System CTCSS

Wstęp

Gwałtowny rozwój techniki stawia przed radioamatorami-krótkofalowcami coraz nowsze możliwości i wymagania. Wielu amatorów, szczególnie ci młodsi, chwytają się za nowe techniki, o których kiedyś nam się nie śniło. Wystarczy wspomnieć o Packet Radio, łącznościach przez amatorskie satelity, ATV, pracę w pasmach mikrofalowych itp. Ci, którzy nie będą próbowali chociaż podążać za nimi – będą odpadali. Starsi Koledzy pamiętają jakim szokiem technicznym było odejście od modulacji amplitudy typu AM i wprowadzenie modulacji SSB, a na UKF także FM. Nie pomogły tu protesty zachowawczych krótkofalowców. Życie wymusiło zmiany i ci, którzy się do nich nie dostosowali – odpadali. Dzisiaj już nikt nie wątpi, że zmiany te były konieczne.

Obecnie stoimy w praktyce przed nowymi wyzwaniami. Jest ich wiele, ale w najbliższym czasie będzie to wprowadzenie systemu CTCSS, a w niedalekiej przyszłości fonia z modulacją cyfrową (DIGITAL VOICE), rozproszone widmo (Spread Spectrum) i inne.

W niniejszym artykule poruszona będzie tylko pierwsza sprawa – CTCSS

System CTCSS (Continious Tone-Coded Squelch System)

1. Jest to system, w którym sygnałom mowy (fonicznym) towarzyszy w sposób ciągły sygnał subtonu. Sygnał subtonu nadawany jest w sposób ciągły przez nadajnik. Odbiornik, odbierając ten sygnał, rozpoznaje jego częstotliwość (kod) i jeśli jest ona zgodna z częstotliwością na jaką jest zaprogramowany, to otwiera blokadę szumów i tor m.cz., pozwalając na odebranie emisji fonicznej, najczęściej z modulacją FM. Zanik sygnału subtonu powoduje automatycznie włączenie blokady odbiornika.

Działanie blokady w systemie CTCSS nie jest identyczne z konwencjonalną blokadą szumów (squelch) odbiorników FM, gdyż nie reaguje ona na poziom siły pola ani składowej szumowej, a jedynie na obecność subtonu w odbieranym sygnale. W praktyce, po detekcji sygnał jest doprowadzony do dekodera, który dokonuje analizy obecności uprzednio nastawionej częstotliwości. W zależności od wyniku tej analizy następuje otwarcie kanału m.cz., podobnie tak jak działa konwencjonalna blokada szumów (squelch-SQL) i sygnał foniczny dochodzi do głośnika. Prawidłowo uformowany tor foniczny TRX FM posiada w torze m.cz. pasmo przepuszczania 300 – 3000 Hz. Dlatego też subton o dokładnie określonej częstotliwości z zakresu 67.0 do 250,3 Hz jest praktycznie niesłyszalny.

Schemat blokowy RX:

 

ctcss1

 

 

W układzie nadajnika sytuacja jest bardzo prosta. W torze modulacji FM, po preemfazie dodawany jest z kodera sygnał subtonu CTCSS o wybranej częstotliwości i wspólnie z uformowanym sygnałem fonicznym moduluje on częstotliwość oscylatora VCO.

Schemat blokowy TX:

 

ctcss2

 

 

 

2. Na konferencji I Regionu IARU przyjęto następujące częstotliwości subtonów i ich oznaczenia:

Częstotliwości subtonów CTCSS w Hz oraz ich oznaczenia skrótowe:

A – 67.0
B – 71.9
C – 74.4
D – 77.0
E – 79.7
F – 82.5
G – 85.4
H – 88.5
I – 91.5
J – 94.8
K – 97.4
L – 100.0
M – 103.5
N – 107.2
O – 110.9
P – 114.8
Q – 118.8
R – 123.0
S – 127.3
T – 131.8
U – 136.5
V – 141.3
W – 146.2
X – 151.4
Y – 156.7
Z – 162.2
AA – 167.9
AB – 173.8
AC – 179.9
AD – 186.2
AE – 192.8
AF – 203.5
AG – 210.7
AH – 218.1
AI – 225.7
AJ – 233.6
AK – 241.8
AL – 250.3

Tony powinny mieć dokładności +/- 1%

3. Większość współczesnych przenośnych (handy) i przewoźnych (mobil) TRX dla pasma 145 MHz i 435 MHz posiada wbudowany układ kodera/dekodera CTCSS. Starsze modele są przystosowane do wbudowania opcyjnej płytki CTCSS. Najstarsze urządzenia (kwarcowe, lampowe) wymagają pracy konstruktorskiej nad wykonaniem takiej płytki i jej wbudowaniem do TRX. Schematy takich płytek były opracowane przed kilku laty przez kolegów z SP5, w związku z eksperymentalnym uruchomieniem takiego systemu.

Możliwe, że na podstawie niniejszego artykułu ktoś z kolegów zaproponuje nowoczesną wersję, łatwą do samodzielnego wykonania takiego kodera/dekodera.

4. Jak działa taki system pokazano na kolejnych rysunkach

W tym samym kanale simpleksowym 145.425 MHz pracują dwie grupy stacji, jedna z subtonem 88.5 Hz (subkanał H), druga z subtonem 203.5 Hz (subkanał AL).

 

ctcss3

 

 

 

Odbiornik nastawiony w kanale simpleksowym FM na 145.425 MHz, pomimo pracy w tym kanale innych korespondentów, pozostaje cichy do czasu pojawienia się sygnału subtonu o właściwej częstotliwości.

A jak to wygląda w przypadku przemienników FM?

Mamy dwa przemienniki A i B w kanale 145.750 / 145.150 MHz rozmieszczone w odległości ok. 120 km. Między nimi występuje strefa możliwości dostępu do każdego z tych przemienników obejmująca około 30 %. Znajdujący się tam rozmówca, uruchamiając w dotychczasowym systemie jeden z przemienników (A), jednocześnie uruchamia drugi przemiennik (B). Wywołuje to kolizję interesów, gdyż uniemożliwia on pracę innego korespondenta przez przemiennik (B). Jeśli warunki propagacyjne są “podniesione” to może to dotyczyć jeszcze innego, dalej położonego przemiennika (C) pracującego w tym samym kanale.

 

ctcss4

 

 

 

Takich sytuacji w Polsce jest wiele. Jest ona źródłem wzajemnych pretensji pomiędzy grupami posiadającymi takie przemienniki, prowadzące do żądań zamknięcia “tego drugiego” przemiennika.

Jeśli przemienniki A i B są uwarunkowane nadawaniem subtonu, to w strefie wspólnej korespondent może uruchomić tylko jeden przemiennik, według wyboru A lub B, prostym przeprogramowaniem CTCSS w swoim TRX. Nowsze TRX pozwalają wpisywać subton do pamięci co jeszcze bardziej ułatwia pracę. Wkrótce korespondent taki zapomina o tym, że wykorzystuje system CTCSS jak długo pozostaje w kontakcie z tylko jednym przemiennikiem.

5. Podwójny SQL w przemienniku

Pozwala on na znaczne polepszenie czułości względnej przemiennika, znajdującego się w eksponowanych miejscach, obciążonych znacznym smogiem elektromagnetycznym. W takim miejscu, w przypadku stosowania zwykłego SQL należy go podciągnąć do poziomu, który równa się maksymalnej wartości zakłóceń, co w większości przypadków prowadzi do znacznego zmniejszenia czułości.

Jeśli do analogowego SQL dołączy się równolegle dekoder CTCSS, to przez przemiennik będą przychodziły sygnały o poziomie większym od nastawionego poziomu analogowego SQL, tak jak w konwencjonalnym przypadku, ale także przemiennik będzie przełączał się na retransmisję po odebraniu zakodowanego sygnału CTCSS, o poziomie niższym niż ten, który uruchamia analogową SQL. Dobra detekcja subtonu CTCSS następuje już przy 10-12 dB/SINAD, co pozwala na wykorzystanie maksymalnej czułości niezależnie od nastawienia zwykłego, analogowego SQL.

 

ctcss5

 

 

Zachowanie się odbiornika w pobliżu silnego pola zakłócającego bez i z odblokowywaniem układu CTCSS SQL:

 

ctcss6

 

 

 

6. CTCSS w praktycznym zastosowaniu

W Polsce praktycznie, mimo stosowania już kanałów połówkowych, nie ma warunków na uruchamianie nowych przemienników w paśmie 145 MHz tak, by nie powstawały dalsze kolizje i strefy wielodostępowe. W Polsce czynnych jest 53 przemienników, co daje około 17 przemienników na 100 000 km, podczas gdy w Anglii zagęszczenie wynosi 59 przemienników na 100 000 km.

Anglicy uzyskali to przez podzielenie kraju na 23 różne strefy CTCSS obowiązujące w paśmie 145 i 435 MHz. Każdej strefie przyznano jedną z dziewięciu częstotliwości subtonu. Strefy i częstotliwości kanałów tak dobrano, aby nie było miejsc, w których przy tej samej kombinacji subtonu i kanału można byłoby uruchomić jednocześnie dwa lub więcej przemienników. Większość tych przemienników można uruchomić tonem 1750 Hz, lecz od kultury użytkownika zależy czy nie będzie tego robił w miejscu, w którym ma dostęp jednoczesny do dwóch przemienników. Otwieranie samą falą nośną jest nieskuteczne, bo przemiennik na nią nie reaguje.

W podobnym kierunku idą Czesi i Słowacy. W Czechach na 23 przemienniki w paśmie 145 MHz, trzy nowe mają już CTCSS, zaś w paśmie 435 MHz na 14 przemienników już 5 ma CTCSS.

7. U nas w kraju nadal ciągle powstają grupy inicjatywne, starające się o uzyskanie kanału dla przemienników. W większości regionów Polski nie ma możliwości znalezienia bezkolizyjnego kanału. Praktyka wskazuje, że kanały “połówkowe – X” nie rozwiązują problemu, gdyż wiele przemienników jak i sprzętu indywidualnego nie spełnia normy 12F3 i przy odstępie 12.5 kHz występują silne przesłuchy międzykanałowe z pobliskich przemienników. Z tych powodów dla nowych przemienników musi być wprowadzony obowiązek stosowania systemu CTCSS, a także bardzo celowym jest, aby przy okazji modernizacji istniejących już przemienników, wprowadzano opcję CTCSS.

Powstaje jednak problem jak podzielić na wzór Anglii teren kraju na obszary, którym będą przyznawane częstotliwości subtonów. Podział taki nie może bazować na podziale administracyjnym (okręgi, województwa, powiaty itd.), gdyż dotyczy zupełnie innej dziedziny.

Z tego powodu UKF Manager PZK pełniąc funkcję pomocniczą dla ZK PAR jako koordynator częstotliwości przemienników analogowych FM zwraca się do wszystkich zainteresowanych o zgłaszanie propozycji podziału kraju na strefy CTCSS. Im propozycji będzie więcej, tym łatwiej będzie można przeprowadzić analizę i wybrać najbardziej optymalną wersję. Wstępnie można by przyjąć wykorzystywanie tylko 25 subtonów spośród 38, gdyż ułatwi to wykonanie standardowych koderów/dekoderów CTCSS. Jednocześnie celowym byłoby opracowanie nowoczesnego układu takiego kodera/dekodera i opublikowanie na łamach naszej prasy amatorskiej, a nawet uruchomienie ich produkcji.

Jelenia Góra 14.04.1998 r.

UKF Manager PZK
Zdzisław Bieńkowski SP6LB

1,060 total views, 1 views today

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

CAPTCHA
Change the CAPTCHA codeSpeak the CAPTCHA code