《在月球上傳輸電波：EME 通訊的奇妙旅程》
作者：秦泊山（BH6QBC）
前文
說實話，這個標題相當龐大，也是許多人心中的目標。但在研究這個題目時，我發現很多資料因為年代久遠而遺失，例如 SY 老師所撰的《EME 月面反射通訊》，而且目前國內暫時沒有找到替代品。許多資料只能自己一個個從網上尋找。就在這種艱難的情況下，我開始了我的 EME 之路。雖然充滿挑戰，但結果總是好的，目前已經實現了 echo（雖然還沒開始實際通聯，哈哈）。或許有些人看到這裡會質疑我：「為什麼我有能力或實力去講這個許多人沒有講過的題目呢？」所以在這裡我想說，如果我講的有不足之處或者可以補充的地方，大家大可加入討論，這也是我建立此貼的目的——畢竟真理是在討論和辯論中產生的。好了，廢話不多說，開始進入正題吧。
一、認識 EME：一次超越星際的對話
在無線電浩瀚的宇宙中，「EME」（地球-月球-地球）通訊宛如一次跨越星際的對話，將地球兩端的無線電愛好者緊密相連。它不僅是一場技術的較量，更是一次心靈的探索。對於剛入門無線電領域的新手來說，「EME」通訊或許聽起來有些高不可攀，但只要掌握正確的方法和技巧，這趟太空之旅便觸手可及。
二、設備準備：建立您的太空通訊站
（一）收發信機：聲音的「傳送門」
收發信機是 EME 通訊的核心設備，它必須具備高靈敏度的接收能力以及穩定的頻率。以下是一些不錯的選擇：
- ICOM IC-910H
- KENWOOD TS-2000E
這些設備能夠捕捉到極其微弱的信號，確保通訊順暢。
（二）功率放大器：訊號的「推進力」
功率放大器為訊號提供額外的能量，幫助其穿透太空。以下設備能夠輸出高達 500W 甚至 1200W 的功率，為訊號的傳輸提供強大的支援（當然這些放大器僅存在於我的想像中，大家在實際條件下可以忽略此段，僅作粗略介紹）：
- Elecraft KPA500
- 美瑞通 AL-1200
（三）前端放大器：負責處理微弱信號的「守護者」
前端放大器安裝在天線附近，能夠放大微弱訊號並減少雜訊干擾。以下型號具有極低的雜訊係數，是 EME 通訊的理想選擇：
- Mini-Circuits ZFL-500LN +
- Down East 微波 LNA-144
請注意：上述推薦的型號可能還有更好的替代方案，因此大家不應盲目追隨，可根據自身需求進行選擇。
（四）天線：訊號的「翅膀」
天線是訊號的發送與接收關鍵。「八木」天線和碟型天線是最常用的類型。「八木」天線適合 2 米波段，而碟型天線則更適合高頻段。自製天線不僅能節省成本，也能讓你更好地理解其工作原理。
三、軟體設定：「通聯」的「指揮官」
（一）WSJT 軟體：開啟 EME 之旅的鑰匙
WSJT 軟體是 EME 通訊的必要工具，它支援 JT65 等多種模式，可以在極微弱的信號下進行通訊。安裝後，需要輸入呼號和網格定位、設定音頻輸入輸出設備，並校準電腦時間，以確保與 UTC 時間同步。
1. 安裝與設定
- 下載與安裝：訪問 K1JT 的個人網站下載最新的 WSJT 版本。執行安裝程式，選擇安裝路徑，並建立桌面捷徑。
- 基本規格：
- 輸入個人資訊：在「選項」選單中輸入您的頻道號碼和網格位置，這些資訊將用於通訊時的身份辨識。
- 設定音訊設備：選擇音訊輸入輸出設備，確保音訊輸入輸出設備的增益適中，以避免失真。
- 校準時間：透過使用如 Dimension4 軟體等方式同步電腦時鐘，誤差不超過 1 秒。精確的時間同步是 EME 通訊的關鍵。
- 選擇模式：在 JT65 模式下，軟體會自動將您的文字訊息編碼成音訊信號，然後透過發送和接收機傳輸出去。同時，它也能接收來自遠方的音訊信號，並將其解碼顯示為文字訊息在螢幕上。
2. 使用方法
- 發射與接收：在 JT65 模式下，每個通訊週期分為 1 分鐘的發送時間和 1 分鐘的接收時間。在發送時間，你可以輸入你想發送的信息，例如「CQ」呼叫或對方的回應號碼。然後，軟體會自動將你的信息編碼成音頻信號，並透過收發機發送出去。在接收時間，你需要仔細觀察軟體的頻譜圖，尋找來自遠方的信號。如果發現了一個信號，你可以透過點擊信號來鎖定它，然後軟體會自動嘗試解碼信號。
- 優化解碼：若訊號較弱，可嘗試使用軟體的「深度搜尋」功能。它可以於較低的訊號水平下解碼訊息，提高聯絡成功的機率。
四、天線製作：打造你的「太空之翼」
大致說明，未來可能會為天線設立專用欄位。
（一）八木天線：自製的快樂與挑戰
「八木」天線是 EME 通訊中常用的天線類型之一。它由多個振盪器組成，透過調整振盪器的長度和間距，可以實現高增益和窄波束。製作「八木」天線需要一定的技術和耐心，但這個過程充滿樂趣和成就感。
材料準備
- 鋁管：用於製作電容，長度根據設計公式計算。
- 絕緣子：用於固定振動器，以避免信號衰減。
- 同軸電纜：用於連接天線和發/接收信號的設備。
- 主樑：用於支撐振動器，通常使用鋁合金管。
製作步驟
- 計算振動器的長度根據「八木」天線的設計公式，計算反射板、導波和振子的長度。這些長度決定了天線的工作頻率和效能。
- 製作諧振：使用鋁管製作擺盪器，確保連接牢固。擺盪器的長度必須精確，才能保證天線的效能。
- 安裝絕緣子：在振子的兩端安裝絕緣體，以避免信號透過金屬部件產生損耗。
- 連接饋線將同軸電纜連接至天線的饋線端點。饋線的長度應盡可能縮短，以減少信號衰減。
- 測試與調整：完成天線製作後，需要進行測試與調整。利用頻譜分析儀或天線分析儀，檢查天線的頻率響應及增益。根據測試結果，調整放大器的長度和間距，以優化天線的效能。
（二）碟型天線：高頻段的「巨無霸」
碟形天線具有更高的增益和更窄的波束，適合在高頻段進行EME通訊。雖然碟形天線的製作相對複雜，但其效能提升也非常顯著。
材料準備
- 金屬網：用於製作盤面，通常會使用鋁網。
- 支撐架：用於支撐碟盤，通常使用鋁合金或鋼材。
- 饋源：用於將訊號從碟片傳輸至饋線。
製作步驟
- 製作碟面：根據設計尺寸，將金屬網切割並彎曲成碟狀。碟面的形狀必須精確，才能確保訊號的集中效果。
- 安裝支撐架將碟面固定在支撐架上，確保碟面的形狀保持穩定。
- 安裝饋源：將饋源安裝在碟面的焦點位置，從碟面傳輸訊號至饋線。
- 連接饋線將饋線連接至饋源，以確保訊號傳輸的穩定性。
- 測試與調整：完成碟形天線的製作後，需要進行測試與調整。利用頻譜分析儀檢查天線的頻率響應及增益，並根據測試結果調整碟面的形狀以及饋源的位置。
推薦：大家都可以前往 DK7ZB 的網站 您可以看一下，裡面有一個 14 節長的主梁 Yagi 天線，初學者可以嘗試製作這個天線，這也是一種培養動手能力的練習。
五、聯絡步驟：與遠方的對話
（一）前期準備
在進行 EME 通訊之前，需要做好充分的準備工作：
- 檢查設備確保發送接收機、功率放大器、前端放大器以及天線系統正常運作。
- 校準時間：可以使用 Dimension4 等軟體來同步電腦的時間，誤差不超過 1 秒。
- 測試底噪：測試底噪水平，確保電磁環境適合EME通訊。若底噪過高，可嘗試更換低雜訊的前置放大器或調整天線位置。
（二）連線過程
- 選擇頻率：在 2 米波段，144.140 MHz 是一個常用的 EME 頻率。開啟收發機，將頻率調整到 144.140 MHz，然後開啟 WSJT 軟體，選擇 JT65B 模式。
- 發射與接收：
- 在發送時間，請輸入您想發送的訊息，例如「CQ」的呼叫或對方的使用號碼。然後，軟體會自動將您的訊息編碼成音訊信號，並透過無線電設備發送出去。
- 在接收時間，仔細觀察軟體的頻譜圖，尋找來自遠方的訊號。如果發現了訊號，可以透過點擊該訊號來鎖定它，然後軟體會自動嘗試解碼該訊號。
- 優化通訊：
- 根據解碼結果，調整天線方向和功率，以優化通訊效果。若訊號較弱，可嘗試增加功率或調整天線方向。
（三）結束聯絡
一次成功的EME通訊通常以交換「73」作為結束。這不僅代表對話的結束，也是對遠方朋友的一種友好的問候。當你收到對方的回應「73」時，回覆同樣的祝福，然後結束這次跨越太空的對話。雖然通訊過程可能很短暫，但那种成就感和滿足感會讓人久久難忘。
六、挑戰與收穫：太空通訊的酸甜苦辣
（一）挑戰：太空通訊的「障礙」
月球的「個性」
月球並不是一個完美的反射體。它的表面佈滿了凹凸不平的地形，這些不規則的地形會對信號產生散射和衰減。此外，月球的軌道也不是固定的，它會受到地球引力和其他天體的影響，導致月球的位置和距離不斷變化。這就要求我們在通訊時必須時刻關注月球的位置，並調整天線的方向。
地球上的「喧囂」
地球上的電磁環境也給 EME 通訊帶來了很大的挑戰。城市中的電磁噪音、工業設備的干擾，甚至雷雨天氣都會影響信號的傳輸。在通訊之前，建議測試底噪水平，以確保電磁環境適合 EME 通訊。如果底噪過高，可以嘗試更換低雜訊前置放大器，或者將天線架設到更安靜的地方。
時間的「考驗」
EME 通訊需要精確的時間同步。由於訊號需要穿越太空，往返時間約為 2.5 秒，因此我們在發送和接收時必須嚴格控制時間。如果時間稍有偏差，就可能導致訊號無法正確解碼。這就需要在使用通訊之前，仔細校準電腦的時間，確保與 UTC 時間同步。
（二）收穫：太空通訊的「甜果」
技術的「發展」
每次嘗試使用EME通訊，都是一種技術的進步。你會學到如何優化天線的方向圖、如何調整功率放大器，以及如何處理複雜的電磁環境。這些技術的累積，會讓你持續在無線電領域成長。
觸動靈魂
EME 通聯不僅僅是一種技術活動，更是心靈的交流。透過無線電波，你可以與遠方的朋友分享你的熱情和夢想。即使你們相隔千里，但藉由「月球」這座「橋樑」，你們的心卻緊密相連。
探索的「樂趣」
EME 通聯是一種探索未知之樂的途徑。每次通聯，就像是在黑暗中尋找一束光。你不知道訊號是否會成功到達月球，也不知道是否能夠收到對方的回應。但正是這種不確定性，讓每一次通聯都充滿了驚喜和期待。
七、未來展望：智慧型 EME 連線
隨著技術的進步，未來的EME通訊將變得更加智慧化。自動天線追蹤、智慧功率控制以及更有效的通訊模式，將使EME通訊變得更容易且更有效率。
（一）自動天線追蹤
透過使用電動旋轉器和月球追蹤軟體（例如 Z-Track），即可實現天線的自動追蹤。這樣，您就不需要手動調整天線方向，就能始終維持最佳的訊號接收和發送狀態。
（二）智慧型電力控制
未來的功率放大器將具備智慧型功率控制功能，能夠根據訊號強度自動調整功率。這樣，您就不需要手動調整功率，也能確保訊號在傳輸過程中處於最佳狀態。
（三）更有效的通訊模式
隨著技術的發展，未來的通訊模式將會更加高效。例如，新的編碼技術能夠在更低的信號水平下實現解碼，進一步提高 EME 通訊的成功率。
八、總結
EME 通聯是一趟充滿挑戰與樂趣的旅程。它需要耐心、技術和熱情，但每一次成功的通聯都會帶來無盡的喜悅。希望這份指南能幫助你更深入地了解 EME 通聯的魅力，踏上這段奇妙的無線電之旅。無論你是無線電愛好者，還是對宇宙充滿好奇的探險家，EME 通聯都是一片值得探索的領域。願你在無線電的海洋中，找到屬於自己的星辰大海。
後記
如果大家覺得這篇文章沒有什麼意義，可以隨時結束閱讀。以下是我個人的觀點與想法，與本文內容相關，但並不多。
在當前的無線電圈子內，無線電逐漸由原本的老齡化趨勢轉向年輕化，這也創造了一個讓無線電重回輝煌的現象。大量的未成年人和青少年湧入這個圈子，為這個圈子注入了新鮮、充滿活力的血液。然而，由於他們通常因為年齡或心智尚未成熟而出現一些我們難以理解的行為。雖然我本人也是一名中學生，但我接觸無線電已經有相當長的時間。如果覺得我偏袒某一方，你可以大膽指出，言論總是自由的，但惡意抨擊是不好的。
基於以上情況，許多人選擇使用排擠甚至網路暴力等方式來對待團體內的某一個人或某些人，試圖將他們強行排除在外。雖然有時候他們所做的事情確實讓人難以接受，但作為資深人士，我們是否應該先給予他們正確的引導呢？我們真的要這樣一味地失去新鮮血液嗎？有一句老話說得好：「一块钢铁，只要除了锈，他还是好钢铁。」我相信這也是一樣，當我們面對未成年人或青少年時，我們應該展現出更多包容和開放的態度，積極與這些新成員分享我們在團體中的經驗，以促進他們加速成長。相信我，這會讓你感到很有成就感。
好了，這是最後一點。關於這篇文章內容，如果你能看到這裡，我非常感謝你。由於手稿過於雜亂，所以我使用了 AI 來稍微潤飾一下，讓我的思路看起來不那麼混亂，也更方便新手理解。大家覺得這樣可以嗎？哈哈。最後，這篇文章只是對新手進行一個啟蒙性的引導。如果大家對這篇文章有較高的反響，我可能會將每個部分獨立劃分為一個主題來詳細講解，以幫助新手快速度過新手階段。
最後，最誠摯的祝福獻給各位資深人士以及各位新手。希望大家能一起讓無線電這個大家庭更加充滿愛。在此我也設立了一個新手業餘無線電社 Q 群，歡迎各位資深人士及新手加入。在這個群組中，我們沒有優劣之分，只有一群熱愛技術並樂於與他人分享的人。如果你不是這種人，那麼請不要加入這個群組。我們會致力打造一個良好且積極向上的社群氛圍。
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