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 только 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 только 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. Например, 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 двух часов, т.е. начало записи примерно совпадает с их началом. Графики интересны тем, что заметна разница в неравномерности уровней в утренние и дневные часы. Например, 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 радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | Мультиплексор/демультиплексор | CD74HC4053 | 1 | |||
| OP1, OP2, OP4 | Операционный усилитель | 140УД7 | 3 | |||
| OP3 | Аудио усилитель | TDA2003 | 1 | |||
| VT1 | Полевой транзистор | КП303Е | 1 | |||
| VT2, VT3 | Биполярный транзистор | КТ368А | 2 | |||
| VT4 | Биполярный транзистор | КТ3102Е | 1 | |||
| VD1, VD2 | Диод | Д311А | 2 | |||
| VD3 | Стабилитрон | Д818Г | 1 | |||
| VL1 | Двойной диод | 6Х2П | 1 | |||
| C1 | Конденсатор | 470 пФ | 1 | |||
| C2 | Конденсатор | 33 нФ | 1 | |||
| C3, C12, C20, C21, C32 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ | 5 | |||
| C4, C5 ,C8, C9 | Конденсатор | 2.2 нФ | 4 | |||
| C6, C18, C25, C29, C33 | Конденсатор | 100 нФ | 5 | |||
| C10, C26, C27, C30 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 4 | |||
| C14 | Конденсатор | 330 пФ | 1 | |||
| C15, C16, C19, C23 | Конденсатор | 1 нФ | 4 | |||
| C17 | Конденсатор | 1.5 мкФ | 1 | |||
| C22 | Конденсатор | 470 нФ | 1 | |||
| C24 | Электролитический конденсатор | 6.8 мкФ | 1 | |||
| C28 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ | 1 | |||
| C31 | Конденсатор | 10 нФ | 1 | |||
| R1, R4, R6, R15, R20 | Резистор | 470 кОм | 5 | |||
| R2 | Резистор | 4.7 кОм | 1 | |||
| R3 | Резистор | 1 МОм | 1 | |||
| R5, R7, R23 | Резистор | 750 Ом | 3 | |||
| R8 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | |||
| R9, R17 | Переменный резистор | 10 кОм | 2 | |||
| R10, R24 | Резистор | 100 кОм | 2 | |||
| R11 | Резистор | 20 кОм | 1 | |||
| R12 | Резистор | 5.6 кОм | 1 | |||
| R13 | Резистор | 200 кОм | 1 | |||
| R14, R18 | Резистор | 10 кОм | 2 | |||
| R16 | Резистор | 1.5 кОм | 1 | |||
| R19, R27, R31, R33 | Резистор | 3.3 кОм | 4 | |||
| R12, R22, R26 | Резистор | 1 кОм | 3 | |||
| R25 | Резистор | 510 Ом | 1 | |||
| R28 | Резистор | 300 Ом | 1 | |||
| R29 | Резистор | 20 Ом | 1 | |||
| R30 | Резистор | 1 Ом | 1 | |||
| R32 | Резистор | 180 Ом | 1 | 0.5 Вт | ||
| Z1 | Фильтр промежуточной частоты | 465 кГц | 1 | |||