Для начинающих. О видах модуляции. Наглядная демонстрация.

Описав наиболее распространенные виды модуляции, хочу показать, как они выглядят в эфире. Для этого я буду использовать две программы: MixW2 и JTDX. Пройдя по ссылкам, вы можете скачать их и установить на компьютере. Выход вашего приемника соедините с входом звуковой платы вашего компьютера и можно выходить в эфир.

Программа MixW2 более старая и поэтому успела впитать в себя очень много видов связи.

Рис. 1. Часть окна программы MixW2.

Как видите, здесь есть почти все: от CW до SSTV. Конечно, АМ, SSB и FM декодироваться не будут, но на "водопаде" отобразятся. Чтобы программа работала корректно, нужно настроить звуковые установки. Для этого нужно открыть вкладку "Конфигурация" ....

Рис. 2.

... и выбрать там пункт "Настройки для звукового устройства".

Рис. 3.

В появившемся окне нужно выбрать нужное.

Ну что ж, начнем с телеграфа. Сегодня вторник, поэтому станций немного. Но они есть.

Рис. 4.

На водопаде видна дорожка телеграфного сигнала, а рядом справа - след какой-то несущей, который не исчезает даже в перерывах телеграфа. Программа декодирует сигнал, но не сказать. чтобы точно. Работает OM5CHP. Обратите внимание, какой узкополосный сигнал, трудно даже по шкале вверху водопада определить его ширину. Можно сделать п программе JTDX.

Рис. 5.

Полоса примерно 25 Гц ! Это здорово, но есть и ложка дегтя: справа на удвоенной частоте сигнала виден след гармоники и основной сигнал размазан аж на 200 Гц.. Чем мощнее сигнал, тем ярче след.

А вот у UN5GK кроме основного сигнала видна не только вторая гармоника, но и третья!

Рис. 6. В верхней части водопад MixW2, а в нижней - JTDX.

Что интересно, так это то, что я установил курсор на вторую гармонику, а дешифрация продолжалась. Но стоит уменьшить усиление, как гармоники пропадают и на слух их в любом случае не слышно. Скорее всего появление этих гармоник - это вина НЧ - тракта моего трансивера.

Теперь перейдем к SSB. С отличным уровнем и качеством работал оператор никита с коллективки Уральского института МЧС России RA8CP.

Рис. 7. В верхней части водопад MixW2, а в нижней - JTDX.

Как видим, SSB - сигнал занимает всю полосу фильтра моего трансивера - 2,8 кГц. Видна и неравномерность АЧХ фильтра трансивера. Сравним SSB - сигнал с сигналом АМ.

Рис. 8.

Так выгляди речевой сигнал китайской вещательной станции. К сожалению, у меня в трансивере только один кварцевый фильтр на 2,8 кГц, поэтому всю ширину АМ-сигнала я показать не могу. Но структура этих сигналов даже на вид разная.

Рис. 9.

Также по виду отличается речь и музыка.

Ну а теперь - к цифровым видам связи. Конечно, не смог я выловить их все, но кое-что поймать удалось. Вот как выглядит сигнал BPSK31.

Рис. 10.

Очень похоже на телеграф по ширине полосы, но декодируется гораздо лучше. К сожалению, удалось выловить только одну станцию. Достоинством этого вида связи является возможность передавать текстовые сообщения любого содержания.

Ближе к вечеру количество станций увеличилось.

Рис. 11. В верхней части водопад MixW2, а в нижней - JTDX.

На рис. 11, кроме станций, работающих BPSK31, появилась стация, работающая другим видом излучения. Дешифровать ее сообщения не удалось, но по ширине полосы (около 170 Гц) она соответствует RTTY.

RTTY является первым из цифровых видов связи, используемых радиолюбителями, и представляет собой буквопечатающий радиотелеграф (радиотелетайп). Он был впервые использован почти 60 лет тому назад. В начальном периоде для него нужны были буквопечатающие аппараты, что тормозило его широкое применение. Но с появлением в конце 80-х персональных компьютеров вернуло интерес к этому виду связи.

Понятно, что буквенные и цифровые символы. вводимые с клавиатуры, превращаются в последовательность нулей и единиц из которых формируется двухтональный SSB сигнал. Если в качестве модулирующего используют генератор НЧ, то его частоты должны быть 2125 и 1955 Гц (разнос частот 170 Гц). Такой способ формирования называют формированием со сдвиговой манипуляцией звуковой частотой (AFSK). Можно не использовать ГНЧ, а просто сдвигать непосредственно частоту гетеродина на те же 170 Гц. Такой способ формирования называют прямой частотной манипуляции (FSK). Поскольку RTTY является просто сдвигом (постоянной) несущей (или модулирующего НЧ-сигнала), то коэффициент использования мощности при этом виде модуляции достигает 100% (по сравнению с 30 до 60 % на SSB в зависимости от степени обработки речи).

Теперь немного о PSK31, который был разработан английским оператором-радиолюбителем Peter Martinez (G3PLX) в декабре 1998, т.е. уже в компьютерную эпоху. PSK31 (англ. Phase Shift Keying, со скоростью передачи 31 Бод) — фазовая манипуляция. Это цифровой вид передачи данных, используемый в основном радиолюбителями. Чаще всего под термином PSK31 подразумевают двоичную фазовую манипуляцию (BPSK31). PSK31 требует полосы около 100 Гц. Поэтому он особенно популярен у операторов, которые не могут себе позволить использование многоэлементных или больших антенн, а также большой выходной мощности.

Теперь о последних достижениях в области цифровых видов связи - FT4 и FT8.

Начнем с FT4. Этот тип связи, как и FT8, являются развитием JT65, который был разработан нобелевским лауреатом Джо Тейлором (K1JT) в 2003 году. Разработан он был для проведений связей с отражением от Луны на УКВ. Ширина полосы сигнала JT65A лежит в интервале от 178 до 710 Гц. Протокол включает в себя метод коррекции ошибок (FEC - Forward Error Correction), что делает его устойчивым и работоспособным даже при сигналах ниже уровня шума более, чем на 25 дБ. JT65 использует 65-тоновую (!!!) FSK модуляцию с постоянной амплитудой колебаний  и без фазовых скачков. Такой тип модуляции более эффективен, чем амплитудное ключевание. Не буду углубляться в теорию, кто хочет может посмотреть здесь.

Не смотря на свои огромные достоинства, протокол JT65 имеет и один недостаток: для проведения двухсторонней связи требуется около 5 мин. Поэтому этот протокол был переработан из него получился FT8 - для проведения соревнований (длительность посылки 7,5 с ), QSO - за 30 с. Кроме этого, полоса этого протокола составляет всего 50 Гц, что очень важно для КВ - диапазонов. Из своего опыта скажу, что FT4 менее пробивной, чем FT8.

Рис. 12. Протокол FT4. В верхней части водопад MixW2, а в нижней - JTDX

• FT8 - самый популярный сейчас вид связи на КВ. Если телеграфном участке (69 кГц) я слышу на 20м от силы 3 - 5 станций (раньше - 20 - 25), то в полосе FT8 (3 кГц) - не менее 10 - 15-ти. Да, у этого вида есть существенный недостаток - очень жесткий протокол обмена: никакой воды, только позывной, автоматически формируемые данные об уровне приема и 73. Длительность посылки в два раза больше, чем у FT4 - 15 с. На QSO уходит минута. При работе FT8 используется частотная модуляция 8-FSK, расстояние между тонами 6.25Гц, полоса сигнала - 50 Гц.

Рис. 13. Протокол FT8. В верхней части водопад MixW2, а в нижней - JTDX

Конечно, для работы этими видами связи существует отдельные программы. WSJT-X была написана разработчиком этих протоколов Джо Тейлором (K1JT). Другая программа JTDX - российская разработка программы WSJT-X. Автор разработки – чрезвычайно талантливый подмосковный коротковолновик Игорь Черников UA3DJY. К сожалению, сайт программы у меня не открывается.

Рис. 14. Окно программы JTDX.

Вот вкратце все, что хотел рассказать. Подробности работы с программой JTDX - позже. А вот примеры эффективности FT8 скажу два слова :).

Вот в день рождения В.И. Ленина мне удалась одна из самых дальних моих связей:

Рис. 15.

Выходная мощность - 70 Вт, антенна VP2E, высота верхней точки антенны над землей - 3,5 м.

А сегодня, когда я писал эту статью, запустил программу и включил трансивер.

Рис. 16.

Я звал китайца BI4TGL, и вдруг меня позвал австралиец VK6DW.

Всем успехов и здоровья!