viszonylag szélessávú cirkulátort kötünk az antennakörbe. A másik megoldás a szűrők alkalmazása, vagy a két megoldás kombinálva. Természetesen ezen eszközök alkalmazásának ára van mivel csillapításuk akár mennyire is kicsi azért érdemes akkora végerősítőt alkalmazni, hogy az antenna talpponton akkor is meglegyen az engedélyben megadott teljesítmény. A harmonikus tartalom természetesen műszeres mérésnél közelíti az ideális értéket mivel a műszer 40GHz-ig közel tökéletes lezárást ad. Ez az érték 85-90dB-t is eléri, míg az antenna csak a működési tartományban ad illesztett lezárást a harmonikus frekvenciákon pedig illesztetlen lezárást ad, ezért a valós körülmények között a harmonikus elnyomás már „csak” 70dB. Egy kis sávszélességű 6 körös sávszűrő a kisugárzott frekvencia tartomány körül ad védelmet mind kimenő mind bejövő irányban azonban a harmonikus frekvenciákon nem ad kellő védelmet ezért ott alul áteresztő szűrőt kell használni. A cirkulátor újabb védelmet ad az antenna felöl. Így már talán eleget tettünk a tiszta jelsugárzás követelményének.

Mivel a berendezések nagyon közel vannak egymáshoz ezért a végerősítő tranzisztoron megjelenhet a másik jeladó frekvenciája és keveredhet a saját kisugárzott frekvenciájával. A tápfeszültséget is formalizálni kellett mert egy tápfeszültség feladása jeladónként 60m magasba nem kis költség, ezért egy darab 4x2.5mm átmérőjű UV álló gumi szigetelésű kábel viszi a tápfeszültséget a toronyba. Van egy vízhatlan doboz fent a jeladók magasságában amibe annyi kismegszakító van amennyi jeladó. Így bármilyen hiba esetén nem rántja magával a tápot. A jeladók dióda négyessel fogadják a tápfeszt így az mindegy, hogy DC vagy AC. A tápegység egy Kathrein tápegység ami 24 V-t szolgáltat kb 5-6A terhelés mellett.   A közös tápegységes üzemeltetésnek egyetlen veszélye lehet, hogy a jeladók egymásra „szólnak” ami azt jelenti, hogy halkan de lehet hallani egy másik jeladó billentyűzését. Szerencsére ennek még csak nyomát sem hallottuk.

A 23cm-es 13cm-es és 3cm-es antenna irányt nagyon jól be tudtuk állítani amit úgy tudtunk ellenőrizni, hogy a Misinai jeladók fokra pontosan abból az irányból jöttek max. jellel ahonnan kiszámoltuk.            

A konstrukciót nekem annak idején 5ED Ernő mutatta. Nagyon ötletes mivel egyetlen egységet képez az elektronika az antennával, és nagyon időjárás álló. Egyetlen gond lehet vele, hogy van egy bemenő  teljesítményhatár ami felett nem tudjuk a hőt hová elvezetni. A szerelőlap amire a nagyfrekvenciás eszközök kerülnek egy 90 fokban hajtott kb 40cm hosszú alúmínium lap 2mm-es vastagsággal. Ezt a lemezt raktam bele egy 110mm-es PVC csőbe illetve 2db jeladót a 432MHz-est és a 24GHz-est 150mm-es csőbe.

  Az alaposzcillátort frekvenciában négyszerezzük, majd szinterősítés után a végerősítőre kerül majd onnét alulátersztő szűrökre majd egy cirkulátorra, majd a körsugárzó antennára. A kimeneti teljesítményt a végtranzisztor kollektor pontján mérjük egy iránycsatolóval amit magam raktam bele. A kimeneti teljesítmény kb. 2W A belső hőmérsékletet egy chip méri, ami a billentyűző áramkörben kapott helyet.

A baloldali képen a 2fo nagysága a jobboldali képen 3fo nagysága látható.

A 2fo az UHF TV sáv legfelső tartománya míg 3fo a 23cm-es amatőrsávban van. Mindkettő alacsonyszinten t tartása nagyon fontos. Az ábrán a marker az effektív szintet mutatja. Az elválasztást értéke a 75dB-es tartományban van mivel a kimeneti szint miatt az analizátor előtt egy fix 10dB-es csillapító van az analizátor védelme érdekében beiktatva. Az  fo-t 23dBm-nek mutatja a műszer és értelemszerűen a harmónikusokat is 10dB-el kevesebbnek mutatja. A valós harmónikus tartalom ezért nem -52.54dBm hanem -42.54dBm. Az elnyomás ezért a +33dBm és a -42.54dBm közötti tartomány azaz kb.75dB  864.948MHz-en. Ugyanez 1297.421MHz-en már 82dB.

A két ábra egy szélessávú és kissávszélességű mérést mutat.

Azok az esetleges zavarok amiket hallanánk a vevőnkel az a 2.ábrán jelentkezne. Itt a teljes ernyő szélessége 10kHz.

A 23cm-es jeladó 1296.875MHz-en üzemel. teljes billentyűző áramkőr kiépítéssel.

A végtranzisztor 24V-on adja le a max. teljesítményt ezért kellett csinálni egy 12/24V-os invertert. Oszcillátor—Sokszorozó—végfokozat—2x3 körös sávszűrő—isolator—aluláteresztő—körsugárzó slot antenna. A sokszorozót DB-6NT alkotta, a többi egységet magunk készítettük. A végerősítőbe építettünk egy iránycsatolót ami a teljesítményt méri és az adott értéket továbbítja a billenytyűző áramkörnek.  Az antennán mért teljesítmény kb. 2W.

A képen látható sávszűrőből kettő darabot raktunk a jeladóba a frekvenciában közeli zavarok kiküszöbölésére. A két darab szűrő csillapítása 0,7dB. A armónikus elnyomás miatt még egy DB6NT álltal készített alulátersztőt is kapott a jeladó mivel, a 3fo elnyomása nem volt megfelelő (csak 50dB). Az LPF beszerelése után nem tudtam a megmérni a 3. harmonikus nagyságát az ideális lezárások között. A második képen láthatjuk 5BMU Csaba bilentyűző áramkörét és a hozzá kapcsolt szondát, amik a jeladó alján de a kültérben vannak elhelyezve. A légnyomásmérő a nyáklemezre került. Csak arra kellett figyelni, hogy ne legyen hermetikusan elzárva a kültértől az elektronika.

A 13cm-es jeladó sokszorozóját is DB-6NT készítette. Szerencsére a gyártó már a nyomtatott áramkörön kialakította a a kimeneti iráncsatolót.  A képen látható sávszűrőt egy szeméttelepen szedtük fel a földről. Ennek az átviteli görbéje látható lent. Egy régi 2GHz-en üzemelő mikróhullámú berendezés része volt. Behangolás után összekötöttem egy cirkulátorral ami 2-4GHz-ig üzemel és már készen is van a jeladó. A kimeneti teljesítmény ami az antennán megjelenik kb. 1W amit a jeladó eltávírózik mint mért paraméter.Az alaposzcillátort szintén 5ED Ernő csinálta.

A 6cm-es alaposzcillátor gyártója 5ED Ernő. Sokszorozó és teljesítmény erősítő DB-6NT. Az iránycsatolót nem tette bele a gyártó de mi ezt pótoltuk. A szrőt szintén egy szeméttelepi akció során szereztük, amit magam hangoltam az üzemi frekvnciára. A cirkulátor 4-8GHz-ig megy ami abszolút ideális számunkra. A kimeneti teljesítmény kb. 90mW. A következő képen a kimeneti szűrő átviteli görbéjét és az 5760MHz-es slot antenna reflexióját láthatjuk

A 3cm-es jeladó alaposzcillátor 5ED Ernő munkája. A sokszorozó és végerősítő megalkotója  DB-6NT. A billentyűző áramkőr 5BMU Csaba alkotása. A jeladó adja a belső hőmérsékletét és a kimeneti teljesítményt. A kimeneti teljesítmény 400-500mW ami a nyári hónapokban függ a külső hőmérséklettől. A végerősítő maximális kimenő teljesítménye 560mW. Iránycsatolója gyárilag van, amit ki is használtunk. A második képen látható a jeladó spektrumképe. Jól látható a 96-szorozásból adódó zajszoknya.

A 24GHz-es jeladó. Az alaposzcillátor és 24-szerező  gyártója 5ED Ernő, a tápfesz inverter és billentyűző áramkört 5BMU Csaba csinálta. A slot antennát 5BDJ és 5ED.  A jeladó frekvenciasokszorozói 192-szeresére növelik az alapfrekvenciát. Alaposzcillátor frekvenciáját elsőköben 24-szerezi majd 8-szorozza.   125.254MHz x24=3006…MHz    3006x8=24048…MHz  A 24GHz-es sokszorozóból kijövő telj. kb. 19dBm, majd ezt egy végfokozat felerősíti 22.5dBm-re. Ez a teljesítmény megy bele a sávszűrőbe, majd a cirkulátorba, majd onnét a slot antennába. Az antennába 24GHz-en 160mW megy bele. A következő képen a sávszűrő és a cirkulátor együttes beiktatási csillapítása, majd a slot antenna reflexió görbéje látható.

A 47GHz-es jeladó az antenna hiánya miatt nem került még felszerelésre. Maga az elektronika teljesen üzemképes. Kimenő teljesítménye 15mW. Működése ugyanaz  mint az ezt megelőző jeladóknak csak itt a frekvencia sokszorozás már 384 szeres. Alaposzcillátor 122.627…MHz-en rezeg,  majd ezt 24 szerezzük, abból lesz a 2943…MHz majd újabb 8-szorozás után már 100mW teljesítménnyel a 23544MHz mérhető. Ez a frekvencia a végleges 47088.875MHz-nek a fele. Az utolsó 2-szerezést a DB6NT diodás kétszerezője végzi el.

Összefoglalás:

Ezen sorok írása közben csaponganak az ember fejében a gondolatok, hogy mi mindent nem írt le, de rá kell döbbennie, hogy a teljes gyártási és mérési procedúrát az összes mérési eredménnyel illetve fényképfelvétellel nem lehet közre adni. Szerencsére ezen eredményeket már egyszerűen lehet arhiválni.

Amennyiben valaki úgy érzi, hogy közel ennyi munkát és anyagi áldozatot szeretne befektetni, illetve kérdése van annak szívesen állunk elébe.

Bármilyen a vétellel összefüggő észrevételt Mihályi Józsefnek 5NF intézzetek, vagy írjátok be a clusterba.                                              

Végezetül szeretném megköszönni Varga Géza HA5BDJ  Peres Ernő HG5ED Mihályi József HA5NF Gondos Csaba HG5BMU Király Csaba HA5BGL  segítségét