Hi-Fi SSB, ESSB – ЭКСПЕРИМЕНТ В ЛЮБИТЕЛЬСКОМ РАДИО
Пожалуй, каждого коротковолновика в той или иной степени волнует вопрос о качестве собственного SSB сигнала, характеристика НЧ спектра, минимальные искажения, максимальная разборчивость и в тоже время приятное звучание. У любого из нас всегда есть в коллекции несколько микрофонов и порой появляется желания попробовать новый. Большинство находят оптимальный результат, к тому же некоторые современные зарубежные трансиверы имеют возможность изменять частотную характеристику. Иногда в эфире можно услышать настоящие произведения искусства, если можно так сказать о любительском SSB сигнале. Эти станции звучат порой не хуже вещательных, а то и лучше. Наверняка многие слышат работу W2ONV и компании на 14.178мГц, ER4DX, RV3QW, EW1MM, UR6EJ, RK3TE, других зарубежных и что приятно отметить, «наших» радиостанций. Здесь уже дело просто подбором микрофона не обходиться. За таким сигналом кроются многочасовые эксперименты, достаточно качественная аппаратура и определенные знания. Порой можно услышать реплики:«Зачем это надо? У нас любительские, а не вещательные станции…». А чем мы хуже коммерческих станций? Мы что не можем себе позволить добиться такого же качества в звучании? Это вполне по силам многим.
Технические эксперименты – фундаментальная основа радиолюбительской связи!
Этот материал — желание оказать помощь и дать некоторые основы относительно хорошего звукового качества передачи и приема SSB сигнала. «Хорошее качество» является очень субъективным понятием, определяемым различными показателями, например, ваш собственный слух, используемый трансивер, ширина полосы частот вашего трансивера, наушники, акустическая система и ваши персональные вкусы.
Что такое “Lo—Fi”, “Mid—Fi”, “Hi—Fi” и “ESSB”?
Отчасти эти понятия можно спутать со стереофоническим звуковым стандартом Hi-Fi, подразумевающим очень низкие искажения, хорошее соотношение сигнал/шум в полосе 20Гц…20кГц. Тем не менее, эти понятия, на протяжении последних лет используют радиолюбители применительно к качественному SSB сигналу.
«Extended SSB» подразумевает любой SSB сигнал отличный от традиционного 2.7kHz J3E (ITU 2K70J3E).
Примеры SSB и ESSB:
Вы готовы заняться Extended SSB или нет?
Если у вас есть желание иметь более приятный и естественный звук, чем тот, что позволяет стандартная практика SSB, тогда вы должны рассматривать ESSB.
Тем не менее, если ваш интерес в радио «пробиваться» через QRM в погоне за DX или работа в тестах, забудьтесь о ESSB…это — определенно не для Вас! Пользуйтесь вашим Yaesu FT-1000D и Heil HC-4… Вы будете значительно счастливее!
А что вообще дает ESSB?
Основное – это качественное звучание не присущее традиционным звукам SSB.
К тому же, если вы будете использовать ESSB, вы также, в сущности, будете стремиться к чистому, сигналу с низким уровнем интермодуляционных искажений (IMD), просто из-за того, что вы не захотите иметь эти артефакты в вашем трудно заработанном звуке. Главная цель пользования ESSB звучать хорошо! Для этого нужно пройти через эксперименты по проектированию и техническому совершенствованию вашей станции как, например, техника подавления RFI, прокладка кабеля, заземление и правильная установка оборудования, а также многие другие показатели, которые в итоге ведут к высокому качеству сигнала. Это определенно расширит ваши знания и способности.
Спектр голоса и полоса сигнала.
Голос каждого человека по-своему индивидуален. Чей-то голос звонкий, высокий у кого-то
он низкий, басовитый, но как бы не воспринимался голос на слух, его спектр достаточно широк.
На спектрограмме представлена частотная характеристика среднестатистического мужского голоса.
Спектр голоса условно можно разделить на три основных полосы, соответствующих главным речевым компонентам — основе, гласным и согласным.
Область голосовой основы расположена на довольно ограниченном участке спектра, приблизительно между 100 и 250 герцами. Основа позволяет нам определить — кто именно говорит, и поэтому, правильная её передача является неотъемлемой часть качественного звука.
Проводящие наибольшую голосовую энергию гласные занимают полосу 350 до 2000 герц. Согласные же, расположенные на участке от 1500 до 4000 герц, обладают небольшой энергией, но зато являются основной составляющей разборчивости голоса.
К примеру, на участок от 63 до 500 герц приходится около 60% всей энергии голоса, но он всего лишь на 5 % влияет на разборчивость. Область 500 — 1000 герц обеспечивает 35% разборчивости, в то время как на диапазон от 1 до 8 килогерц приходится 5% от энергии и 60% от разборчивости.
Ориентируясь на спектр голоса, идеально было бы иметь передатчик с такой же полосой формирования сигнала. Безусловно, приёмник должен иметь возможность принять такой сигнал в полном объеме, то есть иметь аналогичную полосу пропускания.
С вещательными радиостанциями всё понятно, полосы достаточно широкие, мощности приличные. На любительских диапазонах ситуация выглядит иначе. С годами утвердился стандарт на полосу сигнала 2,7кГц, 2,4кГц, а порой и уже.
При формировании полосы сигнала 2.4 кГц с несущей частотой установленной в стороне на 200 Hz от точки среза фильтра, самая верхняя частота, которая будет услышана — 2.6 кГц. Полоса 200 Гц ~ 2.6 кГц в принципе достаточна для передачи основного спектра человеческой речи и для минимальных требований связи, но едва квалифицируется, как возможность передать точно все частотные компоненты исходного голоса.
Особенности нашего слуха будут более реализованы, по мере того как ширина полосы частот сигнала будет увеличиваться за пределы полосы 2.4 кГц в область низких частот и особенно в область высоких частот. По мере того как ширина полосы частот сигнала увеличивается, улучшения явно слышаться, так как звук приближается к исходному. Когда ширина полосы частот увеличивается от 2.4 кГц до 3кГц, дополнительно восстанавливается 600 Hz речевого спектра. Если ширина полосы частот увеличивается от 3 кГц до 4 кГц, дополнительно восстанавливается 1000 Hz речевого спектра.
Есть определенные буквы, звучание которых очень зависит от частоты. Например, «С», «Ф», “Ш” или “М” и “Н”,зазвучат почти одинаково в полосе 2.4 кГц. И некоторое расширение полосы, в данном случае, идет только на пользу разборчивости.
Обратив внимание на спектр голоса ещё раз, можно увидеть достаточно уверенный сигнал в области 6-7 кГц. Эти частоты так же важны для разборчивости, к примеру, воспроизведение звука «ССссс…» и придают чистоту, ясность голосу.
При передаче низкочастотного сигнала шириной 6 кГц в АМ модуляции требуется полоса 12 кГц, так как излучаются две боковые полосы. SSB сигнал естественно будет занимать только 6 кГц.
Предвижу резонный вопрос. Насколько это законно? На данный момент я просто не встречал в эфире «наших», работающих 6 кГц HiFiSSB. Зарубежных радиолюбителей достаточно много, но в основном предпочитают 4.5кГц и 3кГц. Это связанно с некоторыми техническими моментами. Что касается правовых вопросов, например в США, FCC Part 97 содержит очень субъективные руководящие принципы относительно «минимально-необходимой ширины полосы частот». В последнее время вообще идёт широкая дискуссия по приданию ESSB официального статуса.
Вы можете спросить нужно ли использовать полосу 6 кГц для формирования сигнала , если для воспроизведения голоса, как отмечалось выше, достаточно 2.4 кГц. «Достаточно» не означает «хорошо» и что мы не должны стремиться к лучшему. В конце концов, это в истиной природе и духе любительского радио!
Создают ли Extended SSB станции помехи другим радиолюбителям?
Часто дискуссии на эту тему переходят в горячий спор. Это очень серьезный вопрос и требует детального рассмотрения.
Как приёмник с полосой пропускания 3кГц или меньше воспринимает сигнал радиостанции использующей передатчик с широкой SSB полосой и находящейся на соседней частоте? Чтобы понять этот широкий/узкий сценарий, нужно немного поразмыслить. Перекрытие TX/RX полос должно по существу быть таким же, как если бы передающая станция с полосой 2.4 кГц и принимающая станция с полосой 2.4 кГц находятся друг от друга c разницей в частоте 3kHz . То есть приёмник просто не принимает эту станцию. Простой пример – вы услышите сигнал несущей частоты, если отстроитесь от него на 3 кГц, услышите вещательную АМ станцию отстроившись на 3 кГц от её частоты, конечно, нет ведь приёмник с полосой пропускания 2.4 кГц (200-2600 Гц) не способен принять в данном случае частоты выше 2.6 кГц.
Графический пример.
ESSB передающая радиостанция с полосой 6 кГц находится на частоте 14.200 мГц и занимает участок 14.200-14.206 SSB принимающая станция с полосой 3 кГц находится на частоте 14.204.5 мГц и принимает участок 14.204.5-14.207.5 Участок 14.204.5-14.206, то есть порядка 1.5 кГц, будет перекрыт обеими станциями. В полосу пропускания приёмника попадут высокие частоты 4.5-6 кГц предающей станции, но приёмник не сможет их демодулировать, так как он способен принять в данном случае только частоты 0-3000 Гц. Это означает, что ESSB станцию фактически не будет слышно, и она не создаст помех. Это идеальный вариант, но если передающая станция будет содержать достаточно высокий уровень IMD, помехи конечно будут. Но не забывайте, каждый оператор Extended SSB стремится получить качественный и чистый сигнал, с минимальным уровнем интермодуляционных искажений, иначе он просто не будет звучать как Hi-Fi станция.
Гораздо больше проблем может создать беспечный оператор обычной SSB станции, выжимающий из своего усилителя максимальную мощность, не заботясь об уровне IMD и в итоге занимающий очень широкую полосу на диапазоне.
Важно отметить и тот факт, что любители работать высококачественными сигналами, как правило, не используют полосу формирования 4.5 или 6 кГц для постоянной работы в эфире и тем более для работы на общий вызов. Посудите сами, зачем использовать формирование сигнала с полосой 6 кГц, если основная масса радиолюбителей этого не услышит и не отметит. В основном практикуется полоса 3 кГц. Это дополнительно снижает фактор взаимных помех. Энтузиасты ESSB используют широкополосное формирование сигнала на незагруженных участках диапазонов, в основном 14, 21, 28 мГц, при общении между собой и проведении технических экспериментов.
Узнав немного о ESSB, не спешите менять фильтры в своём трансивере. Вам ещё предстоит узнать из будущих статей, какой выбрать трансивер и как правильно его настроить для ESSB, для чего радиолюбители используют профессиональные микрофоны, эквалайзеры, компрессоры, можно ли использовать компьютер для HiFiSSB и многое другое из теории и практики качественного звука применительно к любительской радиосвязи.