Корректное измерение мощности в режиме АМ модуляции

Вопрос:

Здравствуйте!!!! Я приобретал у вас рацию "штурман 80 м". При измерении выходной мощности в режиме FM мощность согласно заявленной в характеристиках 4вт.В режиме АМ мощность недотягивает до одного ватта. Проконсультируйте пожалуйста по этому поводу. Измерение проводил ксв метром Daiwa CN -801HP 3. японского производителя, ошибка быть не должна. С Уважением Фаниль!!!

Ответ:

Здравствуйте!

На нашем сайте об это многократно обсуждалось.

Ваш прибор в режиме АМ (амплитудной модуляции) измеряет не выходную мощность сигнала, а мощность несущей. Несущая в АМ не несёт полезной информации о сигнале, это паразитный расход энергии.

Есть разные методы формирования амплитудной модуляции, а совмещённые с КСВ-метрами "измерители мощности" могут более-менее корректно измерить мощность в АМ только в одном из них (правда, наиболее распространённом, "классическом" методе формирования АМ модуляции ,при котором более 70% общей излучаемой в АМ мощности приходится на несущую, и только менее 30% (в зависимости от глубины модуляции от 15 до 30%) - на боковые полосы ,в которых сосредоточена мощность полезного сигнала).

В радиостанциях серии Штурман начиная с 2013г применяется прогрессивный метод формирования АМ с частично подавленной несущей (на долю несущей приходится около 30% излучаемой мощности, остальное - на долю полезной мощности в боковых полосах).

Подобный приборчик покажет разные уровни “измеренной” мощности при одинаковой реальной выходной мощности в зависимости от метода формирования АМ модуляции, т.к. измеряет такой приборчик в режиме амплитудной модуляции не выходную мощность передатчика, а мощность несущей в АМ (несущая в режиме амплитудной модуляции не несёт информацию о полезном сигнале, является, по-сути, паразитной мощностью - пустой тратой энергии). Не будем углубляться в понятия "комплексной огибающей полосового сигнала", "аналитического сигнала" и "преобразования Гильберта".

Вот три основных метода формирования амплитудной модуляции (АМ):

1) Наиболее распространённый метод формирования АМ (когда КСВ-метр-"измеритель мощности" показывает "высокую" (существенно выше реальной мощности сигнала) мощность при попытке измерения в АМ) - на полезный сигнал приходится 33% мощности (в случае идеальной глубины модуляции - которая в реальных конструкциях не наблюдается), а остальное - на бесполезную - с точки зрения полезного сигнала - несущую (которую и измеряет данный "прибор").

2) В случае так называемой "балансной АМ" на несущую приходится 0 (ноль) мощности, вся мощность -100% - расходуется на излучение полезной информации (приборчик КСВ-метр- "измеритель мощности" в этом случае покажет 0 Вт вместо реальной мощности передатчика). Но "балансную АМ" – наиболее правильную с точки зрения экономичности (нет бессмысленных, не несущих полезной информации о сигнале затрат энергии на “несущую”) довольно сложно реализовать схемотехнически, поэтому в реальных конструкциях раций найти такой метод формирования АМ модуляции (формально – лучший) практически нереально. К сожалению, схема приёмника (амплитудного детектора) для работы с сигналом с полностью отсутствующей несущей должна быть более сложной, чем массово применяемая в обычных СиБи радиостанциях, используемых дальнобойщиками. Такой метод формирования АМ в версии с одной боковой полосой- SSB - т.е. с полностью подавленной несущей и с подавленной одной из двух боковых полос (информация в боковых полосах дублируется) получил распространение в дорогих радиолюбительских трансиверах

3) В радиостанциях Штурман - начиная с 3-го поколения (конец 2013г и позже) - применяется прогрессивный метод формирования амплитудной модуляции с частично подавленной несущей, на несущую - которую измеряет подобный приборчик вместо выходной мощности - приходится 1/4 от реальной мощности (1/2 по уровню напряжения, 1/4 по уровню мощности). Т.е. для того, чтобы узнать выходную мощность передатчика в режиме АМ модуляции значение мощности несущей, измеренное Вашим приборчиком, надо умножить в 4 раза. Такой метод формирования АМ - наиболее адекватен при работе в режиме амплитудной модуляции, в т.ч. для связи с водителями-дальнобойщиками (при любой используемой ими аппаратуре).

И ещё несколько слов о корректности измерения.

Так называемые “приборы” для измерения мощности, совмещённые с КСВ-метрами, в режиме FM (частотной) модуляции при измерении на 50-Омный эквивалент нагрузки и без промежуточных кабелей (т.е. рацию и эквивалент нагрузки к приборчику следует подключать непосредственно, без кабелей, рассогласующих антенно-излучающую систему) показывает более-менее корректные значения измеряемой мощности. Нельзя пытаться измерять, подключив к прибору вместо эквивалента нагрузки реальную компактную антенну - т.к. при установки в разрыв цепи рация - компактная антенна прибора антенно-излучающая система рассогласуется, плюс излучение антенны в ближней зоне влияет на показание прибора. А в режиме измерения АМ – амплитудной модуляции такие приборы измеряют вообще не выходную мощность передатчика, а мощность несущей, которая в АМ является паразитной (лишний расход энергии), не несёт полезной информации о сигнале. В идеале – как я уже писал, вообще несущая должна равняться нулю (и тогда такой приборчик показал бы нулевую мощность).

В данном случае (т.к. в рациях Штурман используется третий метод формирования АМ, при котором мощность несущей составляет только 25% от выходной мощности передатчика, при измерении в АМ таким “приборчиком” полученные данные надо умножить на 4 (в то время как в режиме FM – при корректно произведённом измерении, без несогласованных кусков кабеля в цепи рация-прибор-эквивалент антенны - значение измеренной мощности будет близким к реальному).

Корректно измерить мощность в АМ можно только с помощью анализатора спектра - который наглядно показывает в т.ч. и уровень именно мощности полезного сигнала (т.е. боковых полос), см., например:

А вот измерить более менее корректно недорогими приборами можно только мощность в режиме FM (частотной) модуляции, а показания в режиме АМ (измеренную несущую, а не выходную мощность передатчика) надо умножить в 4 раза в силу использования в Штурманах метода формирования АМ модуляции с частично подавленной несущей.

К сожалению, не всегда даже “специалисты” (из числа продавцов раций) понимают, как устроена амплитудная модуляция.

Попытаюсь изложить доступным языком, без строгих физических терминов и определений. Вокруг постоянного уровня несущей “прыгает” туда-сюда вверх-вниз по напряжению амплитуда сигнала. И выходная мощность сигнала (передатчика) – это не мощность несущей, измеряемой подобным Вашему прибору (и которая в идеале вообще должна равняться 0, но в данном случае составляет 1/2 по уровню напряжения, 1/4 по уровню мощности от сигнала).

Когда Вы нажимаете на кнопку передачи в режиме АМ и при этом не говорите – ПОЛЕЗНАЯ выходная мощность передатчика =0 (амплитуда сигнала нулевая, выходная мощность полезного сигнала нулевая, но Ваш прибор измерит ненулевое значение несущей).

Теперь пару слов про измерение мощности в режиме частотной модуляции. Все блогеры и подавляющая часть "технических специалистов" - и даже большинство китайских разработчиков радиостанций - не понимаю, что и в FM (в режиме частотной модуляции) измеренная на приборе выходная мощность передатчика и полезная мощность - мощность модулированного сообщением сигнала (которая также содержится в боковых полосах, а не в немодулированной части несущей) - это далеко не одно и то же. В зависимости от реализации передатчика уровень полезной мощности в разных моделях радиостанций СИЛЬНО отличается (большинство китайских разработчиков-производителей даже не осознают этого).

Доля полезной мощности в общей излучаемой мощности передатчика в режиме FM модуляции (как и в режиме АМ) в случае радиостанций Штурман сильно выше, чем в любых китайских СиБи радиостанциях, см., например, измерение:

Видео советы