Na každém DX Campu, pokud je to jen trochu možné, zkoušíme nebo ověřujeme techniku či doplňky, které nám zlepšují příjem, nebo umožňují přijímat signály z více antén současně tak, aby každý posluchač měl co nejlepší úroveň signálu. Nebylo tomu tak vždy a přijímací vybavení muselo projít celkovým vývojem a sem tam i slepými uličkami. V praxi to znamenalo, že bylo potřeba najít vhodnou anténní soustavu. Takovou, kterou lze v rozumném čase postavit, nestojí miliony a lze ji přepravit pomocí osobního automobilu. Dále bylo potřeba vyřešit vhodnou distribuci anténního signálu všem účastníkům tak, aby si každý uživatel mohl zvolit anténu, pásmo či směr.
Trocha historie
Je asi na místě trocha reflexe. Když jsem před dvaceti lety začal navštěvovat DX Campy, jako hlavní anténa se používala jen jedna dvojitá diskona. Ta byla instalována na 5m stožár a zhruba v půlce stožáru byla ukotvena. Bylo to velmi lehké a přenosné řešení, ale kladlo to větší nároky na umístění stožáru kvůli jeho malé výšce. Instalace v zástavbě vedle budov bylo v podstatě nemožné. Samotná anténa měla připojený filtr proti CCIR (FM) pásmu a známý předzesilovač LNA2000.
To horší ovšem následovalo na konci koaxiálního kabelu. Tam zela řada do série zapojených rozbočovačů, takže první uživatel měl nejsilnější signál a ten poslední v řadě už mohl poslouchat na teleskopickou anténu, jelikož měl na ni silnější signály. Zkrátka dnešní optikou viděno, velmi nevhodná soustava, nicméně – nějak to poslouchalo, a tak se tato sestava vozila na DX Campy mnoho let. Dnešní optikou bych řekl – za málo peněz málo muziky, ale o to byly kladeny větší nároky na přijímače a posluchače. Každá zachycená stanice tak byla svým způsobem úspěch.
Výzkum -> vývoj -> výroba … a občas i šrotace
Všichni jsme si uvědomovali chyby a nevýhody provozované anténní soustavy, a tak jsme začali postupně na každém DX Campu s testováním jednoho elementu anténní cesty, abychom příjem zlepšili.
První na řadě byly anténní filtry a zesilovače. Původně používaný LNA2000 (je stále v prodeji) generoval spoustu křížových produktů a šumu, pokud byla anténa umístěna na místě se silným VF polem od místních vysílačů. LNA2000 jsme tedy porovnávali s lepším, ale výrazně dražším LNA-WIDE (je také stále v prodeji). Výsledky byly o poznání lepší především co se linearity týkalo. Cena ovšem byla naprosto nesmyslná. Proto jsme zapátrali po IO použitým v tomto zesilovači a zjistili jsme, že se vyrábí celý modul za méně než desetinovou cenu, jen je potřeba doplnit napájecí obvod, což není velký problém. Tím pádem jsme definitivně vyřadili původní zesilovač. Postupem času se ještě střídaly u antén pro potlačení sítě CDMA, U:FON nebo PEGAS. V poslední době u antén používáme jen filtry které potlačují CCIR, DAB+ pásmo a LTE (v tomto případě dolní propust pod 470 MHz).
Dalším krokem pak bylo testování antén. Měřením přijímaných stanic na stejném QTH a stejných kabelážích bylo rozhodnuto o vyřazení doposud používané dvojité diskony a nahrazení dvojicí pásmových antén – klasická diskona SIRIO SD-1300 určenou pro VHF pásma a SIRIO GP-430 LB/N pro pásmo UHF. Postupným měřením a testováním jsme nakonec došli k sestavě, kdy jsou obě antény pásmovým slučovačem spojeny do jednoho výstupu a každá anténa má svoji sestavu filtrů proti CCIR, DAB a LTE (dle pásma) a vlastní zesilovač. Pásmový slučovač navíc slouží jako účinné potlačení společně přijímaných signálů. Současně s anténami jsme vyměnili i stožáry za desetimetrové a to pro každou anténu.
Vývoj ale neskončil jen na anténní straně. Výměna techniky začala i na straně distribuce signálu ke koncovým uživatelům. Řetězový vláček rozbočovačů pro jednotlivé uživatele byl trvale neudržitelný a bylo nutné soustavu vyřešit jinak, lépe a spravedlivěji. Prvním krokem bylo použití nízko-útlumových satelitních symetrických anténních děličů. Po krátkém testování na DX Campu vznikl s použitím „na přání“ upraveného aktivního rozbočovače firmy TEROZ první hromadný aktivní anténní dělič, který dokázal „obsloužit“ až 16 přijímačů. Tato sestava se tak osvědčila, že s námi jezdila na DX Campy několik let. Jednak se vyřešilo napájení anténních zesilovačů a současně byl navržen tak, aby útlum v dělení signálu na výstupy byl pokryt odolným zesilovačem uvnitř hybridního rozbočovače.
Postupem času se ovšem počet připojených zařízení začal výrazně zvyšovat a bylo jasné, že 16 výstupů nestačí a bude potřeba tento počet opět navýšit. Vznikla tak myšlenka vícenásobného symetrického anténního děliče postaveného na principu postupného větvení signálů. To už samozřejmě vyžadovalo nějaké to měření zisků a útlumu soustavy. Za použití profesionální měřící techniky byl nakonec navržen nový aktivní rozbočovač a v roce 2020 spatřil světlo světa anténní dělič pro 32 přijímačů.
Současně s tímto velkým distribučním systémem jsme ale začali koketovat s použitím směrových antén. Zkoušely se směrové pásmové antény, ale i profesionální logaritmicko-periodické. Na připojení těchto antén nebyl ale samozřejmě hlavního rozvod připraven a tak se situace řešila narychlo sestavenými kompaktními aktivními rozbočovači. Každý uživatel pak měl k dispozici jak hlavní, tak směrovou anténu pro porovnání. Nevýhodou bylo, že si výstup směrové antény musel uživatel „ukrást“, když ho chtěl použít, jelikož jich bylo jen omezené množství.
Potřeba směrových antén byla po zkušenostech a testování jasná a současně neutěšená situace s „přehazováním“ anténních výstupů vedla logicky k myšlence vícenásobného anténního přepínače pro každého účastníka. Každý posluchač si měl každý anténní výstup ovládat nezávisle. Jelikož jsme ale nechtěli komplikovat instalaci nějakými přepínacími ovládacími krabičkami na kabelech, muselo to být řešitelné dle Marconiho „bez drátu“.
Bezdrátový přepínač
Vývoj anténního přepínače na „bastl desce“ se rozjel naplno. Vznikla tak první pokusná sestava anténního přepínače ovládaného pomocí Wi-Fi modulu. Relátková logika ovšem v tomto případě neuspěla. Po mnoha pokusech s různými typy a výrobci VF relátek byla tato cesta vzdána. Malá separace kanálů, přeslechy a spolehlivost relátek jasně hovořily proti této koncepci přepínače.
Bylo tedy nutné poohlédnout se po elektronickém řešení (v našem případě byla výhoda v tom, že jsme nepotřebovali přepínat vysoké výkony, ale jen přijímací anténní cesty), které jednak zabezpečí minimální útlum, dobré oddělení anténních vstupů a v ideálním případě se odpojené cesty připnou na zem přes zátěžové odpory, aby neměly vysokou impedanci. Po předchozích měřeních jsme totiž zjistili, že jsou hybridní rozbočovače kmitočtově značně závislé na zatížení jednotlivých výstupů. Pokud je rozbočovač nesymetricky zatížen, může být průchozí útlum v závislosti na kmitočtu nelineární a rozdíl útlumu může být až v jednotkách dB. Pokud tedy také používáte vícenásobné rozbočovače, je velmi vhodné nepoužité výstupy zatížit, výrazně tak linearizujete výstupní útlum.
Po zevrubném zkoumání řešení tak spatřil světlo světa první elektronický, programovatelný, bezdrátový anténní přepínač s kódovým označením WAS (Wi-Fi Antenna Switch). Samotné elektronické zapojení nebylo tak složité, jako vývoj interního softwaru. Bylo totiž naprostou nutností samostatného provozu. Přepínač musel pracovat tak, aby se automaticky připojil do uživatelem definované sítě a pokud to nebylo možné, aby se k němu i tak uživatel byl schopen připojit a přepínač nakonfigurovat.
Dalším požadavkem byla možnost přepínání antén na libovolné platformě, aby nebylo nutné vyvíjet speciální software. Byl tedy použit webový protokol, který je možné zobrazit na libovolném zařízení od mobilního telefonu až po dospělý počítač. No a nakonec byla ještě doplněna možnost, pokud byl přepínač připojen současně do internetu, upozornění na nepříznivé povětrnostní vlivy, které by měl posluchač z důvodu ochrany přijímacích zařízení sledovat (výskyt blízkých bouřek apod.).
Vyvinuta tak byla verze WAS-6 šesti-vstupový anténní přepínač určený pro instalaci například pod střechu domu.
Později vznikla ještě domácí verze „na stůl“ WAS-6 PRO, kde je možné ovládat přepínač pomocí dotykového displeje a všechny potřebné informace máte neustále k dispozici a to včetně krásných animovaných ikonek počasí (není na fotce) a přesných informacích o předpovědi na nejbližší hodiny.
Testovací verzi WAS-6 jsme vyzkoušeli na nejbližším DX Campu a tam bylo hned jasné, že toto zařízení je přesně to, co by nám mohlo vyřešit několik problémů najednou. Jednak je možné přepínat směrové antény bezdrátově, s minimálním útlumem, s velmi dobrou separací anténních vstupů a nepoužité vstupy se automaticky připojují do zátěže, ale hlavně se k přepínači připojí kdokoliv s jakýmkoliv webovým prohlížečem bez ohledu na typ, provedení či výrobce.
Wi-Fi Antenna Multiswitch – bezdrátový anténní multipřepínač
Jak to vlastně začalo ? Inu – tak nějak živou debatou na jednom jarním DX Campu v Jizerských horách. Téma bylo jasné – jak co nejvíce zrychlit instalaci antén a hlavně anténního rozvodu, zakombinovat do něj i dálkové přepínání antén a současně i vyřešit napájení přijímačů 12V. Úkol to byl značně nelehký.
Zrodil se tak nápad integrace celé soustavy do jedné přenosné bedny, která by obsahovala vše potřebné a při montáži by se jen připojila anténa, a výstup k přijímačům. Bylo nutné stanovit parametry, funkce, vlastnosti a provedení. Dílčí komponenty jsme si vyzkoušeli již na předchozích DX Campech. Během diskuse ovšem začaly vyvstávat další požadavky, které logicky k zařízení takového rozsahu patří a nebo jsou vhodné, aby tam byly umístěny. Nakonec ale byla koncepce tohoto zařízení všemi schválena. Základní požadavky:
- 4+1 anténních vstupů s vypínatelným napájením zesilovačů s pojistkami
- 8 vysoko-úrovňových výstupů z hlavní antény
- 8 přepínaných výstupů ze směrových antén nebo kombinací s hlavní anténou
- 8 aktivních napájecích výstupů 12V/5A s ovládanými elektronickými pojistkami
- Měření součtového proudu a spotřeby na LCD displeji
- Plně automatický start celého interního systému
- Libovolný způsob připojení k internetu
- Meteorologické informace na webu všech anténních přepínačů
- Havarijní tlačítko AZ5 – násilné odpojení všech antén při bouřce
Zbývalo už jen vyřešit několik drobných problémů – Kdo to navrhne, kdo to zapojí a v neposlední řadě, kdo to zaplatí 🙂
Poslední bod byl celkem jasný. Zaplatit to musí ti, kdo to budou chtít používat. A nakonec ale byli ochotni přispět svým dílem všichni posluchači, kteří na DX Campy často i méně častěji jezdí. A tak se rozjela velká akce. Malování schémat, objednávání součástek a konstrukce velkého multi-přepínače.
Mezitím, se hromadně konstruovali přepínače a připravovala se speciální verze firmwaru do nich aby pracovaly úplně samostatně.
Po pár týdnech se sešla vývojářská skupina nad základní verzí zapojení anténních přepínačů a jejich příslušenství. Bylo nutné jednak celou sestavu vyzkoušet ve stavu „ptačí hnízdo“ a odhalit případné technické nedostatky. Dalším nelehkým úkolem byl návrh na instalaci do přenosné bedny.
Z původně navrhované průmyslové bedny, nebo případně bedny pro instalaci měřících přístrojů se nakonec vyklubal profesionální přístrojový transportní kufr. Do tohoto kufru byla nainstalovaná kostra šasi na lineárních pojezdech, aby bylo možné dělat servisní zásahy do zařízení po povolení 4 šroubů v předním panelu. Ačkoliv bylo šasi navrženo z hliníku, přední a zadní panel byl ještě dočasně z plastu, aby bylo možné měnit rozmístění ovládacích prvků nebo anténních přípojek.
Jakmile dorazily všechny důležité komponenty, začala integrace všech dílů do šasi a jejich postupné zapojování. Že to nebyl jednoduchý úkol, je myslím vidět na fotce obsazenosti celého vnitřku. Jelikož nebylo jasné, zda se elektronika uchladí, bylo do bedny umístěno i měření teploty okolí s vizualizací na předním displeji.
Po kompletním zapojení všech komponent mohl být zprovozněn přepínač ve zkušebním provozu a bylo potřeba začít měřit, co se děje na anténních výstupech, když připojíte signál či anténu na jednotlivé aktivní vstupy. První poznatek vznikl ihned po rychlém proladění pásem. Použitý napájecí zdroj sice obsahuje síťový filtr na 230V, ale výstup 12V generoval dost produktů v pásmu 50 MHz. Bylo tedy potřeba zdroj opět vypreparovat a připojit k němu dvě velké ferritové perly na oba póly. Po této úpravě bylo pásmo úplně čisté. Žádný z instalovaných komponent negeneroval žádné významné rušení.
Po těchto testech byl přepínač velmi odvážně odvezen na nejbližší DX Camp na první testovací provoz. Zde se ukázalo, že bude potřeba ještě vyřešit zadní propojení hlavní antény do přepínaných vstupů, aby bylo možné porovnávat signály z hlavní antény a směrových antén. Navíc se zde objevila drobná chyba, která se projevovala zvýšeným útlumem v signálové cestě hlavní antény. Tento problém jsem později identifikoval a odstranil. Do přepínače jsem navíc implementoval rozbočovač na další 3 výstupy z hlavní antény, takže nyní je možné připojit hlavní anténu na libovolný přepínaný vstup.
Připojení k internetu je nyní možné realizovat třemi způsoby. Připojením k definované Wi-Fi síti, pomocí Ethernetového kabelu a nebo pomocí USB LTE(5G) modemu. Vše je dostupné z předního panelu.
Každý uživatel si tak připojí kabel k hlavní anténě, přepínači a vezme si 12V napájení pro přijímače. Instalace tak byla zjednodušena na maximální úroveň při zachování všech požadovaných funkcí.
V současnosti je potřeba už jen vyřešit instalaci anténních relé pro násilné odpojení antén (zprovoznění tlačítka AZ5) a oba panely (přední i zadní) dle 3D výkresu nechat vyrobit na CNC z hliníku, aby měl přepínač nejen pořádný profesionální vzhled, ale také z důvodu lepšího stínění a mechanického uchycení konektorů a ovládacích tlačítek.
