1. Bakgrund

De flesta radioamatörer är vana att ha hela sin radioutrustning framför sig, och direkt kunna manövrera sändare, mottagare och kringutrustning. Emellertid finns det fall där det blir nödvändigt att bygga fjärrmanövrerade amatörradioanläggningar av olika skäl, exempelvis plats- eller tillståndsbrist för antenner, störmiljön eller behovet att kunna dela en radiostation mellan flera användare. I professionella sammanhang har man sedan länge byggt upp system på detta sätt, vilka vanligen är utförda så att ett stort antal utestationer kan fjärrstyras från ett mindre antal centraler som då vanligen inte innehåller några radioutrustningar själva [1,2]
 För den ovane kan detta sätt att arbeta te sig lite främmande, men det visar sig att fördelarna väger upp nackdelarna överväldigande. Tidigare var det snarare regel än undantag att man måste använda dyrbara professionella radioutrustningar för att få fjärrmanövermöjlighet, men sedan något årtionde så brukar även "amatörapparater" kunna levereras med någon form av gränssnitt för fjärrmanöver.
 
1.1 Prestandaöverväganden
Det är svårt att ge några generella råd om rekommenderade prestanda hos en fjärrmanövrerad radiostation, eftersom behovet och ambitionsnivån blir styrande. Emellertid kan man göra en del tumregelresonemang, och där kan man kanske säga att en dimensionering av minst +10 dB över det man kan realisera i "hemma-QTH't" kan göra en fjärrmanövrerad station motiverad. Detta kan gälla några eller alla parametrar i systemet, t.ex. kan man säga att om man kan köra med 10 W hemma bör man dimensionera för 100 W i en fjärrstation, 100 W hemma motsvarar 1 kW och 1 kW hemma motsvarar (censur...).
 
Eftersom kostnaderna för att realisera en fjärrstation i stor del ligger i styrutrustning och transmission, vilket är oberoende av vilken effektnivå eller antennutrustning som används blir det motiverat att satsa lite extra på utestationens radio- och antennanläggning.
 
Driftsäkerhet blir en prioriterad egenskap i alla realiseringar.

   

2. Innehåll i ett fjärrmanövrerat radiosystem
Diskussionen här kommer att begränsa sig till radiosystem vilka betjänas av en eller flera radiooperatörer. Obemannade och automatiska system innehåller en stor del av grundkomponenterna, men har helt andra överväganden när det gäller styrprinciper [6].

 
Dessutom bortfaller människa-maskindelen nästan helt.
 

Varje system som betjänas av en operatör behöver innehålla följande  komponenter i någon form:
 
Människa-maskin gränssnitt
Frontpanel eller datorapplikation, grafisk eller textbaserad
Manöverorgan för att välja och styra radioutrustningen

Centralenhet
Logik för att välja och styra radioutrustningen
Anslutningar för trafik och manöverorgan, uppkoppling och övervakning av utestationerna

Överföringsmedier för styrning och trafik
Radiolänkar, uppkopplade eller förhyrda teleledningar, Inter- eller Intranet

Utestationsenhet(er)
Anslutningar för, och styrning och övervakning av, radioutrustningar,

Radioutrustning(ar)
Själva den fysiska radiohårdvaran, med antennanläggningar och deras manöverorgan

  

3. Överföringsmetoder
Den mest uppenbara lösningen för att överföra styrning och trafik till en fjärrmanövrerad radiostation är att dra telefontråd mellan utestationsplatsen och centralen.

Finns möjligheterna att göra detta har man goda möjligheter att göra en fjärrmanöver med höga prestanda, eftersom den tillgängliga bandbredden i rimliga längder av lokalkabel kan räknas i 1000-tals kb/s vid användning av moderna korthållsmodem.

Dock är det ett dyrbart nöje för radioamatören att bygga egna telefonnät.

Om utestationen ligger inom rimliga avstånd från centralen är UHF- eller mikrovågslänk ett annat alternativ, där man också kan få stora bandbredder till sitt förfogande. Den snabba utvecklingen inom teleområdet har gjort en hel del mikrovågslänkutrustning omodern som kan fås att arbeta inom t.ex. 10 GHz-bandet, och inom t.ex. ett klubbprojekt för att styra en stor fjärrmanövrerad station skulle ett antal länkhopp med digital mikrovågslänk vara helt motiverade och genomförbara.

Vid riktigt stora avstånd är det sannolikt bara hyrda eller uppkopplade teleförbindelser i någon form som kan komma ifråga.

Internet-telefoni eller Voice-over-IP (VoIP) har stora potentialer, men dagens realiseringar har tyvärr ännu fördröjningar som inte är speciellt arbetsbara för dubbelriktad trafik [3].

 

4. Systemkrav

4.1 Krav på överföringen
Kraven på överföringen kan anses bestå av två delar, dels kraven på kontroll- eller styrvägen, där fördröjning och överföringssäkerhet blir en kritisk parameter, dels kraven på trafikvägen, och där blir fördröjning och ljudkvalitet dimensionerande.

De enklaste formerna av fjärrmanöversystem, där ett litet fåtal funktioner styrs med t.ex. DTMF-toner, har modesta krav på sina överföringskanaler, och där är uppringda telefonförbindelser eller VHF/UHF-radio helt tillfyllest.

Om man använder telegrafi som trafiksätt är det troligen nödvändigt att hålla fördröjningen i överföringslänken under 50 ms, om break-in eller QSK ska kunna användas. Avstår man från break-in är fördröjningar på 100 - 150 ms hanterbara.

Ifall man väljer analoga förbindelser för fjärranslutningen har man att välja mellan olika strategier där den tillgängliga bandbredden kan delas mellan styrinformation och trafik. Som tumregel kan sägas att styrningen av en radiostation kräver en tillgänglig datatakt på c:a 600 bit/s i båda riktningarna, med en total fördröjning inte överstigande c:a 100 ms. Har man s.k. data-over-voice modem får man tillgång till en samtidig datakanal med vanligen 4800 bit/s som är fullt tillräcklig.

Med digitala överföringar finns flera framkomliga lösningar, den kanske enklaste är att reservera en sub-kanal på 16 eller 64 kbit/s för styrningen och låta trafiken ta en eller flera 64 kbit/s tidluckor i en PCM-multiplexor.

Av största vikt är överföringssäkerheten, om det finns minsta risk att man riskerar att överföra felaktig information eller tappar uppkopplingen under pågående trafik måste programvaran i utestationen ovillkorligen kunna handskas med situationen och inte låta en sändare ligga ute med bärvåg eller råka ställas in på otillåtna frekvenser.

  

4.2 Krav på radio- och datorhårdvara

4.2.1 Allmänt
Kraven på radiohårdvaran som sådan skiljer sig inte nämnvärt från de krav man har i
hemmastationen, parametrar av intresse är frekvensområde, uteffekt, möjliga trafiksätt, mottagarens selektivitet och storsignalegenskaper. Man bör dock tänka på att en utestation kan ha högre effekt och vanligen ansluts till bättre antenner på ett högre beläget QTH än hemmastationen, så att distorsionsprodukter och spurious-signaler från sändarna kan påverka flera medbröder på banden, och på motsvarande sätt kan mottagarnas storsignalegenskaper ställas inför svåra prov.

Vad gäller manöveregenskaperna så är det nödvändigt att prioritera tidskritiska egenskaper som PTT/CW-nyckling och mottagaravstämning. Oftast löser man detta på så sätt att styrningen av dessa har tillgång till hela bandbredden i systemet med effektivast möjliga kodning av inställningen, så att t.ex. uppdateringen av mottagaren sker med minsta möjliga fördröjning. Vid snabb vridning på ratten brukar man låta visningen av frekvensvärdet interpoleras mellan de inställningspunkter som överförs till mottagaren, och varje ändring av inställningen har ett proportionellt större värde än vid långsam vridning. När ratten minskar sin vridningshastighet eller stannar helt låter man mottagarens verkliga inställning uppdatera visningen. [4,5]

4.2.2 Gränssnitt
Förutsättningen för att styra radiostationen är att det finns passande manövergränssnitt tillgängliga. Moderna amatörradioutrustningar har vanligen något sådant tillgängligt, antingen som option, eller medlevererat från fabriken. Beroende på apparatens ålder är detta antingen parallellt eller seriellt, och kan styra alla eller ett urval av apparatens funktioner.

Man får hålla i minnet att det tyvärr ännu är ovanligt att alla funktioner i amatörradioutrustningar är styrbara från början, man blir därför vanligen tvungen att låta realisera extrafunktioner i både hårdvara och programvara för att styra de utelämnade funktionerna.

Alla gränssnitt hittills har varit tillverkarspecifika, och ännu har ingen generell standard utformats. Man måste därför noggrant studera specifikationerna för den tilltänkta utrustningen för att dels förvissa sig om att den är lämplig för ändamålet, och dels finna ut exakt hur styrningen går till för att kunna utforma hårdvara och programvara.

4.2.2.1 Parallellgränssnitt
Parallellgränssnittet finns främst på äldre utrustning, och har fördelen att vara snabbt och det kan till och med realiseras utan att använda mikroprocessorer i utestationen. Nackdelarna är mängden trådar som krävs för att ansluta de styrda enheterna, och också att det förekommer stora variationer av signal- och logikkonventioner. (TTL,+8V CMOS,+24V, -60V m m)

Dock är urvalet av radiomateriel med parallellgränssnitt numera litet, exempel är ICOM IC-720, IC-251/451/751 ("CI-3/CI-4") samt Standard Radio CR300/CTD500-familj. Ett specialfall är de i dag mycket fåtaliga radioutrustningar som kan styras via GPIB/IEEE-488 bussgränssnittet.

Signaleringen över parallellsnittet är vanligen helt tillverkarspecifik.

Ett par parallellgränssnitt som man vanligen inte kommer undan är telegrafnyckeln och PTT-tangenten samt styrningar av antenn- och audioväxlar samt antennrotorer i utestationen i fall man har flera antenner och radiostationer tillgängliga där.

4.2.2.2 Seriella gränssnitt
Seriegränssnittet utgör en modernare realisering. Alla moderna fjärrstyrbara radiostationer har någon form av seriesnitt, med olika typer av signalering Vanligast är asynkrona gränssnitt med låga och medelhöga datatakter, 200 - 9600 bit/s, och med bitmappad information.

Även synkrona seriesnitt förekommer, men är relativt ovanliga.

Signaleringen över seriesnittet är även här vanligen helt tillverkarspecifik, någon tillverkaroberoende standard har ännu inte materialiserat sig.

Exempel på seriesnitt:

 
Typ    Fysiskt  Asynkront/Synkront Logiskt
Ten-Tec V.28 Asynkront ASCII
Kachina V.28 Asynkront ASCII
ICOM CI-V V.28 /TTL Asynkront   Bitmappat
Kenwood    TTL  Asynkront   Bitmappat
Yaesu CAT TTL  Asynkront   Bitmappat
Racal SCORE  V.28/V.11 Synkront   Bitmappat
Standard Radio RC300/500 V.28/AFSK Synkront   Bitmappat
Standard Radio System 90 V.28 Asynkront   Bitmappat
Standard Radio CR91/TD91 V.28/TTL Asynkront   ASCII
Collins HF-80 V.28/AFSK Asynkront   ASCII/Bitmappat
Collins 95S-1 V.28  Asynkront   ASCII/Bitmappat


Seriesnittet har nackdelen att responstiden är direkt beroende av datatakten i överföringen, och att överföringstiderna kommer att adderas direkt om flera led med seriell kommunikation ingår i systemet. Man måste därför tänka på att använda tillräckligt höga datatakter i de delar av systemet som direkt betjänar radioutrustningen så att deras överföringstider kan försummas jämfört med fördröjningen i manöverlänken.

Om överföringen är ASCII har man ett ytterligare "overhead" som minskar den effektiva datatakten, och man får se upp med tidskritiska funktioner som t.ex. avstämningsrattar o.dyl., så att de kodas på det effektivast möjliga sättet.

4.2.2.3 Analoga gränssnitt
Många gånger kan det bli nödvändigt att ta in och mata ut analoga värden till de anslutna utrustningarna. Exempel på detta är avläsning av S-meter och effektmeter, inställning av antennrotorer och HF-volym, BFO- och passbandsavstämning samt liknande funktioner.

För att realisera detta behöver man A/D och D/A omvandlare i systemet. Deras upplösning behöver vanligen inte överstiga 8 bitar. Det är viktigt att in- och utnivåer samt nollpunkter är inställbara och/eller programmerbara. Även isolation från datorhårdvaran kan vara viktigt, eftersom många apparater kan ha flytande jordpunkter och ibland även plusjordade system. Det är även bra med galvanisk isolation ur EMC-synpunkt.

Dessutom är i dag alla moduleringsanslutningar analoga, och man får noga undersöka vilka nivåer och impedanser som just den tilltänkta utrustningen använder. I fall det är professionell utrustning som används är det problemet enklare, eftersom linje in- resp. utgångar nästan alltid är normerade till 600 ohm och 0 dBm.

4.2.2.4 Nätverksgränssnitt
Ännu finns författaren veterligen inte några fjärrmanövrerbara amatörradioprodukter som har Ethernet som manöver- eller trafikgränssnitt i handeln.

Att bygga upp sin utestation runt Ethernet som nätverksmedium är mycket tilltalande, eftersom man då blir direkt delaktig i TCP/IP-arkitekturen som Internet är uppbyggt runt.

I professionella sammanhang har man börjat titta på frågan [6], och man kan nog börja vänta sig produkter som har användbara prestanda för tvåvägskommunikation ganska snart, och eftersom många av dessa är byggda runt tredjepartsprodukter som kan köpas i handeln finns även möjligheterna för radioamatören.

Nackdelen ligger främst i att de flesta standardprodukter är ganska slutna, och endast med svårighet låter sig anpassas till fjärrmanöversystemens krav, och att följaktligen möjligheterna att optimera bandbreddsutnyttjande och fördröjningar verkar vara ganska små.

Den öppna källkoden i Linux-världen ger vissa hopp till systemkonstruktören att kunna få anpassningar och optimeringar av systemen gjorda på ett enkelt sätt.

  

4.3 Krav på datorhårdvaran
Om systemet ska kunna användas för kvalificerade ändamål måste datorhårdvaran ha en stor driftsäkerhet. Man bör därför undvika PC-datorer utan "watch-dog" eller andra former av övervakning av programexekveringen, och även hårddiskbaserade system. Anses massminne nödvändigt torde RAM- eller "Flash"-diskar vara den tillförlitligaste lösningen.

Yttre kommunikationsutrustning  som modem etc. bör ha möjligheter för att låta systemet kontrollera att de arbetar på avsett vis, så att t.ex en uppringd förbindelse inte blockeras permanent av att ett modem "hänger sig". Tyvärr lämnar konsumentprodukter mycket att önska i dessa avseenden.

De stabilaste realiseringarna använder inbyggnadsdatorer för professionellt bruk som t.ex.
SET-68, VME och Compact-PCI.

Enklare fjärrmanöversystem kan byggas runt mikrocontrollers av MC68HC11, PIC eller AVR-typ, medan mer avancerade kan behöva 16 eller 32 bitars mikroprocessorer. Avgörande för dimensioneringen är antalet anslutna och samtidigt aktiva radioutrustningar och mängden av datatrafik i systemet samt kraven på responstid.

Om programvaran utförs med omsorg blir kraven på CPU-kraft ganska modesta, och man kan klara sig långt med 8-bitsbussar och klockfrekvenser på några MHz. Dock är det falsk ekonomi att dimensionera CPU-kraften snålt från början, utan man bör dimensionera med tanke på kommande utökningar av funktionaliteten.

Slutligen behöver alla ingående delar som kraftaggregat, I/O-kort och ingående elektromekanik vara av samma höga kvalitet, så att hårdvarurelaterade driftstörningar hålls på ett minimum. Detta är i synnerhet viktigt om utestationen kommer att användas för t.ex. stora tester och DX-jakt.

4.4 Krav på programvaran

4.4.1 Allmänt
Den ingående programvaran måste självfallet ha stöd för alla de funktioner som användningen av systemet kräver. Erfarenhetsmässigt är det svårast att utforma människa-maskin funktionerna i centralen, medan kommunikationen med radioutrustningen i utestationerna är lättare att realisera. Programvaran måste givetvis också vara helt stabil innan den används för sitt ändamål, och därför blir programmeringsverktyg som högnivåspråk, strukturerad programmering och realtidskärnor viktiga bundsförvanter för att nedbringa utvecklingstiderna.

Ställs man inför prioriteringar, bör stabilitet och säker kommunikation komma i första rummet, därefter responstider och sedan mängden funktioner.

4.4.2 Programvara i utestationen
Utformningen av utestationens programvara styrs av följande huvudkrav:

- Typ och antal av anslutna radiostationer
- Typ av gränssnitt på radiostationerna
- Antal samtidiga kanaler i trafik på en utestation
- Åtkomstkontroll till delade resurser som t.ex. PA-steg och antenner
- Typ av kommunikation med centralen (fast/uppringt/radio/Internet)
- Krav på responstid

4.4.3 Programvara i centralen
Utformningen av centralens programvara styrs av följande huvudkrav:

- Val och presentation av anslutna radiostationer
- Utformning av människa-maskin gränssnitt
- Antal radiokanaler i drift samtidigt från en central
- Erforderliga funktioner som kanalminnen och förinställda trafikfall
- Typ av kommunikation med utestationen (fast/uppringt/radio/Internet)
- Krav på responstid

   

5. Uppbyggnad av manöverenheter

5.1 Centralen
Utformningen av centralen blir avgörande för hur systemet blir ur betjäningssynpunkt. Man kan tänka sig ett helt spektrum av lösningar, från mycket enkla (en knapptelefon), till mycket avancerade med bildskärms- eller pekskärmsbaserade lösningar.

Däremellan ligger den traditionella fjärrmanöverpanelen, där man helt enkelt efterbildat den fjärrstyrda radioutrustningens frontpanel i centralen. När man fjärrstyr ett fåtal radioenheter på varje station och en i taget är denna en ganska bra lösning, men blir lätt komplex och i mitt tycke svårarbetad om man har många separata stationer på en utestation och önskar använda dessa samtidigt.

Om applikationen kräver att flera stationer ska användas samtidigt blir logiken som styr tillgången till stationerna komplex, och man kan välja om man vill ha logiken för reglering av åtkomst till sändare och antenner antingen i centralens programvara eller i utestationens. Båda infallsvinklarna har sina fördelar, men man brukar vanligen lägga dessa funktioner i utestationerna, eftersom man då har all information på ett ställe, och slipper bekymra sig av uppdatering centralerna sinsemellan om det finns fler än en.

Att presentera radiokanaler och deras inställningar för användaren är inget elementärt problem, utan det tarvar noggrann analys för att bli bra. Vanligen görs misstaget att presentera för mycket information om varje radioenhet för operatören på en gång. Ett lättarbetat system visar bara den information som behövs för ögonblicket, och har ytterligare information "dold", men kan snabbt och enkelt ta fram den ur t.ex. undermenyer.

Information som bör ligga "högst upp":

- Typ av radio
- Inställd frekvens och sändningsklass
- Vald antenn med antennriktning
- Driftstatus "Go/No Go"
- Upptagetstatus vid delade resurser

5.2 Utestationsenheten
Utestationsenhetens utformning tarvar också mycket tankemöda.

Även här blir funktionerna komplexa om flera radioenheter som ska kunna användas samtidigt finns på samma utestationsplats. Man bör kunna hantera situationer som har att göra med "delade resurser" om man inte organiserar systemet så att det finns antenner och slutsteg för alla frekvensband till alla ingående radiostationer, och dessutom måste man kunna hantera störningsriskerna användare emellan. Att utforma en fungerande "multi-operator multi-transmitter" utestation är ett systemeringsproblem av rang, och kräver mycket av systemet för att hindra oavsiktliga inbördes störningar. En, låt vara extravagant, väg för att klara sig ur detta är att i så fall dela systemet i två utestationer, en med sändare och en med mottagare, men detta fördubblar i ett slag investeringarna i antennsystem och transmission.

För att handskas med den ostandardiserade radiogränssnittsvärlden i anläggningar med många olika typer och generationer av ingående radiomateriel rekommenderas varmt att
man använder ett "generiskt" styrprotokoll inom utestationen, och låter speciella interface-adaptrar konvertera detta till det radio- eller utrustningsspecifika protokollet närmast apparaterna. Då slipper man att skriva om nästan hela programmet om/när man byter eller uppgraderar ingående utrustning. (Det är få amatörer [och professionella!] förunnat att kunna bygga upp anläggningar från "scratch" med all materiel från samma leverantör)

Vidare bör man standardisera alla ingående gränssnitt till enkla och lätthanterliga gränssnitt som är vanliga i industrin. Egna favoriter är 24 V open-collector (RS-410) för parallell-gränssnitt, och RS-232/V.24 för point-to-point förbindelser samt RS-485/V.10 för multi-drop system.

Används FSK- eller PSK-modem i systemet så är det bra om de följer gängse standarder så mycket som möjligt, använd helst inte amerikanska modemstandarder i onödan (de är bara "nästan" kompatibla med ITU-standarder...)

Vid uppringda system bör man använda godkända enheter för telefonanslutning, eftersom man riskerar att bli ersättningsskyldig för de problem i och ev. skador på telenätet som icke godkänd utrustning kan ge upphov till.

Hårdvaran görs lämpligen i något standardiserat byggsätt, VME med dubbel Europa-korts höjd ger gott om utrymme att breda ut sig i... Glöm inte skärmning m.fl. EMC-skydd!

Avslutningsvis kan det inte nog framhållas hur viktigt det är med ett strukturerat angreppssätt både på hårdvara och programvara när man bygger mer komplicerade system av denna typ.

Om man har planer på en stor fjärrmanövrerad station så bör man noga fundera igenom alla tänkbara trafikfall som man förväntar sig och försöka göra upp en "trafikmatris" med alla ingående radioutrustningar, frekvensband och antenner samt alla kombinationer av dessa [7].

När man gör detta får man ta i beaktande de band och frekvenser som varje kombination kan uppträda på. Ifall det uppstår inbördes störningsproblem mellan någon/några av dessa konstellationer måste man göra en närmare analys om man kan leva med dessa, eller om man måste förhindra dem i programvara (man kan t.ex. programmera tillåtna frekvens/antenn kombinationer för varje given sändare/transceiver).

Detta kan se enkelt ut på ytan, men antalet möjliga kombinationer växer exponentiellt med antalet sändare och mottagare.

  

6. Applikationsexempel

6.1 Det enklaste fjärrmanöversystemet, repeatern
För att åskådliggöra  principerna bakom ett enkelt fjärrmanöversystem kan man använda repeatern.

En repeater är ju som bekant en seriekopplad mottagare och sändare på olika frekvenser, tillsammans med ett synnerligen enkelt manöversystem. För att styra repeatern använder man trafikvägen omväxlande som kontrollväg , genom att initialt skicka öppningstonen, vanligen 1750 Hz eller DTMF-styrsekvenser.

När man sedan öppnat repeatern använder man trafiklänken omväxlande i halv-duplex. Ofta kan man styra funktioner i repeatern genom olika DTMF-tonkoder, som kan inkludera uppringd koppling till telenätet eller olika användardefinierade funktioner.

Den traditionella användningen av repeatrar är inte som fjärrmanövrerade radiostationer, utan i stället som räckviddsförlängare för i synnerhet mobila stationer, men ser man den som en halv-duplex fjärrmanöverad radiostation utgör den en av de enklaste realiseringarna.

6.2 Ett enkelt fjärrmanöversystem
Ett enkelt fjärrmanöversystem kan realiseras med en centralenhet bestående av en knapptelefon med DTMF-sändning, samt en utestation som har en linjeenhet med automatsvarsfunktion.

Linjeenheten är ansluten till en radiostation som kan styras via inknappade DTMF-styrkoder.

När man vill använda stationen ringer man upp stationens telefonnummer, loggar in med behörighetskod, väljer radiostation (om det finns flera), väljer mode och frekvens samt antenn.

Därefter kan man utväxla trafik via telefonen.

Problemet med detta arbetssätt är att det är ett helt företag att byta frekvens mm. via knappsatsen, och att det uppstår problem om man vill köra något annat än VOX-styrd SSB- eller FM-trafik.

När man är klar knappar man in nedkopplingskoden och systemet återgår till viloläget.

6.3 Ett mer avancerat fjärrmanöversystem
Mer avancerade fjärrmanöversystem byggs ofta runt specialbyggda centralenheter och utestationsenheter.

Centralenheterna kan utföras som antingen radiopaneler i hårdvara, eller av applikationer vilka exekveras på PC-datorer. Bakom centralenheterna finns styrlogik och signalanpassning samt anslutning till den transmissionsutrustning som valts. Transmissionen kan bestå av analoga eller digitala teleförbindelser som i sin tur kan vara fasta eller uppringda. Bandbredden och fördröjningarna i teleförbindelserna är valda sådana att användaren inte upplever några fördröjningar vid manövrering av radioutrustningarna.

Det avancerade fjärrmanöversystemet har stöd för flera samtidigt anslutna och aktiva centralenheter och utestationer, och styrlogiken i centralenheterna och utestationerna är konstruerad för att handskas med flera samtidiga användare.

Utestationerna innehåller flera oberoende radioutrustningar med höga prestanda, kopplade via antennväljarmatriser till både fasta och vridbara antenner.

Stor omsorg har lagts med hjälp av programlogik för att förhindra inbördes störningar mellan olika användare av samma utestation, dels från inbördes störningar mellan radioutrustningarna, dels från otillåtna sammankopplingar av sändare och antenner.

Sändarna i systemet är helst bredbandiga eller automatavstämda, så frekvensvalen kommer bara  att begränsas av de tillgängliga antennernas bandbredder samt av tillåtna frekvenser.

Mottagarna matas från de tillgängliga antenner via multikopplare och antennväljarmatriser
som vid behov kan väljas separat från sändarantennerna [9].

  

7. Tillämpningar

Tillämpningarna sätts främst av brukarnas ambitionsnivå, och av vilken radioutrustning man har valt att ingå.

Professionella användare bygger sådana här system för att dels kunna placera radioresurserna där det är lämpligt ur vågutbrednings- och antennsynpunkter, och för att kunna bygga nät där brukarna kan sätta ihop de resurser som krävs för ögonblicket i den operativa situationen.

Dessutom kommer ekonomiska överväganden in vad avser besparing av bemanning både i radioanläggningarna och i centralerna.

För den lokal QRM eller TVI-drabbade amatören utgör den ett sätt att undgå den lokala stördimman och/eller uppretade grannar;

För VHF/UHF/SHF-användaren ger det möjligheter att ha en station på ett överlägset QTH med goda antennmöjligheter, fjärran från lokala störningar samt risker att störa TV och HiFi;

För de contest-frälsta ger det möjligheter att ha en station med höga prestanda som kan byggas upp med gemensamma resurser och placeras på ett bra QTH dit man inte behöver resa fysiskt för att använda resurserna.

   

8. Säkerhetsaspekter

Säkerhetsfrågorna i ett system med fjärrmanövrerade radiostationer ska inte underskattas.
Man kan urskilja i huvudsak fyra huvudfrågor:

1. Skydd mot obehörig användning
2. Skydd mot effekter av haverier i hårdvara och programvara
3. Skydd mot brand och inbrott
4. Skydd mot åska och överspänningar

8.1 Skydd mot obehörig användning
Den som bygger upp en fjärrmanövrerad radiostation utan någon form av åtkomstskydd kan dessvärre räkna med att förr eller senare få objudna gäster. Eftersom systemägaren torde vara juridiskt ansvarig för de störningar som ett sådant användande kan förorsaka, är det av vikt att förhindra sådant.

Om systemet är avsett för en helt sluten användargrupp, t.ex. en DX- eller Contest-site med en fast tråd- eller länkanslutning, kan detta enklast ske genom att använda skyddade inloggningsförfaranden där man innan användning får uppge användarnamn och lösenord till systemet vilka överförs skyddat mot avlyssning. Genom att man vanligen har mycket smala antennlober på UHF/mikrovågslänken inskränker man ytterligare möjligheterna för en "angripare" att komma in i systemet. 

Ifall detta kombineras med en uppringd "huvudströmbrytare" via vanlig telefon (med hemligt nummer!) eller GSM, dit man måste ringa och med hjälp av en kod koppla till resp. från huvudkraften till anläggningen kan man få en mycket hög säkerhet.

Vid ett uppringt system via telefon har man i princip samma möjligheter, och man kan där också kombinera med motringning, där en lagrad lista över tillåtna nummer som får använda fjärrstationen används.

Om man använder VHF/UHF-radio för att manövrera en enkel fjärrstation med t.ex. DTMF-toner står inte så många möjligheter till buds att skydda systemet. Man får då nöja sig med att på något sätt ha en "huvudströmbrytare" tillgänglig där man helt enkelt kan bryta strömmen till anläggningen när man själv inte använder den.

8.2 Skydd mot effekter av haverier i hårdvara och programvara
Det går dessvärre inte att skydda sig 100-procentigt mot att driftstörningar i antingen hårdvaran eller programvaran inträffar. För att gardera sig mot att få ytterligare problem bör man tänka på detta i första hand:

- Det ska vara omöjligt att få sändarnycklingen att "hänga sig" om programmet i utestationen stannar eller förbindelsen dit bryts. Löses lämpligast med en "watch-dog" i hårdvara närmast sändaren.

- Det ska helst gå att bryta huvudkraften till anläggningen via någon form av separat väg;

- Den ingående utrustningen bör vara feltolerant, så att ett fel i t.ex. ett PA-steg inte gör att man inte kan köra vidare med reducerad effekt;

- Man bör undvika att pressa ingående utrustning över rekommenderade märkdata;

- Om man kan använda fast avstämda eller bredbandsavstämda slutsteg är detta att rekommendera

- Det ska finnas temperaturvakter och överhettningsskydd i alla delar med hög effekt. Igensättning av luftfilter för fläktkylning mm. måste kunna upptäckas i tid innan något mer går sönder.

8.3 Skydd mot brand och inbrott
Modern utrustning i gott skick, och som inte körs över märkdata, utgör normalt ingen större brandfara. Vanliga säkerhetsåtgärder som avsäkring och sektionering av kraftmatning får man inte avstå från, och dessutom är en (HF-säker!) rökdetektor som är ansluten till en larmingång en billig försäkring, i synnerhet om utestationen innehåller stora slutsteg och kraftaggregat.

Att skydda sig mot inbrott är på sitt sätt analogt med att skydda sig mot obehörig användning.
Inbrottsskyddet får anpassas efter omständigheterna och hur bra man kan bevaka sin station.
Ett inbrottslarm i någon form torde vara miniminivån.

8.4 Skydd mot åska och överspänningar
Den fjärrmanövrerade radiostationen på "dröm-QTH't" utgör en potentiell risk ur åskskyddssynpunkt. Genom att man kan vara lokaliserad på höga punkter och ha höga antennmaster blir stationen utsatt för åska i högre grad än om man befinner sig i t.ex. en tätort.

Ett genomtänkt skydd mot åska kräver insatser på flera plan;

- Filter och ventilavledare på nätledningar
- Filter och ventilavledare på tele- och dataledningar
- Jordning av skärmar på koaxialkablar
- Jordning av master och antennbärare

För att inte riskera att potentialskillnader vid åska mellan olika delar av utrustningen orsakar stora felströmmar t.ex. genom kretskort och kablage, rekommenderas att man använder galvanisk separation med optokopplare och transformatorer i största möjliga utsträckning.

  

9. EMC-aspekter

Man bör betänka vad man ger sig in på när man flyttar en radiostation från den stördimma som finns i tätorter till de förhoppningsvis störningsfria platserna långt från ära och redlighet, så att man inte själv genererar de störningsproblem som flyttningen är tänkta att lösa genom att helt enkelt ta med sig störningsproblemen, eller ännu värre orsakar ett EMC-relaterat driftsäkerhetsproblem.

För att göra ett pålitligt fjärrmanövrerat radiosystem med goda prestanda måste EMC-frågorna vara med från början. Dels finns risken för att få störningar i den egna mottagningen från ingående datorer och transmissionskomponenter och från sändare som används på andra frekvenser, dels finns risken att man genom HF-fälten från de ingående sändarna påverkar funktionen hos radioutrustningen eller på själva fjärrmanöversystemet.

Det första fallet är mer en irritation, och sänker prestanda hos systemet, så man bör försöka konstruera bort det i så stor mån som möjligt, medan det andra är direkt farligt, eftersom man i värsta fall kan förstöra materiel, eller få programvaran att låsa sig. Det kan också uppstå egendomliga distorsionsproblem på de utsända signalerna.

En strukturerad angreppsvinkel på EMC-frågor i ett fjärrmanövrerat radiosystem kan ses som kombinationen av tre nivåer,

1. Systemnivån
EMC-skydd på systemnivån riktar sig att hindra HF-fält och överspänningar att komma in i själva utestationen, genom att hindra HF-strömmar att flyta på utsidan av kabelskärmar och genom att använda galvanisk isolation , HF-drosslar och överspänningsskydd. Dessutom bidrar ett genomtänkt antennval och placering av antennerna till ett förbättrat skydd på systemnivå.

2. Modulnivån
EMC-skydd på modulnivån riktar sig främst mot att hindra HF och kvarvarande överspänningar att komma in i och ut ur racklådor och enskilda radioutrustningar. Här hjälper också skärmning och filtrering, samt ett genomtänkt byggsätt. Använd genomföringsfilter och metallkapslade kontaktdon i så stor utsträckning som möjligt, och försök att göra alla mellankopplingar för signaler galvaniskt isolerade och gärna balanserade mot jord. Låt inte heller signaler med TTL- eller CMOS-nivåer lämna en kortlåda utan skydd.

Går det att montera ingående utrustningar i metallskåp eller -stativ som kan jordas med låg impedans är mycket vunnet här.

3. Kortnivån
Slutligen EMC på kortnivå. När man väl är nere på denna nivå är det inte så mycket mer att göra vad avser immunitet, utom att välja jordpunkter, signal- och logiknivåer med smak, och utföra kortlayouterna så att flerlagerskortens inneboende skärmningsegenskaper blir utnyttjade.

När det gäller emission kan man välja ingående komponenter och klockfrekvenser också med smak så att man inte får spektralkomponenter i frekvensband som är speciellt känsliga, och i övrigt göra korten på ett bra sätt med avseende på immunitet. Hjälper inget annat kan man bli tvungen att skärma enskilda kretskort.

Bygger man in färdiga kort och enheter i systemet så tar man också vissa risker. Det är nästan uteslutet att konsumentprodukter är EMC-härdade, så det får man vanligen ta hand om själv.
Industrikomponenter är oftast bättre, men emissionerna och immuniteten kan variera högst påtagligt.

 

10. Sammanfattning

Genom att utnyttja flera olika typer av teknik så kan både professionella användare och radioamatörer bygga fjärrmanövrerade radiosystem med höga prestanda.

Tidigare har kostnaderna gjort denna teknik till en närmast exklusiv domän för professionella brukare, men de kraftigt sänkta priserna på teletransmission och nya metoder för tal- och dataöverföring har gjort den inom räckhåll för även mer priskänsliga användare.

Uppbyggnad av system av denna typ ställer stora krav på utformningen av både hårdvara och mjukvara för att få hög driftsäkerhet och goda manöveregenskaper.

Man kan utföra systemen med olika ambitionsnivåer och systemarkitekturer för att täcka ett helt spektrum av användningsområden.

  

11. Litteratur och referenser

1. Friberg Leif, Markström Karl-Arne, Winge Arild;
"Design Considerations in a Coast Radio System
for the Next Decade"
Symposium Papers of the RTCM Annual Assembly Meeting May 10-16, 1996  San Diego CA, USA.

 
2.   Markström Karl-Arne;
"Design and Implementation Aspects of  Remote Control
in HF Radio Networks"
Proceedings of the Nordic Shortwave Conference HF01
 August 12 - 17 2001, Fårö, Sweden
 
 
4. Gosling, W. (red.); "Radio Receivers"; Kapitel 8 "Modern Control Techniques"
 IEE/Peter Peregrinus 1986
 
5. Standard Radio & Telefon AB;
 Technical Description, Communications Receiver CR91
 
6. Swedish Defence Material Administration;
"KV90 - A New HF Radio System for the Swedish Military"
Information brochure 1998.
 
7. Wardle, Philip; "Radio Station Remote Control"
Proceedings of the Nordic Shortwave Conference HF95
 August 13 - 18 1995, Fårö, Sweden
 
8. Dagås Bengt, Markström Karl-Arne;
"Downsizing the Infrastructure for Mobile Voice and Data HF Radio Systems"
Proceedings of the Nordic Shortwave Conference HF98
 August 11 - 13 1998, Fårö, Sweden
 
9. Arvidsson, Ulf;
"Computerized Control Systems - Possibilities and Limitations"
Proceedings of the Nordic Shortwave Conference HF86
 August 12 - 14 1986, Fårö, Sweden

 

Om författaren
Karl-Arne Markström var redan som litet yngel i Närkemetropolen Örebro tidigt intresserad av radio och elektronik, blev i slutet av 1960-talet medlem i Örebro Sändaramatörer och tog sedan som 14-åring C-certifikat med signalen SM4AOM. 144 och 432 MHz banden gjordes osäkra under några år innan lumpen och därefter flyttning  till SM6 för studier vid Chalmers ledde till QRT.
 

Därefter har han arbetat med radio i olika former, bl.a. inom Televerket Radio och FFV Elektronik. För närvarande försörjer han sig som systemingenjör inom affärsområdet Maritima Radionät, Telia Mobile AB, i Nacka Strand, och arbetar där bl.a med utformning, upphandling, implementering och drift av Telias fjärrmanövrerade radionät för maritim- och flygradiotrafik, när han inte skriver och presenterar uppsatser i dessa och relaterade ämnen.

Numera kan han kan åter höras på amatörbanden av och till, då gärna på 80 m. Om någon läsare till äventyrs har en lämplig fjärrstationsplats (gärna i Mellansverige) att hyra ut med 63A huvudsäkring och plats för stora antenner ser han gärna fram mot att höra av vederbörande.

Fjärrmanövrerad amatörradioutrustning, möjligheter och begränsningar.
Copyright © 2002 Karl-Arne Markström SM0AOM
karl-arne.a.markstrom@telia.se; sm0aom@telia.com


Näraliggande ämnen

Digital röstöverföring

Prepared for National Communications System, Office of Technology and Standards.
Prepared by National Telecommunications and Informations Administration (NTIA), Institute for Telecommunication Sciences (ITS), Boulder, CO.

Amateur Radio ALE. Members of the amateur radio community are currently experimenting with the use of Automatic Link Establishment within the Amateur Radio Service. 

 

Joomla templates by a4joomla

Vi använder cookies för att förbättra våra webbsidor och din upplevelse när du använder dem. Cookies som används för den nödvändigt funktionaliteten för dessa webbsidor har redan blivit satta. To find out more about the cookies we use and how to delete them, see our privacy policy.

  I accept cookies from this site.
EU Cookie Directive Module Information