Moonbouncen met een kleine beurs


Moonbounce, ook wel bekend als EME (Earth-Moon-Earth); gemiddeld zo’n 384.000 kilometer heen en ook weer 384.000 kilometer terug. Het is de ultieme DX! Een radioverbinding via de maan; voor mij is dit het ultieme wat een zendamateur kan bereiken! Slechts een selecte groep amateurs heeft een EME verbinding op zijn naam staan en graag wilde ik mij in de toekomst een keer onder deze groep kunnen scharen.

Al geruime tijd speelde ik met het idee om een klein, low budget 2-meter EME station te bouwen, om vanuit mijn achtertuin de uitdaging aan te gaan en te proberen mijn signalen op de maan te krijgen. Ik had verhalen gehoord over EME verbindingen met slechts 100 Watt en een enkele Yagi antenne! Can it be done? Met de weak signal modes van Joe Taylor’s WSJT software is tegenwoordig veel mogelijk, dus stortte ik mij op het internet en deed lang en uitvoerig research. Diverse bronnen beweerden dat het inderdaad mogelijk is en ik werd gaandeweg steeds enthousiaster.

Tegelijkertijd vormde het EME gebeuren een extra stimulans om mijn “F” te halen, waarop ik me al een tijdje met een zelfstudie aan het voorbereiden was. Op het VERON clubstation in Hardinxveld maakte ik mijn plannen kenbaar en ook daar vond ik veel bijval om dit EME experiment door te zetten en voerde ik met diverse mensen interessante discussies over het onderwerp; over antennes, VHF versterkers, over of het haalbaar zou zijn of niet.

Tijdens mijn research kwam ik via Google al snel uit bij het artikel “EME on a Budget: Moonbounce for the Rest of Us” van Paul Bock K4MSG. In de tijd die volgde, is dit artikel en het persoonlijk e-mail contact met K4MSG in de bouw van mijn low budget EME station steeds mijn inspiratie en leidraad gebleven. Wellicht dat dit artikel van mij op zijn beurt andere amateurs van de afdeling A12 of daarbuiten kan inspireren om zelf ook een klein EME station te bouwen.

Paul Bock’s artikel beschrijft een simpel EME station dat voor relatief weinig geld kan worden opgebouwd, er van uitgaande dat sommige ingrediënten, zoals de zendontvanger, reeds in het bezit zijn. Het basisprincipe van het beschreven station is eenvoudig: een enkele Yagi op een statief, die handmatig of met een simpele rotor op de maan wordt uitgericht en een kleine solid state lineaire versterker van minimaal 100 Watt (en met ingebouwde low noise voorversterker) geplaatst buiten bij de antenne (dus niet binnen bij de zendontvanger).

EME002In februari 2015 kwam ik in een dumpwinkel in Breda voor 25 euro een ongebruikte speaker standaard tegen, een groot en stevig statief dat m.i. zonder problemen de grote Yagi zou moeten kunnen dragen. Met deze eerste bouwsteen was mijn low budget EME station in principe geboren.

In de tussentijd ging het studeren voor het F-examen door en gaandeweg kreeg ik bij het maken van de proefexamens er steeds meer vertrouwen in dat het zou gaan lukken, dus ging ik gestaag verder met het uitvoeren van de plannen voor de opbouw van het EME station.

Vervolgens werd bij ANJO Antennes een 2-meter 10 element Yagi (14dBi gain; met 100 Watt dus goed voor zo’n 1,5kW ERP) aangeschaft. Belangrijk in de keuze hierbij was dat de antenne eenvoudig in elkaar kan worden gezet en ook zonder problemen weer uit elkaar kan worden gehaald. Dit aangezien de EME setup niet permanent in de achtertuin kan blijven staan en een antenne van meer dan vier meter lang anders nogal lastig is op te bergen. Op de site van ANJO stond “Leicht zerlegbar, daher sehr gut für Portabel Betrieb geeignet”. En geloof me, dit is echt niet bij iedere antenne zo vanzelfsprekend.

Op de speaker standaard werd door wat te knutselen met PVC pijp een “scharnierpunt” voor de Yagi gemaakt. Eerst was dit een enkele pijp bevestigd met een mast kruiskoppeling, later werd dit vervangen door een soort PVC raam constructie, zoals te zien op de foto, wat het instellen van de elevatie en azimut van de antenne aanzienlijk vergemakkelijkte en de stabiliteit van het geheel vergrootte. Werd eerst nog de elevatie vastgehouden door het vastdraaien van vleugelmoeren, bij de raam constructie wordt dit inmiddels gedaan door een ketting aan de antenne waarvan iedere schakel een elevatie verschil van zo’n 2 graden geeft. Het instellen van de elevatie is hiermee een peuleschilletje geworden

EME004Inmiddels was het zomer en had ik ook met veel trots de Full “licentie” al weer een tijdje op zak (in dit geval dus de licentie om 100 Watt op 2 meter te kunnen gebruiken). Tijd dus om de meest weloverwogen en duurste aankoop te gaan doen: een 100 Watt VHF versterker. Voor de amateur met een klein budget is de keuze vrij beperkt; het zou een Microset of een Mirage (MFJ) worden. Gezien de slechte reputatie van MFJ is de keuze uiteindelijk gevallen op de Microset SR-100, welke bij Wimo in Duitsland werd aangeschaft. Deze versterker heeft tevens een ingebouwde 18 dB low noise voorversterker, die eventueel kan worden gebypassed.

Corné PD5CL doneerde een paar stukken Aircell 7 coaxkabel en bijbehorende N-pluggen. Met de zwakke EME signalen is het erg belangrijk om op het traject van de antenne naar de zendontvanger zo weinig mogelijk verliezen te hebben, dus een wat hoogwaardigere en zo kort mogelijke coaxkabel is belangrijk.

Bij Jacobs in Breda werd voor de voeding van de versterker een 30 Amp power supply aangeschaft, die in een plastic box samen met de Microset bij de antenne wordt geplaatst. In principe was mijn EME station hiermee gereed.

In eerste instantie was het de bedoeling om mijn Yaesu FT-857 zendontvanger te gebruiken. Ik had zo mijn twijfels of deze set zonder TXCO voldoende stabiel zou zijn. Uiteindelijk is er een nieuwe zendontvanger gekomen die standaard met een TXCO is uitgerust en die uiteindelijk dus ook in de EME setup is gebruikt, de Yaesu FT-991.

Ik weet van het verslag van een EME DXpeditie dat de FT-857 mét TXCO uitstekend voor EME is te gebruiken. Wellicht ook zonder TXCO, maar daar kan ik verder weinig over zeggen. Hoe dan ook, het kan dus zijn dat afhankelijk van de gebruikte transceiver een optionele TXCO nodig is en dat daarmee nog wat extra kosten in beeld komen.

EME001Nu was het afwachten op het juiste moment om alles te installeren en de eerste EME sessie te doen. Ook bij EME heb je te maken met “condities”. De beste kansen voor een klein EME station liggen op de dagen dat de maan het dichtst bij de aarde staat (Perigeum) en zich niet bevindt in het gedeelte van de hemel waar ook de Melkweg of vlakbij de zon staat, want dit levert extra (galactische) ruis op en geeft een grotere “degradation”. De degradation moet zo klein mogelijk zijn. Op www.mmmonvhf.de/eme.php vind je een maandgrafiek met daarop aangegeven de degradation en de afstand van de maan tot de aarde. De beste kansen om een verbinding te maken liggen daar waar de dalen van de lijnen voor moon distance en degradation min of meer samenvallen. Op de piek van de degradation lijn kun je het in het algemeen wel vergeten. EME propagatie wordt ook nog door diverse andere factoren beïnvloed en ook op “goede” dagen kan het zijn dat je geen verbinding kunt maken.

De totale verzwakking van het EME signaal is maar liefst meer dan 250dB! Van het signaal van het kleine EME station blijft dus uiteindelijk bij het tegenstation maar weinig over. Tijdens Perigeum kan het verlies zo’n 2 dB minder zijn en dit kan, geloof het of niet, net het verschil maken!
Met een klein EME station ben je dus aangewezen op condities, op de digitale weak signal mode JT65b van WSJT, op de grote “big gun” stations met veel vermogen en grote antenne installaties en natuurlijk op geduld en doorzettingsvermogen. Van die super stations of “big guns” zijn er gelukkig redelijk wat op de wereld. Verwacht niet dat je met een enkele Yagi een EME verbinding gaat maken met een ander enkel- of dubbel Yagi station, verwacht ook geen SSB of CW verbindingen. Wellicht een open deur, maar uiteraard moet de maan ook boven de horizon van je QTH staan wil je er een EME verbinding via kunnen maken. Heb je vrij zicht op de horizon, dan kun je ook nog gebruik maken van de 6 dB extra ground gain van de opkomende of ondergaande maan, je kunt dan zelfs voor een tijdje met een vaste Yagi (d.w.z. fixed op een elevatie hoek van 0 graden) verbindingen proberen te maken. Helaas heb ik op mijn QTH de luxe van vrij zicht op de horizon niet.

In de nacht van 27 op 28 september, 2015 zou er in Nederland een bijzondere maansverduistering te zien zijn; niet alleen was het volle maan, het was tevens “supermaan”, het gevolg van het feit dat de maan tijdens zijn elliptische baan extra dicht bij de aarde staat. Dit leek mij het uitgelezen moment om alles in de achtertuin gereed te maken. Diezelfde dag nog werden snel de laatste voorbereidingen getroffen, er werden nog wat pluggen gesoldeerd en de behuizing voor de versterker en voeding werd gereed gemaakt.

s Avonds stond alles klaar en logde ik in op de N0UK EME chat pagina op het internet. Hier wordt door EME stations aangekondigd op welke frequentie ze CQ roepen. Vol verwachting liep ik alle aangekondigde 2 meter frequenties af. Uren gingen voorbij zonder ook maar een spoortje van een JT65b signaal op het scherm te zien. Buiten was het helder en de supermaan was goed zichtbaar. Het uitrichten van de antenne op de maan deed ik op zicht. Het kompas, de inclinatie app op de smartphone en de elevatie/azimut informatie op de pc bleven ongebruikt. De openingshoek van de enkele Yagi is relatief groot en het uitrichten komt niet zo heel nauw; om de 10 tot 15 minuten naar buiten en opnieuw uitrichten is voldoende.

EME006De tijd verstreek, mijn duim en vingers begonnen pijn te doen van het losmaken en vastdraaien van de vleugelmoeren en ik stond op het punt om het op te geven, toen ik plotseling op 144,133 MHz het signaal van I2FAK in Italië zag (en zelfs hoorde!) en die ook nog in diverse decodes in WSJT resulteerde. Ik voelde dat dit het moment was! Ik beantwoorde de CQ van I2FAK en sloeg steil achterover toen ik het station in de volgende decode met mijn roepletters zag terugomen. Wauw! De QSO werd volledig volgens het boekje afgerond, een 73 werd ter afsluiting vanuit Nederland naar de maan gestuurd en vice versa vanuit Italië en mijn eerste EME verbinding was een feit!

Of misschien toch niet? Dan gaat er ineens iets knagen; was het misschien een verbinding via “tropo” of een andere “terrestrial” propagatie mode? De afstand tussen I2FAK en Nederland is ongeveer 800 kilometer en een troposcatter verbinding is helemaal niet ondenkbaar. Van Paul Bock en I2FAK leerde ik later dat je aan de DT of Delta Time in WSJT (Aan beide kanten van de verbinding is WSJT gesynchroniseerd op een atoomklok server en aan de DT kun je zien hoelang het signaal ongeveer onderweg is geweest van zender naar ontvanger.) kunt zien of het echt om een EME verbinding gaat of niet. Op de screenshots zie je duidelijk een DT van 2 seconden. Zoals we allemaal weten is de snelheid van radiogolven gelijk aan dat van het licht, zo’n 300.000 km/sec. Bij een directe tropo verbinding zou de DT slechts een fractie zijn geweest van wat hij nu was. Bovendien hebben JT65b signalen bij tropo meestal de neiging om op het scherm scheef te verlopen. Daarnaast meldde I2FAK mij ook dat zijn antenne installatie uiteraard op de maan stond gericht en niet op Nederland, zoals ook mijn antenne op de maan stond gericht. Zowel Paul Bock als I2FAK waren er zeker van dat het daadwerkelijk om EME ging en inderdaad dus om mijn eerste Moonbounce verbinding!

EME007Mijn tweede EME sessie vond plaats op 31 oktober, 2015. In dit weekend vond de ARRL EME contest plaats, wat garant zou staan voor veel actieve EME stations. Wederom was het een heldere nacht waarin de antenne op zicht kon worden uitgericht. Een verbinding met een ander continent zou prachtig zijn. Mijn wens werd vervuld toen ik op 144,128 MHz een verbinding maakte met KB8RQ in de USA! Mijn eerste Trans-Atlantische EME verbinding! Tropo definitief uitgesloten dit keer! hi hi. In theorie net zo bijzonder als mijn verbinding met I2FAK, maar voor mijn gevoel was dit in al mijn EME trials toch mijn persoonlijke “One small step for man, one giant leap for mankind” moment! Wauw, een verbinding met de USA op 2 meter!

Voorlopig is het bij deze twee verbindingen gebleven, maar iedere keer als ik nu naar de maan kijk en me realiseer dat mijn signalen daar zijn geweest, dat ik daar met mijn signalen mijn voetstappen heb gezet, ben ik zo trots als een pauw en denk ik: “I did it!”

Er is nog veel meer te vertellen over EME, zoals bijvoorbeeld hoe de JT65 EME QSO procedure in elkaar zit en over de WSJT software, maar dat zou buiten de strekking van dit verhaal gaan waarin ik voornamelijk heb getracht een kennismaking te geven met low budget Moonbouncing. Een goed begin is in ieder geval het eerder genoemde artikel van Paul Bock. Als je serieus met EME wilt beginnen, raad ik je aan te starten met het lezen van Paul’s artikel.

73 de Michael PA7MDJ