На конференции форума CQHAM.ru «Выходная мощность» в одном из сообщений был опубликован перевод на русский язык разъяснения понятия «Пиковая мощность огибающей» из ст. 1.157 Регламента радиосвязи ITU (RR ITU), который некоторыми участниками форума был воспринят как извлечение из какого-то, вроде бы, официального документа. Поскольку моя статья «О пиковой мощности», опубликованная ранее на сайте СМР, касается в основном перевода этого пункта Регламента, не могу оставить без комментариев этот якобы официальный (?) перевод:

«1.157 Пиковая мощность огибающей (радиопередатчика). Подводимая от передатчика к фидеру антенны мощность, усреднённая за время одного радиочастотного периода, соответствующего максимальной амплитуде модуляционной огибающей при нормальных режимах работы».

 

Откровенно говоря, этот перевод искажает истинный физический смысл, заложенный RR ITU в понятие «пиковая мощность огибающей» и представляет собой «смесь» определения максимальной эффективной мощности по RR ITU и определения максимальной мгновенной мощности по ГОСТу РФ.

 

Посудите сами. Во-первых, в оригинале английского текста слова «amplitude» нет вообще. Есть слово «crest», которое переводится совсем не как «амплитуда» и, следовательно, речь здесь об амплитуде не идёт, а выражение «соответствующего максимальной амплитуде модуляционной огибающей» целиком заимствовано из ГОСТовского определения пиковой (максимальной мгновенной) мощности, без анализа смысла.

 

Во-вторых, это определение противоречит определению, приведённому в статье 1.158. Пиковая мощность - это максимальная эффективная (средняя) мощность модулированного колебания. А эффективная (средняя) мощность модулированного сигнала, согласно пункту 1.158, определяется «в течение достаточно длительного промежутка времени по сравнению с периодом наиболее низкой частоты модуляции…». А не за период, «соответствующий максимальной амплитуде модуляционной огибающей».

 

И вообще, как понимать: «период, соответствующий амплитуде»? Период – это промежуток времени, за который совершается одно колебание. А амплитуда – это наибольшее значение колеблющейся величины (напряжения, тока), по отношению к нулевому значению. В состоянии наибольшего значения эта величина (напряжение, ток) находится всего какое-то мгновение, миг, промежуток времени реально не поддающийся измерению. Амплитуда не колеблется, это постоянная величина в колебательном процессе. Амплитудное значение колеблющейся величины может только циклически повторяться, в таком случае это должно быть оговорено в формулировке определения. (Например: «… в течение периода циклического повторения максимальной амплитуды…»).

 

Но всегда ли максимальная амплитуда будет соответствовать самой низкой частоте модуляции? А если используется ограничение низких и подъём высоких частот в speech-процессоре? Тогда низкочастотные и среднечастотные составляющие спектра не попадут в «список» для оценки мощности и средняя мощность сигнала будет занижена. Поэтому и выбирается для оценки мощности модулированного сигнала период колебания соответствующий самой низкой частоте модуляции, чтобы учесть все частоты в спектре сигнала. Из приведённого выше перевода получается, что пиковая мощность – это усреднённая мощность, развиваемая на пике максимальной амплитуды, т. е., средняя максимальная мгновенная мощность (?). Максимальное средним быть не может, это всё равно, что «высокий господин низенького (или среднего) роста». Это просто неудачная попытка подогнать Регламент ITU под ГОСТ РФ.

 

Наиболее достоверный перевод ст. 1.157 и комментарий к нему дал Anatoly (KC8HYP) (см. «Глас народа»). Этот перевод на указанном выше форуме опубликовал Vytas (LY3BG), цветом выделено им же:

"Пиковая мощность (РЕР): Средняя мощность, посылаемая в антенно фидерную линию передатчиком за один период радиочастоты на вершине (пике) модуляционной посылки в нормальных условиях связи".

 

Вот только слово «на пике» (подчёркнуто и перечёркнуто мной) здесь по смыслу не подходит. В английском оригинале текста здесь употребляется слово «at the crest», которое переводится как на вершине, на гребне (горы, волны) Это слово как нельзя лучше отражает физический смысл понятия, о котором идёт здесь речь.

И слово «envelope», как считает KC8HYP, здесь используется в другом значении. Я солидарен с ним. Это слово переводится не только как «огибающая», но и как «конверт», «обёртка», «оболочка», «посылка». Понятие «огибающая» обычно используется при разъяснении принципа модуляции, чтобы показать, что амплитуда промодулированного сигнала изменяется по закону модулирующего сигнала. Огибающая - это мнимая, воображаемая кривая, на самом деле её не существует, и для определения мощности модулированного сигнала слово «огибающая» совершенно ни к чему.

Рис.1

 

На рис.1 изображён модулированный однотональный сигнал (красный цвет – несущая, синий – огибающая). В какой-то момент времени t-n уровень огибающей (по графику) достигает максимального значения – Umx , однако, уровень несущей в этот момент времени равен нулю, т. е. в этот момент времени ничего не излучается. В таком случае выражение «мощность на пике огибающей» теряет всякий смысл. Здесь вместо слова «огибающая» по смыслу лучше подойдут выражения «посылка модулированного радиосигнала», «модуляционная посылка», или как в ГОСТе РФ просто «радиочастотный сигнал». Т.е., здесь речь идёт о спектре модулированного радиосигнала на выходе передатчика, соответствующего какому–то кратковременному излучаемому сигналу.

Рис.2

 

На этой спектрограмме (рис.2) зафиксирован реальный SSB сигнал на выходе передатчика, в реальном времени, промодулированный звуком «а-а-а». Не напоминает ли он нам вершину горного хребта, гребень горы? Только здесь пиков гораздо больше, чем на гребне настоящей горы. Максимальную высоту горного хребта определяют по высоте самого высокого пика. А среднюю высоту горного хребта (гребня горы) определяют как сумму высот всех вершин, пиков, делённую на их число.

 

Аналогично поступают и при определении мощности модулированного радиосигнала. В спектре SSB радиосигнала может содержаться сотни и тысячи разных частот разной амплитуды (пиков), в зависимости от модулирующего сигнала. Мощность, развиваемая на одном пике, амплитуда которого наибольшая в спектре радиосигнала (а не на пике огибающей) – это и будет максимальная мгновенная мощность радиосигнала или пиковая мощность по ГОСТу РФ (неудачное выражение: «мощность на пике огибающей»). А средняя суммарная мощность всех пиков в радиосигнале (на гребне радиосигнала), вычисленная интегрированием за период, соответствующий самой низкой частоте модуляции, это будет эффективная (средняя) мощность.

Радиосигнал, промодулированный другим набором звуков (другим словом) будет содержать уже другие частоты в спектре. На рис.3 представлены спектрограммы речевого сигнала для разных звуков, где видно, что разным звукам соответствует свой набор частот с разными амплитудами.

Рис.3а (Звук р-р-р).

 

Рис.3b (Звук л-л-л).

 

Рис.3с (Звук ж-ж-ж).

 

Рис.3d (Звук щ-щ-щ).

 

Радиосигналы, промодулированные этими частотами будут отличаться по составу спектра частот и будут иметь разную эффективную (среднюю) мощность.

 

А максимальная эффективная (средняя) мощность, которую способен отдать передатчик - это и будет пиковая мощность радиочастотного сигнала (огибающей) - РЕР. Таким образом, слово «пиковая» в этом выражении употребляется не в смысле «на пике» (на амплитуде), а в смысле «максимальная» и вычисляется эта мощность не на одном пике в радиосигнале, а как средняя мощность всей его вершины (на всех пиках).

 

У С.Г.Бунина-Л.П.Яйленко «пиковая мощность» - это максимальная эффективная мощность, которая может быть достигнута модулированными колебаниями только на пиках радиосигнала в линейном режиме работы. Но, (как в одном анекдоте: « …может он и сможет, да кто ему даст»), на практике это не допустимо, в виду резкого роста внеполосных излучений. По этой причине средняя (эффективная) мощность в SSB режиме и для некоторых других видов модуляции устанавливается меньше пикового значения (в зависимости от пикфактора). Пределом пиковой мощности передатчика является эффективная (средняя) мощность синусоидального немодулированного колебания.

 

А вообще-то, у С.Г.Бунина и Л.П.Яйленко хотя и встречаются отдельные неувязки, что касается разъяснения понятия пиковой мощности то, на мой взгляд, это самое подробное и полное разъяснение из всех встречаемых разъяснений. Нужно обращать внимание не только на формулировки, но и вникать в пояснения к ним, проанализировать формулу для эффективной (средней) мощности для разных значений коэффициента модуляции. Эта формула (1) и её краткий анализ приводится в статье «Об эффективной мощности». Формулировка понятия пиковой мощности в редакции Бунина-Яйленко нисколько не противоречит Регламенту радиосвязи ITU.

 

В. Костычев, UN8CB

г. Петропавловск.

http://smham.ucoz.ru/publ/12-1-0-306