Moduláció

Az információközlés alapjai

A híradástechnika területén megkülönböztetik a vezetékes hírközlést (távközlés) és a vezetéknélküli hírközlést (rádió- és TV-műsorszórás, rádióátvitel). Ennek a tanfolyamnak a keretében csak a vezetéknélküli hírközléssel foglalkozunk.

Már a XIX. században levezette elméletben egy angol fizikus, J. C. Maxwell (1831-1879), hogy a nagyon gyors elektromos rezgések képesek elektromágneses hullámok formájában a szabad térben terjedni. A fény sem más, mint elektromágneses hullám vagy rezgés. Minden ilyen hullám a fény sebességével halad, közelítőleg 300000 kilométert tesz meg egy másodperc alatt. Húsz évvel később egy német fizikus, Heinrich Hertz (1857-1894) sikeresen állított elő és fogott fel kísérletileg ilyen elektromos hullámokat, bebizonyítva a fénnyel való lényegi azonosságukat.

A későbbi feltalálók rövidesen a gyakorlatban is hasznosították ezeket a "Hertz-féle hullámokat": vezetéknélküli távírót építettek, először csak két szoba között, majd az olasz kutatónak, G. Marconinak (1874-1937) sikerült nagyobb távolságú vezetéknélküli összeköttetést is létesítenie. Ezzel a felfedezéssel egy állandóan gyorsuló ütemű, viharos fejlődés vette kezdetét. Az első távíróadók Hertz nyomain járva az elektromágneses rezgést egy szikraköz segítségével állították elő. Bár ez az elv hamarosan kiment a divatból, a német nyelvben a mai napig a Funktechnik szóval illetik a rádiótechnikát (Funk = szikra). A vezetéknélküli összeköttetés vázlatát az 1. ábra mutatja


1. ábra: A vezetéknálküli átvitel blokkvázlata

Egy rádióösszeköttetés folyamán, az információt, - beszédátvitel esetén például a 300 Hertz (Hz) és 3000 Hz közötti frekvenciasávot - nagyfrekvenciás elektromágneses hullámok közvetítésével visszük át. Ebből a célból kell az információforrás mögé egy adót kapcsolni. Ennek a rádióadónak nem csupán az a feladata, hogy egy mikrofon segítségével a hanghullámokat elektromos jellé alakítsa, hanem az is, hogy a 300...3000 Hz közötti frekvenciasávot a rádiófrekvenciás tartományba ültesse át. Ez a folyamat a moduláció.

A vevő feladata a rádiófrekvenciás elektromos jeleknek az eredeti, hangfrekvenciás sávba való visszaültetése (demoduláció) és hanghullámokká alakítása pl. egy hangszóró segítségével. A moduláció befolyásolást jelent. A rádióátvitelben a moduláció egy, a rádiófrekvenciás tartományba eső elektromos jel (a vivőhullám) valamely jellemzőjének az átviendő információ függvényében történő megváltoztatását jelenti. Az átviendő információ lehet beszédjel, egy morzejel, képjel, stb. A modulált nagyfrekvenciás jelet az adó állítja elő. A moduláció által létrejövő változásnak, az átviteli úton változatannak kell maradnia. A vevő a demoduláció során a hasznos jelet leválasztja a vivőhullámról.


2. ábra: A rádióátvitel elve

Jellemző adásmódok a rádióamatőr gyakorlatban

A rádióamatőr gyakorlatban az információt többféleképpen vihetjük át. Történetileg az első átviteli módszer a Morze-távíró - Samuel Morse (1791-1872) által kidolgozott kód -, amelynek segítségével betűket, számjegyeket és írásjeleket lehet átvinni. Ez az adásmód az utóbbi időben a nemzetközi tapasztalatok szerint veszített a jelentőségéből. Ennek ellenére egy rendkívül megbízható átviteli módszer, a rádióamatőrök gyakran és előszeretettel használják nemzetközi összeköttetések létesítésére.

A nemzetközileg rögzített rövidítések és Q-kódok használatával akkor is problémamentesen megértetik magukat egymással a partnerek, ha történetesen nem beszélnek közös nyelvet. Egyetlen hátrány a viszonylag hosszadalmas tanulási időszak, ami a morzekód elsajátításához szükséges. A beszédátvitel a rádióamatőrök körében a leggyakoribb adásmód. Mivel a beszédjel analóg információt tartalmaz, az adóoldal (a moduláció) megvalósítása sokkal bonyolultabb, mint a morzeátvitel esetében, hiszen utóbbi egy „digitális”, vagy másként, "kétállapotú" (van jel, nincs jel) adásmód. Ráadásul a beszéd sávszélességigénye is jóval nagyobb, emiatt a jel/zaj viszony kisebb, így a zavartűrő képesség is rosszabb. Rossz terjedési viszonyok között a távíróüzem hatótávolsága emiatt nagyobb.

További adásmódok: rádió-távgépíró (RTTY), képtávíró (FAX), televízió (ATV) és a távvezérlés. A távgépíró (radio teletype) a távíróhoz hasonlóan nemzetközileg elfogadott jelkészlet szerint (pl. ASCII, ANSI, Baudot) betűket, számjegyeket vagy írásjeleket visz át, amelyeket valamilyen megjelenítő eszközön (képernyőn, távgépírón, nyomtatón) tesz láthatóvá. A képtávíró valamilyen képátviteli módszer, ami az átviendő képet soronként letapogatva fekete-fehérben (digitálisan), szürkeárnyalatosan vagy színesen viszi át. Hasonlón működik a TV-átvitel (ATV = amateur radio television), amelyben az optikai eszközök segítségével rögzített képet világosság- és színinformációit hordozó jelekké (videójelekké) alakítva analóg vagy digitális módszerekkel visszük át.

A távvezérlés alatt értünk minden olyan jelet, ami a vevőoldalon valamilyen hatást vált ki. Ilyen pl. egy átjátszó állomás be- vagy kikapcsolása hívóhang vagy modulálatlan vivőjel segítségével. A modell-távvezérlés is ebbe a kategóriába esik, bár erre a rádióamatőr engedély nem jogosít fel. A rádióamatőrök számára előírás a „nyílt”, mindenki számára értelmezhető forgalmazás, a távvezérlés pedig nem ilyen.

A különféle adásmódok egységes, hivatalos megjelölést kapnak. Ez a megjelölés egy kilenc jelből álló kód, amiből az első négy karakter a sávszélességre utal. A következő három karakter a tulajdonképpeni adásmód megjelölése, a maradék két helyet speciális jellegzetességek megjelölésére lehet használni. Az adásmód jelzésére általában elegendő a három „középső” jel megadása. Néhány példa: 2K40J3EJN egy SSB (egyoldalsávos modulációval előállított) jelet jelöl, amely 2,4 kHz sávszélességű és hangtovábbítás a célja. A 12K5F3EJN pedig egy 12,5 kHz-es FM jelet, amely szintén rádióamatőr hangtovábbításra alkalmas. A 300HA1AAN a klasszikus távírót jelöli, maximum 300 Hz sávszélességigénnyel.

A rádióamatőr vizsgán elegendő a fenti példa vastagon kiemelt középső betűinek ismerete. A három karakter közül az első a modulációs mód jelölése. Ezeket részletesen tárgyaljuk a fejezet további részeiben.

  • N modulálatlan vivő
  • A kétoldalsávos amplitúdómoduláció (AM)
  • C csonkaoldalsávos moduláció
  • F frekvenciamoduláció
  • J egyoldalsávos moduláció (SSB)
  • P impulzusmoduláció

A második karakter egy számjegy, ami a fő vivőt moduláló jel jellegére utal.

  • 0 mincs moduláló jel
  • 1 egy csatorna, ami kvantált vagy digitális információt hordoz és nincs segédvivő
  • 2 egy csatorna, ami kvantált vagy digitális információt hordoz, modulált segédvivő
  • 3 egy csatorna, analóg információtartalommal

A harmadik betű az átvitt információ jellegére utal.

  • N nincs átvitt információ
  • A távíró, hallás utáni vétellel (morzekód, CW)
  • B távíró, gépi vétellel (pl. rádió-távgépíró, RTTY)
  • C képtávíró (FAX)
  • D adatátvitel vagy távvezérlés
  • E beszédátvitel
  • F kép, videojel

A mélyebb megértést segítendő, a rádióamatőr gyakorlatban használt adásmódoknak a jelölésrendszerben viselt kódját az alábbiakban tekintjük át.

Az A1A kód például a normál morzetávíró-üzem jele, itt ugyanis a vivőhullámot egyszerűen be- és kikapcsoljuk. A vivőnek ezek szerint az amplitúdója változik, ezért ez az amplitúdómoduláció (AM) egy formája. Az információtartalom digitális jellegű (be, ki, hosszú, rövid) és morzetávíró, aminek külön kódja van.

A távíróüzem megvalósításának egy másik lehetősége, hogy egy (hangfrekvenciás) jelet be- és kikapcsolva, ezt a jelet (segédvivőt) frekvenciamoduláció segítségével visszük át. Ennek az adásmódnak a jele F2A.

Az F3E jelölés nyilvánvalóan egy frekvenciamodulált jelnek felel meg, ami analóg beszédinformációt hordoz.

Azt a modulációt, amit a rádióamatőr gyakorlatban SSB módnak nevezünk, a J3E kódot viseli: analóg beszédátvitel egyoldalsávos modulációval.

C3F az ATV megjelölése: az ATV analóg képátviteli eljárás csonkaoldalsávos modulációval. A J3F az ATV elnyomott vivőjű, egyoldalsávos megvalósítását jelölné.

Gyakorlat

Milyen adásmódot takarnak az alábbi kódok? Írja be a megfelelő, rádióamatőrök által használt jelölést!

A1A _____________________

J3E _____________________

F3E _____________________

C3F _____________________

A modulációs eljárások

A rádióamatőrök által alkalmazott vivőhullám általában szinuszos. A szinuszos lefolyású váltakozó feszültség két jellemzője az amplitúdó (a feszültség csúcsértéke) és a frekvencia.

Az amplitúdó a jel maximális "függőleges" kitérése, a frekvencia pedig a másodpercenkénti rezgések száma.


3. ábra: A váltakozó feszültség jellemző mennyiségei


Mindkét jellemző időbeli változását befolyásolhatjuk a moduláció során. Így áll elő az amplitúdó-, ill. frekvenciamoduláció. Létezik továbbá fázismoduláció, ami a frekvenciamodulációval rokonítható.


4. ábra: a) moduláló jel, b) AM-jel, c) FM-jel

A 4. ábrán a mikrofonból érkező hangfrekvenciás jel látható. A 4. b. ábrán látható módon ennek a feszültségnek megfelelően változik a vivőfrekvenciás jel amplitúdója amplitúdómoduláció (AM) esetén. A hangfrekvenciás jelnek egy pozitív értékéhez nagyobb, egy negatív értékéhez kisebb rádiófrekvenciás amplitúdó tartozik. A nulla hangfrekvenciás jelhez tartozó amplitúdó az átlagérték.

Frekvenciamoduláció (FM) esetén az amplitúdó állandó marad, csak az időegységre eső rezgések száma (a frekvencia) változik. Itt egy pozitív hangfrekvenciás jelfeszültséghez nagyobb frekvencia, egy negatívhoz kisebb frekvencia, nulla szinthez a névleges vivőfrekvencia tartozik.

Az analóg jelátvitel során a modulált jel hullámalakja pontosan követi a moduláló jelét. A minimum- és a maximumérték között értelmezzük a közbülső értékeket is. A digitális átvitelnél csak két érték létezik, pl. nagy-kicsi, magas-alacsony (highlow), ki-be, 1-0, stb. Ennek megfelelően a digitális átvitel az AM esetén a nagy amplitúdó-kis (esetleg nulla) amplitúdó, míg FM esetén a magasabb frekvencia - alacsonyabb frekvencia megkülönböztetését jelenti. A közbülső értékeket nem értelmezzük.

Az amplitúdómoduláció

Az amplitúdómodulált jel úgy állítható elő, hogy a moduláló jelet a vivőfrekvenciával egy keverőegység segítségével összekeverjük. A keverési művelet során új frekvenciösszetevők keletkeznek, mégpedig a fv és az fm jel összege és különbsége, hol fv a vivőfrekvencia, fm a moduláló frekvencia értéke. Ha az adókészülék nincs túlvezérelve, akkor a kimeneten a vivőfrekvencia mellett, a vivőfrekvencia és a moduláló frekvencia összege és a különbsége jelenik meg. A frekvenciákat grafikonon ábrázolva a "spektrumábrát" kapjuk. Az moduláció hatására keletkezett frekvenciaösszetevőket oldalsávnak illetve oldalfrekvenciának nevezzük. Az alsó oldalsávot (lower side band) LSB, a felsőt (upper side band) USB rövidítéssel szokás jelölni.


5. ábra: AM jel spektruma (egyetlen szinuszos moduláló jel esete)

Feladat

Számítsa ki az alsó és a felső oldalfrekvencia értékét, ha egy 980 kHz-es néveleges vivőfrekvencián üzemelő középhullámú AM-adót 3 kHz-es szinuszjellel modulálunk.

Megoldás: Az alsó oldalfrekvencia 977 kHz, a felső oldalfrekvencia 983 kHz. A beszédátvitel során a moduláló jel nem csak egyetlen szinuszos jel, hanem egy több frekvenciaösszetevőből álló keverék jel.

Példa

A moduláló jel (U_NF) különböző amplitúdójú 500 Hz-es, 1 kHz-es, 2 kHz-es és 3 kHz-es jelekből áll (6. A ábra). Ha a vivőfrekvencia 1000 kHz (azaz 1 MHz), akkor a modulált jel spektruma a 6. ábrán látható. Figyeljük meg, hogy az oldalfrekvenciák amplitúdóinak aránya megfelel a moduláló jel összetevőiben fennálló aránynak: a 1000,5 kHz-es és az 1001 kHz-es oldalfrekvenciák amplitúdói például nagyobbak, mint mint az 1002 kHz-es és az 1003 kHz-es oldalfrekvenciák. Az amplitúdómoduláció fenti formáját kétoldalsávos, vivős modulációnak nevezik.


6. ábra: A) A moduláló jel spektruma, B) A modulált (AM) jel spektruma

Ahogy látni fogjuk, létezik egyoldalsávos és elnyomott vivőjű amplitúdómoduláció is.

Az AM jel sávszélessége

A sávszélesség az előforduló legnagyobb és legkisebb frekvenciájú összetevő különbsége. A 6. ábrán látható módon a jel frekvenciasávja 997 és 1003 kHz közé esik, a sávszélessége tehát 6 kHz. Az AM jel sávszélességét az alábbi formulával is kiszámíthatjuk:

bAM = 2 Fmod max

Ez azt jelenti, hogy a kétoldalsávos AM sávszélessége kétszerese a moduláló jelben előforduló legnagyobb frekvenciának.

Az AM beszédátvitelt, a rádióamatőr gyakorlatban A3E jelzéssel jelölik.

Mivel az átvinni kívánt információ mindkét oldalsávban jelen van, az adóteljesítmény 5/6-od része megtakarítható, vagy ugyanazzal az adóval hatszoros teljesítmény érhető el, ha a vivőfrekvenciás összetevőt és valamelyik oldalsávot elnyomjuk. Ez a meggondolás vezetett az egyoldalsávos, elnyomott vivőjű moduláció létrehozásához, amit a rádióamatőr gyakorlatban is alkalmaznak. Ezt egyébként elsőként a rádióamatőrök vezették be, innen terjedt át a hivatalos szolgálatokhoz.

A szerző könyvének második részében olvasható, hogy hogyan lehet a vivőt elnyomva a teljesítmény 4/6-od (= 2/3) részét megtakarítani. Ezt a modulációt kétoldalsávos, elnyomott vivőjű (DSB) modulációnak nevezik. Ugyanott megtalálható, hogyan lehet az egyik oldalsávot is elnyomni, és ezáltal nem csak a teljesítmény újabb 1/6-od részét megtakarítani, hanem az elfoglalt sávszélességet is a felére csökkenteni.

A vivőelnyomás

Hogyan és miért akarjuk a vivőt elnyomni, ha azt éppen azért állítottuk elő, hogy egy antenna által jó hatásfokkal kisugározható rádiófrekvenciás jelet kapjunk?

Ha egy 3700 kHz-es vivőt (ez a 80 m-es rádióamatőr sávba esik) 1 kHz-es jellel modulálunk, akkor a vivőfrekvencia mellett előáll egy 3699 kHz-es és egy 3701 kHz-es oldalfrekvencia. Ez azt jelenti, hogy az oldalfrekvenciák is a rádiófrekvenciás tartományba esnek. Ha a 3700 kHz-es vivőt el is nyomjuk, akár a 3699 kHz-es (LSB), akár a 3701 kHz-es (USB) jelet kisugározhatjuk egy antenna segítségével.

A vivőelnyomással létrehozott modulációt kétoldalsávos, elnyomott vivőjű modulációnak nevezzük (AM-DSB/SC). Az AM-DSB/SC-jel spektruma az ábrán látható:


7. ábra: Az AM-DSB/SC jel spektruma

Továbbra is létezik mondkét oldalsáv, csak a jelentős teljesítményt hordozó vivőt nyomtuk el (szaggatott vonal). Ennek az előnyei: ha nincs moduláló jel (pl. nem beszélnek), akkor nincs kisugárzott teljesítmény sem. Ha halkan beszélünk, akkor kevés teljesítményt vesz fel az adó. Az adóteljesítmény jelentős része tehát megtakarítható, bár a jel sávszélessége változatlan maradt a hagyományos AM-hez képest. A módszer hátránya, hogy a demodulációhoz szükséges vivőfrekvenciás komponenst a vevőben kell a jelhez adni. A demodulációt részletesebben a könyv második részében tárgyaljuk.

Egyoldalsávos moduláció (SSB)

A frekvencia véges és értékes erőforrás. Emiatt fontos, hogy az adók sávfoglalása lehetőleg kicsi legyen. Mivel mindét oldalsáv ugyanazt az információt hordozza, az egyik oldalsáv is elnyomható. Ezt az eljárást egyoldalsávos modulációnak (SSB) nevezik, és a rádióamatőr gyakorlatban is eltejedten használják. A kétoldalsávos moduláció viszont a rádióamatőrök számára nem engedélyezett. A második rész részletesen tárgyalja, hogy milyen módszerekkel lehet az egyik oldalsávot elnyomni. Ha például az alsó oldalsávot nyomjuk el, akkor USB jelet kapunk, aminek a frekvenciaspektruma a 8. ábrán látható. Az SSB adásmódot hivatalosan J3E-vel jelölik.


8. ábra: Példa az SSB-modulációra (USB eset)

Az SSB sávszélessége

Az SSB jel sávszélessége Az SSB jel sávszélessége a legnagyobb és a legkisebb moduláló jelfrekvencia különbségéből adódik:


Mivel fmod min általában kicsi fmod max-hoz képest.


Tehát az SSB (vagy J3E moduláció) valamivel kevesebb, mint feleakkora sávszélességet igényel ugyanolyan moduláló jel esetén, mint a kétoldalsávos moduláció (lásd a TE500-as vizsgakérdést).

A frekvenciamoduláció

Az URH- és a deciméteres hullámú tartományban mobil forglmazásra, illetve a helyi forgalmazásra és csomagrádiózásra frekvenciamodulációt (F3E) használnak a rádióamatőrök.

Mivel ebben az esetben az amplitúdó állandó, így az információt kizárólag a frekvenciaváltozás hordozza, a vevőoldalon a vett jelet amplitúdókorlátozásnak (limitációnak) vethetik alá. Ezáltal az impulzus jellegű zavarok (gépjárművek gyújtási zavarai, zivatarjelenségek), amelyek a rádiócsatornában a jel amplitúdóját megváltoztatják, a vevőben nagyrészt kiküszöbölhetőek.

Ezen kívül a hangerő nem függ a vett jel szintjétől, ami elsősorban a mobil üzemnél jelentkező ingadozó térerő esetén hasznos.


9. ábra: F3E: A frekvenciaeltérés függ a hangerőtől

Ha FM-ben egy alacsony frekvenciájú moduláló jelet (mély hangot) viszünk át, akkor a vivő frekvenciája lassan változik.

A frekvenciaváltozás gyakorisága az átviendő hang magasságával arányos. Ha egy kis amplitúdójú moduláló jelet (halk jelet) viszünk át, akkor a modulált jel frekvenciája csak keveset változik.

Egy nagy amplitúdójú moduláló jel (hangos jel) ellenben nagy frekvenciaváltozást okoz. Az FM-nél a névleges vivőfrekvenciától való legnagyobb frekvenciaeltérést frekvencialöketnek Df (D) a görög ábécé delta betűjével jelölik. A frekvencialöket arányos a moduláló jel amplitúdójával és meghatározza a vevőben a hangerőt. A rádióamatőr gyakorlatban 3 kHz-es frekvencialöketet használnak. Az URH műsorszóró adók ezzel szemben 75 kHz-es löketet alkalmaznak. (TE502-es vizsgakérdés)

Az FM-jel sávszélessége

Minden moduláció során, így az FM-nél is megjelennek a vivőfrekvencián és a löket által meghatározott frekvenciaváltozásokon felül a vivő plusz moduláló frekvencia, vivő mínusz moduláló frekvencia jellegű oldalfrekvenciák.


10. ábra: Egyszerűsített FM spektrum

Ha a rádióamatőr gyakorlatban bevett módon viszonylag kis löketű modulációt alkalmazunk (a frekvencialöket nem nagyobb, mint a moduláló jelben előforduló legmagasabb frekvencia), akkor az FM jel sávszélességét az alábbi közelítéssel számíthatjuk ki:

bFM = 2 × (D f + fmax)

Példa

A fent formula alapján mekkora egy rádióamatőr FM adó jelének a sávszélessége? A rádióamatőr gyakorlatban a frekvencialöket 3 kHz, és a legmagasabb moduláló frekvencia nem lépheti át a 3 kHz-et.

Ez alapján a megoldás: bFM = 2 × (3 kHz + 3 kHz) = 12 kHz

Azok a rádióamatőr állomások, amelyek túl nagy hangerővel vezérlik ki az adó modulátorát, vagy a 3 kHz-et meghaladó sávszélességű moduláló jelet alkalmaznak, túllépik ezt a sávszélességet. A túl nagy sávszélesség a vevőben torzításként, vagy a szomszédos csatornákon zavartatásként jelentkezik (pl. a csomagrádió-átvitelben).

Mivel az információ független az FM jel amplitúdójától, és csak annak a frekvenciaváltozásaitól függ, a zavarok az FM üzemre minimális hatással vannak. Ennek az az oka, hogy a zavarok jellemzően a jel amplitúdóját változtatják meg, a frekvenciáját nem. Ez az FM átvitel legfontosabb előnye az AM és az SSB üzemmódokkal szemben (TE 501 vizsgakérdés).

Segédvivős átvitel

A digitális átvitelben (például csomagrádiós üzem esetén) az átviendő információ diszkrét, 0 és 1 értékű, és két "hang" (jelfrekvencia) segítségével viszik át. A csomagrádiónál például két hangfrekvenciát, egy 1200 Hz-eset és egy 2200 Hz-es szinuszos jelet feleltetünk meg az információ két állapotának. Ezt a jelet, a két hang váltakozását visszük át FM modulációs eljárással (TE504-es vizsgakérdés).

A sávszélesség meghatározásához a löket ismeretére is szükség van. A löket a névleges vivőfrekvenciától való maximális eltérés. Itt a névleges vivőfrekvencia a két jelfrekvencia átlaga, 1700 Hz. Ettől a közepes frekvenciától mindkét irányban 500 Hz-nyi a maximális frekvenciaeltérés (löket), vagyis azt mondhatjuk, hogy egy képzeletbeli 1700 Hz-es ún. segédvivőt modulálunk 500 Hz értékkel. Ezt az eljárást Audio Frequency Shift Keying (AFSK) eljárásnak nevezzük.

A két jelfrekvencia távolságát a rádióamatőr gyakorlatban shift-nek is nevezik, és a frekvencialöket helyett gyakran ezt a shift-et adják meg. A frekvencialöket tehát a fele a shift-nek.


11. ábra: Összefüggés a shift és a frekvencialöket között.

A két jelfrekvencia közötti váltás 1200 baud-os jelváltási sebességnek megfelelően zajlik. Ez az átkapcsolgatás megfeleltethető egy 600 Hz-es négyszögjelnek. Az ebben előforduló legnagyobb frekvenciaösszetevő az alapfrekvencia többszöröse, de a megfelelő átvitelhez elegendő ennek a frekvenciának a kétszeresét átvinni, vagyis a jelváltási sebességnek megfelelő sávszélességet biztosítani. Így a sávszélesség:

bafsk = 2 × (500 Hz + 1200 Hz) = 3400 Hz

A (hangfrekvenciás sávba eső segédvivőre ültetett) modulált jel, ami később moduláló jelként fog szolgálni egy rádiófrekvenciás modulált jelhez, nagyjából belefér a szokásos 3 kHz-es beszéd-sávszélességbe. Így az 1200 baud-os csomagrádió jelét bármely közönséges FM adó-vevő segítségével át lehet vinni.

A segédvivőre ültetett jelet ezután FM segítségével ültetjük egy rádiófrekvenciás vivőre. Ennek során a sávszélesség kb. 25 kHz-re nő. Mivel a 2 m-es sávban a csatornaosztást 12,5 kHz-re csökkentették, Németországban csak a 70 cm-es és afölötti sávokban használnak csomagrádiót.

A frekvenciabillentyűzés

Egy FM-adót a 0 és 1 jelekkel közvetlenül modulálva digitális frekvenciamodulációt, frekvenciabillentyűzést (Frequency Shift Keying, FSK) valósíthatunk meg. Az előző szakaszban bemutatott segédvivős "dupla modulációval" nem nagyon lehet 1200 baud-nál nagyobb átviteli sebességet elérni. Egy angol rádióamatőr, G3RUH módszerével azonban lehetővé válik a 9600 baud-os csomagrádiós átvitel egy 25 kHz-es sávszélességű csatornában.

Ezzel kapcsolatban két fő probléma merül fel:

  • A 9600 baud-os átvitelnek egy 4800 Hz-es négyszögjel felel meg, ezt a modulátornak kezelnie kell.
  • Ha sok nulla vagy egyes következik egymás után, akkor a jelben nagyon alacsony frekvenciájú komponensek (akár egyenfeszültség is) megjelennek.

A második problémát G3RUH úgy oldotta meg, hogy egy ún. scrambler (zagyváló) folyamatnak veti alá a bitsorozatot. Ez felváltva invertálja a hosszú nullás vagy egyes sorozatokat. Ennek a műveletnek a hatását természetesen a vevőoldalon el kell tüntetni. Ezen intézkedésekkel együtt is csak kb. 20 Hz-re nő a legkisebb átviendő frekvencia. (TG505-ös vizsgakérdés)

Az első problémát, ami a modulátor fokozatoktól legalább 4.8 kHz-es (vagy annál is nagyobb, akár 6 kHz-es) felső határfrekvencia biztosítását igényli, úgy oldotta meg, hogy a moduláló jelet nem az adó-vevő mikrofonbemenetén keresztül, hanem közvetlenül a modulátorfokozatokhoz vezeti be a jelet. A vevőben is közvetlenül a demodulátor kimenetéről kell kinyerni a jelet. Ráadásul, mivel a teljes 25 kHz-es sávszélességet igénybe veszi a módszer, széles szűrőkre van szükség. A régebbi adó-vevőket, illetve 70 cm-es sávú kézi adó-vevőket a rádióamatőrök átépítették a 9600 bit/s-os üzemhez. Erre vonatkozó építési leírások a csomagrádiós mailboxokban és az interneten megtalálhatók. A korszerű, adatátvitelre is alkalmas adó-vevők átkapcsolható sávszélességet biztosítanak mind az FM beszéd-, mind az adatátvitelhez.

Vizsgakérdések

TE500 Hasonlítsa össze a J3E és az A3E adásmódokat sávfoglalásuk szerint!

  • a) A J3E mód kevesebb, mint feleannyi sávszélességet igényel, mint az A3E.
  • b) A J3E mód valamivel több, mint feleannyi sávszélességet igényel, mint az A3E.
  • c) A J3E mód kb. negyedannyi sávszélességet igényel, mint az A3E.
  • d) Nem lehet ilyen összehasonlítást tenni, mert alapvetően máshogy állítják elő a kétféle adást.

TE501 Az alábbiak közül melyik adásmód a legkevésbé érzékeny a gépjárművektől származó gyújtási zavarokra?

  • a) J3E
  • b) C3F
  • c) F3E
  • d) A3E

TE502 Mi hordozza frekvenciamoduláció esetén a hangerő-információt?

  • a) A rádiófrekvenciás jel amplitúdója.
  • b) A vivőfrekvencia változási sebessége.
  • c) A peremfázis.
  • d) A vivőfrekvenciának a névleges vivőfrekvenciától való eltérése.

TE503 Mekkora hangfrekvenciás sávszélessége van egy 1200 baud-os csomagrádió AFSK jelnek?

  • a) kb. 3 kHz
  • b) kb. 6,6 kHz
  • c) 12,5 kHz
  • d) 25 kHz

TE504 Milyen jelfrekvenciákat használnak általában az 1200 baud-os csomagrádiós átvitelben?

  • a) 300 / 2700 Hz
  • b) 500 / 1750 Hz
  • c) 850 / 1200 kHz
  • d) 1200 / 2200 Hz

TG505 Milyen követleményeknek kell megfelelnie egy FM adó-vevőnek, hogy alkalmas legyen 9600 baud-os csomagrádiós átvitelre?

  • a) Adó- és vevőoldalon egyaránt 20 Hz és 6 kHz között lehetőleg lineáris átvitelt kell mutatnia, továbbá az adás-vétel átkapcsolás ideje a lehető legrövidebb legyen, kisebb, mint 10...100 ms.
  • b) Adó- és vevőoldalon egyaránt 300 Hz és 3.4 kHz között lehetőleg lineáris átvitelt kell mutatnia, továbbá az adás-vétel átkapcsolás ideje a lehető legrövidebb legyen, kisebb, mint 100...300 ms.
  • c) Rendelkeznie kell egy mikrofonbemenettel és egy hangszórókimenettel, amire egy TNC vagy egy modem ráköthető.
  • d) A 300 Hz...10 kHz tartományban lineáris átvitelt kell mutatnia, és a TX-Delay (késleltetés) értéke 1 ms alatt legyen.

Tesztfeladatok

A következő táblázatban a feladat számára kattintva megtekinthetők a megoldások.

TE500 TE501 TE502 TE503 TE504 TG505


Creative Commons License © http://tankonyv.ham.hu, utolsó módosítás: 2008.02.14. 10:00
Eredeti mű: © Eckart Moltrecht DJ4UF, http://www.amateurfunkpruefung.de