RUQRZ hamradio
TOP недели
Популярные статьи


Пиковая мощность SSB сигнала


На радиолюбительских форумах время от времени обсуждаются вопросы, так или иначе связанные с понятием «пиковая мощность SSB сигнала«. Они разделяются на две группы. Одна — это обсуждения вопроса, почему устройства, регистрирующие выходную мощность одного и того же передатчика или трансивера (например, измерители КСВ), в режимах CW и SSB дают разные показания.

Иными словами, при «нажатии» в режиме CW выходная мощность соответствует обычно паспортной выходной мощности трансивера, а в режиме SSB среднее положение стрелки индикатора при передаче соответствует мощности, в два-три раза меньшей того же трансивера. Вторая группа вопросов связана с корректным определением максимальной выходной мощности трансивера в режиме SSB. Разумеется, здесь речь идёт о качественном сигнале.

При однополосной модуляции (SSB сигнал) на выходе передатчика в отсутствие речевой информации ВЧ сигнал практически отсутствует. Есть только незначительный его уровень, связанный с остатками подавленной несущей, с фоном и шумами. Как выглядит на экране широкополосного осциллографа качественный сигнал SSB передатчика, когда оператор произносит перед микрофоном «CQ, CQ», иллюстрирует рис. 1 (естественная речь — без дополнительной обработки речевого сигнала).

Максимальное значение ВЧ сигнала и определяет пиковую выходную мощность трансивера. В режиме CW при «нажатии» выходное ВЧ напряжение будет именно на этом уровне.

В большинстве случаев приборы, регистрирующие выходную мощность или явно связанные с ней параметры (например, ток выходного каскада), в стабильном, не меняющемся во времени выходном сигнале («нажатие» в режиме CW) показывают именно эту мощность. Однако, как только вы вместо «нажатия» будете передавать серию «точек», те же самые приборы покажут примерно половинное её значение. Оно и понятно — стрелка аналогового измерительного прибора (микроамперметра и т. п.) будет колебаться от некоторого максимального значения до нуля. Поскольку стрелочный прибор — устройство, обладающее некоторой инерцией, при большой скорости передачи «точек» его стрелка и будет «болтаться» у значения, соответствующего примерно вдвое меньшей выходной мощности, хотя реальная максимальная выходная мощность при этом остаётся, конечно, прежней. При передаче произвольного телеграфного текста показания прибора будут несколько выше — что-то около 60…70% от максимального значения, поскольку в нём присутствуют «тире», имеющие в три раза большую длительность и, следовательно, увеличивающие среднее значение выходного сигнала.

При передаче необработанного речевого сигнала в режиме SSB средние (стрелка ведь тоже «болтается») показания подобных приборов будут ещё меньше — не более 30% от максимальной мощности. Эти значения можно вычислить, анализируя осциллограммы на рис. 1. Примерно так соотносится площадь зелёного квадрата с площадью, которую занимает приведённый в нём SSB сигнал. Конечно, эта цифра очень условная. Она зависит и от инерционных свойств измерительного прибора, и от особенностей голоса оператора. Но именно это и даёт ответ на вопрос, почему показания наиболее распространённых приборов, регистрирующих выходную мощность трансивера, в режиме SSB меньше, чем в режиме CW. Объективные данные об этом параметре трансивера можно получить лишь с помощью пиковых индикаторов, но об этом несколько позже.

До сих пор речь шла только о естественной речевой информации, не прошедшей в трансивере специальную обработку. Например, компрессирование сигнала, которое есть во многих моделях промышленных трансиверов. Изготавливают подобные устройства (их называют компрессорами и даже процессорами) для использования в своей самодельной аппаратуре и радиолюбители. Такая обработка речевого сигнала позволяет при сохранении пиковой мощности увеличить среднюю мощность сигнала и несколько увеличить тем самым «дальнобойность» аппаратуры.

На рис. 2 и рис. 3 показано, как выглядят на экране осциллографа соответственно некомпрессированный и компрессированный сигналы одного и того же передатчика.

Ясно, что во втором случае средняя мощность возрастает за счёт роста уровня излучаемой мощности в моменты речи, когда речевой сигнал не достигает своих пиковых значений. Но использовать компрессию сигнала надо аккуратно. При больших уровнях компрессии сигнал становится как бы монотонным, что в конечном итоге ухудшает его разборчивость, снижая для связи положительный эффект от увеличения среднего уровня сигнала. Более того, слишком большая компрессия «вытаскивает» в эфир посторонние шумы в комнате, что также не улучшает качество связи. Иными словами, если используется компрессия сигнала, определять корректно допустимый её уровень надо, нагрузив трансивер на эквивалент антенны и прослушивая свой сигнал на контрольном приёмнике.

А теперь несколько слов о том, какую максимальную неискажённую выходную мощность может обеспечить трансивер или отдельный усилитель мощности. Определить это несложно — надо снять зависимость выходной мощности (напряжения на эквиваленте антенны) от уровня входного сигнала. Типичная подобная зависимость для качественного усилителя мощности приведена на рис. 4.

До некоторого уровня эта зависимость линейная (оно и понятно — линейный усилитель), а затем рост выходного сигнала начинает замедляться. При дальнейшем увеличении уровня входного сигнала выходная мощность продолжает несколько увеличиваться. Но принято считать, что максимальная допустимая выходная мощность (пиковая при работе SSB) соответствует уровню, когда реальная кривая отклоняется от линейной зависимости на 1 дБ. Эта цифра появилась не случайно. Именно при таком отклонении интермодуляционные составляющие третьего порядка в его выходном сигнале увеличиваются на 3 дБ. Это примерно соответствует заметности изменения уровня сигнала человеческим ухом — недаром для шкалы уровня сигнала (S-метр) при приёме установлен шаг в 6 дБ. Иными словами, дальнейшее превышение уровня выходной мощности приводит к заметному расширению спектра излучаемого сигнала, к появлению помех в соседних каналах и т. п.

Подобную зависимость легко снять для конструктивно отдельных усилителей мощности, а вот для выходных каскадов трансиверов это уже не совсем удобно, поэтому на практике используют их испытания двухтональным сигналом. Изготовить подобный НЧ генератор всего на двух транзисторах несложно, описания генераторов есть в Интернете. Кроме того, необходим достаточно широкополосный осциллограф, хотя для проверки аппаратуры на НЧ диапазонах выбор осциллографов весьма большой.

На рис. 5 приведена осциллограмма выходного сигнала трансивера при подаче на микрофонный вход двухтонального сигнала, когда выходной каскад работает в пределах линейного участка характеристики.

Огибающая такого сигнала имеет вид «синусоиды». Когда уровень сигнала выходит за пределы этого участка, вершина «синусоиды» начинает несколько уплощаться — искажаться из-за его ограничения в выходном каскаде, что хорошо видно на осциллограмме (рис. 6).

Приведённые методы определения максимальной выходной мощности трансивера используются на этапе отладки аппаратуры. Для повседневного контроля реальной выходной мощности
в режиме SSB необходим пиковый индикатор. Надо заметить, что во многих моделях современных измерителей выходной мощности или КСВ предусмотрено переключение с обычной регистрации мощности на регистрацию пиковой мощности. Но при согласовании антенно-фидерного тракта, когда, по существу, используется «нажатие» в режиме CW, измеритель КСВ работает в обычном (не пиковом) варианте. Это не обозначает, что регистрация пиковой мощности не позволяет осуществить согласование. Просто заметная инерционность пикового индикатора (на уровне нескольких секунд) не очень удобна для отслеживания относительно быстрых регулировок трансивера или согласующего устройства.

В любительских конструкциях пиковые индикаторы делают крайне редко, поскольку для реализации такого режима работы требуется устройство, содержащее активные элементы и, следовательно, ещё и источник питания. Однако, если уже есть обычный измеритель КСВ (выходной мощности) и желание регистрировать при необходимости пиковую выходную мощность, это можно реализовать с помощью несложной приставки.

Вариант такой приставки предложил DJ7AW. Схема одного из её каналов приведена на рис. 7.

Постоянное напряжение с выпрямителя датчика прямой волны (во втором канале — обратной) поступает через операционный усилитель DA1.1 на пиковый детектор VD1, R3, С2. Постоянная времени этого детектора — 6,8 с. Этого вполне достаточно, чтобы при работе на передачу CW или SSB зарегистрированное им пиковое значение сигнала в процессе работы оставалось практически неизменным. Чтобы не шунтировать нагрузку пикового детектора, применён повторитель на операционном усилителе D1.2. Диод VD2 линеаризует выпрямленное напряжение, которое регистрируется прибором РА1, а также поступает на инвертирующий вход операционного усилителя DA1.1, замыкая цепь обратной связи. Переключатель SA1.2 позволяет подключать микроамперметры непосредственно к выпрямителям датчиков прямой и обратной волн и превращать КСВ метр в традиционный.

Применение микросхемы LM324, содержащей четыре ОУ в одном корпусе, позволяет использовать два свободных ОУ в канале отражённой волны. Разумеется, что в этом устройстве можно использовать и другие ОУ, но тогда, возможно, потребуется двухполярный источник питания.

Накопительный конденсатор пикового детектора С2 должен иметь очень маленький ток утечки. Применять здесь полярные конденсаторы нельзя. Данные о токе полного отклонения микроамперметра РА1 в статье отсутствуют, но из общих соображений он может быть 100…300 мкА. Калибруют прибор подстроечными резисторами R5 и R6.

RU3AX

Интересное по этой теме:



Текущее состояние магнитных бурь

Поиск по сайту


Подписка на новости
Архив статей

Яндекс.Метрика