|
Vítáme Vás na stránkách výrobce elektronických stavebnic
Ing. Miroslav GOLA emgo@iol.cz Dnes Vás seznámíme s oblastí využití radioelektroniky, která je v úzkém sepětí s dalším technologickým zázrakem dvacátého století: astronautikou ve službách meteorologie a pestrou plejádou satelitů, jejímž úkolem je předávat na Zemi obrazové materiály. [ ÚVOD ] [ NOAA ] [ METEOR ] [ METEOSAT ] [ ANTÉNY ] [ RX ] [ INTERFACE ] [ LNC ] [ SW ] [ WWW ] [ ZÁVĚR ] SATELITY VE SLUŽBÁCH METEOROLOGIE Když italský fyzik Guglielmo Marchese Marconi (1874-1937) podniká památného dne 12 prosince v roce 1901 úspěšné pokusy s přenosem rádiových vln přes Atlantik (v kanadském Newfoundlandu přijímá bezdrátovou telegrafií první zprávu ze starého kontinentu: tři tečky, neboli písmeno S), jistě netuší jakého rozmachu dosáhne radioelektronika na přelomu druhého tisíciletí.
Guglielmo Marchese Marconi (1874 - 1937) vynálezce prvního prakticky použitelného přenosu informací pomocí radiových vln Za své rychlé rozšíření pak obecně radioelektronika vděčila dalším objevům (zejména pak objevu elektronky v roce 1904 a polovodičového tranzistoru na sklonku roku 1947), díky kterým bylo možné konstruovat výkonné rádiové vysílače, a samozřejmě také dostatečně citlivé rádiové přijímače. První pravidelné rádiové vysílání bylo zahájeno v USA (v Pittsburghu ve státě Pennsylvania) v roce 1919, u nás pak o pouhé tři roky později (z vysílače ve Kbelích, na vlně 1150 metrů). Mnohé z velkých vynálezů, by vůbec nespatřily světlo světa, nebo by se vůbec nedočkaly významnějšího praktického využití, kdyby nebyly doprovázeny stejně bouřlivým vývojem na poli technologickém. Vždyť kde by byl dnešní telefon, rozhlasový přijímač, televizor či dokonce počítač, kdyby nebylo tranzistorů, integrovaných obvodů a dalších zázraků moderní elektroniky? Elektronika má svoji historii nejen na poli profesionálním, ale vždy byla doprovázena zájmem amatérů, kteří ve svém volném čase pěstovali zajímavé a ušlechtilé hobby - a tak tom je dodnes. Jejich hobby je podporováno produkcí řady výrobců - kteří nabízejí stavebnice pestrého spektra elektronických modulů, jejichž využití je velmi různorodé a doslova zasahuje do všech oblastí. Díky Internetu však můžeme nejen sledovat nabídku trhu hotových výrobků (přijímačů, transceiverů, antén a nekonečně pestré plejády dalších doplňků), ale i nahlédnout do tvůrčí dílny mnoha elektroniků a radioamatérů doslova v celém světě. Vřele vám doporučuji navštívit na Internetu adresu http://www.intio.or.jp/jf10zl/ na níž publikuje 42 letý Japonec Kazuhiro Sunamura JF10ZL, který není elektro inženýrem, jak by se dalo usuzovat z hojnosti a kvality publikací s radioamatérskou tématikou, ale technický specialista ve strojírenství. Dalším, neméně zajímavým zdrojem stavebních konstrukcí je známý server na Internetu na adrese http://www.qsl.net/ kde bych upozornil na autora publikací v našem rodném jazyku na adrese: http://www.qsl.net/ok2xdx , velkým zdrojem inspirace je i adresa http://www.hw.cz/ .
Zdá se, že pokles zájmu o vlastní domácí stavbu radioamatérských
zařízení se nedostavil. Pravda, dnes je na výběr z mnoha výrobků
světových firem a také této výhody patřičně využíváme.
Takže původní důvod se časem jaksi vytratil a zůstává jen
zakoušení opojného pocitu, když se nám sestavený elektronický
modul podaří oživit...
ÚVOD (příjem a dekódování obrazových informací ze satelitů...)Na začátku šedesátých let USA a Rusko (dříve SSSR) a další státy vypustily na oběžnou dráhu mnoho různých satelitů. Na jejich palubách byly přístroje pro fotografování povrchu Země, pro výzkum atmosféry nebo pro monitorování rádiových kmitočtů. V součastné době se nachází na oběžné dráze velké množství satelitů, určených například pro meteorologii, klimatologii, dálkové měření, geologii apod.
Podle způsobu určení jsou vybaveny rozdílnými typy snímačů. Některé z nich vytvářejí snímky zemského povrchu pod místem průletu a vysílají je okamžitě na daném kmitočtu. Ostatní senzory detekují například radiaci nebo množství ozónu a tato data potom uschovávají pro vysílání pro danou pozemskou stanici. Některé satelity, včetně WXSAT, také uschovávají data ze senzorů, aby je později na pokyn řídící pozemské stanice vyslaly. Takto se například skládají snímky neobydlených míst na Zemi, např. v okolí pólů. Rozlišovací schopnost senzorů je různá. Systém SPOT má rozlišovací schopnost deset metrů, LANDSAT6 obsahuje panoramatický snímač s rozlišením patnáct metrů, jeho další snímače rozlišují třicet až sto dvacet metrů. AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer - radiometr s velmi vysokým rozlišením) na satelitech NOAA rozliší detaily do 1.1 km. WXSATSatelity označované WXSAT (Weather Satellite - satelity pro sledování povětrnostní situace) se dělí na dva základní typy: orbitální satelity s polární dráhou a satelity geostacionární s dráhou synchronní s otáčením Země. Mezi první meteosatelity patřily satelity označované NOAA (USA) a METEOR (Rusko). Později přibyly GOES (USA), METEOSAT (Evropa) a pánovány do budoucna jsou GOMS (SNS) a FENGYUN (Čína). Orbitální meteosatelity (METEOR a NOAA) mají charakteristickou orbitu s velkou inklinací: 82 až 100 stupňů. Satelity při každém obletu míjejí severní nebo jižní pól, odtud název polární.
ORBITÁLNÍ SATELITY NOAA ( SATELITY NA POLÁRNÍCH DRÁHÁCH ) Americké meteosatelity NOAA (National Oceanographic and Atmospheric Administration) mají orbitu synchronní se sluncem. Díky tomu prolétají nad jedním místem v přibližně stejné době každý den. Spotřebováváním paliva pro manévrování se rovina oběhu některých satelitů zvolna mění. Inklinace satelitů NOAA je 98 stupňů, doba obletu přibližně 102 minut a výška obletu 820 až 850 kilometrů. Ukázka dvouřádkového zápisu kepleriánských prvků: NOAA 15 Aktualizované prvky se objevují na packet radio přibližně každý 5. den v rubrice SATELIT nebo na Internetu. Jsou také publikovány v časopise RIG. Po zadání požadavků program vypočítá doby jednotlivých průletů satelitů. Potom už stačí jen vyčkat hodiny H, spustit program pro dekódování dat a sledovat kreslící se obrázek. Vysílání snímků z NOAA satelitů se skládá z řádků trvajících 0.5 sekundy, korespondujících s údaji snímačů. Ty poskytují jeden snímek zemského povrchu obsahující data ze dvou kanálů. Na kanále A se vysílá snímek ve viditelné části spektra (VIS) a na kanále B snímek v infračervené části (IR). Každý řádek obsahuje data z obou kanálů (časový multiplex) a skládá se ze sekvence oddělovacích tónů proložených modulací snímku. Data v kanálu A předchází krátký puls 1040 Hz a podobně data v kanálu B předchází krátký puls 832 Hz. Každý řádek také obsahuje kalibrační sekvenci. Díky tomu dokáže potom používaný SW pro dekódování zobrazit pouze zvolený typ snímku či snímek zasynchronizovat na okraj obrazovky. Zde si můžete poslechnout malou ukázku zvukového záznamu signálu WEFAX ze satelitu NOAA . Na následujícím obrázku je ukázka snímku ze satelitu NOAA (15W-40W/30N-70N):
Vysílání snímků z orbitálních satelitů neobsahuje pro uživatele v našich zeměpisných šířkách žádný začátek ani konec. Vysílání probíhá bez přestávky po celou dobu přeletu. K jeho ukončení dochází pouze při přeletu neobydlených částí země, kdy se snímky ukládají do paměti. Proto jsou okraje přijatého snímku zašumělé, satelit "zapadá" za horizont a signál slábne. Na kmitočtech v pásmu 137 MHz vysílají satelity NOAA systémem WEFAX:
Vysílají také snímky s velkým rozlišením označované jako HRPT (High Resolution Picture Transmitting - vysílání snímků s velkým rozlišením) na kmitočtech kolem 1.7 GHz rychlostí 665 kbps. Jejich příjem je však technicky mnohem složitější a vyžaduje speciální kartu do počítače, minimálně parabolu o průměru 1.2 metru včetně počítačem řízeného rotátoru pro sledování satelitu. Vynaložená námaha a vyšší finanční náklady při sestavování přijímacího řetězce se vám však bohatě vrátí zpět ve vynikající kvalitě přijímaného obrazu. Rozlišení těchto snímků je 1.1 km a mezi nejkrásnější v naších zeměpisných polohách patří snímky Alp nebo Etny na Sicílii, zvláště při nižším výskytu oblačnosti.
Na snímku středu Evropy se dá rozlišit i tok Vltavy či Praha. Rozšíření systému NOAA se předpokládá kolem roku 2003, kdy budou doplněny novým typem, vysílajícím pouze digitální data. Odkaz na WWW stránky National Oceanographic and Atmospheric Administration
METEOR ( SATELITY NA POLÁRNÍCH DRÁHÁCH ) Ruské meteosatelity METEOR mají vyšší orbitu, než satelity NOAA (1200 km). Inklinace (sklon dráhy) satelitů METEOR je 82 stupňů a doba obletu 115 minut. Systém vysílání snímku METEORů je kompatibilní, ale poněkud odlišný od vysílání satelitů NOAA. Modulace je podobná, ale snímek obsahuje pouze jeden obrázek ve vyšším rozlišení. Okraje řádků obsahují sady fázovacích čar (střídají se černá a bílá), čáry označující konec obrázku a stupnici šedi. Snímky v infračerveném spektru potom neobsahují na okrajích řádků stupnici šedi. Navíc jsou tyto snímky proti snímkům z NOAA invertované. Na snímcích ze satelitů NOAA a METEOSAT jsou teplejší místa na Zemi zobrazena tmavším odstínem šedi a chladnější místa jsou světlejší. U snímků ze satelitů METEOR je to naopak, teplá moře jsou bílá a chladná oblačnost je černá. Základním praktickým problémem je zjistit, který z deseti satelitů na oběžné dráze je právě aktivní. Zatím se nám nepodařilo najít žádný stoprocentní zdroj těchto informací.
METEOSAT ( NA GEOSTACIONÁRNÍ DRÁZE ) Z geostacionární dráhy (kolem 35 800 km) poskytují meteosatelity důležité stabilní snímky Země. Společnost EUMETSAT provozuje několik satelitů METEOSAT, z nichž dva jsou vhodné pro Evropu. METEOSAT 6 a 7 jsou umístěny na -10 a 0 stupních na geostacionární dráze. V současné době je hlavním satelit číslo 7, číslo 6 je rezervní a číslo 5 je umístěn nad Indickým oceánem (vysílá pouze primární data).
Meteosat vysílá dva druhy dat, data formátu WEFAX a primární data (PD) rychlostí 166 kbps. Primární data ze snímačů jsou přijímaná řídícím střediskem v Darmstadtu, kde jsou zpracována a vysílána opět přes satelit ve formátu WEFAX. Příjem primárních dat je složitý a vyžaduje speciální hardware a software pro dekódování a dešifrování. Snímky vysílané ve velkém rozlišení jsou navíc i šifrovány. Příjem dat WEFAX ze satelitu METEOSAT 7 je poměrně jednoduchý. Data jsou vysílána na dvou kanálech. Na kanále A1 (kmitočet 1691 MHz) se ve čtyřminutových blocích vysílají snímky dané části zemského povrchu. Snímky jsou ze satelitu ve směru k Zemi vysílány podle pevně daného časového harmonogramu (dokument ve formátu PDF - 31 KB) a jsou tří typů:
Zorné pole satelitu je rozděleno na 9 částí, označovaných číslicemi 1 až 9 za označením spektra. Nejpoužívanější snímek Evropy a severní části Afriky v infračerveném spektru se vysílá každých třicet minut (označení D2). Pohled _1 zachycuje Atlantik na západ od Anglie, pohled _2 ukazuje situaci nad Evropou a severem Afriky (na následujícím obrázku pohled D2 ze dne 02.07.2000 24.00 GMT, v pseudobarevném podání a v infračerveném oboru spektra:
nebo další ukázka v černobílé verzi, ve viditelném oboru spektra C2D (ze dne 16.10.1999 12.30 GMT) Barevné nebo černobílé podání snímků je závislé jen na okamžitém nastavení vašeho dekódovacího programu v osobním počítači):
Pohled _3 na východ Afriky a Arabský poloostrov, _4 na Atlantik a část Jižní Ameriky, _5 na oblast Afriky kolem rovníku, _6 na jih Afriky a Madagaskar, _7 na Atlantik a část Jižní Ameriky, _8 na jih Afriky a _9 na jih Afriky a Madagaskar. Na kanále A2 (kmitočet 1694.5 MHz) se vysílá několik snímků ve formátu WEFAX z dalších meteosatelitů. Můžete zde přijímat složené snímky celého disku Země ve viditelné nebo infračervené části spektra. Vysílají se zde také snímky z GOEMS 3 (umístěn nad východním pobřežím Ameriky) a z japonského satelitu GMS umístěného nad Austrálií. Převážnou část doby se na kanálu A2 vysílají primární data. Celý systém vysílání snímků se označuje jako APT (Automatic Picture Transmission, automatické vysílání snímků).
Pro úplnou automatizaci příjmu začíná každý snímek startovacím tónem 300 Hz po dobu tří sekund, následují fázovací řádky pro synchronizaci kraje snímky (pět sekund), u METEOSATu potom digitální hlavička obsahující všechny údaje o snímku a vlastní snímek. Konec snímku označuje stop tón 450 Hz v trvání pěti sekund. Zde si můžete poslechnout malou ukázku zvukového záznamu signálu WEFAX ze satelitu METEOSAT. Obrazovou složku nízkofrekvenčního výstupního signálu WEFAX FM přijímače o kmitočtu 2,4 kHz lze dekódovat osobním počítačem v programu JVComm32 nebo JVFAX7.1a. Signál přivedeme na vstup zvukové karty, nebo jednoduchého a levného interface, který komunikuje přes sériový vstup COM1 nebo COM2 počítače. Základním požadavkem úspěšného zpracování je osobní počítač 486DX66 a vyšší (s počítačem typu PENTIUM můžeme souběžně dekódovat obrázky, zpracovávat v některém z grafických programů a zároveň jej vysílat modemem přátelům) v prostředí MS-DOS nebo Windows95/98. Zde si můžete stáhnout z Internetu (animace_D2.mpeg o délce 725 KB) a prohlédnout animovanou sekvenci METEOSAT - pohled na sektor D2 v infračerveném oboru spektra. Odkaz na WWW stránky společnosti EUMETSAT
Základ přijímacího řetězce z meteorologických satelitů tvoří anténa. Pro příjem vysílání snímků WEFAX z meteosatelitů, které obíhají na na polárních dráhách okolo Země je možné zvolit různé typy antén. Mezi nejpoužívanější antény pro pásmo 137 MHz patří zkřížené dipóly Turnstile, Yagi antény a Quadrifilar Helix antény. Polární meteosatelity jsou na svých dráhách okolo Země stabilizovány rotací a vysílají pravotočivou kruhovou polarizaci. Z toho vyplývá, že při použití klasické antény (GP, Yagi) můžete sice signál z meteosatelitu slyšet, ale obsahuje velké množství šumu a úniků a je pro dekódování obrázků ve formátu WEFAX naprosto nepoužitelný. ZKŘÍŽENÉ DIPÓLY TURNSTILE Nejjednodušší anténou pro příjem v pásmu 137 MHz jsou zkřížené dipóly, umístěné nejlépe na střeše domu a sfázované pro pravotočivou kruhovou polarizaci. Prohlédněte si skutečnou anténu Turnstile v rukou jejího výrobce:
Další informace o anténě Turnstile naleznete na Internetu na adrese: http://www.rig.org.uk/Beginners/APT/apt.html ... Seznámíte se se WWW stránkami vydavatele časopisu RIG, který se již dlouhá léta zabývá jenom problematikou rádiového příjmu signálů z převážně meteo satelitů. Tento časopis si lze předplatit a čerpat tam ty nejaktuálnější informace z oboru. Anténu Turnstile je vhodné doplnit laděným předzesilovačem pro pásmo 137 MHz, zvláště, když máte přijímač WEFAX FM umístěn v přízemním bytě panelového domu a anténu na střeše. Doporučujeme požití předzesilovače s bipolárním tranzistorem a nikoliv s tranzistorem FET (nebo dokonce GaAs FET), které nepřežijí první nápor atmosférické elektřiny při letní bouřce. Stavební návod na jednoduchou anténu ze zbytků novodurových a Al trubek byl uveřejněn například v německém časopise FunkAmateur 11/94. Její stavbu zvládne i začátečník. Hlavní díl antény Turnstile z plastu (novodurová vodoinstalační trubka průměru okolo 50 mm) délky nejméně 1000 mm nese v horní části dva zkřížené dipóly a dole pak reflektor. Reflektor je vyroben ze dvou kusů Al trubek 8 - 10 mm délky 1060 mm. Jednotlivé prvky reflektoru nemusí být nutně uloženy v jedné rovině, jak to ukazuje ilustrace, ale pod sebou, jak vám to jen improvizovaná technologie výroby dovolí. V horní části nosné tyče je uložen zkřížený dipól. Novodurovou trubku průměru 50 mm na nosnou tyč použijeme z běžné nabídky prodejny řemeslnických potřeb. Tam koupíme i hliníkové trubky průměru 8 - 10 mm pro výrobu kovových dílů antény. Náhradou trubky mohou být tyče stejného průměru.
QUADRIFILAR HELIX ANTÉNY Quadrifilar Helix antény jsou především středem zájmu námořníků, protože umožňují příjem signálů ze satelitů na polární dráze i na neklidné hladině moří a oceánů. Jen pro vaši informaci se podíváme na několik fotografií antén na souši. Anténa Quadrifilar Helix by měla "vidět" na co největší prostor na horizontu. Příjem je v pásmu 137 MHz možný jenom na přímou viditelnost. Pokud se nám satelit skryje například za vysokou stavbou panelového domu, kvalita příjmu bude velmi omezena. Proto umístíme anténu co nejvýše. Detail provedení profesionální antény vidíte na obrázku vpravo, která je umístěna na pozadí přírodní scenérie. Pokud se budete zajímat o další informace o této anténě. vězte, že jich konstruktéři navrhli celou řadu - do profesionálně provedených z nerezových ocelových nebo měděných materiálů až po jednoduché konstrukce, jejímž hlavním nosným prvkem je ocelový pásek svinovacího metru.
Anténa Quadrifilar Helix, která není (jak by se na první pohled mohlo zdát) umístěna v podpalubí jachty, ale pod střechou rodinného domku:
Pokud hledáte velmi podrobné informace "jak na to", jak si takovou anténu vyrobit, navštivte na Internetu přímo adresu (v angličtině): http://www.hayes06.freeserve.co.uk/qfh_diy_guide.htm , kde naleznete skutečnou "kuchařku".
PARABOLICKÉ ANTÉNY PRO METEOSAT Pro příjem vysílání snímků WEFAX z meteosatelitů na geostacionární dráze je možné použít oba typy parabolických antén - středovou parabolickou anténu... a offsetovou anténu. I pro kvalitní příjem signálů WEFAX z meteorologických satelitů METEOSAT, které jsou umístěny na gestacionární dráze (otáčejí se okolo Země stejnou úhlovou rychlostí) je nezbytná anténa. Opět je možné použit antény různých typů a velikostí. Uživatelé nejčastěji volí středovou parabolickou anténu průměru 70 - 100 centimetrů. Příjem je také možný s 40-ti prvkovou anténou Yagi (nutný předzesilovač) či anténou Short Back Fire, měně již používáme anténu offsetovou. Na obrázku si prohlédněte středovou parabolickou anténu ... kterou si ve volném čase vyrobil příznivec WXSAT z Velké Británie pan Peter Tanner. Pokud Vás zajímá, jak postupoval při výrobě tohoto "obra" mezi středovými anténami, navštivte jeho WWW stránky na adrese: http://ourworld.compuserve.com/homepages/peter_j_tanner/Metsat.htm .
Pro běžný příjem signálů METEOSAT si nemusíte dávat takovou práci jako pan Tanner, stačí si opatřit nějakou vysloužilou odloženou anténu. Nejlepší se jeví volba běžné středové paraboly používané pro příjem SAT TV. Její průměr se doporučuje minimálně 70cm. V určité konfiguraci postačí i anténa o průměru 55cm, viz. dále. Pokud se však chceme vyhnout předzesilovači, je nutné použít anténu většího průměru. Anténu je potřeba doplnit o ozařovač. Ve Slovinském časopise CQ ZRS, leden 1995 byl uveřejněn výkres ozařovače středové paraboly podle Matjaze S53MV. Jeho výhodou je, že ozařuje a tudíž využívá celou plochu antény (na rozdíl například od dipólu). Je určen pouze pro středové paraboly, které mají poměr f/D mezi 0.3 a 0.4. Ozařovač má tvar válce a vypadá jako „otevřená konzerva“ . Vhodné rozměry ozařovače k anténě, kterou si zvolíte vám doporučí prodejce antény a dalších komponentů. Ve vzdálenosti 48 mm ode dna ozařovače je do pláště zabudován konektor BNC a v něm zapájena krátká anténka, ze které odebíráme signál pro přijímací soustavu, která na anténu navazuje. Na konektor ozařovače připojíme koaxiální kabel, opatřený "protikusem" k anténnímu konektoru a signál vedeme k dalšímu zpracování do konvertoru. Vhodný ozařovač je uveden zde (Internet - bohatá obrazová dokumentace) , opět z dílny anglického nadšence Tannera, jak tam můžete vidět na sérii obrázků, je to dokonalá práce, bez mechanických kompromisů. Není to však podmínkou, lze vyhledat mezi množstvím různých konzerv od kávy, nebo ovocných šťáv, je potřeba jenom dodržet podmínku požadovaných rozměrů a kovový obalový materiál...
PŘIJÍMAČ A INTEFACE PRO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLŮ METEOSATELITŮ Nyní, když jsme už zvolili vhodnou anténu pro příjem signálů z polárních nebo geostacionárních satelitů si vysvětlíme kam připojíme koaxiální kabel od antény. Nejprve si však připomeneme, že příliš dlouhý přívod od antény k přijímači způsobí zeslabení intenzity signálu a je nutné mezi anténu a přívodní koaxiální kabel vložit vhodný předzesilovač. Bohužel - běžné typy FM přijímačů, jak je známe z rozhlasových pásem se z mnoha důvodů pro naši práci nehodí. Ani přijímače pro úzkopásmovou FM (NFM) v pásmu 137 - 172 MHz nelze použít. Přijímat a dekódovat data WEFAX je možné s NFM přijímačem nebo běžným scannerem či stanicí určenou pro úzkopásmovou FM jenom nouzově. Úzké filtry způsobí zkreslení signálu a výsledný snímek není kvalitní. Postrádá veškeré ostré kontury (obrysy světadílů, nápisy) a ani dekódovací program v osobním počítači se nemusí správně zasynchronizovat . Vhodné typy přijímačů pro příjem WEFAX signálů z meteosatelitů se od uvedených typů odlišují hlavně v šířce filtrů mezifrekvenčního zesilovače a případně ve smyčce AFC pro potlačení Dopplerova jevu. Pro zajištění kvalitního signálu je doporučená šířka pásma 30 až 50 kHz. Proto je nezbytné si pro kvalitní příjem WEFAX signálů přijímač opatřit koupí hotového výrobku, nebo sestavit podle stavebního návodu ze sady součástek. Pro příjem všech meteo satelitů je nejvhodnější použít přijímač s kmitočtovou ústřednou (PLL), pracující na kmitočtech 137.300 až 141 MHz s krokem 10 kHz nebo 5 kHz a s odpovídající šířkou mezifrekvenčních filtrů. Ideální je, aby byl přijímač schopen potlačit Dopplerův jev obvodem AFC.
Základní popis technických parametrů přijímače, jehož obrázek jste si právě prohlédli:
POPIS FUNKCE PŘIJÍMAČE Přijímač FM pro kmitočtové pásmo 137 - 141 MHz je řešen jako superheterodyn s dvojím směšováním, přičemž srdcem celého přijímače je integrovaný obvod MC 3362P firmy Motorola. Prohlédněte si elektrické schéma zapojení . Základní zapojení doporučené výrobcem je doplněno o stabilizaci kmitočtu pomocí PLL a zobrazování na LCD displeji, velmi snadno však lze přijímač upravit a využívat i pro příjem v radioamatérském pásmu 144 - 146 MHz. Podrobný stavební návod FM WEFAX přijímače 137 - 141 MHz, naleznete na webu na adrese http://www.emgola.cz/RX137_141.html . Tam budete aktuálně informováni o jeho inovacích. WWW stránka je pravidelně doplňována novými poznatky z praxe a připomínkami uživatelů.
POPIS FUNKCE JEDNODUCHÉHO A LEVNÉHO INTERFACE Po demodulaci satelitních signálů přijímačem WEFAX FM 137 - 141 MHz na nízkofrekvenčním výstupu obdržíme amplitudově modulovaný tón 2400 Hz, který pak dále zpracováváme. Dodnes je používán velice starý, ale stále velmi spolehlivý systém WEFAX (Weather Faximile) pro přenos černobílých analogových snímků přes standardní audiokanál. Používá (sub-)nosnou 2400 Hz, která je amplitudově modulována “video” signálem. Maximum modulace (černá) není nula, ale asi 5%, bílá pak 87%. Tento složený audiosignál je dále frekvenčně modulován na hlavní nosnou, například 137,5 MHz u satelitu NOAA12. Demodulovaný nízkofrekvenční signál je možné zpracovat několika způsoby.
Základní popis technických parametrů Easy Interface, jehož obrázek jste si právě prohlédli:
Easy Interface používá jednoduchý princip komunikace s osobním počítačem, který spočívá v převodu amplitudové modulace NF signálu na modulaci frekvenční. Maximální změně jasu potom odpovídá změna kmitočtu přibližně v rozsahu od 1500 do 2300 Hz. Takto upravený signál je přiveden přes jednoduchý Interfejs na sériový port počítače (COM1 nebo COM2) a dále je zpracováván programem JVFAX 7.1 i starším osobním počítačem typu 486, který jinak již dávno dosloužil pro programové aplikace dneška. Příjem snímků WEFAX nebo FAKSIM osobním počítačem PC s operačním systémem MS-DOS je podporován programem JVFAX7.1, který lze konfigurovat na řadu provozních režimů - plně automatických nebo manuálních. Výsledky, kterých s jednoduchým interfejsem dosáhnete, jsou překvapivě dobré.
Program JVFAX 7.1 v akci... Přijímané snímky ze satelitů METEOSAT a NOAA jsou programem JVFAX7.1 automaticky vyhodnoceny podle sektoru a spektrálního pásma, které lze předem jednoduše v konfiguračním menu naprogramovat. V režimu zobrazení více snímků je možné vytvářet animované zobrazení pohybu oblačnosti, která dokumentují vývoj počasí v uplynulých 24 hodinách. Rychlost animované sekvence je možno libovolně nastavit, zrychlit či zpomalit, popř. přejít k manuálnímu vyvolávání jednotlivých snímků z paměti. Při prohlížení snímků můžeme použít funkci ZOOM, která zajistí zvětšení zobrazení až do maximální rozlišovací schopnosti satelitu. Snímky vysílané ze satelitu jsou černobílé, avšak program JVFAX 7.1a je vybaven generátorem barev, který umožňuje vytvořit umělé zabarvení snímků . Jednotlivé snímky jsou po dekódování uloženy na pevný disk vašeho osobního počítače. Můžete si je vytiskonou na barevné tiskárně, jsou přenosné pro další publikaci do programů Word, Corel Draw, Photo Paint a jiných. Můžete je zasílat přátelům E-Mailem nebo faxem.
KONVERTOR 1691 MHZ Prozatím jsme se zabývali pouze příjmem a zpracováním signálů ze satelitů, obíhajících Zemi na polární dráze. Nyní svůj zájem rozšíříme o příjem obrázků z geostacionárního satelitu METEOSAT 7. Co k tomu potřebujeme? Stávající FM WEFAX přijímač stačí doplnit o konvertor z kmitočtového pásma 1691 MHz na 137,5 MHz a vhodnou parabolickou anténu.
Základní popis technických parametrů Konvertoru, jehož obrázek jste si právě prohlédli:
Základní cíl - konstrukce (modulární systém) pro příjem meteosatelitů, které by bylo co nejjednodušší a k jehož nastavení by stačil nejlépe voltmetr. Díky využití moderních polovodičových součástek a použití SW pro simulaci mikropáskových vedení se záměr zdařil a popis celého zařízení Vám předkládáme ve stavebním návodu, který si můžete prostudovat na WWW stránkách autora OK2XDX na Internetu. Základem požadované jednoduchosti byl návrh nového konvertoru pro konverzi signálu z 1.7GHz na nižší kmitočty. Byl využit obvod HPMX-5001, který v sobě sdružuje oscilátor, předděličku i směšovač. Doplňuje jej syntezátor tvořený obvodem NE612 (krystalový oscilátor, směšovač). Všechny laděné obvody jsou navrženy tak, že nepotřebují žádné nastavování. Vstupní signál z antény je zesílen nejprve v tranzistoru GaAsFET (nízké šumové číslo), filtrován v mikropáskovém filtru, dále zesílen v monolitickém zesilovači INA-03184 a přes další filtr přiveden na směšovač. Volitelný výstupní signál o kmitočtu 50-200MHz je veden po kabelu k WEFAX FM přijímači. Konvertor je koncipován tak, aby jej bylo možné použít nejen pro stávající přijímače na 137.5MHz. Stačí zaměnit krystal, hodnotu kondenzátorů v oscilátoru a ve výstupním zesilovači. Pro zajištění teplotní stability konvertoru je krystal ohříván termistorem PTC. Ten vypadá jako velký bezvývodový kondenzátor o průměru asi 10mm. Stačí jej přitisknout na pouzdro krystalu, připojit na napájení 12V a oscilátor je automaticky vyhříván na 40 nebo 60 st.C. Krystal je umístěn tak aby částečně teplotně stabilizoval i ostatní součástky referenčního oscilátoru.
Dekódovací programy JVFAX & JVComm32Dekódovací program JVFAX 7.1Vynikající program pro příjem všech typů meteosnímků a map od Eberharda Backeshoffa, DK9JV. Je určen pro počítače PC s operačním systémem DOS a VGA grafickou kartou. Komunikace interface s programem probíhá přes COM port počítače. Obsahuje drivery pro osmi, devíti nebo čtyřiadvaceti jehličkové tiskárny a pro HP-LaserJet. Minimální konfigurace pro plné využití všech funkcí programu je PC AT386 s SVGA grafickou kartou a nejméně 4 MB RAM.Zde si můžete stáhnout z Internetu animovanou sekvenci (724 KB) - pohled na sektor D2 v infračerveném oboru spektra.Dekódovací program JVCom32 Nový přístup zpracování signálu představuje využití zvukové karty v osobním počítači. Cena karty se pohybuje okolo pár stokorun a vyjde levněji než jednoduchý interface s mikroprocesorem. Na Internetu je možné najít různé ovládače pro různé účely. Radioamatéři ji využívají například i pro provoz packet radio 9600Bd, FAX apod. Autor populárního programu JVFAX 7.1 publikoval nový software pro FAX a SSTV, který je určen pro operační systém Windows 95, 98 či NT. Jeho název je JVCOMM32 a je již na Internetu k dispozici funkční verze 1.0. Tento program v sobě skrývá právě i ovladač pro příjem dat WEFAX přes zvukovou kartu. Výhodou je, že program může pracovat "na pozadí" a počítač tak není blokován pouze touto činností.
Program JVCom32 v akci... Nevýhodou JVCOMMu32 je, že volně šířitelná je pouze demo verze. Ta přes každý přijatý obrázek vypisuje veliký nápis DEMO. Avšak po registraci u autora programu, která stojí 120DM, tento nápis zmizí. Další nevýhodou může být nutnost operačního systému WIN95/WIN98, ne všichni disponují dostatečně výkonným počítačem. Řada uživatelů zatím využívá MS-DOS, případně Windows 3.1. Pro ně tedy zatím připadá v úvahu použití starého dobrého programu JVFAX7.1. Díky ostatním HAMům jsem mohl vyzkoušet i ovladač zvukové karty spolupracující s JVFAXem pod DOSem. Jedinou podmínkou je mít počítač 486DX2 či rychlejší. Kvalita obrázku je zcela srovnatelná s programem JVCOMM32, mohu jej tedy vřele doporučit. V originálním ovladači pro zvukovou kartu programu JVCOMM32 je zabudován 13ti pólový digitální filtr, což je na kvalitě obrázku poznat, zvláště na ostrých konturách. SW také automaticky rozlišuje úrovně bílé a černé barvy, takže není nutné laborovat z hlasitostí nf signálu. Pokud chcete slyšet
signál WEFAX na vlastní uši, máte dvě možnosti: - zde najdete ve formátu WAV celý snímek v délce 3 min 33 sec (velikost 2,4MB! - umístěno na Internetu)
-
zde
najdete pouze 30 vteřin dlouhý úryvek (soubor velikost 340kB umístěn na
CD)
DALŠÍ PROGRAMOVÉ VYBAVENÍ Program (v češtině) pro predikci a sledování satelitů pro operační systém typu Windows 95/98, jehož autorem je Petr Kučírek. Použité algoritmy jsou velmi přesné a po doplnění aktuálními kepleriánskými daty se program používá pro předpovídání polohy kteréhokoliv ze satelitů na oběžných dráhách kolem Země. Velmi účinně a názorně vypočítá doby oběhu do tabulky. Pro činnost programu je nutno mít aktuální soubor s daty o orbitálních drahách družic ve standardním formátu - 1 řádek název družice, 2 řádky orbitální parametry. (.TLE) Výstup programu je na obrazovku a do textového souboru. SatSpyProgram (v angličtině) pro predikci a sledování satelitů pro operační systém typu Windows 95/98. Použité algoritmy jsou velmi přesné a po doplnění aktuálními kepleriánskými daty se program používá pro předpovídání polohy kteréhokoliv ze satelitů na oběžných dráhách kolem Země. Velmi účinně a názorně vypočítá doby oběhu do tabulky a zobrazuje dráhy graficky ve statickém režimu, ale i v dynamickém režimu, za pomocí funkce Animation. MeweJednoduchý program pro příjem snímků z družic METEOSAT od autora Petra Bravence, OK2PID. Je určen pro operační systém typu UNIX. Provozovat se dá například na AT386 s 8 MB RAM, rychlým seriovým portem (16550) a systémem Linux. Byl vyvíjen přímo pro meteo přijímač firmy EMGO. Dokáže pracovat na pozadí a obrázky ukládá na disk ve formátu JPEG nebo PGM. Jména souborů vytváří automaticky podle digitální hlavičky snímku. K dispozici je ve zdrojovém tvaru. SatTrack Program pro predikci a sledování satelitů pro operační systém typu UNIX. Použité algoritmy jsou velmi přesné, v komerční verzi se program používá například v NASA nebo v řídícím centru družic NOAA. Další softwareNa serveru organizace AMSAT je k nalezení velké množství softwaru, vztahujícího se k družicím, komunikaci apod. Server není omezen pouze na platformy Microsoftu, AMSAT pamatuje i na uživatele Macintoshu, Psionů, Linuxu a dalších systémů.
ODKAZY NA WWWEUMETSATEvropská společnost provozující meteorologické družice METEOSAT. Na jejich stránkách můžete najít vysílací plány, dokumentace apod. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Americká NOAA (National Oceanographic and Atmospheric Administration) provozuje satelity NOAA 12, 14 a 15. Na jejich stránkách můžete najít všechny odpovědi na otázky spojené se sítí pozorovacích meteorologických stanic... AMSATRadioamatérské sdružení, provozující několik čistě amatérských družic, určených převážně ke komunikačním a studijním účelům. Na jejich stránkách je možné najít mnoho softwaru, informací o stávajících a plánovaných družicích a další. Nelze se zajímat o příjem signálů ze stalitů na oběžných dráhách kolem Země, bez znalosti okamžiku přeletu nad horizontem vašeho bydliště. Aktuální informaci si můžete opatřit výpočtem pomocí znalosti kepleriánských prvků, jejiž aktuální hodnoty naleznete na stránce Orbitessera.
DALŠÍ ZAJÍMAVÉ ODKAZY NA WWW... Malá meteorologická stanice (připravováno ve spolupráci s OK2XDX) Tlakoměr bez rtuti a vlnovce (přesný barometr) Čtení nejen pro neinformované začátečníky (METEOSAT, NOAA, WEFAX...) Software WEFAX JVComm32 a jiné Konvertor (LNC) METEOSAT 1,7GHz/137,5 MHz by OK2XDX Konvertor METEOSAT 1,7 GHz téměř zadarmo Konvertor, RX, antény ... METEOSAT by J.- Silver Kdo je Michael Pedersen OZ1HEJ (konstrukce prvků, přijímačů generátrů, METEOSAT)? Předzesilovač GaAs FET 1,7 GHz Přijímač Faksimile (SSB 7880 kHz a okolí) Malý kurz meteorologie (© 1997 Mir. Novák) Konvertor SW xx.xx MHz / 3,5 MHz EASY VF Generátor 130 - 160 MHz pro nastavení antén a přijímačů METEOSAT METEO obrázek, jak jej budete přijímat
NA ZÁVĚR NAHLÉDNĚTE NA WEB I K SOUSEDŮM...
U.K.
download & registration site Japanese
download & registration site More information on the Kanmon-Yamaguchi SSTV Lab. (in English Language) Arnaldo G. Souzas (PY4BL) home page You can download JVComm32 from this site, which is in Portugese language. Nikolay
Sukhorukov's (EU6TV) JVComm32 Mirror Nikolay has
mirrored the JVComm32 home page, and he has added a Russian
index page. Links to manufaturers who offer hardware that runs with JVComm32: Information
on the EasyDSP Information
on the SCS PTC-II Information
on the HariFax IV Information
on the DSPCOM interface Westmountainradio's RIGblaster Homepage The RIGblaster connects your radio to your computer's sound card. It is the easy and modern way to get on the air with PSK31, SSTV, RTTY, AMTOR, PACKET, CW, Contest Voice Keying, HSCW meteor scatter, and other new modes. Salvador Estebans PTT circuit for sound cards Radek
Vaclavik's Meteosat downconverter Peter
J. Tanner's UK weather home page FAX & SSTV related links Bob
Kowaluk's VE4RZ Font FX home page Marius
Rensen's HFFAX home page Paul
Simpson's home page Dave
Jones KB4YZ home page Larry's
(W5NCD) Homepage
Other links Bernd Mielkes Datenfunk home page HamRad - one of the biggest non-commecial ham radio links databases
Univerzální sestava parabolické antény, konvertoru a FM WEFAX přijímače je určena ve spojení s osobním počítačem pro příjem geostacionárního satelitu Meteosat 7 i pro pestrou plejádu satelitů na polárních dráhách, které poskytují nejaktuálnější informace o současné povětrnostní situaci. Příklad snímku Evropy si prohlédněte zde (METEOSAT):
Pohled na zpracovaný celý disk Země (sestava z devíti segmentů) si prohlédněte na následujícím obrázku (METEOSAT):
Pohled na "párek bouří" v blízkosti východního pobřeží USA (satelit GOES) si prohlédněte na následujícím obrázku:
Stejné snímky můžete také vidět každý večer ve zprávách o počasí na ČT1. Na ČHMÚ používají k příjmu parabolickou anténu o průměru 4metry, nám dostačuje ve spojení s moderními prvky anténa o průměru jenom 60cm... Pracoviště pro příjem meteosnímků lze tedy provozovat i jako mobilní, kdy se malá anténa se stativem pohodlně vejde do auta při odjezdu na dovolenou.
Firma EMGO, Dobrá u Frýdku - Místku dodává pro zájemce o příjem signálů z meteosatelitů stavebnice, sady součástek, i finální seřízené a nastavené moduly pro sestavení přijímacích řetězců NOAA nebo METEOSAT , o kterých jste byli informováni v předchozím textu. Bližší a aktuální informace obdržíte na adrese: EMGO, Ing. Miroslav Gola, Areál VÚHŽ a.s., 739 51 Dobrá u Frýdku - Místku a na tel. +420 658 601 471, +420 620 720424 nebo emgo@iol.cz , http://www.emgola.cz/ POUŽITÁ LITERATURA [0] RIG (GB) Vaclavik, R, OK2XDX: Easy downconverter for Meteosat, 1999 [1] Günter Borchert DF5FC, Funkamateur 2/1995, str. 153 - 156 Der Wetterfrosch - ein 137 MHz Satellitenempfänger, pokračování ve Funkamateur 3/1995, str. 274 [2] Ing. Radek Václavík OK2XDX, Příjímač a interfejs WXSAT (příjem snímků z orbitálních meteosatelitů). A-Radio Praktická elektronika, seriál článků v číslech 2-6/1997. [3] Maršík, V.: Kmitočtová syntéza oscilátorového kmitočtu rozhlasových přijímačů, Amatérské Radio B3/1987 [4] Motorola, Linear/Interface ICs Device Data, Vol. II, str. 8-82 [5] Philips Semiconductors, SAA1057 - Radio tuning PLL frequency synthesizer, November 1983. [6] ATMEL, AT89C2051 8.bit Microcontroller with 1 kbyte Flash, katalogové listy August 1994. [7] DF2FQ: VHF Empfanger, CQ DL 1/1994 [8] Josef Daneš a kolektiv: Amatérská radiotechnika a elektrotechnika, 3. díl, Měření na přijímačích, str. 190 - 254. Naše vojsko Praha 1988. [9] Tůma, P. Displej s LED. AR A4/94 s. 18 [10] Kolomazník, P.: Paměť EEPROM 93C46 AR B6/93, s. 208. [11] Maršík, V.: Kmitočtová syntéza oscilátorového kmitočtu rozhlasových přijímačů. AR B3/87, s. 88. [12] OK2UGS.: Přijímač FM v pásmu 144 - 146 MHz s obvodem Motorola MC3362. Elektroinzert 5/97 s. 6. [13] OK2UGS.: Přijímač FM v pásmu 144 - 146 MHz s obvodem Motorola MC3362. A_Rádio_Electus99, s.73-79. [14] OK2XDX.: stránka http://www.qsl.net/ok2xdx/ [15] OK2UGS.: stránka http://www.qsl.net/ok2ugs/ [16] Ing. Radek Václavík, OK2XDX: Praktická elektronika č. 7/1999 - popis stavby konvertoru LNC1700 MHz. [16] WWW stránky National Oceanographic and Atmospheric Administration [17] WWW stránky společnosti EUMETSAT [18] CD-ROM (souhrnně publikované informace o METEOSAT a jiné...) [17] SEZNAM KOMONENTŮ pro příjem signálů METEO a jiné...
Copyright 2000 EMGO | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
