ÚVOD

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 současné 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 (WXSAT) rozliší detaily do 1.1 km. Senzory pracující ve viditelné části spektra na geostacionárním satelitu METEOSAT -7 (WXSAT) rozliší detail do 2.5 km. Toto rozlišení je přístupné pouze při příjmu primárních dat (PD). Z nich je potom sestaven snímek vysílaný ve formátu WEFAX. Většina dat ze snímačů je originální a tudíž mezi sebou nekompatibilní. Frekvence a způsob přenosu používané pro předávání dat jsou často vyšší, než umožňují amatérská zařízení běžně používat. Navíc jsou data z jednotlivých senzorů multiplexována a zakódována. Naštěstí je systém WXSAT úplně jiný!

WXSAT

Satelity 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), GOMS (SNS) a FENGYUN (Čína). Orbitální meteosatelity (NOAA a METEOR) mají charakteristickou orbitu s velkou inklinací: 82 až 100 stupňů. Satelity při každém obletu míjejí severní nebo jižní pól, odtud název polární.

ANTÉNY

Základ přijímacího řetězce tvoří anténa. Pro příjem vysílání snímků WEFAX z meteosatelitů na polárních dráhách je možné použít různé typy antén. Mezi nejpoužívanější antény pro pásmo 137 MHz patří zkřížené dipóly Turnstile, Yagi antény a  Quadrifilar Helix antény (QuadriFilar Helicoidal). 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 slyšet, ale obsahuje velké množství šumu a úniků a je pro dekódování obrázků ve formátu WEFAX naprosto nepoužitelný.

Nejjednodušší anténou pro příjem v pásmu 137MHz jsou zkřížené dipóly, umístěné nejlépe na střeše a sfázované pro pravotočivou kruhovou polarizaci.

Vhodné je doplnit anténu předzesilovačem, zvláště, když máte přijímač umístěn v přízemním bytě panelového domu a anténu na střeše. Doporučujeme použití předzesilovače s bipolárním tranzistorem a nikoliv s tranzistorem FET (nebo dokonce GaAs FET), které nepřežijí první nápor atmosférické elektřiny při letní bouřce. Stavebních návodů na jednoduchou anténu naleznete na webu nepřeberné množství. je na vás jakým stavebním materiálem disponujete, lze stavět například i ze zbytků novodurových a Al trubek a použitých koaxiálních kabelů.

QFH anténa podle OK1MOW

Quadrifilar Helix anténa podle Paul HAYES

Quadrifilar Helix anténa podle OK2MLI, kterou sestavíte s extrémně nízkými náklady (PDF 923KB)

Další antény pro 137MHz

Stavbu antény zvládne i začátečník. Zvolíme například Turnstile. Výkres antény  je na obrázku zde  a zapojení napáječe na obrázku zde.  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. Zdá se, že obrázky jsou dostatečně ilustrativní, jen k obrázku zde - zkřížené reflektory délky 1060 milimetrů mohou být umístěny v otvorech v novodurové trubce pod sebou. Trubky z hliníku můžeme plnohodnotně nahradit osmi kusy teleskopických antén, jichž ve výprodejích nalezneme nepřeberné množství. 

Další a velmi zajímavou konstrukci antény Turnstile s úspěchem vyzkoušel velmi známý konstruktér radioamatérských zařízení Jiří Borovička OK1BI a jeden z prvních uživatelů meteorologických informací v sedmdesátých létech minulého století. Na na obrázku zde si můžeme prohlédnout výsledek jeho invence při použití materálů "co dům dal" .

Pohled do historie, která už od poloviny roku 2006 neplatí: Pro příjem vysílání snímků WEFAX z meteosatelitů na geostacionární dráze je možné použít oba typy antén - středovou parabolickou anténu i její offsetovou modifikaci. Nejlepší se jeví použití 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 chceme vyhnout předzesilovači, je nutné použít anténu většího průměru. Příjem je také možný s 40-ti prvkovou anténou Yagi (opět nutný předzesilovač) či anténou Short Back Fire podle Jardy Klátila, OK2JI. 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“. Ve vzdálenosti 48 mm ode dna je do pláště zapájena krátká anténka, ze které odebíráme signál pro přijímací soustavu, která na anténu navazuje. Jiný ozařovač je uveden zde. 

Příjem signálů ze satelitu na geostaciánární dráze dnes se odehrává s jinou technologií, která je popsána zde...

PŘIJÍMAČ A INTEFEJS PRO PŘÍJEM METEOSATELITŮ

Běžné typy přijímačů pro úzkopásmovou FM v pásmu 145 MHz se od přijímačů pro příjem meteosatelitů liší 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.

Přijímat a dekódovat data WEFAX je možné i s běžným scannerem či stanicí určenou pro úzkopásmovou FM. Úzké filtry však způsobí zkreslení signálu a výsledný snímek není potom kvalitní. Postrádá veškeré ostré kontury (obrysy světadílů, nápisy) a nemusí se ani správně zasynchronizovat dekodovací program.

Pro příjem všech 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. Pro příjem z geostacionárního satelitu bývalo postačovalo potom stávající přijímač doplnit o konvertor z 1691 MHz na 137 MHz a vhodnou anténou, to však už je historie. Nízkofrekvenční výstupní signál přijímače lze dekódovat osobním počítačem v programu WXtoIMG, JVComm32 nebo JVFAX7.1a. Signál přivedeme na vstup zvukové karty, nebo jednoduchého a levného interface, který komunikuje přes sériový vstup COM1 nebo COM2. Základním požadavkem úspěšného zpracování je osobní počítač dostatečného výkonu. Dnes však vyhovují všechny  osobní počítače, jak hodinovou frekvencí procesoru, tak kapacitou operační paměti. (kdysi postačoval počítač 486DX66 a vyšší, který dnes nenajdete  ani na smetišti, možná tak v muzeu výpočetní techniky. V roce 1999 jsem napsal oslavnou větu, že: "s počítačem typu PENTIUM můžete souběžně dekódovat obrázky, zpracovávat v některém z grafických programů a zároveň jej vysílat modemem přátelům) v prostředí MS-DOS nebo Windows95/98..." Dnes tato věta zní úsměvně, protože víme, kam až dospěla tato technologie a klidně si dnes můžeme sestavit amatérskou bezobslužnou přijímací stanici meteorologických snímků, kde se nám automaticky zaznamenávají jednotlivé obrazy a umísťují na k tomu určený www prostor.

PROGRAMOVÉ VYBAVENÍ

JVFAX & JVComm32 a WXtoIMG jsou programy, určené k dekódování  signálů z přijímače. Jsou uvedeny v pořadí jak se historicky vzato objevovaly na scéně. Nakonec zvítězil program WXtoIMG, který je velmi výkonným nástrojem pro naši práci, protože se specializuje jen na zpracování signálů WEFAX/APT, zatímco předchozí dva programy jsou více univerzální a oslovují spíše uživatelé z řad radioamatérů. Program JVFAX od Eberharda Backeshoffa, DK9JV byl prvním, který pracoval pod operačním systémem MS-DOS (pro mladší čtenáře vysvětlení - zde se vystačilo s operační pamětí 4MB :-) a fascinoval nás svými schopnostmi. Pro studenty historie je program stále k dispozici avšak poběží vám jen pod DOS a s počítačem do hodinové frekvence 200MHz. Na JVFAX, který končil verzí 7,1a, navázal již pod operačním systémem Windows svého času vynikající program pro příjem všech typů meteosnímků a map JVComm32. Je určen pro výkonnější počítače, osazené procesory PENTIUM, odpovídající operační pamětí a nesmíme zapomenout na dostatečnou kapacitu pevného disku. Doporučuji se soustředit na aplikaci programu WXtoIMG.  Má velmi dobře zpracovanou nápovědu a logické a srozumitelné nastavení i ovládání.

ZÁVĚR

Firma EMGO Dobrá prodává pro zájemce stavebnice, sady součástek, i finální seřízené a nastavené výrobky. Bližší informace na tel. +420 602 720 424 nebo e-mail:  emgo@vuhz.cz http://www.emgola.cz/

Copyright 1999 - 2007  emgo