Диапазон 136 кГц. Для суперпрофессионалов радиосвязи!

1. Введение, особенности диапазона 136 кГц

Диапазон 136 кГц (2,2 км): 135,70—137,8 кГц. Максимальная изотропно излучаемая мощность — 1 Вт для радиостанций 1, 2 и 3 категории (с учётом эффективности антенн доступных размеров, это может требовать мощности на выходе передатчика порядка 100 Вт и более). Радиостанциям 4 категории работа в этом диапазоне запрещена. Выделен на вторичной основе, разрешена только телеграфия и узкополосные цифровые виды модуляции.  

Существуют несколько причин очень низкого уровня сигналов и соответственно низкого отношения сигнал-шум на диапазоне 136 кГц.

  • Длина волны около 2,2 км делает обычную любительскую антенну малоэффективной, но при использовании ЕН антенн появляется смысл в работе на этом диапазоне.
  • Введение лимита эффективной излучаемой мощности в 1 Ватт
  • Высокий уровень атмосферных помех
  • Помехи со стороны мощных вещательных и др. назначения радиостанций с выходной мощностью 100 кВт и более

Всем радиолюбителям давно известно, что лучшим усилителем является хорошая антенна. Мечтать о хороших антеннах на ДВ не приходится — при длине волны в 2,2 км размеры обычного полуволнового диполя с усилением 0 дБ составили бы около 1100 м. Поэтому реальные проволочные радиолюбительские антенны длиной немногим более 15 метров имеют «усиление» порядка минус 40 дБ. В профессиональной связи на ДВ и СДВ применяются антенные системы больших размеров, например антенны Бевереджа. Но удивляют не только горизонтальные антенны — известны вертикалы очень больших размеров.   

Эффективная излучаемая мощность (E.R.P.) любительских радиостанций ограничена пределом 1 Вт. Один ватт не покажется много, в отличие от полноразмерных или даже четвертьволновых антенн длиной более 500 метров. Это означает, что эффективность большинства реальных любительских антенн менее 1%. Следовательно, необходимо иметь 100 Вт и более на выходе передатчика для получения заветной ERP. 

Один из путей улучшения соотношения сигнал-шум состоит в предельном  сужении полосы пропускания приемника. При этом полезный сигнал лучше выделяется на фоне мешающих сигналов. Но любой информационный сигнал имеет свою полосу занимаемых частот, и требуется определенная полоса пропускания  у приемника для демодуляции соответствующих сигналов. Например для SSB сигналов эта полоса составляет не менее 2,4 кГц, а для CW — не меньше 100 Гц. В приемнике с очень узкой полосой пропускания невозможна демодуляция этих сигналов. Поэтому используется особая методика приема сигналов с уровнем ниже чем уровень шумов на входе приемника.

2. Полоса пропускания приемника

   В диапазоне 136 кГц как наиболее эффективный доминирует CW режим приема и передачи. Минимальная ширина полосы пропускания на приемной стороне определяется спектром переданного сигнала. В случае с CW (манипуляция несущей частоты), полоса занимаемых частот зависит от скорости «ключевания» (количества переданных знаков в единицу времени). Стандартная скорость измеряется по «Парижской системе». Данный термин возник на заре развития радиотехники, когда для измерения скорости  передачи телеграфных сигналов начало использоваться слово PARIS. Слово PARIS имеет точную длину в 50 точек, включая пустые промежутки. Стандартная скорость передачи по этой системе составляет 60 знаков в минуту или 12 слов «PARIS» в 1 минуту (WPM), что составляет длительность равную длине 600 точек за 1 минуту, или 10 точек в за 1 секунду. Но поскольку каждая точка отделяется пустым пространством той-же длины, то фактическая длина  «точечного цикла»  удваивается. Если продолжительность серии точек составляет 12 слов в 1 минуту (12WPM), то это приводит к появлению промежуточного сигнала в 5 Гц. Если радиосигнал модулируется подобной последовательностью, то результирующая полоса занимаемых частот составит 10 Гц. Но в зависимости от качества модуляции в реальной системе происходит расширение спектра передаваемого сигнала. Побочные продукты спектра не несут полезной инфомации, могут рассматриваться как потери энергии и источник помех (QRM).

   Предполагая, что единственным источником шумов является «белый шум» самого приемника, то полный шум приемника  будет прямо пропорционален полосе пропускания. Эталоном для сравнения будет являться стандартная скорость передачи в 12 WPM, полоса приемника оптимизирована к полосе занимаемых частот сигнала. Ниже приводится таблица для сравнения соотношения сигнал-шум (SNR) к вышеописанной полосе:

СкоростьПолоса пропусканияОтношение сигнал-шум
12 WPM10 Гц0 дб
8 WPM6.67 Гц+1.8 дб
4 WPM3.33 Гц+4.8 дб
1 sec./dot1 Гц+10 дб
3 sec./dot0.33 Гц+14.8 дб
10 sec./dot0.1 Гц+20 дб

   Видно, что существенное улучшение соотношения сигнал-шум может быть достигнуто при редуцированном CW режиме приближенном к непрерывной несущей. В диапазоне 136 кГц стандартом стал 3 sec./dot (длительность одной точки 3 сек.). Такой режим получил название QRSS (производное Q-кода, слово QRS — пожалуйста уменьшите скорость передачи).

   При очень низких скоростях передачи практически невозможен слуховой прием, поскольку на слух сложно оценивать длительности точек и тире. Стабильность частоты передатчика и гетеродина приемника должна быть очень высока и тем стабильнее, чем уже полоса пропускания. К счастью на 136 кГц это не является проблемой и стабильность в 0,1 Гц легко может быть достигнута. Другой проблемой может стать построение узкополосного фильтра и трудность настройки на сигнал. Лет 10 назад это действительно стало бы проблемой, но с  развитием цифровых способов обработки аналоговых сигналов и появлением DSP (цифровой анализ сигнала), появилась реальная возможность для развития «медленного телеграфа».

3. Цифровая обработка сигнала (DSP)

3.1 Основы цифровой обработки сигнала (DSP)

Цифровая обработка сигнала (DSP) — одно из магических выражений, которые вы можете слышать время от времени. Это кажется уделом специалистов, инженеров-электронщиков. И ранее для реализации этой технологии были необходимы сложные специализированные устройства (DSP — процессоры, кстати они в настоящее время широко распространены в различных устройствах, связанных с обработкой звуковых сигналов). Однако «железный» DSP — процессор может быть заменен связкой: компьютер не ниже Pentium + звуковая плата + программное обеспечение. 

   DSP технология предполагает, что входной аналоговый сигнал будет преобразован в цифровую форму, обработан и затем вновь преобразован в аналоговую форму на выходе. Данный процесс выполняется при помощи Аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

   При аналого-цифровом преобразовании  автоматически,  в известном временном интервале производится измерение мгновенных значений амплитуд определенное число раз, называемое сэмплированием сигнала. В результате на выходе получается серия измерений где в каждом из них мы знаем амплитуду сигнала и точное время, когда это было измерено.

   После этого производится более или менее сложный анализ цифровой последовательности.  Далее это может интерпретироваться как цифровые данные или обратно преобразовываться в аналоговую форму. Преобразование тем точнее, чем чаще производится измерение, короче временные интервалы. Над цифровыми данными могут выполнены самые различные измерения, но мы обсудим только фильтрацию сигналов!

   В течение 2002 года неофициальным стандартом для QRSS и DFCW стала длина точки равная 3 секундам, поскольку на этой скорости практически достигались лучшие результаты. Большинство радиолюбителей из программного обеспечения использует Spectogram, устанавливают частоту дискретизации в 11 кГц при количестве выборок равном 16384, что составляет длительность одной выборки (сэмпла) — около 1,5 сек. На первый взгляд не так очевидно — почему длительность одной выборки составляет половину длительности точки. Почему бы не сделать типовое время длиннее или короче 3 сек?

   Но есть причины, по которым типовая длительность выборки меньше длительности точки. Дело в том, что передатчик и приемник работают не синхронно. Это означает, что блок выборки (при завершение приема последовательности) может начаться где-нибудь в середине точки (завершение передачи той же последовательности), или наоборот. Что может случиться, если длительность точки равна времени выборки? Результат можно посмотреть на рисунках ниже:

4. Практическая работа

Работать с QRSS и DFCW довольно просто, но нужно знать несколько особенностей:

  • Неофициально QRSS/DFCW область ДВ радиолюбительского диапазона 137600 — 137800 Гц, но большинство операторов активно между 137700 Гц и 137750 Гц.
  • Вам необходим стабильный по частоте радиопередатчик: долговременная нестабильнось в 5 Гц как минимум, 1 Гц для режима QRSS-10 сек., 0.1 Гц или лучше для других режимов работы.
  • Сокращенный «длинноволновый» вариант вызова выглядит так:
  • CQ G3XXX K, (обычный вариант: CQ CQ CQ G3XXX G3XXX G3XXX PSE K).

Рапорт по приему сигналов дается по систеие ТМО (подобно ЕМЕ радиосвязи):

  • T = сигнал «трассируется», но недостаточен для проведения QSO.
  • M = сигнал слабый, но для проведения QSO достаточен.
  • O = отличный сигнал.
  • Для внутриконтинентальных QSO (Западная Европа) рекомендован режим QRSS-3 сек., дополнительно используется режим QRSS-10 сек. Для DFCW с разносом частоты от 2 до 5 Гц.
  • Для межконтинентальных (DX)радиосвязей общим является режим QRSS-120 сек. для DFCW с частотным разносом от 0.1 до 0.5 Гц.
  • В течении прведения QSO (если вы уверены, что оба оператора приняли позывные) можно использовать суффиксы вместо полного позывного.
  • Если «ваше QSO» с одним корреспондентом завершается, а вы хотите провести QSO с другим оператором, то можете начинать передавать вызов на другой частоте не дожидаясь окончания предыдущего.
  • Не рекомендуется давать ответ или вызывать станцию на частоте ее передачи, так как это может создать взаимные помехи.
  • Соблюдайте рекомендованные режимы по скорости передачи, длительности QSO и выходной мощности передатчика, так как например один чрезмерно сильный или занимающий широкую полосу сигнал может нарушить работу целого  QRSS сегмента.

Базовое QRSS (или DFCW) QSO может выглядеть так:

  • [ON7YD передача] CQ ON7YD K
  • [G3XDV передача] ON7YD G3XDV K
  • [ON7YD передача] G3XDV YD OOO K
  • [G3XDV передача] YD XDV OOO K
  • [ON7YD передача] XDV YD TU 73 K
  • [G3XDV передача] YD XDV GL 73 SK

При очень малой скорости передачи (например QRSS-30 сек.) QSO еще больше сокращается:

  • [G3AQC передача] CQ G3AQC K
  • [VA3LK передача] G3AQC VA3LK K
  • [G3AQC передача] VA3LK AQC OO K
  • [VA3LK передача] AQC LK OO K
  • [G3AQC передача] LK AQC SK

http://136.su/index.php Форум радиолюбителей ДВ

http://ua3vvm.qrz.ru/sdr66.htm

http://www.df6nm.de/grabber/Grabber.htm Colour Directional Spectrograms, received by DF6NM in Nürnberg, JN59NJ (Онлайн спектрограмма диапазона 136 кГц)

Публикации:

1. Журнал «Радио» № 12/2011, № 01/2012. Статья «Приемник и антенна диапазона 136 кГц или с чего начать освоение ДВ». (Тем, кто читал статью: подавляющее большинство скриншотов на этом сайте и все достижения — результат работы описанных в статье приемника и антенны. В статью не вошел чертеж расположения деталей на плате антенны. Скачайте его отсюда:miniwhip-rn3aus-construction.JPG).

2. Журнал CQ-QRP № 36 (на обложке фото моего лампового QRPP-передатчика по схеме «Спутник-1»). Статья «Несколько дней QRP/p», в том числе про летний LF-grabber. cq_qrp_36.pdf

3. Журнал «Радио» № 09-10/2012. Статья «Возбудитель передатчика диапазона 136 кГц, или готовимся к выходу в ДВ эфир.»

4. Журнал «Радио» № 02/2013. Статья «Некоторые особенности прохождения радиоволн диапазона 136 кГц».

5. Журнал CQ-QRP № 41 статья о распространении ДВ (расширенный вариант).

6. Журнал «Радио» № 08/2013. Статья «Усилитель мощности диапазона 136 кГц». (На обложке фотография усилителя)

7. Журнал «Радио» № 09/2013. Статья «Антенна диапазона 136 кГц». 

8. Журнал «Радио» № 01/2015. Статья «Знакомимся с диапазоном сверхдлинных волн».

9. Журнал «Радио» №№ 02,03/2015 Статья «Аппаратура для наблюдений в диапазоне сверхдлинных волн».

10. Журнал «Радио» №№ 11,12/2017 Статья «Дальний прием сигналов любительских радиостанций на частоте 8270 Гц».

11. Журнал «Радио» №№ 05,06/2019 Статья «Передатчик для межконтинентальных радиосвязей в диапазоне 136 кГц».

Scroll Up