Witam po trochę dłuższej przerwie. W tym wpisie postaram się rozjaśnić kwestię różnych rodzajów transmisji używanych na pasmach radiowych do 30 MHz. Jak zwykle zapraszam do lektury!
Informacje przez radio można wysyłać na wiele różnych sposobów, nazywanych modulacjami sygnału. Przy ich omawianiu nie będę jednak skupiał się na tym, jak poszczególne rodzaje sygnałów wytwarzane są w nadajniku radiowym, lecz skupię się na ich właściwościach z punktu widzenia odbiorcy. Do ich omawiania posłużę się zrzutami z analizy widma radiowego dostępnej przez WebSDR.
CW
Z ang. continuous wave. Jest to najstarszy rodzaj modulacji. Polega na przerywaniu fali nośnej. Dzięki temu można nadawać znaki kodu Morse’a, tzn. „kropki” i „kreski”, które odpowiadają poszczególnym literom alfabetu. Wbrew pozorom jest to modulacja wciąż szeroko wykorzystywana, ze względu na swoją główną zaletę, czyli wąskopasmowość. Jeden sygnał CW zajmuje ok. 200 Hz widma radiowego, a dzięki temu można odbierać czytelnie nawet najsłabsze sygnały. Modulacja CW jest wykorzystywana głównie w łącznościach amatorskich, ale nie tylko.
Modulacja CW w paśmie amatorskim 40m
AM
Z ang. amplitude modulation. To drugi najstarszy po CW rodzaj modulacji i jednocześnie pierwszy pozwalający na przesyłanie dźwięku. Polegający na kodowaniu sygnału m. cz. (małej częstotliwości, czyli inaczej dźwiękowego) w chwilowych zmianach amplitudy fali nośnej). W widmie sygnału AM możemy wyróżnić: falę nośną (nie przekazuje żadnej informacji) oraz dwie wstęgi boczne (zawierają tę samą informację). Z tego względu AM nie jest najbardziej efektywny, ponieważ moc nadajnika jest „marnowana” na zbędne elementy: falę nośną i jedną ze wstęg. Nadal jednak stosuje się AM ze względu na kompatybilność nawet z najstarszymi odbiornikami oraz mniejsze skomplikowanie układów odbiorczych. Często utożsamia się AM ze słabą jakością dźwięku, co jednak nie jest słuszne, gdyż obecne ograniczenie pasma m. cz. na pasmach AM-owych do 4,5 kHz (nie wszyscy tego przestrzegają) wynika jedynie z ustaleń międzynarodowych, nie zaś z możliwości technicznych systemu.
Modulacja AM na falach długich – BBC R4
SSB
Z ang. single side band. Jest to „oszczędniejsza” wersja AM-u. Jak wspomniałem wcześniej, AM posiada pewne elementy, których można się pozbyć, a mimo to będzie można przesłać tę samą informację bez żadnych strat. I to właśnie uczyniono przy tworzeniu modulacji SSB. W tym systemie z sygnału „wycinane” są przed wzmocnieniem: fala nośna i jedna ze wstęg bocznych. W wyniku tego cała moc jest używana do wzmocnienia informacji zawartej w pozostawionej wstędze, a sama emisja zajmuje o połowę mniej widma radiowego. Jest to modulacja używana głównie w zastosowaniach amatorskich i profesjonalnych. Istnieje jedynie kilka stacji radiofonicznych wykorzystujących SSB. Wyróżnia się modulacje: LSB i USB, czyli odpowiednio: lower side band i upper side band. Nazwy pochodzą od „pozostawionych” w sygnale wstęg. W zastosowaniach amatorskich używa się LSB na pasmach poniżej 10 MHz i USB powyżej 10 MHz, natomiast w zastosowaniach profesjonalnych wyłącznie USB.
SSB (LSB) na paśmie amatorskim 40m
Hellschreiber
Opisywanie cyfrowych transmisji pragnę zacząć od praktycznie wymarłego dziś, choć bardzo interesującego systemu. Ten rodzaj dalekopisu został opatentowany w 1929 roku przez Rudolfa Hella. Ma większe możliwości niż późniejszy RTTY, a mimo to urządzenia są znacznie prostsze od dalekopisów (o wiele mniej ruchomych części). Jest to system pozwalający przesyłać dowolne znaki graficzne i odporny na błędy dzięki zastosowaniu genialnie prostego zabezpieczenia. Hellschreiber nadaje tę samą informację dwa razy (w dwóch rzędach liter), dzięki czemu w wypadku rozsynchronizowania nadajnika i odbiornika jedynym tego objawem jest przekrzywienie liter, a taki błąd jest „poprawiany” przez ludzkie oko. Obecnie Hellschreiber nie jest wykorzystywany komercyjnie, a i w zastosowaniach amatorskich pojawia się wyjątkowo rzadko.
Hellschreiber w zastosowaniu amatorskim
RTTY
O tym systemie dalekopisowym nie będę się rozpisywał, gdyż według mnie jest mniej interesujący, tak więc ograniczę się do niezbędnego minimum. RTTY pozwala na przesyłanie tekstu (opisanego kodem Baudot) z szybkością ok. 45 bodów na sekundę. W przeciwieństwie do Hellschreibera jest używany zarówno amatorsko i profesjonalnie. Najbliżej nas stacje Deutscher Wetterdienst w Pinnebergu nadają przy użyciu RTTY na falach krótkich i długich (poniżej pasma radiofonicznego) informacje pogodowe dla marynarzy. Odbiór jest możliwy bezproblemowo, natomiast do dekodowania potrzebny jest odbiornik z SSB i odpowiednie oprogramowanie – np. JVComm32 lub SeaTTY.
FAX
W zasadzie zastosowania można domyślić się po nazwie 😉 Jest to oczywiście system do wysyłania obrazków („faxów”) poprzez radio. Wykorzystywany jedynie profesjonalnie, tak jak w przypadku RTTY głównie przez marynarzy. Wspomniane wcześniej stacje DWD nadają w tym systemie mapy pogodowe. Odbiór wygląda niemal tak samo jak w przypadku transmisji RTTY. Jest to system wciąż szeroko wykorzystywany, a jedną z ciekawych stacji jest japońska Kyodo News Agency, nadająca fax-owaną gazetę, oczywiście dla marynarzy. Poniżej zamieszczam zdjęcie jednej z map pogodowych odebranych poprzez fax.
Fax DWD
DRM30
Nieudany system radiofonii cyfrowej, będący w fazie ciągłych testów od ponad 10 lat. Pierwszą jego porażką jest beznadziejna jakość dźwięku. Mimo, że przewidziano kilka trybów transmisji (różniących się zajętością pasma, zabezpieczeniem sygnału i rodzajem modulacji), maksymalna prędkość strumienia AAC+ w DRM to 72 kbps, natomiast w praktyce nie nadaje się szybszych strumieni niż 20 kbps (w trybie 1B – 64-QAM, 10 kHz, klasa zabezpieczenia 1). Jest to oczywiście tragiczna jakość, gdyż AAC+ brzmi dobrze przy ok. 192 kbps. Kolejnym problemem DRM-u jest podatność na zmiany siły sygnału. DRM wymaga stabilnego odbioru do prawidłowego dekodowania, w przeciwnym razie w głośniku słyszymy dźwięk przerywany. Przewidziano pewne mechanizmy przeciwdziałania zanikom, ale prowadzą one do jeszcze większego oskalpowania dźwięku, nawet to 9 kbps (tryb 0B – 16-QAM, 10 kHz, klasa zabezpieczenia 0). Myślicie, że nie może być gorzej? Konsorcjum DRM się o to postarało. Znikome pasmo danych można przeznaczyć na przesyłanie tekstów i obrazków, a nawet upchać kilka stacji radiowych na jednej częstotliwości. Ostatni gwóźdź do trumny to brak odbiorników. Wyprodukowano jedynie kilka modeli, których nabycie graniczy teraz z cudem, a chyba najpopularniejszą metodą na odbiór DRM było samodzielne wykonanie modułu przemiany p. cz. i dekodowanie na komputerze. Na szczęście słuchacze nie dali się nabrać na dźwięk reklamowany jako „jakość CD” w AAC+ 20kbps i obecnie transmisji DRM jest coraz mniej, w dodatku są nadawane ze znikomymi mocami.
Zapraszam oczywiście do komentowania i zapoznawania się z kolejnymi wpisami. Już niedługo opiszę najciekawsze stacje radiofoniczne na KF. Stay tuned 🙂