Wireless !, telegrafia fără fir...nimic mai simplu !

>>>>>>>>>>> -.-. --.- >>>>> ..--.. >>>>>>>>

ing.prof. Şuli I. Iulius, YO2IS

Cotidianul tot mai complicat şi sofisticat care ne înconjoară, ne face sa uităm adesea mijloacele simple ale existenţei noastre, uneori mai ieftine ba chiar mai eficiente decât cele la modă azi. Nici radioamatorismul nu scapă de această dilemă, complicând pe zi ce trece echipamentele folosite, ceace determină o drastică reducere a numărului celora capabili să realizeze proiecte în regie proprie, acei 'home-brewers' sau autoconstructorii deceniilor trecute. Zâmbesc după ce aflu condiţiile de lucru ale unui radioamator YO sau de ce nu din Siberia, care până mai ieri făcea trafic folosind fie un A-412, fie un UW3DI 'home made' şi poate un Quad, acum se făleşte cu un FT, TS, IC sau chiar kit QRP...şi un yagi cu 'n' elemente de 'firmă', fără însă să constat o semnificativă creştere a performanţelor sale competiţionale sau de trafic DX,...deh, tot.moda şi atât !. Tot la zâmbete ajung când amicii interesaţi în chat-urile YO de pe Internet, îmi relatează cu pasiune despre argumentele contra (mai rar 'pro' !) a celora care dezbat subiectele articolelor mele, uneori ascunzându-se sub câte un indicativ de...complezenţă sau negând ceace au afirmat la o întâlnire 'de visu'. Ciudat este că bună parte dintre ei n-au scris nici măcar UN SINGUR RÂND care să fi fost publicat vreodată într-o revistă pentru radioamatori, dar se 'pricep' la...analize şi dezbateri. Doresc să menţionez că articolele mele sunt scrise pentru cei care înţeleg şi agrează subiectul tratat. Citez aici un motto extras dintr-o carte biligvă, scrisă cu litere slavone şi tipărită în 1827 : 'Nici eu la tot cititoriu, nici tot cititoriul mie (văo) place' sau originalul din latină : 'Nec ego omni Lectori, Lector, nec mihi quisque placet'... Pe atunci nu exista Internet, dar după aproape două secole sentimentele umane nu s-au prea schimbat, unii oameni au rămas la fel de...'oameni' !. Dar să revenim la... titlu, telegrafia fără fir, evident în codul Morse, cunoscută şi ca CW (Continous Wave), codată cu A1A în regulamentul de radiocomunicaţii, a fost cea care a permis realizarea cu mai bine de un secol în urmă a primelor radiocomunicaţii, faimoasa comunicaţie 'wireless', adică fără fir. Noţiunea de 'eter' (v. 'Dicţionar tehnic de radio şi televiziune' ed.1975 p.181, 'Radiotehnica' I.P.Jerebţov, ed.1956 p.56) ca mediu / spaţiu de propagare fiind destul de rar folosită în radiocomunicaţii. Demn de amintit că asociaţia radioamatorilor australieni, fondata în 1910, păstrează încă titulatura de la începuturi, 'The Wireless Institute of Australia', ( WIA ). Interesant, că 'wireless' fac azi şi internauţii, atunci când acceseză Internet-ul prin 'lan-link'-uri pe 2.4GHz. Sunt însă puţini cei care şi pricep ce se întâmplă în acele 'black-box'-uri ce asigură radiocomunicaţia, e doar la modă expresia anglofonă... 'who cares about'... În goana lor după maximizarea prestaţiei şi de ce nu a profitului, profesioniştii sunt pe cale să renunţe definitiv la telegrafia fără fir. Cu mulţi ani în urmă tot ei s-au dezis de ambarcaţiunile cu vele, care însă în mod surprizător n-au dispărut ca 'mijloc de învăţământ' pentru viitorii marinari şi ofiţeri de marină civili sau militari, pentru navigaţia sportivă sau de agrement. Să sperăm că probabil, ceva similar, se va întâmpla în anii care urmează şi cu radiotelegrafia morse. Citeam nu demult copia electronică a cărţii faimosului DX-man ON4UN, destinată benzii de 160m (Top Band !)....unde la pagina 2-10 e scrisă o remarcă, care în traducere liberă ar suna aşa : 'Nu există dubii, când e vorba de condiţii limită de propagare, TELEGRAFIA (CW) este mult superioară faţă de FONIE. Ea separă BĂRBAŢII de rest.' Cu toate progresele înregistrate de procesarea digitală a sunetelor (DSP), decodarea automată a semnalelor morse în condiţii dificile de trafic se face anevoios chiar şi cu cele mai performante calculatoare. Operatorul uman este încă superior maşinii, şi cu toată automatica făcută în timp

real cu multe procesoare / calculatoare, încă avem nevoie de un skiper la veliere, ba chiar şi de pilotul de curse de la Formula 1 !. K1JT, John Taylor, laureat al Premiului Nobel, o notorietate în radiocomunicaţii profesionale, autorul faimosului program WSJT, a trebuit să renunţe la codul morse şi să rescrie codarea mesajelor în FSK441, asta pentru a 'ajuta' DSP-ul şi...a putea elimina implicarea în decodare a operatorului uman !. Astfel un QSO tip WSJT va putea fi realizat acum complect automatizat (existând anexată şi o bază de date cu indicativele posibililor corespondenţi) prin folosirea unui mic 'server' scris în Pascal sau chiar Basic !, şi... până revenim acasă de la plimbare sau cumpărături, vom avea în log un DX pe 6m sau 2m EME. Desigur telegrafia morse nu este la îndemna oricui, trebuie un Q peste mediu, dacă se poate 'ureche muzicală', o bună coordonare a digitaţiei, atenţie distributivă, capacitate de efort, rezistenţă la stress şi...multă perseverenţă. Chiar şi transmisia, aparent mai simplă decât recepţia, presupune redactarea mentală a unui text în limba română, traducerea lui în engleză sau în altă limbă, cu adăugirea după nevoie a codului Q şi a abrevierilor uzuale (gm, tks, om, gl, cuagn...), defalcarea textului în cuvinte apoi în litere-cifre, convertirea acestora în cod morse, transmiterea manuală cu cheia de manipulare şi evident controlul semnalului transmis (feedback!). Sunt puţini cei ( tip super-man !) care în timp ce transmit morse manual cu redactare mentală, mai pot de exemplu diloga cu o altă persoană sau scrie ceva cu cealaltă mână... hi !. Dacă aţi promovat examenul pentru certficatul de radioamator CEPT şi doriţi să vă probaţi capacitatea intelectuală şi rezistenţa la stress, vă propun o sesiune de trafic cu simulatorul PED sau faimosul RUFZ. Incercaţi apoi să faceţi aceiaşi treabă folosind pentru decodare ( de la PC la un alt PC ! ) un program cu DSP rulând sub WIN-XP pe un PC de 3GHz... ( cu care de regulă unii novici fac trafic CW de tip 'hello-good bye'...), faceţi apoi raportul prestaţie / preţ...şi sigur veţi afla ce e mai ieftin să învăţaţi morse !. De la începuturi, transmiterea semnalelor morse prin fir, a presupus existenţa unei chei de manipulare acţionată vertical, pe care azi le denumim generic 'manipulatoare simple' şi care au devenit pentru unii radioamatori preţioase obiecte de colecţie. Ele presupun pe lângă cunoştiinţe de operare şi o...condiţie fizică deosebită, mai ales în cazul traficului radio în competiţiile de lungă durată. Un material interesant despre evoluţia manipulatoarelor scris de G3YWX, a apărut tradus de YO3GWR în revista noastră nr.3/2004 p.11-12. Cred că era utilă şi o notă despre manipulatoarele folosite de telegrafiştii români ( MAN, CFR, NAVROM, TAROM). Am un QSL de la un radioamator din Elveţia pe care sunt desenate poziţiile tipice ale mâinii pe manipulatorul simplu, funcţie de caracterul operatorului, care îşi va lasă astfel 'amprenta' asupra semnalului morse transmis. Imagini reluate recent şi în ‘îndreptarul de trafic’ scris de acelaşi ON4UN împreună cu ON4YY şi publicat pe site-ul ARRL.org. La începutul secolului XX, odată cu debutul telegrafiei fără fir, au apărut şi primele manipulatoare semiautomate (MSA), care produc prin acţionarea unei chei mecanice, de regulă acţionată orizontal, spre stânga o succesiune de linii (dash) iar spre dreapta o succesiune de puncte (dot), care trebuiesc combinate în cod morse de către operator, efortul fizic fiind substanţial redus. La început au fost cele mecanice de tip dulplex, apoi vibroplex, denumite şi bug-uri mecanice, au urmat în anii '40 cele electronice cu tuburi, în 1960 cele cu tranzistoare, în deceniul şapte cele cu circuite integrate TTL sau CMOS (au existat şi DTL...!), integrate specializate şi de dată mai recentă faimoasele PIC-uri, toate având ca finalitate reducerea efortului fizic, codarea corectă şi mărirea vitezei de transmisie. Se pot folosi şi sisteme de memorare electronică a semnului transmis, ceace face ca practic la apăsarea simultană a celor două chei să fie transmis alternativ un punct şi o linie (litera A în cod morse) metoda fiind denumită 'squezze' sau 'iambic', definită astfel în 'Amateur Radio Encyclopedia' ed. W1GV, cu cuvântul KEYER la p. 271 şi SEMIAUTOMATIC KEY la p.434 Desigur mesaje codate în morse se pot transmite şi-n mod automat cu dispozitive electromecanice sau electronice care preiau mesajele stocate de pe diverse suporturi de memorare ca de exemplu: benzi magnetice ( tip buclă închisă erau folosite în traficul Meteor Scatter de YO7VS şi apoi de YO2IS), cartele perforate, matrici cu diode scanate de numărătoare, memorii ROM sau EPROM, RAM static sau flash, PIC-uri ş.a.

A făcut epocă în anii '70, MSA-ul dotat cu o memorie RAM statică de 2048 Byte (faimoasele pe atunci 2102), denumit şi 'Accu-Keyer' realizat de WB4VVF şi publicat ani la rând în 'HANDBOOK'-ul ARRL. Era o adevărată 'uzină' cu 29 de integrate TTL şi afişoare cu LED, care consumau la 5V câţiva amperi, fiind ideal pentru concursuri şi trafic Meteor-Scatter (MS). O variantă de MSA cu memorie RAM, pe care l-am folosit la traficul MS a fost publicată în revista 'Tehnium' 3/1977, p.6 Există şi numerose programe de calculator care generează pe un periferic (COM, LPT, sau USB) semnale morse, chiar şi programe pentru competiţii (LOG) care pe lângă mesajele 'prefabricate' (macro-uri) transmise automat au şi facilitatea de a genera prin soft funcţia de MSA acţionat din exterior cu o cheie de manipulare (N6TR ş.a.). O aplicaţie dealtfel implementată la majoritatea transceiverelor moderne, din păcate nu prea des utilizată !. Până să apară WSJT ca alternativă la MS în HSCW (high speed CW) erau în vogă programe ca MS-SOFT de la OH5IY sau MS-DSP scris de 9A4GL. Ele asigurau trasmisia HSCW la peste 2000 LPM şi recepţia în format WAV, cu playback la viteză mică pentru decodarea de către operator !. Prezint în continuare, fără a intra în detalii funcţionale sau constructive, zece variante de scheme cu manipulatoare semiautomate ( MSA ), care se pot constitui în proiecte realizabile la un sfârşit de săptămână...ploios !, similare cu acele 'Week-end projects' propuse de publicaţiile ARRL încă din anul 1979, dar prea puţin promovate de revistele noastre. Desigur multe fac parte din categoria RETRO, prezenarea lor având şi un caracter de retrospectivă, fiind însă utile celora dornici să aibe în colecţie modele arhaice de MSA-uri. Şi aici apare o nouă modă, în multe ţări ( JA, W, DL... ), există cluburi de radioamatori interesaţi în construirea şi achiziţionarea echipamentelor retro funcţionale. DJ7ST organizează anual un concurs la care pot participa staţii care utilizează echipamente industriale sau 'home made' mai vechi de 25 ani !. Iată schemele MSA clasice utilizate de radioamatori din 1940 şi până în zilele noastre: 1. MSA cu un tub electronic, FIG.1

2. MSA cu un tranzistor cu Ge, FIG.2

3. MSA cu două tranzistoare cu Si, FIG.3

4. MSA cu circuite integrate TTL v.1, FIG.4

5. MSA cu circuite integrate TTL v.2, FIG.5

6. MSA cu circuite integrate CMOS v.1, FIG.6

7. MSA cu circuite integrate CMOS v.2, FIG.7

8. MSA cu circuit integrat analogic NE555, FIG.8

9. MSA cu circuit integrat specializat Curtis 8044, FIG.9

10. MSA cu microprocesor PIC 16F84, FIG.10 Incep cu câteva idei privind particularităţi ale elementelor şi problemelor comunne tuturor acestor MSA. a. Chei de manipulare b. Circuite de manipulare electronică şi anti-clics c. Protecţia la tensiunile de radiofrecvenţă d. Surse de alimentare e. Etalonarea vitezei de transmisie a. Cheia de manipulare este practic interfaţa dintre operator şi MSA, construcţia ei trebuie să ţină seama de mai mulţi factori - conformaţia anatomică a operatorului, stângaci-dreptaci, mărimea mâinii, mobilitatea digitaţiei, reflexe ş.a. - viteza normală şi optimă de trafic telegrafic - greutatea maximă a cheii, pentru trafic fix sau portabil - cerinţe de design şi estetică ... că deh, vin şi vizitatorii ! La construcţia clasică avem nevoie de o armătură centrală mobilă, care să facă prin deplasare pe orizontală câte un un contact electric cu cele două armături fixe care comandă secvenţeţe de punct şi linie, după care să revină într-o poziţie neutră. Există însă şi configuraţii atipice, când se folosesc două taste cu contacte normal deschise, montate alăturat, care se acţionează prin apăsare ( push-button ), sau senzori care acţionează la simpla atingere cu degetele !. Cheia cea mai simplă şi uşor de executat foloseşte armăturile recuperate de la relee electromagnetice, păstrându-se montura originală. Armătura mobilă va fi centrată pe o poziţie neutră fără să facă contact cu armăturile fixe, apoi va fi prelungită cu o bucată de tablă cositorită

pe care se va lipi cu adeziv o bucată de plastic, care poate fi de exemplu şi coada de la o periuţă de dinţi scurtată la cca 40-50mm. Fixarea de cutia manipulatorului se face cu două colţare, iar rigidizarea armăturii centrale, pentru evitarea vibraţiilor, se poate cu bucaţi de burete prinse între armături. Desigur este o cheie de tip 'moale', destinată celor cu mână ...uşoară, care are avantajul simplităţii, costului redus şi minimului de efort !. Şapte din cele opt MSA-uri de la YO2IS folosesc acest tip de cheie, unele în funcţiune de peste 3 decenii. Iată ce MSA-uri folosesc la diversele mele echipamente: TTL v.1 la TCVR us-uus, CMOS v.1 la TCVR 14MHz portabil, DTL v.is la TCVR A412is, TTL-v.is la TCVR 3.5MHz KOLIBRI, Accu-Keyer la MS-UUS / QRS-VLF, PIC 89C2051 a la YO7CKQ la TCVR US - VLF...cu cheie gen 'Becher', desigur totul... 'home-made' !. Există o sumedenie de tipuri de mecanisme destinate acţionării cheilor de manipulare. Majoritarea sunt complexe din punct de vedere mecanic / constructiv, deci destul de scumpe atât datorită manoperei cât şi a materialelor folosite ( placa de baza putând fi din marmoră de Carrara sau Ruşchiţa, lemn de mahon sau cedru, contacte din argint aurit sau platină ş.a ). b. Circuitele de manipulare electronică au început să fie folosite de către radioamatori la începutul anilor '60. Cel care a fost YO2BI a publicat în revista 'Sport şi tehnică' descrierea unui MSA cu tuburi şi manipulaţie complect electronică. Deşi multe MSA-uri folosesc în circuitul de manipulare relee de tip reed, de regulă circuitul real de manipulare al emiţătorului este de tip electronic fiind implicat şi circuitul de comandă vocală (VOX), comandat cu un generator de ton !. Echipamentele cu tuburi sunt comutate prin tuburi manipulate prin blocarea cu tensiuni negative aplicate pe grila de comandă, iar cele cu semiconductori prin semiconductori de comutaţie manipulaţi prin tensiuni aplicate bazei. În fig.11a, b, fig.12, fig.13 sunt prezentate diverse variante de manipulare electronică folosite uzual în echipamentele pentru radioamatori. Scheme mai elaborate sunt descrise în Handbook-rile anilor '80, de exemplu la pag.19-5 din HBK 1987.

Clics-urile de manipulare pot fi generate direct din circuitul manipulat sau pot apare în lanţul de amplificare RF din cauza funcţionării defectuoase a acestuia ( nelinearităţi, autooscilaţii s.a). Cauza cea mai frecventă este datorată fronturilor abrupte a semnalului de comutare, care generează şi armonicile impare corespunzătoare frecvenţei comutării. Forma acestora poate fi lesne modificată (rotunjită) prin componente pasive de tip RC, rotunjirea exagerată a semnalului de comutare are ca efect aşa numitul semnal 'tip clopoţel', plăcut la ureche dar ineficient la traficul DX. Supărătore pot fi şi zgomotele generate de sistemele QSK (break-in) care comută inclusiv antena, permiţând recepţia în scurtele pauze dintre semnele unui caracter. Majoritatea transceiverelor comutând prin sistemul VOX (prioritară fiind emisiunea SSB !) asigură doar un semi-break. In fig.14 sunt câteva idei practice anticlics destinate pentru circuitele de manipulare în etaje RF cu tuburi sau semiconductoare.

Este util să avem un receptor de control al emisunii A1A proprii, chiar şi cele mai sofisticate şi moderne transceivere se pot defecta şi pot genera clicsuri, semnale cu QRI - QRH, chirpy sau ton care sa nu fie T9 !. E bine să te poţi convinge singur de calitatea semnalului telegrafic emis în bandă. c. Protecţia MSA la curenţii de radiofrecvenţă, este necesară în deosebi la traficul cu puteri mari, la sisteme de pământare necorespunzătoare, la raporturi de unde staţionare mari, la vecinătăţi nedorite generatoare de RF ( staţii BC, TV, CB, dispecerate taxi, electromedicale s.a). Tensiunea perturbatoare de RF poate compromite funcţionarea generatorului de tact (clock) având ca rezultat variaţii ale vitezei de transmisie, comutarea aleatorie a circuitelor logice, ceace compromite codarea corectă sau în caz extrem chiar blocarea circuitului de manipulare. De regulă tensinea de RF pătrunde în MSA prin conexiunea către emiţător dar poate ajunge şi prin reţea, fiind necesară montarea unui filtru LC. Decuplarea cu capacităţi ceramice de 1-10nF şi/sau montarea unor perle de ferită poate rezolva uneori problema. La emiţătoarele din UUS, eficacitatea decuplărilor capacitive este uneori nesatisfăcătoare fiind necesară înserarea în circuit a unor rezistoare de ordinul zecilor/sutelor de Ohmi sau a unor şocuri cu miez de ferită cele mai eficace fiind cele de tip VK200 ( miez cilindric cu 6 găuri).

d. Sursele de alimentare pentru MSA-uri pot fi clasice care aduc tensiunea de la reţea la parametri de curent continuu necesari funcţionării corecte sau diferite configuraţii de baterii. Sunt de preferat sursele montate pe acelaşi şasiu cu MSA-ul se evită în acest fel conductorii de alimentare lungi care pot colecta curenţi de RF nedoriţi. Atenţie la autooscilaţiile care pot apare la stabilizatoarele de tip 78XX atunci când nu sunt montate/decuplate corespunzător. Este important şi filtrajul în special la MSA-urile cu CI TTL (DTL) mai puţin imune la semnale parazitare. Firma MFJ a evitat montarea unei surse de la reţea preferând folosirea unei baterii de 9V la modelul 'de luxe' echipat cu faimosul integrat 8044 de la Curtis. Incercarea de-a include o sursă conectată la retea a fost un eşec la capitolul RF. Montarea unui LED ne asigura controlul tensiunii de alimentare iar un al doilea montat paralel pe circuitul manipulat va vizualiza funcţionarea corectă a MSA-ului. Sursele de alimentare pot fi determinante atunci când lucrăm portabil sau mobil şi nu dispunem de mijloace de depanare. Este util să avem ca 'rezervă' chiar şi un manipulator simplu !. e. Etalonarea vitezei de transmisie este o veşnică dilemă a celora care construiesc MSA-uri. Practic sunt folosite ca unităţi de măsură : LPM, WPM şi BAUDS, între care există următoarele relaţii: 1 WPM = 1.333 BAUDS de ex. 45.45 Bauds = 60.6 WPM 1 WPM = 5 LPM 25 WPM = 75 LPM WPM - words per minute WORD = CUVÂNT LPM - letters per minute LETTER = LITERĂ / CIFRA Convenţional 1 WORD = 50 BIT etalonul PARIS deci 1 LETTER = 10 BIT Punct = 1 Bit , Linie = 3 Bit , Spaţiu între semne = 1 Bit Spaţiu dintre caractere = 3 Bit , Spaţiu dintre cuvinte = 7 Bit La transmiterea a 12 cuvinte PARIS pe minut, respectând regulile de mai sus, viteza va fi de 60 LPM sau 12 WPM. De menţionat că asta e cerinţa pentru certificatul de radioamator CEPT. Viteza se poate etalona cel mai comod măsurând frecvenţa oscilatorului de tact din MSA. Relaţia de calcul este : WPM = 1.2 Fclk de ex. 10 WPM = 50 LPM Fclk = 10 / 1.2 = 8.3 Hz 75 LPM - 12.5 Hz 100 LPM - 16.6 Hz 150 LPM - 25 Hz 200 LPM - 33.2 Hz Valoarea vitezei se poate marca pe cursorul potenţiometrului care determină frecvenţa oscilatorului. Neîndoios telegrafia fără fir traversează un moment de cumpănă, sunt rare acele QSO-uri tip dialog ('rag-chew') din anii care au trecut. Mi-a făcut plăcere să reîntâlnesc în câte un interesant QSO CW, pe banda de 40m, de la staţia clubului YO2KAB împătimiţi OM ai telegrafiei YO3AAJ/P, YO4SI/P, YO4CSE, YO7BGB, YO7VG, YO9GMO. Din păcate, la noi şi nu numai la noi, generaţia tânără lipseşte ( deocamdată !) din traficul CW clasic. ing.prof. Şuli I. Iulius, YO2IS Timişoara la 7 octombrie 2008 Copyright 2008 YO2IS

Republicat în http://tehnic.frr.org.ro la 27 sep 2016 – la fel de actual ca acum 8 ani