Развернувшаяся в электронных конференциях дискуссия о мощности коротковолновых любительских передатчиков заставила задуматься над тем, почему одному радиолюбителю достаточно разрешенных 200 ватт мощности, а другому требуется как минимум 1 киловатт. Конечно, мощность – как деньги, ее всегда не хватает, и тем не менее есть несколько причин, из-за которых возникают споры и дискуссии и неэффективное использование разрешенных мощностей многими радиолюбителями:

- Неоднозначное (неконкретное) определение мощности Инструкцией о порядке регистрации и эксплуатации любительских передатчиков.

- Незнание радиолюбителями конкретных методик измерения средней и пиковой мощности и мощности несущей частоты в конкретном виде модуляции.

- Элементарная техническая неграмотность некоторых поборников большой (и малой) мощности.

В этой статье я попытаюсь разъяснить некоторые вопросы о QRO.

Как известно, мощность может определяться как пиковая, средняя или мощность несущей частоты. Инструкция не указывает, о какой именно мощности идет речь, когда указывается предел 5, 10, 50 или 200 Ватт. Между тем, заглянув в справочник радиолюбителя-коротковолновика (С.Г.Бунин, Л.П. Яйленко) , увидим следующие определения:

Пиковая мощность – максимальная эффективная мощность колебаний высокой частоты, достигаемая на пиках огибающей модулированного сигнала.

Средняя мощность – мощность, отдаваемая передатчиком в течение достаточно длительного времени по сравнению с периодом наиболее низкой частоты модуляции.

Мощность несущей частоты – средняя мощность отдаваемая при отсутствии модуляции. (Это понятие применимо к амплитудной, частотной и фазовой модуляции и не применяется, если речь идет о CW или SSB) Как известно, в ЧМ и ФМ средняя мощность колебаний высокой частоты равна пиковой мощности и мощности несущей частоты.

Инструкция разрешает:

В зависимости от категории и в пределах диапазонов (полос) частот, указанных в разрешении на эксплуатацию любительские станции могут применять следующие виды излучений:

– телеграфию с амплитудной модуляцией – ТЛГ;

– телефонию с амплитудной модуляцией – АМ;

– телефонию с однополосной модуляцией – ОБП;

– телефонию с частотной модуляцией – ЧМ;

– цифровые виды связи (PACET, AMTOR, PACTOR, SSTV и т.п.).

Очевидно, речь все же идет о средней мощности ВЧ колебаний, поскольку и измерения ВЧ вольтметром на эквиваленте антенны и разрешение использовать амплитудную и частотную модуляции косвенно указывают именно на среднюю мощность передатчиков. Таким образом, мы выяснили, что Инструкция ограничивает именно среднюю мощность ВЧ колебаний любительских передатчиков.

Инструкция также не дает конкретной методики измерения мощности, что также порождает неоднозначность. Прочтем еще раз требования инструкции:

5.5 Мощность передатчиков любительских станций измеряется на согласованной пассивной нагрузке (эквиваленте антенны).

5.6.Для настройки, проверки и измерения параметров радиопередающей аппаратуры на станции должен быть эквивалент антенны. Конструкция эквивалента должна обеспечивать возможность его подключения к антенному выходу передатчика любительской станции и проведение измерений высокочастотного напряжения на эквиваленте выносным ВЧ вольтметром.

Измерение напряжения на эквиваленте антенны ВЧ вольтметром также указывает на измерение средней мощности передатчика. Рассмотрим это подробнее:

При мощности 200 ватт на эквиваленте нагрузки имеющем сопротивление 50 Ом будет ВЧ напряжение 100 Вольт.

Проведем небольшой эксперимент:

Подключим к эквиваленту антенны кроме ВЧ вольтметра еще и ВЧ осциллограф. Установим нужное ВЧ напряжение 100 Вольт в режиме нажатия. Теперь подключим электронный ключ и дадим с большой скоростью серию точек. Как мы видим, стрелка вольтметра колеблется около значения 50 Вольт. Налицо четырехкратное уменьшение мощности. Почему это произошло? При манипуляции ВЧ сигнала посылки чередуются с такими же по длительности паузами, что приводит к снижению среднего напряжения вдвое, а мощности - вчетверо. А на экране осциллографа максимальная (пиковая) амплитуда ВЧ колебаний также и осталась 100 Вольт.

Получается, что ВЧ вольтметром мы измерили среднюю мощность, а осциллографом – пиковую. Еще нагляднее это видно в режиме SSB, когда при максимальной амплитуде сигнала, наблюдаемой по ВЧ осциллографу, амплитуда ВЧ колебаний наблюдаемая ВЧ вольтметром будет в 2,2 – 2,5 раза меньше (при произношении громкого “А”)

Теперь попробуем провести обратный эксперимент:

Удерживая стрелку ВЧ вольтметра в положении 100 вольт (регулировкой DSB, например) в каждом из видов модуляции, будем отмечать на экране осциллографа максимальную амплитуду ВЧ сигнала. Примерная огибающая ВЧ сигнала для случая постоянной средней мощности в разных режимах модуляции приведена на рисунке.

Синий цвет – огибающая SSB сигнала

Зеленый цвет – уровень средней мощности для всех режимов.

Красный – манипуляция серией точек.

Оранжевый – манипуляция серией тире.

Фиолетовый – пиковое напряжение SSB сигнала.

Получается, при средней мощности в 200 Ватт, пиковая мощность может достигать гораздо больших значений. Посмотрим снова в справочник радиолюбителя- коротковолновика:

“Средняя амплитуда сигнала при произнесении громкого “А” равна 0,4 –0,47 от максимального (пикового) значения.”

Пересчитав напряжение в мощность на той же нагрузке, получим выражение: “Средняя мощность ВЧ колебаний при произнесении громкого “А” в 4,5 – 6, 25 раз меньше максимальной (пиковой) мощности ВЧ колебаний”. Это выражение справедливо для случая SSB.

Для случая CW средняя мощность будет в 4 раза меньше пиковой при передаче серии точек и в 3,12 раза меньше пиковой мощности при передаче серии тире.

Для случая модуляции ВЧ колебаний двухтоновым сигналом в SSB режиме средняя мощность в 2 раза меньше пиковой мощности.

Таким образом, мы выяснили, что не нарушая требований инструкции, пиковую мощность в SSB режиме можно увеличить минимум до 900 Ватт, пиковую мощность телеграфных посылок – минимум до 300 Ватт.

Что же нам дает это знание?

Это дает в первую очередь, возможность поднять уровни сигнала до уровня иностранных радиолюбителей, измеряющих мощность на пике огибающей ВЧ колебаний. Фактически, “1000 Ватт на пике огибающей” означают всего-навсего 210 –220 Ватт средней мощности без использования компрессоров и ограничителей. Кстати, большинство импортных трансиверов имеет мощность “100 Ватт на пике огибающей”, что для SSB режима означает примерно 20 Ватт средней мощности и примерно 60 Ватт средней мощности в CW. Применение компрессоров увеличивает среднюю мощность лишь до 40-50 ватт! Обратите внимание – в АМ у этих трансиверов заявляется 40 –50 Ватт! В SSTV режиме такому трансиверу приходится устанавливать щадящий режим на уровне тех же 40-50 Ватт, поскольку пиковая и средняя мощность в SSTV почти равны.

Теперь о наших любителях QRO:

Те радиолюбители, которые используют в соревнованиях “мощные” усилители лишь иногда и ненамного превышают требования Инструкции.

Проверьте осциллографом пиковую амплитуду ВЧ колебаний на нагрузке, и вы убедитесь в этом. Киловатт средней мощности получить не так просто. В лучшем случае можно при настройке заставить ярко светиться прожекторную лампочку мощностью 1 КВт, но долго работать в таком режиме вряд ли кому удастся.

Если вам удалось на пиках ВЧ колебаний в SSB без компрессора и ограничителя получить 220 Вольт на нагрузке 50 Ом, считайте, что вы только приблизились к средней мощности 200 Ватт. Именно такое напряжение развивают на эквиваленте антенны импортные киловаттные усилители.

Для получения средней мощности 1000 Ватт необходимо на той же нагрузке в SSB режиме на пиках получать более 500 Вольт! Практически такое же максимальное напряжение нужно получить и в режиме “нажатия” во время настройки.

Третье: Это дает возможность отказаться от всякого рода компрессоров, спич-процессоров и ограничителей, основная задача которых – приблизить среднюю мощность ВЧ сигнала к пиковой при сохранении средней мощности в рамках допустимой. Это необходимо только в том случае если усилитель не может отдать пиковую мощность в несколько раз больше допустимой средней.

Как известно, эти устройства искажают первоначальную форму речевого сигнала. Может быть, на слух это и не заметно, но анализатором спектра можно проверить, что расширение спектра сигнала ощутимо даже в случае мягкого ограничения. Компрессор сигнала еще и “поднимает” шумы помещения, не несущие никакой полезной информации. Если ваш усилитель рассчитан на 1000 Ватт пиковой мощности, такие компрессор и ограничитель вам не понадобятся. Ограничиваясь средней мощностью в 200 Ватт, вы получите гораздо лучшие результаты без спич-процессора и компрессора, чем, если бы с теми же ограничениями мощности их использовали.

Четвертое: Знание пределов допустимой средней и пиковой мощности позволит в некоторых видах связи добиться гораздо больших результатов без нарушения требований инструкции.

Например: В SSTV режиме, за счет снижения мощности при передаче фона, который в соревнованиях не несет никакой информации, можно поднять мощность синхроимпульсов и той части картинки, которая необходима для подтверждения связи.

В PSK-31 средняя мощность в 200 Ватт будет даже излишней и недопустимой. Зато в SSB – выигрыш будет очевиден.

Теперь еще раз о том, как проверить среднюю и пиковую мощность.

Мы уже проводили проверку на эквиваленте нагрузки и следует только сказать о том, что:

- Пиковую мощность легче всего определить с помощью осциллографа, имеющего достаточную полосу пропускания.

- Среднюю мощность можно определить, измеряя напряжение на ВЧ нагрузке ВЧ вольтметром или ВЧ амперметром, включенным последовательно с нагрузкой. Осциллографом такое измерение можно сделать только для АМ, ЧМ или ФМ модуляции. В CW или SSB измерять среднюю мощность осциллографом не следует.

В любом случае следует помнить и знать, что мощность равна произведению тока в нагрузке на напряжение на этой нагрузке.

И последнее: А как смотрит на это “изыскание” Госсвязьнадзор?

В разных регионах - по разному.

В некоторых регионах до сих пор требуют измерения подводимой мощности. В некоторых регионах измеряют именно среднюю мощность в каждом из видов модуляции. Наиболее выгодный для любителей подход! В некоторых регионах определяют мощность при взгляде на примененную в выходном каскаде лампу. Некоторые пользуются таблицей Я.С.Лаповка, применявшуюся в те времена, когда ограничивали подводимую мощность и не имеющей никакой юридической силы.

Все это происходит из-за отсутствия нормальной нормативной и законодательной базы, однозначно определяющей и методику измерения мощности и указания, что же измерять. В любом случае я надеюсь, что рассказанное в этой статье поможет Вам определиться в вопросе:

“Что же такое QRO?”, а может быть и при проверке Госсвязьнадзором вашего усилителя Вы сумеете отстоять “среднюю мощность”.

 

Дальних Вам связей! 73! Н.Филенко (UA9XBI)