认识EME通信——月球面反射通信（EME）初探

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　　前言
　　近年来，随着业余无线电活动的深入开展，我国的业余通信活动已从最初的29.6MHz调频通信实验逐步向短波DX、V/U中继、网络中继、卫星通信等方面发展。而通信模式也由调频(FM)、单边带(SSB)、等幅报(CW)等传统通信模式向RTTY、PSK31、SSTV、PACKET RADIO等数据通信方面多元化发展。虽然如此，但是与欧美国家相比我国的业余无线电活动仍处于初级阶段，很多业余无线电通信领域包括3.5MHz以下频率、1.2G以上频率的通信以及空间通信等由于众多的原因，到目前为止还未得到实质性的发展。本文旨在为推动业余无线电空间通信活动抛砖引玉。
　　一、什么是EME通信
　　EME是英文Earth-Moon-Earth的缩写，在业余无线电中，EME通信就是将无线电信号从地球传到月球，然后再由月球表面反射回地球并被接收到，所以也称月球面反射通信。简单的说就是让无线电信号在地球和月球之间走个来回，以完成无线电双向通信。但由于月球距离我们约38万公里远，就算是无线电信号要走个来回也需要约2.533秒，信号到达月球后仅有约7%的信号能被反射回来，路径损耗高达252dB，通信难度之大可想而知，所以长久以来我们很多业余无线电爱好者(HAM)都认为EME通信是可望而不可及的事，是业余无线电通信活动的最高境界，只有配备了顶级电台、大功率功放、巨型天线阵才可能实现。也正因为EME通信具有其他通信方式所不能比拟的难度，所以它更能引起HAM们的兴趣，使得为数众多的HAM竭尽所能积极加入到这个行列中。
　　随着美国业余无线电通信爱好者Joe Taylor(呼号K1JT)开发出了一款名叫WSJT的业余通信软件，我们普通爱好者实现双向EME通信成为了可能。有实践证明，仅用一根10单元的八木天线、50W的发射功率加上WSJT软件就有可能与一些设备配置优良的爱好者们实现双向EME联络。当然如果你想使联络变得更加容易，那么就需要花点时间和精力来打造你的EME系统。

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　　二、EME通信模式、频率、时间
　　1、通信模式
　　EME最早的通信模式是常规的SSB和CW模式，但这对设备及天线的要求太高，因此参与的人数有限。而现在使用最多的是WSJT的JT65模式(包括JT65A、JT65B、JT65C)，在2m段常用的是JT65B通信模式。WSJT软件的工作方式有点类似于电话线调制解调器，JT65模式实际上是一种SSB数据通信模式，它是把键盘输入的文字信息编码为不同音调的音频信号后，再送入电台并由电台调制成SSB信号后发送出去，而接收端则是将电台接收的SSB信号进行解调，得到的音频信号输入电脑，再通过WSJT软件解码就能得到相应的文字信息，从而达到传递信息的目的。通常情况下，EME信号都非常弱，以至于我们很难在电台音频中听到它的声音，唯有将其输入电脑，通过WSJT软件才能在屏幕上看到它。

　　

　　2、通信频率
　　EME通信频率基本上涵盖了50MHz到2.4GHz的所有V/U段业余频率，50MHz以下频率由于无线电信号很难穿透电离层，因此无法进行EME通信。在众多的业余频率中参与人数最多、最热闹的要数2m段(144.000MHz～144.150MHz)。这是因为这个2m频段的路径损耗比U段及以上频率要小得多，电台设备比较容易找到，天线、功放、滤波器、低噪声前置放大器等相对比较容易制作。

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　　3、通信时间
　　由于无线电信号存在直线传播特性，因此，进行EME通信时理所当然的是月球必须在你的可视范围内。但我们知道很多时候月球不是在半夜升起白天落下就是在白天升起晚上落下，与我们的正常作息时间存在冲突，由于EME通信的这个特点，所以，大多数EME通信爱好者一般都只选择在周末进行通信试验。而每天在月球升起时、升起1～2小时内以及月落前1～2小时内，EME信号的收、发都会得到一个额外的6dB的地面增益，使得这两个时间段进行EME通信变得容易些，这也是EME通信的最佳时刻。
　　另外，如果你想知道现在有哪些电台在做EME通信，你只需要到N0UK的EME聊天室(http：//www.chris.org/cgi-bin/jt65emeA)看一下就知道了，基本上所有的EME通信爱好者都是利用这个聊天室作为EME通信的辅助工具，他们会在这个聊天室发布包括呼叫频率、时间以及信号报告等实时信息。
　　三、如何开展2m EME通信
　　重要提示：要知道EME通信的成功与否并不完全取决于你的设备、天线的好坏，更多时候它取决于你所在地的电磁环境的优劣。因为EME信号经过远距离的传输，在到达你所在地的时候实在是太弱了，以至于很小的一点电磁干扰就能将它淹没掉。通常在干扰严重的情况下，再大的天线阵都一样，你可以把你的信号发送出去，却什么也不会收到。所以你必需先了解你当地的电磁环境，如果干扰特别严重的话，那么你就需要花点时间和精力找出干扰原因，并努力解决干扰问题，否则的话还是尽早放弃参与EME通信实验的念头吧!只有在确定你所在地的电磁环境不会对你的EME通信实验产生影响的前题下，再解决以下几个方面的问题后你就能加入到最常用的2m段EME行列中，当然这也只是入门而已。
　　1、准备一台2m收发信机

　　2m EME通信需要一台能工作在2m SSB模式的收发信机，目前全波段全模式的收发信机很多，常见的有：FT857、FT897D、IC706、IC820H、IC910H、IC7000、IC746、FT847、TS2000等。参考国外HAM的经验，对于EME来说收发信机最重要的二项指标：一是接收灵敏度，要求你的电台有足够的接收灵敏度，上面举出的这些收发信机灵敏度一般都能满足需要；二是频率稳定度，通常需要在收发信机里要安装0.5ppm稳定度的温补晶振(TCXO)。不过我现在用的IC820和FT897两个都就没有安装TCXO，实验下来都没有问题，所以我想这个也不是必要条件。当然，你的收发信机的频率稳定度越高越好。
　　2、配备一套2m天线系统

　　

2m 4×7单元天线(自制)

　　

2m 2×9单元天线

　　如果你只是想尝试一下EME通信而并不想深入的话，那么一套2×9单元的八木天线阵(增益15dBd左右)就已经足够了。而如果你想要进一步进行EME通信研究的话，那么你就需要一步到位配备一套增益20dBd左右的八木天线阵。我就是因为当初没有准备，只做了一套4×7单元八木天线阵(增益17dBd)，以至于现在不得不考虑重新制作一套4×10单元的天线系统(增益19.5dBd)。

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采用电动推杆的天线系统

YAESU G550转向机

　　这里我们说的天线系统除了天线本身外，还需要配备一套水平、垂直转向控制机构来完成对月球的跟踪，使你的八木天线始终对准月球，从而获得最大的增益。水平转向机很容易购买到，当然也有很多爱好者是自制的，这个应该不是问题。而垂直转向机在市面能见到的也就是YAESU的G550了，我现在用的就是这个转向机，不过这个转向机价格较贵，而且承载能力较弱，载重不能超过30kg，如果用它来带动4×9单元以上的天线阵就有点力不从心了，需要另外加设载重机构。目前国外HAM最普遍的做法是利用比较廉价的电动推杆、卫星天线极轴推杆来实现4×10单元以上天线阵的垂直转向控制。
　　3、连接电台与电脑，下载WSJT软件
　　电台接收下来的EME SSB信号解调为音频信号后，需要输入到电脑以便进行解码。

　　

WSJT软件界面

　　

电台与电脑接口

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　　最简单的接口方法就是用音频屏蔽线将电台音频输出接到电脑声卡LINE IN、电脑声卡的LINE OUT接到电台MIC上，另外在音频线上套上磁环是一种很好的防止电台、电脑相互干扰的方法。用个三极管电路把电台PTT接到电脑串口的DTR线上就行了。当然采用专用的硬件接口是最好的，它能把电台与电脑完全隔离，这样能最大限度地减少电脑对电台的干扰。
　　电台与电脑连接好以后，我们还需要下载一个WSJT软件，这个软件是免费的，在GOOLE上查找WSJT就可找到WSJT的主页，下载安装即可。
　　4、找一台2m功放

　　

HL-200V/50功率放大器

　　现在能找到的放大器很多：HL-120V、160V、180V、200V/50以及市面上很多的CALL台遗留下来的功放等都是很好用的2m段功放，这些功放足够QRP EME通信用了。EME通信虽然是采用SSB模式，但它有个特点，它的音频信号基本上是连续的，因此，EME通信实际上采用C类非线性放大器完全可以胜任，而不必非要采用线性放大器。
　　5、配备一台2m低噪声前置放大器(LNA)

　　

SP-2000 LNA

    根据国外HAM的经验，EME电台一般都会在天线系统中串入低噪声前置放大器(LNA)，EME通信用的LNA，一般要求其增益在20dB以上，噪声系数在0.8dB以下，并且需要单独配有收发切换继电器，以将其安装于距离天线最近的地方。美国SSB Electronic USA公司的SP-2000型LNA是目前被爱好者所接受的比较好的2m段室外安装型LNA，它的噪声系数(NF)0.8、增益(GAIN)10dB～20dB可调，通过功率最大可达750W.而PA3BIY设计的LNA则是公认的比较好的接收用前置放大器(不带收发转换)，但是这些业余段用的LNA在国内买不到，我们最切合实际的做法就是自已DIY一个，或者干脆不用。

　　

PA3BIY 设计的2m LNA

　　

自制2m LNA(ATF54143)

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　　总之，EME通信并不如我们想象的那样遥不可及，如果你能够解决以上这六个方面的问题，那么你就可以开始你的EME之旅了。接下来你要做的就是不断的实践，掌握EME通信的规律，抓住时机进行通联试验。在你成功完成一些QSO之后，你会发现，你需要投入更多的精力，建造更大的天线阵，以便能通联更多的电台，相信不久的将来你就会被它的魅力所吸引而“越陷越深”。

　　后续我将分别对EME天线系统、WSJT软件以及EME通信规律等一一进行介绍。（文：BD4SY 朱少华）

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浮生晓月

很好的科普文章。

mouseknight

很好的科普文章，好好学习下

老帥哥

谢谢分享