Tipi di modulazione per comunicazioni a lunga distanza su VHF. Schema, descrizione

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Tipi di modulazione per comunicazioni a lunga distanza su VHF. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Le comunicazioni radio a lunga distanza su VHF non sono più una rarità. Ora un numero abbastanza elevato di radioamatori conduce regolarmente comunicazioni utilizzando l'Aurora, riflesso da scie meteoriche, vari tipi di ripetitori, ecc. Pertanto, porre la questione della scelta del tipo più efficace di modulazione per la comunicazione a lunga distanza su VHF sembra essere abbastanza moderno.

Il fattore principale che determina la possibilità di stabilire una connessione è il rapporto segnale-rumore all'uscita del ricevitore. La comunicazione è possibile solo se questo rapporto è sufficiente per la ricezione intelligibile dei segnali. Da questo punto di vista, la più vantaggiosa è la ricezione uditiva dei segnali telegrafici, che è già possibile con rapporti di 0,5-1 (da -6 a 0 dB). Inoltre, consente di restringere la larghezza di banda del ricevitore a 0,5-1 kHz, migliorando in qualche modo l'intelligibilità. Un ulteriore restringimento non è pratico a causa delle proprietà dell'udito umano: sullo sfondo del rumore a banda stretta, è più difficile analizzare il segnale. Ad esempio, con una larghezza di banda di 100 Hz, il rapporto segnale/rumore richiesto sale già a 2-3 (6-10 dB).

Per una ricezione vocale soddisfacente, il rapporto segnale/rumore deve essere maggiore rispetto alla ricezione di segnali telegrafici. Sulla fig. La figura 1 mostra un grafico dell'intelligibilità R di un segnale vocale (in percentuale e punti condizionali della scala RS) sul rapporto segnale/rumore all'uscita del ricevitore. Dal grafico si evince che per l'intelligibilità del 50% dei segnali (ricezione soddisfacente) il rapporto richiesto è tre (10 dB). Pertanto, se confrontiamo il telegrafo e la modulazione a banda laterale singola ampiamente utilizzata, risulta che a parità di potenza del trasmettitore, il raggio di comunicazione del telegrafo sarà maggiore. E viceversa, a parità di raggio di comunicazione, la potenza richiesta del trasmettitore SSB sarà 10-40 volte (10-16 dB) superiore. Tuttavia, SSB può essere avvicinato in termini di efficienza al telegrafo se la gamma dinamica dei segnali vocali è compressa, il che fornisce un guadagno fino a 10 volte in potenza.

Tipi di modulazione per comunicazioni a lunga distanza su VHF
Ris.1

I ricevitori telegrafici e SSB (con rilevatori di miscelazione) si distinguono dai ricevitori progettati per altri tipi di modulazione per una caratteristica: i rapporti segnale-rumore coincidono nei loro percorsi IF e alle uscite, poiché qui non si verifica effettivamente il rilevamento, ma un'operazione di conversione di frequenza lineare. Per tutti gli altri tipi di modulazione, esiste un rapporto segnale/rumore di soglia, al di sotto del quale il segnale viene soppresso dal rumore nel rivelatore del ricevitore. Questo può essere visto dai grafici di Fig. 2, che mostrano le dipendenze relative ai rapporti segnale/rumore all'ingresso e all'uscita del rivelatore per diversi tipi di modulazione. L'asse orizzontale rappresenta il rapporto tra la potenza del segnale di picco e la potenza del rumore di circa una larghezza di banda di 3 kHz in ingresso.

Tipi di modulazione per comunicazioni a lunga distanza su VHF
Ris.2

Si presume che per AM e FM a banda stretta con indice m=1 (deviazione ±3 kHz) la larghezza di banda IF del percorso del ricevitore sia 6 kHz e per FM a banda larga con m=5 (deviazione ±15 kHz) - 30 kHz. La soglia (flessione sul grafico) per AM e FM a banda stretta viene osservata con un rapporto segnale-rumore all'ingresso del rivelatore di 5-7 dB, per FM a banda larga - molto prima. Pertanto, se confrontiamo AM, banda stretta e FM a banda larga, possiamo concludere che FM a banda stretta fornisce un rapporto segnale-rumore significativamente migliore all'uscita del ricevitore, e quindi una maggiore gamma di comunicazione. Quando si lavora con un tale FM al di sopra della soglia, si ottiene anche un rapporto leggermente migliore rispetto a CW e SSB.

Poiché questo tipo di modulazione è ancora relativamente raro tra i radioamatori, vale la pena soffermarsi su di esso in modo più dettagliato. Il trasmettitore FM è strutturalmente più semplice del trasmettitore SSB, non necessita di elevate potenze del segnale vocale per la modulazione (come con AM). La sua potenza di uscita è costante e uguale al picco, quindi è molto più facile progettare e configurare un tale trasmettitore (soprattutto a transistor). Il crosstalk e il rumore degli impulsi influiscono qui molto meno. rispetto ad AM, poiché il rivelatore non risponde alle variazioni dell'ampiezza del segnale. I trasmettitori FM creano meno interferenze, in particolare quelle televisive.

Se il modulatore del trasmettitore FM fornisce un aumento uniforme delle alte frequenze (circa 6 dB per ottava) e viceversa, attenua le alte frequenze nell'amplificatore dei bassi del ricevitore, il guadagno dalla correzione (quando si opera al di sopra della soglia) può raggiungere 10 dB. La compressione della gamma dinamica è efficace quanto altri tipi di modulazione: aumenta la deviazione della frequenza media e previene la sovramodulazione.

Va notato, tuttavia, che tutti questi vantaggi si manifestano solo quando si utilizza uno speciale rilevatore di frequenza (discriminatore limitatore o rilevatore di rapporto) nel ricevitore. Se il rivelatore risponde alla modulazione di ampiezza, allora FM a banda stretta è approssimativamente equivalente ad AM.

Riassumendo quanto sopra, possiamo concludere che il più "a lungo raggio" è la modalità operativa del telegrafo con ricezione uditiva. Al secondo posto in termini di raggio di comunicazione raggiungibile c'è SSB, FM a banda stretta si sta avvicinando a questo tipo di modulazione. AM e FM a banda larga sono i meno vantaggiosi per le comunicazioni a lunga distanza.

Autore: V. Polyakov (RA3AAE); Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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