UR5FFR

Все знают что такое S-метр - это такой индикатор который показывает силу сигнала корреспондента в баллах. По идее именно считывая значение с S-метра вы должны давать рапорт в эфире. Но это никто не делает. Сплошь да рядом 59. Почему? Возможно потому что S-метр далеко не всегда отображает реальную силу сигнала. Думаете это проблема только самодельных конструкций? Вы глубоко ошибаетесь.

WB9KMW в [1] провел измерения калибровки S-метров нескольких трансиверов от различных производителей. Вот несколько графиков - синим цветом показана идеальная кривая, основанная на стандарной калибровке S-метра [2]







Очевидно, что S-метр не показывает реальной силы сигнала, как должен, а показывает абстрактные попугаи, причем в каждом случае размер этих попугаев разный. Кроме этого не всегда учитывается (либо вообще не учитывается) включенный аттенюатор/предусилитель, или изменение уровня усиления по ПЧ (внутри петли АРУ).

В любительской аппаратуре все не менее печально и повторяются все проблемы промышленных трансиверов. Даже если любитель соблаговолит откалибровать S-метр по образцовому сигналу с ГСС, вся эта калибровка "слетает" при включении аттенюатора/усилителя на входе тракта - все наверное слышали рапорты "я вас принимаю 59 с включеным аттенюатором". Так же в случае если можно регулировать усиление по ПЧ то эта калибровка правильна только при одном положении ручки усиления. То есть толку от нее опять же никакого - S-метра продолжает быть "показометром", стрелка которого просто дергается в такт речи корреспондента.

Можно ли сделать показания S-метра более информативными? Для этого обратимся к смысловому толкованию силы сигнала по системе RST:

1 Сигналы едва слышны, прием невозможен
2 Очень слабые сигналы, прием почти невозможен
3 Слабые сигналы, принимаются с трудом
4 Умеренный уровень сигнала, прием с небольшим напряжением
5 Удовлетворительные сигналы, прием вполне хороший без напряжения
6 Хорошие сигналы, прием без напряжения
7 Сигналы средней громкости
8 Громкие сигналы
9 Очень громкие сигналы

Например мы должны дать рапорт S3 если "слабые сигналы, принимаются с трудом". Почему они слабые? У нас что, не хватает усиления в тракте? Да у нас его обычно с избытком. Но прием лучше не становится. И тут самое время вспомнить что качество приема сигнала определяется не его абсолютным уровнем, а относительным уровнем над уровнем шумов. В случае S3 мы имеем сигналы лишь немного над уровнем шумов, прием которых существенно затруднен. В случае S6 сигнал уже значительно превышает шумы (+18дб относительно S3) и принимается без проблем.

Я не претендую на открытие америки, но когда мы даем рапорт мы больше руководствуемся именно этими интуитивными понятиями, а не показаниями S-метра. Такой подход особенно актуален в условиях современного электронного смогла, когда уровень шума на диапазоне может достигать достаточно высоких уровней - S7-S8 по стандартной шкале.

Литература
1. Larry WB9KMW, What Good is an S-Meter?
2. S-meter and signal strength
3. RST

Теперь коснемся немного работы АРУ. Для АРУ важным параметром является порог срабатывания, иногда его называют задержкой АРУ. То есть система АРУ до этого уровня не работает и сигналы усиливаются линейно, но при превышении входного сигнала этого порога роста сигнала на выходе тракта практически не происходит или происходит незначительно. Например при увеличении входного сигнала на 60дб выходной увеличится всего на 6дб. Использование задержанной АРУ с порогом над уровнем шумов приводит к более "прозрачному" эфиру, а использование АРУ без задержки - к "плоскому" эфиру и повышенной утомляемости оператора.

Можно найти различные рекомендации о установке порога в диапазоне значений S3..S9. На мой взгляд все эти рекомендации лишены всякого смысла. На то есть две причины. Во первых уровень шума на диапазоне разный в зависимости от времени и нашего местоположения. В одном случае порог в S7 будет сильно низкий потому что сам диапазон шумит на S7-S8 и АРУ будет "цепляться" за шум эфира, что приводит к дискомфорту и утомляемости. В другом случае S7 будет достаточен т.к. диапазон "тихий". Во вторых комфортный динамический диапазон сигналов от уровня шума до максимальной громкости, ограничиваемой системой АРУ, индивидуален и зависит от особенностей слуха оператора.

Таким образом мы приходим к тому, что правильно выставлять порог срабатывания АРУ на N дб выше уровня шумов. При этом параметр N задается самим оператором из условий максимального комфорта работы. И вот тут то нам может прийти на помощь наш S-метр, если мы его конечно правильно настроим и отградуируем.

Обычно S-метр разбит на два сектора - значения до S9 и значения превышающие этот уровень



Подключим детектор S-метра ко входу детектора АРУ и откалибруем его так, чтобы S9 - это был порог срабатывания АРУ. Очевидно, что вне зависимости от усиления по ПЧ и включенных аттенюатора/усилителя точка порога срабатывания АРУ будет находиться в том же месте шкалы. Таким образом все что в красном секторе - это область работы АРУ и компресии входного сигнала. Все что слева от S9 - зеленый сектор, область линейного усиления.

Можно оставить градуировку в левом зеленом секторе ступенями по 6дб, а можно и другими, вплоть до нелинейной шкалы с "растянутой" серединой и сжатым концом. В красном секторе работают те же правила - можно сделать градуировку ступенями по 10дб, или изменить ее на ту которая более нравится.

При работе в эфире выставим усиление ПЧ такое, чтобы шум эфира отклонял стрелку S-метра на некоторое значение, меньше порога срабатывания АРУ - отметки S9 на шкале S-метра. Чем ближе шум к отметке S9 - тем меньше динамический диапазон сигналов на выходе приемника и тем громче шум в отсутствии принимаемого сигнала, но зато и более различимы слабые станции, которые идут на уровне шумов

Если исходить из того, что S3 это "слабые сигналы, принимаются с трудом", то можно предположить что это сигнал на уровне шума. То есть мы выставляем шум эфира на S3. Тогда динамический диапазон до начала работы АРУ составит 30дб. Если такой ДД некомфортен для оператора то он легко его может уменьшить, выставляя шум на отметку S4-S5.

Точная привязка показаний S-метра не к абсолютному входному уровню, а к порогу србатывания систему АРУ на мой взгляд более целесообразно и позволяет быстро отрегулировать усиление по ПЧ либо принять решение о необходимости включения аттенюатора/усилителя.