R6CDU Vad: 25 Июнь 2016г.
В начале было слово...
Даже нет, не слово... мысль! Мысли и разговоры о восстановлении работоспособности армавирского радиолюбительского ретранслятора стали возникать еще с середины 2015 года. На тот момент времени ретранслятор был включен но не работал. Работать через него было невозможно. Забитие приемника, хрипы, шумы - это все, что было слышно. Ретранслятор пришел в упадок, можно сказать он и работал, и существовал формально.
Этот ретранслятор был построен еще в конце 198х годов и поддерживался в рабочем состоянии инициативной группой армавирских радиолюбителей (R6AM, R6AK, R6DCH, еще кто?) После демонтажа в 20хх г.(каком году?) с выгодной позиции, изо всех сил и до последнего поддерживался в полу-обморочном состоянии, инициативой и энтузиазмом Павла (R6DCH). Нужно было ремонтировать или модернизировать его. Срок действия разрешительных документов давно истек. Заначит необходимо заново получать разрешения на установку и регистрацию. Работы предстояло... предстояло...
В конце Декабря 2015г. на новогодней встрече радиолюбителей Армавира, решили и договорились начать работы по восстановлению ретранслятора. Александр R6DR берет на себя финансово-документально-бюрократическую часть. Алексей UB6AEA занимается Антеннами. Я, R6CDU беру на себя электронику и мелко-организационные вопросы. Желающих помогать физически - участвовать в работах по установке ретранслятора было тоже достаточно. Валерий R6AG, Павел R6DCH, Владимир R6DCV, Андрей R6DDG, Сергей R6DDA, Алексей UB6BJU, Сергей R6DFT, Вадим UD6ACY, Алексей R6DFY.
К сожалению, не все армавирские радиолюбители с энтузиазмом приняли идею ретранслятора. А радиолюбители Новокубанска и вовсе отказались принимать какое-либо участие в строительстве, с формулировкой "а нам не надо!"... это печально, но... ничего с этим не поделать.
Однажды январским солнечным днем 2016 года...
... Остатки старого ретранслятора были демонтированы и доставлены ко мне... С первого взгляда на "останки" стало понятно, что ремонтировать и тем более модернизировать тут уже нечего. В качестве приемо-передатчика старого ретранслятора были использованы старинные "Маяк" и "Виола"... По их состоянию было понятно, что над ними много и часто трудились люди с паяльником, в попытке выжать все, что можно... Обмеры параметров приемника показали крайне убогую чувствительность по современным меркам - 5-6 мкВ. Передатчик построен на древнем синтезатое с чудовищным, опять-таки, по современным меркам, фазовым шумом, что сильно портит спектр излучаемого сигнала... Кроме того, ржавчина, время и тяжелые условия эксплуатации сделали свое дело. Никуда не годится. После оценки состояние всего этого скраба, было принято решение собирать ретранслятор на более современном железе. Двадцать первый век, 2016год на дворе, пора Маяк и Виолу отправлять на пенсию.
Для меня всегда было РЕТРАНСЛЯТОР = НАДЕЖНОСТЬ. Это устройство должно работать всегда. Обеспечивать надежную связь круглосуточно и при любых условиях: в мороз, жару, дождь, снег, ветер... Особенно важно (не дай бог) в условиях ЧС. По этому необходимо максимально надежное и стабильное решение. Было решено приемо-предатчик строить на базе автомобильных радиостанций Vertex standart VX-2100 и VX-2000. Это профессиональное неубиваемое радио для тяжелых условий эксплуатации, как нельзя кстати распродавала служба такси, недавно перкратившая использовать радиосвязь на УКВ.
Тем не менее, и от старого ретранслятора могли пригодиться какие-то части. Блок питания ТЕС выглядел добротно, как БП - слабенький, но мощный трансформатор, хороший алюминиевый корпус - годится. Также была надежда на работоспособный дуплексер. Пусть даже расстроенный, ведь все это хозяйство не один раз переносилось, перевозилось с места на место. Немножко настораживал тот факт, что ретранслятор никогда не работал на одну антенну. Старожилы рассказывали, что ретранслятор всегда работал на две антенны. Про то, что какое-то время антенны были разнесены в пространстве на сотню метров а связь приемника с передатчиком была организована по телефонной линии. Не спроста ведь... Значит раньше не получалось настроить фильтр для работы на одну антенну...
Банки режекторно-полосового фильтра фильтра выглядили весьма внушительно и вселяли какую-то надежду, на то, что все-таки получится построить хороший дуплексер для работы на одну антенну. Одна антенна - это важно, это обеспечивает одинаковые условия распространения радиоволн от оператора к ретранслятору и от ретранслятора к оператору. Одна антенна ставит всех операторов в одинаковые условия. Найдя точку уверенного приема ретранслятора, можно быть уверенным в том, что и ретранслятор примет твою станцию. В других случаях, хороший прием ретранслятора опертаром не гарантирует качественного приема оператора ретранслятором, антенны ведь разнесены... Кроме того, одна антенна, это один кабель, одна мачта... и нет проблем с размещением пары антенн... для одной антенны проще найти место.
Одна антенна - ХОРОШО! Вооружившись этим пониманием, приступил к многочисленным попыткам настроить фильтр - тщетно. Добротности нехватает. Скаты полосовых фильтров пологие. Фильтр, настроенный на частоту приема, сильно влияет (режет) частоту передачи, фильтр настроенный на частоту передачи сильно влияет на частоту приема. Попытки добиться максимума из того, что досталось в наследство продолжались несколько недель. Были переделаны петли связи, заменены соединительные кабеля, десятки раз вся настройка начиналась "с нуля", но так ничего и не вышло. Добиться нормальной работы ретранслятора на одну антенну не удалось. Пришлось вернуться к тому что было - разнесенные антенны. Ну, что есть - то есть... другого ведь нет... Эти режекторно-полосовые фильтры после переделки петель связи и тщательной настройки обеспечивали устойчивую работу мощностью 8-10 Ватт без какого-либо влияния передатчика на приемник даже с минимальным разносом антенн. Во время тестов и настройки ретранслятор работал на две антенны 5/8λ с разносом всего несколько метров по горизонтали.
После завершения работ над фильтром, пришло время заняться приемо-передатчиком. Обе радиостанции подверглись доработке и оптимизации.
Одна оптимизирована для работы на прием, вторая "заточена" под передачу. Полосовой фильтр радиостанции работающей на прием был точно настроен на частоту приема-145.025 МГц.
Так же, из тракта приема было исключено все лишнее, коммутатор прием-передача и все цепи что работают на передачу - лишние потери и искажения.
Тоже с радиостанцией работающей на передачу. Исключены коммутатор прием-передача, отключен приемник(снижение энергопотребления), точная настройка тракта передатчика на рабочую частоту 145.625 МГц.
"База" ретранслятора была готова и работала хорошо, осталось наделить устройство "разумом". Можно конечно было обойтись без разума, обойтись простыми "рефлексами", шумоподавитель открылся-> вкл. передатчик, шумоподавитель закрылся -> задержка -> выкл. передатчик. И этого, в принципе, могло быть достаточно. Но это скучно и не дает представления о том, что происходит с ретранслятором. Если возникает аварийная ситуация: перегрев, отключение сети, авария антенного хозяйства, то чем раньше проблема будет выявлена, тем проще предупредить полный отказ. Не хотелось иметь "тупую" железку, значит будет телеметрия и управление. Ретранслятор должен уметь "жаловаться на плохое самочувствие", сообщать о возникающих нештатных ситуациях и защищаться в неотложных случаях.
А что вообще должен уметь контроллер радиолюбительского ретранслятора? Возможно есть какие-то стандарты или рекомендации со стороны РЧЦ или ГСН? Время "хвоста", сигналы и их характеристики? Не-а, оказалось нету. Есть только условие, ретранслятор должен "называть" свой позывной не реже чем один раз в десять минут. И это все... ну и ладно. Контроллер ретранслятора планируется построить на микропроцессоре Atmel mega328, а значит можно будет адаптировать его функции в ходе эксплуатации... Кроме того, ретранслятор обязательно должен иметь систему резервирования питания... Автомобильный аккумулятор 60-65 А/ч - самое "то". Дешево, достаточно надежно, легкодоступно и позволит работать около 250 часов в дежурном режиме или 20 часов в режиме передачи, при снижении мощности до 2-3х Ватт. В комбинированном режиме прием/передача - 5/1 энергии батареи 60 А/ч хватит на двое-трое суток. Среднесуточный расход энергии около 16 ампер/час.
- "хвост" ~1 сек.
- тональный сигнал "конец передачи".
- фильтрацию коротких сработок шумоподавителя.
- вывод телеграфной посылки содержащей позывной сигнал и QTH локатор, каждые 10 минут-"маяк".
- контроль температуры радиатора передатчика.
- включение вентилятора при превышении заданной температуры.
- снижение мощности передатчика при достижении заданной температуры(перегрев).
- отключение передатчика в случае превышения критической температуры(критический перегрев).
- оповещение операторов в случае перегрева.
- оповещение операторов перед отключением ретранслятора в случае критического перегрева.
- оповещение операторов о аварии питающей сети.
- снижение выходной мощности передатчика до заданного уровня при работе от аккумуляторной батареи.
- оповещение операторов о разряде аккумуляторной батреи.
- оповещение операторов о критическом разряде батареи.
- отключение ретранслятора и защиту аккумуляторной батреи от глубокого разряда.
- поддержание аккумуляторной батареи в заряженном состоянии.
- управление ретранслятором сигналами DTMF.
Управление:
- авторизацию администратора по паролю.
- администратору управление режимом работы "маяка" - включить или отключить.
- администратору управление режимом работы ретранслятора - включить или отключить.
- администратору управление выходной мощностью принудительное включение пониженной/повышенной мощности.
- по запросу администратора вывод всей телеметрии: статус маяка, статус ретранслятора, статус электросети, мощность, температура, напряжение аккумуляторной батреи.
- без авторизации, по команде ДЛЯ ВСЕХ принудительное включение передатчика независимо от состояния шумоподавителя.
- без авторизации, по команде ДЛЯ ВСЕХ вывод показаний S-метра.
В ходе первых тестов контроллера появилась интересная идея, если есть возможность управлять мощностью, то можно снижать мощность передатчика если принимаемый сигнал имеет слабый уровень. Это позволило "вытаскивать" совсем слабые сигналы из шумов. Как такового "забития" примника не происходило, но на совсем слабых сигналах,(менее 2 мкВ) собственный передатчик ощутимо добавлял шума. Иногда возникала осцилляция: шумоподавитель открывается, включается передатчик, уровень шума возрастает, шумоподавитель закрывается, пауза, передатчик отключается, уровень шума падает, шумоподавитель открывается и так по кругу. Обычно борьба с таким поведением ретрансляторов сводится к загрублению шумоподавителя, чтоб передатчик не "хлюпал" на слабых сигналах, но у нас же есть "разум" в контроллере и его нужно использовать, чтобы не терять слабого корреспондента..
Весь вывод информации и телеметрии осуществляется телеграфом. Критические и важные статусы - перегрев, переход на батрею, разряд батреи дополнительно обозначаются бипером в конце передачи.
В нормальном режиме, при работе от сети, сигнал бипера одиночный, имеет длительность 0.08cек. и тон 1600Гц. Слушать
При переходе на батарею сигнал бипера двойной, оба сигнала длительностью 0.08сек и тон 1600Гц.Слушать
При разряженной батарее сигнал бипера двойной, первый длительностью 0.08cек, второй длительностью 0.35cек. тон 1600Гц.Слушать
При работе от сети и в случае перегрева к сигналу бипера добавляется сигнал длительностью 0.15cек тоном 800 Гц.Сушать
Сигналы могут комбинироваться, таким образом, при перегреве во время работы от батареи, в конце передачи звучит тройной сигнал, короткий высокий, длинный высокий, длинный низкий.Сушать
В последствии, к такому формату сообщений все привыкли очень быстро и если слышат необычный сигнал бипера, сразу становится ясно - что-то не так. Ретранслятор требует внимания или просто нужно сделать паузу в работе... особенно жарким летним днем, когда температура воздуха ЗА 40...
Была изготовлена плата контроллера, радиостанции преимопередатчика закреплены на алюминиевом шасси, установлен вентилятор охлаждения и весь премо-передатчик ретранслятора обрел законченый вид, чем-то напоминает Кубсат.
Блок питания ретранслятора дожен обеспечивать не только работу приемо-передатчика, но и слежение за зарядом резервной аккумулятрной батареи. Для реализации этой возможности была разработана схема стабилизатора напряжения с функцией ограничения зарядного тока, автоматического ввода резервного питания и защиты батареи от глубокого разряда.
За основу для блока питания ретранслятора был взят ТЕС 13-5-НТ, доставшийся в наследство от старого ретранслятора. Блок питания обеспечивал ток всего 5А, по этому использовать его без переделки было не возможно. Трансформатор этого источника питания имеет достаточный запас мощности. Был заменен выпрямитель на более мощный, сглаживающий фильтр. Это позволило получить ток 7-8А долговременно, чего хватает для заряда аккумулятора током ~5А и для питания ретранслятора в режиме передачи ~3А. Для обеспечения запаса прочности, ток заряда батареи автоматически снижается при работе ретранслятора на передачу, это дополнительно защщает блок питания от перегрева в летнее время. Кроме того схема заряда-разряда аккумулятора обеспечивает автоматический переход с сетевого питания на батарейное и отключение батареи при критическом разряде, для защиты батареи от повреждения. При восстановлении сетевого напряжения, обеспечивает возврат ретранслятора в нормальный режим работы и заряд батареи.
Приблизительно в середине Апреля 2016г. ретранслятор полностью был готов к работе и несколько месяцев, до самого переезда на место постоянной установки, работал в тестовом режиме. Нужно было убедиться что не возникнет проблем с надежностью контроллера, источника питания, и т.д. Справедливости ради, стоит отметить, что за все время работы ретранслятора не случилось ни одного сбоя по вине контроллера. Да и вообще сбоев небыло...
Наступило лето...
Вступил в строй радиолюбительский ретранслятор города Армавира.
В прошлую субботу, 18 июня, залили фундамент под опору мачты антенны, подвели электричество. Позавчера, 22 июня, было перевезено оборудование. Сегодня были завершены работы по монтажу антенного хозяйства. С сегодняшнего дня можно считать ретранслятор введенным в строй.
Есть еще некоторые идеи по улучшению АФУ, думаю со временем мы их обязательно притворим в жизнь. Лучшее - враг хорошего!
На данный момент, антенна установлена на высоте 255 метров над уровнем моря, на мачте высотой 7 метров.
ТТХ ретранслятора:
Частота передачи 145.625 МГц
Частота приема 145.025 МГц (разнос 600 кГц.)
Мощность 8 Ватт.
Режекторно-полосовой друплексный фильтр самостоятельного изготовления.
антенны - 4 петлевых вибратора.
приоритетное направление излучения - Юг
Ретранслятор оснащен контроллером, управляется дистанционно.
Для операторов доступны две команды управления DTMF.
Одна из них позволяет оценить уровень сигнала с которым ретранслятор принимает корреспондента, вторая команда включения передатчика вне зависимости от наличия входного сигнала для прослушивания эфира "под шумоподавителем"
Команда DTMF #*21 включит выдачу телеграфом показаний S-метра на 60 сек.
Фотмат ответа "S 0"....... "S 10" (в попугаях)
Команда DTMF #*11 включит передатчик ретранслятора на 60 сек для прослушивания эфира.
Команды #*21 и #*11 не требуют пароля, логина и доступны всем операторам.
Ретранслятор сообщает свой позывной и QTH локатор через 10 минут после последней активности и при отсутствии активности операторов каждые 30 минут.
формат "RR6AH LN04NX RR6AH LN04NX"
Вывод информации осуществляется телеграфом.
Кроме пользовательских команд, ретранслятор имеет расширенную систему самоконтроля, защиты, управления.
Оснащен системой бесперебойного питания, позволяющей работать автономно до двух суток.
И ...
Немножко фоток с монтажа
Слева направо UD6ACY, R6CDU, R6DDG, R6DCH, R6DDA
Слева направо R6AG, R6DDG, UB6BJU(ноги :) )
Слева направо UD6ACY, R6DFT, R6CDU, UB6BJU, R6DCV
Слева направо R6DFT, UB6BJU, UD6ACY (задняя часть туловища
)
Слева направо, сверху вниз R6AG, R6DFT, UB6BJU,R6DDA,R6CDU, R6DCH, UD6ACY
QSL RR6AH ;)
Слева направо R6DCH, UB6BJU, UD6ACY
Слева направо R6DDG, R6DR, R6DCV, R6DFY
Слева направо R6DCV, R6DDG, R6DR, R6DFY
Слева направо R6DCV, R6CDU, R6DCH, R6DDG
Слева направо R6CDU, R6DCH, R6DDG
Приемопередатчик в металлическом шкафу... готов к работе!
Все фото НАХОДЯТСЯ ЗДЕСЬ
Карта покрытия (прямая видимость)
Тут "Живая карта"
Апгрейд приемной антенны...
Была приобретена и установлена на вершину мачты антенна Diamond F22.
Корпус этой колинеарной антенны изготовлен из стеклопластика, длина антенны чуть более трех метров.
Антенна имеет конфигурацию - два элемента 7/8λ. Коэффициен усиления около 6.7ДБд.
За счет чего диаграмма направленности F22-сильно прижатый кгоризонту лепесток, с максимумом излучения около +/-2°.
Что как нельзя кстати, для антенн установленных на возвышенностях. Такая диаграмма обеспечивает хорошее покрытие в ближней зоне.
Слева направо R6DCV, UD6ACY, R6CDU, RK6ALK.
Петлевые вибраторы, работающие на прием, были демонтированы.
Продолжение истории постройки