Наблюдения за уровнями сигналов вещательных КВ радиостанций на 15 МГц

Всегда любил послушать приёмник… В детстве на шкале «Ригонды» даже кусочки изоленты с ремарками наклеивал… Иностранные голоса, музыка, жёлтая светящаяся шкала в темноте комнаты… Всё казалось сказочным, волшебным, даже настроение становилось как перед Новым Годом… Потом, гораздо позже, как-то в радиолюбительские диапазоны утянуло, но всё равно иногда включал вещательные станции – пусть помурлычут…

Конечно, интересовался, что и как, от чего громкость станций зависит, качество звука. А вот недавно, после прочтения нескольких статей о «дневных» и «ночных» волнах» [1] и других особенностях распространения радиоволн [2,3,4] (в статьях говорится, что уровень принимаемых станций сильно меняется и от времени суток), руки зачесались, захотелось самому убедиться в сути дела, посмотреть, что и как… Именно «посмотреть», а не послушать. И хорошо бы сбор данных и их визуализацию организовать на компьютере, тем более что в наше время использование компьютера легко превращает множество трудных и рутинных занятий в развлечение.

Задача, вроде, проста – нужно уровень НЧ сигнал с выхода приёмника записывать в компьютер, а потом представить его в графическом виде. Для наблюдений было решено контролировать уровень вещательных станций в ближайшем к 14 МГц диапазоне. В начале экспериментов использовался самодельный АМ приёмник без АРУ на частоты 15,360 – 15,605 МГц с промежуточной частотой 455 кГц, НЧ сигнал с которого подавался в компьютер, где обрабатывался программой SpectraLAB. Звуковая карта применялась с открытым входом, что при выборе в программе минимально возможной частоты дискретизации и при подаче в карту выпрямленного НЧ сигнала позволило уменьшить тридцатиминутные файлы wav-формата до 2 мегабайт. Блок схема приёмника приведена на рис. 1, принципиальная схема — на рис. 2 (описывать её не буду).

Рис. 1


Рис. 2

С апреля 2012 использовался приёмник Р-326. АРУ в приёмнике отключалась, НЧ сигнал с телефонного выхода подавался на детектор, собранный подобно детектору с рис.2 (R9 и далее по схеме).

В самом начале наблюдений вылезла проблемка, о которой как-то не подумал заранее — время вещание большинства радиостанций оказалось слишком коротким — то одна станция прекращает вещание в «самое интересное» время, то другая вдруг замолкает днём, то третья включается лишь в вечернее время. Длительные непрерывные графики не получались…

Всё же одно из первых более-менее удачных наблюдений было сделано 19 ноября 2011 года. Запись велась с 9 часов утра до 17 часов вечера (здесь и далее будет приводиться местное время, оно у нас отличается от GMT на +7 часов). К сожалению, станция прекратила работу в 17:00, а солнце скрылось за горизонтом лишь в 17:30 и сумерки потом ещё длились примерно до 19:30. То, что удалось зафиксировать — видно на рис. 3, «склеенном» из шестнадцати получасовых отрезков. Чёрные метки в верхней части рисунка отмечают каждые прошедшие тридцать минут.


 Рис.3

Видно, что средний уровень принимаемой станции не превышает половины одного деления по вертикали. Кратковременные моменты увеличения громкости в несколько раз превышают среднюю громкость, и часто эти «моменты» собираются в «пачки», которые могут длиться до пятнадцати минут. Но есть и одиночные пики. К примеру, мощный импульс в 12:20 является самым большим на записи. На рис. 4 этот участок, длиной чуть меньше одной минуты, приведён для детального просмотра. Передний фронт, если можно так выразиться, своего максимума достигает примерно за 15 секунд.


 Рис.4

На рис. 5 приведена ещё одна часть записи, уже длиной в полчаса с «центром» по времени в 13:30. Это второе большое увеличение громкости с рис. 2. Здесь длительность интересного участка гораздо больше – около пяти минут (за это время в соревнованиях проводят по десять-двадцать QSO). Мелкая «поросль» слева и справа – это нормальная громкость приёма станции. Среди общего увеличения уровня громкости можно выделить одиночные пики длительностью в несколько секунд (от одной до пяти).


 Рис.5

19 января. Очередная попытка поймать станцию, работающую и в светлое время суток и в сумерки (рис. 6). Утренние и дневные уровни сигналов записались нормально, но, к сожалению, вечером станция прекратила вещание на самом интересном месте — в 18:00, как раз во время сумерек.


 Рис.6

Тем не менее, в конце записи виден большой скачок громкости. Чтоб рассмотреть его подробнее, растянул по времени (на рис. 7 в синем овале) с указанием градации шкалы «Plot Top». Нулевой уровень нижнего графика, т.е. без сигнала, находится на отметке «-5». Если к этому значению прибавить «80» (максимальный уровень) и отнять «5» (уровень нормального сигнала), то получаем отношение «поросли» к «пику» как 5 к 80 и разницу в 16 раз (простите мой немного вольный расчёт приближёнными значениями). Максимальный уровень, конечно же, относится к одиночным «пикам», которые здесь длятся от трёх до десяти секунд.


 Рис.7

В начале февраля 2012 года в сети было найдено частотно-временное расписание работы вещательных станций, правда, на лето 2009 года, но и оно здорово помогло и объяснило принципы вещания. С 10 по 21 февраля проведена серия наблюдений за станцией «Международное Радио Китая» (500 Вт, QTH Kunming-Anning, China), работающей с 16:00 до 19:00 на частоте 15,440 МГц – как раз захватывает закат солнца и часть вечерних сумерек.

Было последовательно сделано 12 наблюдений (рис. 8 – рис. 19). Информации о качестве прохождения в эти дни нет, но 12 и 13 февраля станции на радиолюбительском диапазоне 14 МГц (SSB) проходили явно слабее, чем в другие дни. В программе SpectraLAB в поле Plot Top выставлено значение «90». Объяснять здесь нечего – всё видно:


 Рис.8


 Рис.9


 Рис. 10


 Рис. 11


 Рис. 12


 Рис. 13


 Рис. 14


 Рис. 15


 Рис. 16


 Рис. 17


 Рис. 18


 Рис. 19

На рис. 20 все двенадцать записей объединены в один рисунок. Расположены они один над другим — вверху «10 февраля», а внизу, соответственно — «21 февраля». В глаза бросается некоторая зависимость, хорошо заметная, начиная с записи от 14 февраля (по синей полосе). Судя по графикам, увеличение громкости принимаемой станции на следующий день происходит примерно на 20-30 минут раньше. Естественно, при такой стабильности, видна и другая зависимость, выделенная зелёной полосой. С чем это связано, пока не понятно (возможно, с работой радара на близких частотах).


Рис. 20

Конечно же, хотелось увидеть, как меняется звучание станций в утренние часы. На частоте 15,390 была найдена китайская станция, вещающая утром, днём и частично вечером, и с 22 февраля по 1 марта регистрировался её уровень. Скорее всего, это «CNR 8» и «CNR 1», работающие поочерёдно 100 Вт из Lingshi, China. Ценность шкалы такая же. Так как все дни наблюдений она звучала примерно на одном уровне, то все графики приводить не буду, покажу первый и последний (рис. 21 и 22):


Рис. 21


Рис. 22

Видно, что утреннее увеличение уровня сигнала намного слабее вечернего. Днём же станция шла совсем слабо, иногда пропадая полностью.

Попробовал последние четыре часа из файлов с 22 февраля по 1 марта объединить, как это было сделано с «Международным Радио Китая». То, что получилось – на рис. 23. Вроде бы сдвиг есть, но неярко выраженный. Возможно, в дни регистрации менялось прохождение, или просто уровень сигнала принимаемой станции был мал.


Рис. 23

С 3 апреля ещё раз проводились утренние и дневные наблюдения за станцией «CNR 1» на частоте 15,380 МГц (100 Вт, QTH Lingshi, China). Захватывались утренние сумерки и начало дня. На графиках восход солнца показан символом «солнышко со стрелочкой». Сумерки длятся у нас около 2-х часов, т.е. начало записи примерно совпадает с их началом. Графики интересны тем, что заметна разница в неравномерности уровней в утренние и дневные часы. К примеру, на рис. 24 приведены два получасовых отрезка из записи от 4 апреля.


Рис. 24

Сложилось впечатление, что если уровень голоса диктора до 8-9 часов утра увеличивался, то на более долгое время и звучал более плотно, с меньшими кратковременными колебаниями громкости — целые предложения, практически, бывали одного уровня, а вот с 9-10 часов и далее, при том же формате вещания (новости), более резко и часто выделялись отдельные слова. Хотя на восприятие информации это никак не влияло. И так было на протяжении всех семи дней (рис. 25-31).


Рис. 25


Рис. 26


Рис. 27


Рис. 28


Рис. 29


Рис. 30


Рис. 31

Последние измерения проводились уже в несколько других условиях – улучшилось прохождение на ВЧ диапазонах, станции стали хорошо слышны и в тёмное время суток. Наверное, зимнее прохождение заканчивалось. Из того, что удалось увидеть, был сделан вывод, что и в дневное и в сумеречное время уровень принимаемых АМ станций на 15 МГц склонен меняться В РАЗЫ, как в течении короткого времени (2-5 минут), так и в течении получаса, поэтому, если при включении приёмника и прослушивания диапазона создаётся впечатление, что прохождение плохое, то стоит подождать некоторое время — есть вероятность, что станции пойдут громче. Больше всего общий прирост в сигнале возникает в утренние и особенно вечерние часы, но в это время бывают и более глубокие и долгие замирания.

В конце хочется выразить огромную благодарность UA9OGD — Саватееву Виктору за приёмник Р-326.

Литература:

  • журнал CQ-QRP № 28, Василий Текин, «О «дневных» и «ночных» волнах».
  • журнал CQ-QRP № 28, Виталий Тюрин UA3AJO, «Об особенностях распространения СВ».
  • журнал CQ-QRP № 29, Виталий Тюрин UA3AJO, «Почему зимой на два балла громче?»
  • журнал CQ-QRP № 30, Виталий Тюрин UA3AJO, «Дальнейшие наблюдения прохождения на СВ».
  • Список радиоэлементовОбозначение
    Тип
    Номинал
    Количество
    ПримечаниеМагазинМой блокнот

    IC1
    Мультиплексор/демультиплексорCD74HC40531
    OP1, OP2, OP4
    Операционный усилитель140УД73
    OP3
    Аудио усилительTDA20031
    VT1
    Полевой транзисторКП303Е1
    VT2, VT3
    Биполярный транзисторКТ368А2
    VT4
    Биполярный транзисторКТ3102Е1
    VD1, VD2
    ДиодД311А2
    VD3
    СтабилитронД818Г1
    VL1
    Двойной диод6Х2П1
    C1
    Конденсатор470 пФ1
    C2
    Конденсатор33 нФ1
    C3, C12, C20, C21, C32
    Электролитический конденсатор10 мкФ5
    C4, C5 ,C8, C9
    Конденсатор2.2 нФ4
    C6, C18, C25, C29, C33
    Конденсатор100 нФ5
    C10, C26, C27, C30
    Электролитический конденсатор100 мкФ4
    C14
    Конденсатор330 пФ1
    C15, C16, C19, C23
    Конденсатор1 нФ4
    C17
    Конденсатор1.5 мкФ1
    C22
    Конденсатор470 нФ1
    C24
    Электролитический конденсатор6.8 мкФ1
    C28
    Электролитический конденсатор1000 мкФ1
    C31
    Конденсатор10 нФ1
    R1, R4, R6, R15, R20
    Резистор470 кОм5
    R2
    Резистор4.7 кОм1
    R3
    Резистор1 МОм1
    R5, R7, R23
    Резистор750 Ом3
    R8
    Резистор2.2 кОм1
    R9, R17
    Переменный резистор10 кОм2
    R10, R24
    Резистор100 кОм2
    R11
    Резистор20 кОм1
    R12
    Резистор5.6 кОм1
    R13
    Резистор200 кОм1
    R14, R18
    Резистор10 кОм2
    R16
    Резистор1.5 кОм1
    R19, R27, R31, R33
    Резистор3.3 кОм4
    R12, R22, R26
    Резистор1 кОм3
    R25
    Резистор510 Ом1
    R28
    Резистор300 Ом1
    R29
    Резистор20 Ом1
    R30
    Резистор1 Ом1
    R32
    Резистор180 Ом1
    0.5 ВтZ1
    Фильтр промежуточной частоты465 кГц1
    Добавить все

    Скачать список элементов (PDF)

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.