Sinds 1 januari 2010 heb ik gedurende een jaar toestemming om te experimenteren in het frequentiegebied 501 tot 504 kHz.

Precies tijdens de overgang van 31 december naar 1 januari heb ik, op deze historisch gezien belangrijke frequentieband, de eerste morse telegrafie-signalen op 502.5 kHz de ether in gestuurd. Het eerste kwartier uitsluitend nog met een testsignaal om te kunnen zien of alles zou functioneren zoals ik dat bedoeld had. De inhoud van de eerste uitzending was;

= VVV VVV VVV de PA0A PA0A PA0A first transmissions of this station on 502.5 kHz best wishes for 2010 to all receiving stations =

Daarna heb ik, op 1 -1-2010 om 00.20 locale tijd, mijn eerste verbinding gemaakt met een station uit Engeland (G3KEV). In de daarop volgende dagen is het gelukt verbinding te maken met Wales, Denemarken, Zweden, België, Ierland, Noorwegen en natuurlijk ook Nederland.

Doordat er na enkele dagen ook andere stations uit Nederland op deze oude maar voor ons nieuwe band verschenen, werd het mogelijk om de signalen onderling te vergelijken. Alhoewel dat geen eenvoudige opgave is. Ieder station heeft, met de beschikbare middelen en ruimte, geprobeerd een zo goed mogelijke ontvangst en zend mogelijkheid te creëren. Het resultaat hiervan is dat niet één antenne hetzelfde is en ook lopen de toegepaste zendvermogens behoorlijk uiteen. Een één op één vergelijking is dan ook niet mogelijk.

Toch begin ik nu langzaam het gevoel te krijgen dat het door mij gekozen concept goed werkt.

Om dit eenvoudiger en nauwkeuriger te kunnen onderzoeken heb ik mijn toevlucht gezocht in het gebruik van WSPR. Een systeem waarbij volgens een protocol, gedurende een periode, uitzendingen plaatsvinden van exact 2 minuten en waarbij ontvangende stations automatisch rapporteren op een daarvoor bestemde web site (WSPRnet).  Dit WSPR systeem is in staat heel zwakke signalen te detecteren, waardoor signalen die op het gehoor al niet meer neembaar zijn, toch nog goed op het scherm getoond worden.

De hiermee bereikte resultaten zijn boven verwachting, inmiddels heb ik ontvangstrapporten binnen uit Alaska en Texas.

De maximaal behaalde afstand staat nu op 7546 km en dit met een door de antenne uitgestraald vermogen van minder dan 5 watt. Omdat de antennes op deze golflengte van 600m altijd veel te kort zijn, in mijn geval slechts een mast van 18m, is het rendement bedroevend slecht. Om aan deze 5 W e.i.r.p. te komen heb ik een eindtrap in gebruik die momenteel staat ingesteld op 650W uitgangsvermogen.

De ontvangst op deze relatief lage frequentie is ook al een hele uitdaging. Veel huishoudelijke apparatuur is voorzien van een geschakelde voeding die gebruik maakt van frequenties tussen 20 en grofweg 100 kHz.  Deze signalen zijn niet stabiel en produceren aardig wat harmonischen. Gelukkig moet deze apparatuur aan Europese normen voldoen, maar dat wil nog niet zeggen dat ze niet hoorbaar zijn. Het beste is het dus de ontvangantenne op te stellen op een plaats ver van alles dat eventueel kan storen, ook een in de nabijheid lopende 230 volt leiding kan al aanleiding zijn de goede ontvangst voor een groot deel te verstoren.

De gebruikte antenne in een winterse omgeving

Ik zal hier wat verder ingaan op de apparatuur die ik gebruik om te kunnen zenden en ontvangen op 500 kHz.

De basis van mijn amateurstation is de Flex5000, een SDR transceiver voor de banden 160 t/m 6 meter (1,8 t/m 54 MHz). De zender van deze Flex5000 kan alleen geactiveerd worden op de officiële amateurbanden, terwijl de ontvanger wel doorlopend is. De ontvangst op 500 kHz zou dus niet zo’n probleem moeten zijn, ware het niet dat de SDR op deze frequentie een extra filter nodig heeft om sterke omroepsignalen afkomstig van de lange- en middengolf tegen te houden.

Het zenden heb ik opgelost door de SDR op de 160m band (1,9 MHz) te laten zenden op het laagste vermogen dat beschikbaar is en dit signaal na verdere verzwakking te mengen met 1,4 MHz. Dit levert twee producten op 3,3 MHz en 0,5 MHz, na filtering houd ik de 0,5 MHz over. Na verdere versterking wordt dit signaal gebruikt om de eindtrap aan te sturen die staat opgesteld in de schuur in de omgeving van de antenne.

Mixer, filter en versterker-unit. Van hier gaat het zendsignaal naar de eindtrap.
De eindtrap is oorspronkelijk in gebruik geweest in een DECCA station en is ontworpen voor gebruik rond 100 kHz. Hier lag dus een leuke uitdaging om te proberen deze eindtrap er toe te bewegen zijn diensten ook op 500 kHz te gaan bewijzen. De eindtrap bestaat uit drie gekoppelde versterker-units. Mijn eerste actie was het meten van de spoelen en condensatoren in de oorspronkelijke staat.
Het 500 kHz filter en twee trapjes versterking
Daarna heb ik berekend wat deze waarden zouden moeten worden om resonant te zijn op 500 kHz.De condensatorbanken en de spoelen volgens de berekening aangepast, en door de spoelen voorzichtig nog wat af te wikkelen, de units één voor één op de juiste frequentie gezet. Daarna met een lage voedingsspanning de eindtrap voorzichtig in bedrijfgesteld en nog wat kleine correcties aan de spoelen aangebracht en vervolgens de voedingsspanning opgedraaid naar 50 volt. De maximaal haalbare output op 500 kHz is 800 watt in 50 ohm. Om aan de voorwaarden van de experimenteervergunning te voldoen is dit vermogen nu ingesteld op 650 W.
Ten behoeve van de ontvangst heb ik twee antennes in gebruik, de antenne die ook gebruikt wordt tijdens zenden en een K9AY. Deze laatste is opgebouwd rond twee loops die haaks op elkaar staan, en in een diamant vorm zijn bevestigd aan een kunststof mastje van 8m. Door het slim schakelen met een weerstand en een trafo’tje is deze antenne naar vier hoofdrichtingen schakelbaar vanuit de shack. In de gekozen richting geeft de antenne geen versterking maar verzwakt de ontvangst uit de andere richtingen waardoor de signaal ruis verhouding van het gewenste signaal toeneemt.   De zendantenne bestaat uit een aluminium mast met een doorsnede van 7 cm en heeft een hoogte van 18 m.  Aan de bovenkant van de mast is een zogenaamde top-capaciteit bevestigd, deze bestaat uit drie aluminium pijpen van ieder 2 m die in het midden aan de mast zijn bevestigd. Hierdoor steken er nu 6 stukken pijp van ieder 1 m aan de bovenkant van de mast horizontaal naar buiten. De eigen frequentie van de mast met top-capaciteit komt hiermee op 3,5 MHz te liggen. Dit was ook precies de bedoeling want het oorspronkelijk gebruik was bedoeld voor 80m DX-verkeer.Voor het gebruik op 500 kHz is deze antenne natuurlijk zeer kort ten opzichte van de golflengte (600m), met als gevolg dat de antenne zich capacitief gedraagt en een stralingsweerstand heeft in de buurt van de 1 ohm. Deze 1 ohm in serie met een niet al te grote capaciteit levert een zeer hoge impedantie op aan de voet van de antenne.De eindtrap die geschikt is om in 50 ohm zijn vermogen af te geven kan niet zonder meer worden aangesloten op deze antenne. Hier zal dus een aanpasnetwerk tussen moeten worden geschakeld om de hoge antenne impedantie te transformeren naar 50 ohm.  Ik gebruik hier een L/C netwerk voor. Omdat, bij het gebruikte vermogen, de spanning op het aansluitpunt van de antenne zeer hoog oploopt moest ik de componenten van het netwerk daar uiteraard op aanpassen. Ik heb gekozen voor een variabele vacuumcondensator met een maximale waarde van 1500 pf en de spoel is een variometer die in zijn goede dagen dienst heeft gedaan in een scheepszender. Dit netwerk staat zo dicht mogelijk bij de voet van de antenne.
Omdat een en ander droog moet blijven heb ik dit aanpasnetwerk ondergebracht in een kunststof hondenhok. In de bovenste van de twee polyester bakken zit de omschakeling tussen het hondenhok en de onderste bak. In deze laatste hebben de aanpassingen voor 160 en 80m een plaatsje gevonden.
De componenten die de inhoud vormen van het hondenhok.
De aanpasnetwerken voor 160 en 80m
 De positie van de twee USA stations die tot nu toe elke avond de ontvangst van mijn WSPR-uitzendingen rapporteren.
 De USA-ontvangrapporten van mijn WSPR zendsignaal komen vaak uit de locator FN31, 42 en 85. Tot nu toe slechts eenmalig rapport uit EM26 en twee maal uit BP51
 Ook in de sneeuw, 16 januari 2010, gaan de experimenten gewoon door. Hier de SWR meting om te zien of het aanpasnetwerk, de zojuist gewijzigde antenne op een staande golf verhouding van 1 kan krijgen.  De antenne is nu een omgekeerde L met een vertikaal deel van 18m en horizontaal 22m. Na precies twee dagen heb ik de antenne weer terug gebracht tot de enkele vertikaal. Ofschoon dit theoretisch onverklaarbaar is lijkt de vertikaal het niet slechter te doen zonder het horizontale deel.
Hier een geluidsopname van het baken VX9MRC op de frequentie 507.78 kHz, het baken staat op Signal Hill Canada.  Locator GN37. Signal Hill is bekend geworden door het feit dat Marconi hier, in december 1901, de eerste signalen ontving die in Europa werden uitgezonden.   vx9mrc-3
  
In de nacht van 17 op 18 januari 2010 waren er een aantal Amerikaanse WSPR bakens QRV op 510 kHz. Ik heb drie van deze bakens goed kunnen onvangen. De meeste WSPR rapporten heb ik kunnen verzenden aan WE2XGR/6, locator FN12 een afstand van bijna 6000 km. De eerste detecteerbare ontvangst was om 22:06 UTC en de laatste om 08:18 UTC. Het was toen al bijna een uur licht in Nederland. In het totaal heb 170 uitzendingen, ieder 2 minuten, kunnen ontvangen. Om te laten zien hoe de propagatie zich, die nacht heeft gedragen, heb ik de resultaten in een grafiek gezet. Op de X-as de UTC tijd van de uitzending en op de Y-as is de signaal ruis verhouding te zien met een bereik van 0 tot -30 dB.(vergroten door op de grafiek te klikken)De andere ontvangen bakens die nacht zijn WE2XGR/2 en /3
Hier nog een grafiek van het USA-baken WE2XGR/6, maar dan in de nacht van 22 op 23 januari 2010. Het maximum ligt op -4 dB SNR en werd op 01:00 UTC bereikt. Langs de horizontale as de tijd in UTC en langs de vertikale as de SNR volgensWSPR v2.0 in dB.(grafiek gemaakt door PA1A)
WSPR (Weak Signal Propagation Reporter Network) Ik hoor soms wat verwarrende berichten over de signaal-ruis-verhouding (SNR) die wordt opgegeven door het WSPR-systeem. De SNR-waarde wordt in WSPR bepaald in een vaste bandbreedte van 1500 Hz. Dit houdt in dat bij een kleinere toegepaste bandbreedte deze SNR (Signal-to-Noise Ratio) beter wordt. Een signaal dat door WSPR is bepaald op -25 dB (in 1500 Hz) is –15 dB op een ontvanger met een bandbreedte van 150 Hz. Een getraind menselijk oor kan dit nog wat verbeteren waardoor een telegrafieverbinding al mogelijk moet zijn als WSPR aangeeft dat het signaal bijvoorbeeld 20 dB onder het ruisniveau ligt.
 Soms gaat er iets vreselijk mis.     Maandag morgen 25 januari was ik om 5.00 al uit de veren om te zien of er nog iets bijzonders in de propagatie te zien zou zijn tijdens de overgang van donker naar licht.Tot 6.30 ging alles goed, rapporten kwamen binnen van WD2XSH/17 en uit Europa van SV8 en IT9. Daarna kreeg ik alleen nog slechte rapporten en ook de afstanden liepen sterk terug. De output-meter gaf braaf dezelfde waarde aan als altijd. Toch vertrouwde ik de zaak niet helemaal en ben bij de eindtrap gaan kijken. Wat ik daar zag was heel interessant, 650 W richting antenne en 630 W kwam er terug. De SWR meter was het daar helemaal mee eens en gaf  heen net zoveel aan als terug.Snel de zender uitgeschakeld en gewacht tot het licht werd om de schade vast te stellen. Het resultaat is te zien op de foto. De variometer heeft duidelijk te maken gehad met een hot spot. Nu nog even oplossen en zaak weer in lucht brengen.
De SWR-meter speciaal voor 500 kHz. (in experimentele fase)
Het inwendige van de SWR-meter in aanbouw.
Het schema van de SWR-meter.Afhankelijk van het vermogen de weerstanden AOT aanpassen.  (tussen 10 en 100 k ohm)
De inhoud van het hondenhok is wat aangepast. De afstemming met de grote variometer was toch wat lastig. Bij een halve graad verdraaiing ging de SWR al van 1 naar 10. In serie met de grote variometer staat nu een kleiner type waardoor de afstemming op minimale SWR nu gladjes verloopt.Het hondenhok kent blijkbaar meer bewoners, ik zie duidelijk de resultaten van spinnen en muizen.
QSO WE2XGR-6 v3         EERSTE QSO NEDERLAND – USA EEN FEIT
 Om 04:00 UTC op 9 februari 2010 mijn eerste QSO op 500 kHz met Amerika. TX op 502.4 kHz en RX op 507.3 kHz. Mijn tegenstation is WE2XGR/6 Bob (K2ZM) uit loc. FN12 een afstand van 5975 km. In het geluidsfragment is mijn aanroep te horen en het terugkomen van Bob, tijdens zijn uitzending start mijn autokeyer dit was niet zo handig.
 
 DE ACTIEVE ANTENNE 
Ontvangst proefjes met een breedbandige actieve antenne. De aluminium buis is 62 cm lang en heeft een diameter van 6 cm. Deze afmetingen zijn niet heilig, toevallig lag het stukje pijp zo op mij te wachten. Het versterkertje is redelijk standaard, een J310 met daarachter een 2N2219 om van de hoge impedantie naar 50 ohm te komen.                                De antenne staat voorlopig op een kunststof mastje. De hoogte boven de grond lijkt van belang voor de output niveaus. Wat hoorbaar is op 50 cm boven de grond wordt een stuk sterker op 3 meter boven de grond. De voeding geschiedt op dit moment nog met een kleine 12 V accu om geen storing uit het net te introduceren. De eerste ontvangst resultaten zijn heel positief. De antenne moet beslist buiten staan om te kunnen werken. Opvallend is dat dit bij een loop-antenne niet nodig is. Dit is het resultaat van één dag bouwen en testen. Vermoedelijk wordt dit nog aangevuld.

.