Гражданская радиосвязь: SSB, AM, FM и качество микрофонного усилителя

2 1955
+2

Гражданская радиосвязь: SSB, AM, FM и качество микрофонного усилителяПролистывая «портальные» статьи прошлых лет, удивился, что на статью «СВ-радио. Некоторые технические подробности», нет ни одного комментария, хотя, казалось бы, она должна была заинтересовать многих, потому как добрая половина статьи, а именно - описание видов модуляции - касается всех «традиционных» аналоговых радиостанций любых диапазонов, начиная от нижнего КВ.

К сожалению, в статье - ни слова о том, что в гражданской радиосвязи (будь то СиБи, LPD или PMR) и, кстати, в профессиональной радиосвязи тоже, главное - вовсе не дальность, а - разборчивость и устойчивость, ибо эти виды связи - утилитарны. В отличие от связи радиолюбительской, где DX-QSO, скажем, с каким-нибудь из островов Полинезии «с третьего захода» еле-еле над шумами эфира - это однозначный успех.

 

Лишь вскользь коснемся того, что однополосные (SSB) радиостанции имеют в разы более существенную стоимость. Потому что для формирования этого вида модуляции требуются более сложные технические решения, прежде всего связанные с требованием очень стабильного удержания частоты во всех режимах эксплуатации, начиная от резких изменений температуры во время сеанса связи (вышли из дома на мороз) и заканчивая «просадками» питания при переходе с приема на передачу. Если частота сдвинется всего на несколько десятков герц, вы услышите «роботоподобный» голос своего собеседника. Именно поэтому все однополосные радиостанции имеют орган «тонкой» подстройки частоты.

Впрочем, на этом «минусы» SSB-раций и заканчиваются. А плюсов у них - предостаточно. Несмотря на то, что однополосная модуляция по своей природе - амплитудная, а потому «ловит» все помехи амплитудной природы, в сравнении с «классической» амплитудной модуляцией (АМ) эти помехи на стороне приема будут иметь вдвое меньшую мощность, так как одна полоса на SSB вдвое уже двойной полосы классической АМ: то есть половина шумов отсекается. Нетрудно догадаться, что из-за наличия одной полосы вместо двух, чувствительность однополосного приемника, ограниченная внутренними шумами его первого каскада, также будет вдвое выше. А в режиме передачи, по сравнению с той же АМ, однополосный передатчик такой же мощности выигрывает почти вчетверо: в два раза оттого, что сигнал опять же занимает только одну полосу из двух, и примерно еще в два раза - за счет того, что половина мощности АМ-передатчика уходит в «бесполезную» несущую частоту, модулируемую звуковым сигналом. Итого по общей энергетике радиоканала SSB в теории выигрывает у АМ 2х2х2х2=16 раз! Этим можно распорядиться по-разному: либо «стрельнуть» дальше, либо - на столько же, но с кардинально уменьшенной мощностью передатчика, во многие разы увеличив время работы радиостанции на том же комплекте батарей, если она носимая. Еще вариант - получить дальность передачи как на АМ (но с меньшими помехами), используя полную мощность передатчика и в пару-тройку раз укороченные антенны (при том условии, что есть чем их согласовать с вашей рацией).

Вот такая арифметика.

Впрочем, многократный (на практике - все же значительно ниже 16-ти) выигрыш SSB над АМ возможен только на УКВ и «верхних» КВ-диапазонах (в том числе на СиБи) вдали от городов и промплощадок, близ которых индустриальные шумы в десятки раз превосходят внутренние шумы электронных компонентов и шум «чистого» эфира, напрочь сводя «на нет» наше энергетическое преимущество.

В минус амплитудной модуляции нужно добавить вот еще что: если две АМ-радиостанции, имеющие приемники с недостаточно крутым спадом фильтра звуковых частот по верхней его границе, «встанут» на диапазоне с разносом несущих частот порядка 6 кГц (то есть краями своих спектров «впритирку»), помимо речи вы услышите постоянный свист с этой самой частотой: натуральный «гвоздь в голову».  

Теперь понятно, почему АМ исчезла с любительских диапазонов?

Но тогда почему она все еще в обиходе «гражданской» радиосвязи?

Точнее - в обиходе СиБи, ибо на LPD и PMR единовластвует узкополосная частотная модуляция (FM).

Дело - в одном из проявлений «исторического атавизма», обусловленного исключительно традицией использования АМ водителями-«дальнобойщиками», благо великих дальностей им не нужно: в «своем» караване - это сотни метров-километр; поговорить пару-тройку минут со «встречником», когда обе машины идут на скорости под сотню километров в час до точки сближения - это максимум  5 километров; кратко предупредить несущихся позади на скорости под двести о радаре или опасной выбоине на дороге - вообще 3...4-х километров хватит. Даже полезно несколько «загрубить» приемник, чтобы он меньше реагировал на время от времени возникающие на СиБи дальние прохождения сигнала, когда вдруг на трассе под Челябинском становятся слышны сердитые реплики диспетчера какого-нибудь рязанского таксопарка.

И поскольку СиБи нарезан на «жесткие» сетки с шагом 10 кГц, ситуация со «свистом» посторонней несущей частоты и «осколками» речевого сигнала на АМ возможна лишь в том случае, если одни рации работают в стандартной евросетке, а другие - в так называемой «российской» (она же - «польская»), сдвинутой от европейской на 5 кГц.

Далее следует сказать о том, что вдали от городов с сопутствующим им сильнейшим помеховым фоном на СиБи, с АМ можно провести более дальние связи, чем с FM, что иногда спасает во всякого рода критических ситуациях. Но только в том случае, если отключить шумоподавитель вовсе и сквозь постоянный шум эфира пытаться разбирать неторопливую речь. Некомфортно, но - действенно. И поскольку полезный сигнал едва превышает мощность шумов, узкополосная FM в такой ситуации становится неприменима: она требует довольно значительного порога превышения шумов полезным сигналом, обладая примерно той же энергетикой, что и АМ.

Зато в радиусе до этого порога, FM обладает бесспорным и кардинально более высоким качеством речевого сигнала относительно АМ, так как практически не подвержена помехам амплитудной природы и однозначно предпочтительна в городах. Подозреваю, что "аварийные" СиБи-каналы стандартной евросетки С, 9-й и 19-й, «привязаны» к FM именно из-за названной «стойкости» к амплитудным помехам. Еще один плюс FM - нетребовательность к линейности передатчика, так как при этом виде модуляции излучается неизменная амплитуда сигнала. Желательно иметь лишь хороший полосовой фильтр между антенной и передатчиком, чтобы в случае перегрузки по входу последнего, надежно погасить «высекаемые» им внеполосные гармонические составляющие.

В заключение упомяну один нюанс, характерный для абсолютно всех видов модуляции речевым сигналом (в том числе и многих новомодных цифровых), не зная о котором многие берутся спорить о качестве сигнала и дальности радиоканала, перенося все «шишки» исключительно на тип модуляции при примерно равных параметрах приемников и передатчиков разных радиостанций.

Речь пойдет о компресси звукового сигнала и неотделимом от нее понятии пик-фактора. Начнем с конца: пик-фактор - это отношение максимального сигнала к некому среднему. Чем это отношение меньше, тем большую полезную мощность будет излучать передатчик. Но весь фокус в том, что, так сказать, «естественный» пик-фактор голоса на выходе, положим, динамического микрофона (который, в отличие от следующего за ним усилителя загнать в режим перегрузки едва ли возможно) достигает десяти и более. Как же быть? Вот тут-то и используется компрессия, то есть нелинейное усиление сигнала: когда он превышает некоторый порог, десятикратное приращение сигнала превращается, скажем, в трехкратное, а двадцатикратное - в пятикратное. Это исключает перегрузку усилителя модуляции и увеличивает пик-фактор. Но... при всем при этом на «сильных» сигналах значительно уменьшается высокочастотная составляющая спектра речи, что приводит к понижению ее разборчивости (бубнение). Поэтому качество передаваемого сигнала в балансе с его энергетикой (оптимальным пик-фактором) в немалой степени определяется формированием также сбалансированной с компрессором амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) микрофонного усилителя. Обо всем этом не сильно заботятся в простеньких и оттого дешевых рациях, обладающих некими «серенькими» параметрами, позволяющими больше догадаться о том, что же сказал ваш собеседник, нежели услышать это с полной отчетливостью и на куда более значительных расстояниях.

 

Дм.Золин


Источник | Опубликовал: DIM


и поделитесь с друзьями в соц сетях:


Комментарии (2)

  1. Сергей
    Репутация: 0

    Полезная статья в качестве краткого обзора, всё по существу и грамотно. Спасибо автору!

Добавить комментарий

Похожие новости