Artykuły » Trochę teorii » Intermodulacja sygnałów fonicznych SSB.

Intermodulacja sygnałów fonicznych SSB.

Słuchając stacji fonicznych (SSB) czasami można spotkać stację z twardą metaliczną modulacją i chwaszczeniami występującymi obok jej kanału nadawania.Takie objawy są spowodowane intermodulacją przesterowanych poza granice możliwości ich "liniowej" pracy stopni końcowych: samodzielnych nadajników niezależnie od wielkości ich mocy, uszkodzonych lub starszych urządzeń fabrycznych oraz różnego rodzaju dodatkowych "dopalaczy". Jest to powodowane dążeniem do zwiększania mocy nadajnika, której nawet niewielkie zwiększenie jak sądzą niektórzy operatorzy ma poprawić słyszalność DX-ową.
Posiadając urządzenie o mocy wyjściowej około100W nie ma celu budowanie wzmacniacza, który da 300W chrypień a po zredukowaniu mocy sterującej może oddać 200W niezniekształconej mocy wyjściowej. Uzyskany 3dB zysk (1/2 stopnia S) w stosunku do już posiadanych 100W nie będzie w ogóle zauważony przez korespondenta w takich samych warunkach propagacyjnych niezależnie od odległości. Tym bardziej nie ma sensu przesterowanie nadajnika w celu zwiększenia jego "mocy" wyjściowej o kilkanaście lub kilkadziesiąt procent kosztem pogorszenia swojego sygnału.
Modulacja SSB nie jest jakąś niezwykłą modulacją jak czasem też można usłyszeć lecz jest to zwykła modulacja amplitudy jedynie pozbawiona jednej wstęgi bocznej i fali nośnej. Ponieważ wygenerowanie takiego sygnału obecnie używaną metodą filtrową odbywa się na poziomie małej mocy, to wymaga on "liniowego" wzmocnienia w całym torze nadawczym od wzmacniacza mikrofonowego aż do stopnia końcowego mocy.
Posługiwanie się wskaźnikiem mocy wyjściowej w postaci miernika z prostownikiem diodowym jak ma to np. miejsce w podłączonych na wyjściu reflektometrach z pomiarem mocy, w miarę wzrostu mocy sterującej pokazuje przyrost mocy wyjściowej (wzrost napięcia w.cz.). Ten przyrost wskazania mocy ma jednak miejsce także wtedy kiedy przesterowany wzmacniacz zaczyna już ograniczać amplitudę sygnału w.cz. zamieniając sinusoidę w trapez. W tym momencie nie następuje już wzrost napięcia lecz tylko zwiększa się wypełnienie obwiedni dając fałszywe wskazanie zwiększenia mocy. Również żarówka użyta jako sztuczne obciążenie zasilana takim trapezowym czy w skrajnym przypadku nawet prostokątnym przebiegiem będzie się jaśniej świeciła. To ograniczenie niemożliwe do wykrycia tymi sposobami pomiaru mocy wytwarza produkty intermodulacji objawiające się skażeniem modulacji i promieniowaniem przez nadajnik nieartykułowanego chwaszczenia czy szurania po bokach kanału pojawiające się w takt głośniejszych dźwięków. Powodem tego są generowane przez przesterowany szczytami modulacji stopień końcowy nadajnika częstotliwości harmoniczne. Harmoniczne przesterowanych prążków modulacji interferując z ich częstotliwościami podstawowymi oraz wzajemnie między sobą tworzą nowe prążki chrypień zarówno w podstawowym 3kHz kanale jak i obok niego. Ich intensywność i szerokość skażenia pasma zależy od stopnia zniekształceń wprowadzanych przez stopień mocy danego urządzenia.
Nie zapobiega temu zjawisku żaden filtr dolnoprzepustowy na wyjściu nadajnika ponieważ częstotliwości chrypień leżą w paśmie pracy.
Najbardziej wiarygodny pomiar mocy nadajnika dla jednego tonu (cw) można wykonać mierząc amplitudę sinusoidalnego napięcia w.cz. prawidłowo wycechowanym oscyloskopem szerokopasmowym na bezindukcyjnym 50 omowym obciążeniu o odpowiedniej mocy. Obliczając moc wg. wzoru P=(Upp/2,82)2 /50. Prawidłowe ustawienie stopnia mocy można wykonać z pomocą oscyloskopu szerokopasmowego i generatora dwutonowego wg. przykładów podanych w literaturze na ten temat. Możliwość pomiaru analizatorem widma z użyciem generatora dwutonowego w warunkach amatorskich należy raczej do rzadkości. Dopuszczalny poziom produktów intermodulacji trzeciego i piątego rzędu wynosi odpowiednio 30 i - 35 dB. Dla zbliżonych wartości są podawane moce wyjściowe urządzeń fabrycznych wystarczające dla emisji mowy. Zalecane zmniejszenie mocy nadawanej nawet do 1 wartości maksymalnej podczas emisji PSK jest prawdopodobnie spowodowane koniecznością zmniejszenia zniekształceń intermodulacyjnych powodujących widoczne na "wodospadzie firanki" obok właściwego sygnału. Wyniki pomiarów intermodulacji urządzeń fabrycznych są przedstawiane w postaci wykresów z analizatora widma w instrukcjach fabrycznych lub w czasopismach opisujących sprzęt. Granicę początku ograniczania obwiedni sygnału wyjściowego w.cz. (maksymalnej niezniekształconej mocy) można także określić przy pomocy oscyloskopu szerokopasmowego sprzężonego z wyjściem nadajnika modulowanego jednym tonem (sygnałem cw). Ustawiając następnie poziom modulacji nadajnika mową tak aby jej szczyty nie przekraczały tej wielkości. Pomocą przy uruchamianiu nowego sprzętu może być też rzetelne odsłuchanie przez korespondentów pasma w odstępie 3kHz od kanału pracy. Niestety proszeni o to koledzy kręcąc odbiornikiem szukają chyba poszerzonego widma samej modulacji co nigdy nie ma miejsca z powodu jego ograniczenia przez filtr kwarcowy urządzenia. Nie zwracając uwagi na chwaszczenia mówią, że wszystko jest Ok. Tak więc prośba o sprawdzenie emitowanego sygnału powinna brzmieć: "Posłuchaj czy obok mojego sygnału nie ma chwaszczeń powodowanych moją modulacją?" Ponieważ "chwaszczenie" występuje symetrycznie z obu stron kanału to należy słuchać w odstępie co najmniej 3kHz powyżej lub poniżej częstotliwości pracy, tak aby nie słyszeć już samej modulacji sprawdzanego nadajnika. Jeśli taka częstotliwość jest akurat zajęta przez innych korespondentów należy się do nich prawidłowo dostroić i słuchać czy na ich mowie nie pojawiają się chwaszczenia występujące w rytm mowy sprawdzanej stacji. Czasem można też zauważyć chwaszczenia powodowane przez jednego z korespondentów pracujących na sąsiednim kanale. Sygnał SSB jest tylko samą modulacją odpowiadającą obwiedni sygnału mowy, której wartość średnia jest niewielka. Włączony lecz niemodulowany nadajnik nie promieniuje żadnego sygnału. Z tego powodu prawidłowe wskazanie mocy miernika wychyłowego podczas modulacji mową może oscylować wokół 25 % maksymalnej wartości również nie przesterowanego jednego tonu (cw). Przesterowanie nadajnika SSB jednym tonem nie wywołuje zniekształceń intermodulacyjnych lecz tylko generuje pojedyncze częstotliwości harmoniczne, które w tym wypadku są tłumione filtrem wyjściowym urządzenia. Na ogół odpowiednie zmniejszenie mocy (wysterowania) powoduje zanik "chwaszczenia" jednocześnie przywracając naturalne miękkie brzmienie modulacji. Należy to jednak ustalić przed rozpoczęciem eksploatacji uruchamianego urządzenia określając granicę jego niezniekształconej pracy. Mylony z tego rodzaju zakłóceniami "splaetter" jest powodowany prawidłowym sygnałem stacji SSB nadającej z odstępem mniejszym niż jeden kanał (np. 2kHz). Innym rodzajem zakłóceń może być przesterowanie odbiornika prawidłowym lecz silnym sygnałem stacji lokalnej (małe IP odbiornika). Także przecenianie możliwości układów ALC może powodować zniekształcenia modulacji. W wielu urządzeniach ten układ nie działa na zasadzie regulacji wzmocnienia toru nadawczego (jak ARW odbiornika) lecz tylko powoduje obcinanie szczytów sygnału sterującego zapobiegając przesterowaniu stopnia mocy co jednak objawia się chrypieniem głośnych dźwięków. Z tego powodu należy ustawiać wysterowanie nadajnika tuż na progu działania ALC. Niestety jak słyszę nieliczne są przypadki zwrócenia uwagi korespondentowi na skażenia modulacji powodowane intermodulacją nadajnika. Nawet wtedy kiedy modulacja jest już mało czytelna dają z litości, uprzejmości czy nieświadomie raport za czytelność "5". Z reguły korespondenci podziwiają tylko siłę i przebicie takiego sygnału, który wyróżnia się wśród innych na paśmie twardą modulacją zachwycając się "decybelami" ponad S9. W każdym przypadku podejrzenia zniekształceń modulacji należy sprawdzić czy obok kanału nie występują chwaszczenia będące nieomylnym dowodem intermodulacji.
Produkty intermodulacji nie giną w przestrzeni lecz wraz z właściwym sygnałem docierają w tym samym stosunku tak daleko jak pozwala na to propagacja a określenie ich właściciela nie sprawia trudności kojarząc się niemiło z jego znakiem.

Alfred SP3PJ maj 2002

Brak komentarzy. Może czas dodać swój?

Zaloguj się, aby móc dodać komentarz.