|
|
Преимущество частотной (фазовой) модуляции на средних волнах для любительской и служебной радиосвязи
Эта статья заинтересует радиолюбителей и конструкторов, занимающихся разработками простых и надёжных радиостанций, не зависящих от современной инфраструктуры
|
| Начало » Системы и стандарты радиосвязи » Другие системы радиосвязи
|
| Разместил: |
SATKUR  |
| Авторские права |
SATKUR |
|
|
Эта статья заинтересует радиолюбителей и конструкторов занимающихся разработками простых и надёжных радиостанций не зависящих от современной инфраструктуры. Это актуально для отдалённых населённых пунктов сельской местности, а также служб лесного хозяйства, геологической разведки, нефтяников, газовиков и т.п. Чтобы быть проще, скажем, для всего того, где находят применение радиостанции «Карат», «Недра», современная «Яшма» и т.п.
Всем известны параметры этих радиостанций: работа в режиме одной боковой полосы в диапазоне средних волн (в основном 1.6 – 2.5 Мгц как самых стабильных и пробивных), небольшая мощность 0.3-3 Вт для работы в полевых условиях, а также один или несколько каналов фиксированных кварцованых частот. Имеется ручка «Тембр» поскольку однополосная модуляция «не страдает» натуральностью передачи голоса. На этом весь сервис и заканчивается. Станции переносные, в лучшем случае габариты приближаются к автомобильной СиБи радиостанции, но никак не менее, правда в этом и нет необходимости поскольку работа в диапазоне средних волн не предполагает комфортную эксплуатацию радиостанции на ходу, но зато обеспечивает надёжную радиосвязь от 10 и до 50, и более км., в любой лесной и среднепересечённой местности уже на простой кусочек провода длинной 12 метров, заброшенный на дерево высотой 2-3 метра. Но, вернёмся к сути.
В своё время остро встал вопрос создать качественную радиосеть группы местных радиолюбителей (в основном пределах 10-40 км + обязательно полевые условия) , которых еще тогда было много, а мобильных сетей мало. Тогда мобильники могли позволить только директора и бизнесмены, было это в самый расцвет гражданской радиосвязи, да вот проблема, связь на СиБи так не отличалась дальностью и устойчивостью, а с ростом числа пользователей и солнечной активности на 27 Мгц совершенно всё забилось помехами, во всех каналах и днём и ночью стоял рёв с уровнем + 20 db и выше. Переносные станции на 2 метровый диапазон стоили еще очень дорого, местного репитера не было, да и установить УКВ антенну на крыше, те кто жил в многоэтажке, не всегда имел возможность. Тогда группа радиолюбителей принялась искать приемлемое решение, дабы создать свою радиосеть.
За основу было взято два диапазона: 1.8 Мгц и 29 Мгц. На 29 Мгц недорогими радиостанциями в режиме ЧМ можно было обеспечить качественную связь, поскольку в отличии от 27 Мгц диапазон не был перегружен помехами и достаточно чист. Можно было бы изготовить и портативки на этот диапазон, или переделать готовые СиБи -ишки для полевой связи. Но, всё равно, дальность связи была неустойчивая, если на крыше не стояла хорошая антенна то более 10 км на кусок провода 5 метров особо не насвязывешся … А вот в диапазоне 160 метров всё было прекрасно, в своё время был опыт эксплуатации перестроенной радиостанции «Недра П», которая обеспечивала на 0.5 Вт в режиме SSB надёжную связь 20-30 км с аналогичной станцией в лесу на штатную антенну «Луч» длинной 12 метров. С любительскими станциями можно было связаться и значительно далее. Днём проверенная надёжная связь, но ночью появлялись дальни станции и на перегруженном в те года диапазоне 160 метров, часто мешали, если попадали в канал. Правда, для местных связей мешали не сильно.
Поэтому, собрать маленький портативный трансивер было бы заманчиво. Но не нравилось вот что:
1 - Как обеспечить стабильность частоты и многоканальность для маленькой переносной станции? Кварцев ведь не найти так просто даже на три канала, а синтезатор в то время непозволительная роскошь…
2 – Как обеспечить дежурный режим (типа шумоподавления в FM) и как обеспечить селективный вызов, поскольку у самодельных онополосных станций и так натуральность звучания голоса не ахти, так еще и тон меняется и искажается в зависимости от неточности настройки (вспомните, как паршиво звучит музыка на SSB, какой там уж тон или субтон или DTMF). Кроме того и натуральность голоса на SSB, всегда была хуже чем на FM, при сильном сигнале приёмник аж запирался, а при уже среднем в паузах прослушивался шум эфира, что раздражает, чего на FM и даже на АМ не бывает, там несущая надёжно «давит шумы».
Выход был найден. Были переделаны (с помощью трансвертера) дешевые автомобильные 40 канальные FM станции на частоты 1900 – 2000 Кгц, где радиолюбителям разрешено работать полосой 6 кгц с несущей в режиме АМ. А теперь по порядку. Обычно узкополосные FM станции излучают не ЧМ, а фактически ФМ, которая прекрасно читается на АМ приёмник, при несколько неточной до 1 кгц расстройке и слушатель думает, что это работает просто АМ станция и не замечает «подвоха». Только если точно знать частоту и настроится – тогда слышно характерных «провал» и звук несколько искажается, но разборчивость остаётся приемлема. Для проверки можно послушать как звучит сигнал на SSB и если он при центральной настройке сильно «плачет» необходимо существенно уменьшить ёмкость разделительного конденсатора перед подачей звукового спектра на варикап. В этом случае на варикап воздействует речевой спектр, амплитуда которого пропорциональна частоте, что и создаёт фазовую модуляцию, которая прекрасно принимается на обычный узкополосный ЧМ детектор. Необходимо только несколько больше завалить высокие частоты в УНЧ приёмника (а это даже снизит аудиошумы на слабеньком сигнале), но необязательно. В общем, всем интересующимся просто говорилось, что работаем АМ, полоса также, не более 6 кгц, так, что проблем с регламентом не возникало. То что слушаем на ЧМ приёмник с его преимуществами – никому не говорили, дабы не привлекать внимание на «ласый кусок», а АМ у корреспондентов зависть не вызывала.
Как это оказалось здорово! Днём на средних волнах, сигнал надёжный стабильный, не хуже чем просто на СВ при отсутствии помех по прохождению. Качество звука прекраснейшее, всё тоже что на чистом гражданском диапазоне СиБи, но только сигнал мощный, надёжный. Всякая гадость, фон, шумы прекрасно давятся ЧМ трактом радиоприёмника в амплитудном ограничителе. Ручкой шумодава, просто устанавливается порог срабатывания и всё. Прекрасный дежурный приём (в последствии провели эксперименты с ДТМФ и даже субтоном – всё прекрасно работало). Также сервис! Синтезатор частот, можно использовать 20 каналов с шагом 5 кгц в диапазоне 1900 – 2000 Кгц и ёще оставался запас (40 канальный синтезатор СиБишки. Красота!)
А какая дальность! Был в квартире под потолками комнат растянут провод около 10м, согласован и на 5-7 Вт без труда удавалось связаться прямо с квартиры на 20-40 км, с аналогично переделанной станцией. Впрочем, все те вкусности, что и при обычной связи на 160 метров однополосной модуляцией, только дальность несколько меньше при FM – тогда уж очень слабенький сигнал оказывался ниже порога ограничителя и подавлялся шумом ЧМ тракта, всё как и на УКВ. Но зато качество изумительное, что очень удобно при местной связи, не требуется хитрой АРУ - мощная несущая давит все шумы и сигнал чистейший.
Также замечено, что на при местной связи на однополоске при включенной АРУ летом часто мешают грозовые разряды, которые прослушиваются в паузах, а при FM они подавляются амплитудным ограничителем и мощьной несущей, их не слышно. Еще интересно: во время сеанса связи FM в ночное время, когда в канале кто то работал SSB , то дальний корреспондент, даже мощный, связи не мешает, он подавляется амплитудным ограничителем тракта ЧМ и просто прослушивается как щелчки и корреспондента не заглушает.
В полевых условиях (практически полное отсутствие промышленных помех, чувствительность очень хорошая) FM станции на средних волнах зарекомендовали себя также прекраснейшим образом: качество УКВ связи, а дальность средневолнового диапазона волн! Плюс доступен весь для тех лет сервис: синтезатор сетки частот, дежурный приём на шумоподавителе, ДТМФ кодер и декодер или субтон (это если переконвертировать не СиБи а УКВ станцию, поскольку с СиБишках субтон не часто встречается).
Конструктивно всё очень просто: изготавливается небольшая платка трансвертора где основной тракт – УВЧ, полосовики, смеситель и кварцевый гетеродин и предварительный усилитель на передачу. Потом выпаивается разделительный кондесатор в усилителе мощности СиБишного передатчика тракта и вход припаиваться к выходу трансвертора, а сам усилитель заменой контуров перестраивается на диапазон 160 метров. Выход первого каскад после СиБи синтезатора 27 Мгц передатчика – естественно припаивается к смесителю трасвертора. Как видите, всё предельно просто. Обычно основная платка трансвертора помешалась прямо в радиостацию, если снять верхнюю крышку, например в сороканалке «Даните» - там места много.
Это было давно, но всё работало верой и правдой, пока появились дешевые мобильники, интернет, и сё это оказалось уже не нужно… Но, может еще пригодится для качественной связи в сельской глубинке, конструкторы дерзайте – частотная модуляция для связи на средних волнах, где сигнал стабильный и пробивной – очень эффективна.
Видео: http://youtu.be/4oCcMle0dP8
Видео: для демонстрации как это выглядит на практике, сегодня пошёл в поход, в лес за 10 км от железнодорожной станции. Взял с собою универсальный FT-817 который позволяет работать любым видом модуляции на любом диапазоне. Принимал в режиме узкополосной FM (как положено), с прекраснейшим УКВ качеством средневолновые станции железнодорожного диапазона на частоте 2130 кгц, которые работают узкополосной фазовой модуляцией, Для демонстрации переключал приёмник в различные режимы модуляций, смотрите видео со всеми подробностями. Приём вёлся на сороковочный диполь на высоте 2-3 метра от земли, натянутый между деревьями. Ближайшая станция с диспетчером - около 10 км, приём прекрасный, и еще другие.
Поскольку сейчас любительский диапазон 160 метров практически пуст не только днём, но и ночью ( это обычно не более десятка операторов, свободного места валом) - использование частотной модуляции для надёжной походной связи очевидны. При этом радиостанция по принципу автомобильной СиБи сорококаналки получается простой, качественной и надёжной, обеспечивающая все необходимые сервисы и стабильную сетку частот с простым дискретным шагом. Не требуется дефицитных деталей, индикаторов и валкодера.
Видимо, экономия спектра, в своё время, послужило основной причиной к забвению узкополосной ЧМ на коротких волнах, и как следствие поголовное шествие однополосной модуляции. (А также очень заметные шумы ЧМ тракта (несколько ярче выраженные чем при АМ) в присутствие замираний несущей при дальнем прохождении, здесь без сомнения SSB вне конкуренции. Но для связи поверхностной волной и ночью на ближние дистанции на средних волнах замираний нет – пример радиовещание) Однако, сейчас диапазон средних волн практически пуст, как вещательный так и любительский / служебный. Любители перешли на более удобный 80 метровый и выше, в основном исходя из размеров антенн для дальней связи, а службы используют мобильную телефонию, УКВ цифровую связь, интернет. Местная и качественная всепроникающая средневолновая связь на расстояния 10-50 км, в любой среднепересеченной местности с качеством УКВ связи – может быть успешно реализована при помощи недорогих переделанных FM радиостанций гражданского диапазона, занимающих полосу частот всего 4-5 кгц. (Если обрезать аудиоспектр снизу в рамках 400 Гц...2 Кгц, тогда полосу можно сузить до 3200 Гц (без потери разборчивости снизу можно обезать 300-400 Гц, это девиация +- 1600 Гц), то есть практически та же полоса что и SSB!)
Часть 2 - Преимущество FM модуляции на КВ (приём в грозы)
Видео: http://youtu.be/NmsZtU2dIeo
На видео: для демонстрации эффективной работы амплитудного ограничителя ЧМ тракта, был взят в полевые условия всемодовый трансивер FT-817 для приёма в грозовой день. Грозовые разряды создавали сильные 9+ по S-метру, щелчки. Принимались FM станции железнодорожной связи на 2130 кгц в режимах FM, SSB, AM. Разница разительная: в то время когда в однополосном режиме щелчки слышны очень громко, в ЧМ они вообще не проявляются, и даже на них не реагирует шумоподавитель. (делайте выводы, почему железнодорожники, где эфир на средних волнах просто кишит АМ помехами оборудования, работают FM) Это демонстрирует, как можно спокойно принимать ЧМ сигнал корреспондента средней силы в гуще SSB станций, которые практически на 90% подавляются АМ ограничителем и приёму никак не мешают. Особо сильные SSB сигналы слышны только как безобидные щелчки на фоне голоса (в отличии от АМ), а сам детектор реагирует только на девиацию частоты или фазы. Даже сильнейшая SSB станция, ввиду своей амплитудной структуры, практически никак не может заглушить FM сигнал среднего уровня на КВ. Заглушить можно только мощной несущей, которая тогда блокирует чувствительность FM приёмника.
Тема на форуме здесь: http://lpd.radioscanner.ru/topic26051.html
|
|
|
| Автор |
Комментарий |
БП630
Участник
 |
03 Июн 2013 22:27
Спасибо за статью. Душевно и без амбиций написано, предвижу критику "теоретиков", но будучи практиком согласен с Вашими выводами. 73!
|
Vaclav
Участник
|
16 Июн 2013 16:02
Отличная идея!
|
Pavlik
Участник
 |
16 Июн 2013 22:43
Довольно неплохо! стОит попробовать))
|
bonifacij56
Участник
|
13 Июл 2013 11:09
Спасибо! надо попробовать для связи с точкой в горах, примерно100 км от города.
|
Polugar
Участник
|
09 Авг 2013 01:24
Благодарю за статью!
Чувствуется: огромная многолетняя работа.
Обязательно поэкспериментируем со соседними волнами-)
|
СЦБист
Участник
 |
02 Окт 2013 16:13
Вариант трансвертера который применяли можете опубликовать?
|
SATKUR
Участник
|
02 Окт 2013 22:05
На форуме Преимущество частотной (фазовой) модуляции на средних волнах для любительской и служебной радиосвязи - Страница 2 есть готовые решения, например:
Вот схемное решение: http://rfanat.ru/s4/rst_401.html в журнале Радио 2001 №4 печаталось: http://www.radioway.ru/2001/04/transverter_27_1_8_mgc.html
|
Радиошатун
Участник
|
08 Ноя 2013 18:08 · Поправил: 08 Ноя 2013 18:10
В былые времена испытывал ЧМ в районе сороковки, качество связи несравнимо лучше чем в однополосной модуляции. Проверял как в прямой видимости, так и с отдаленными районами областями краями республиками.
|
ew7dk
Участник
|
10 Ноя 2013 22:11
на sdr приемнике в режиме FM наверное не будет преимущества, из-за отсутствия аппаратного амплитудного детектора. или будет?
|
SATKUR
Участник
|
21 Ноя 2013 15:15
на sdr приемнике в режиме FM наверное не будет преимущества, из-за отсутствия аппаратного амплитудного детектора. или будет?
- Конечно на SDR нет ограничителя, но зато там очень точно всё перемножается математически и детектор должен реагировать только на изменения частоты или фазы, но не на амплитудные помехи... Возможно будет работать даже лучше, а может и не очень, но качество связи в увереной зоне будет очень хорошее.
|
|
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные, активировавшие регистрацию и не ограниченные в доступе участники сайта!
|
| Файл создан: 02 Июн 2013 01:00, посл. исправление: 04 Июн 2013 04:57 |
|
