RST: Слышимость сигнала, Сила сигнала, Тон сигнала, стандарты и уровни калибровки S-метров

Введение в систему оценки сигналов по коду RST

При использовании телеграфа (CW) и телетайпа (RTTY) передаются кодовые сообщения RST с набором из трёх цифр, тогда как в телефонной связи (SSB, FM) указываются лишь две цифры, характеризующие чёткость и мощность принимаемого сигнала. Качество модуляции телефонного сигнала обычно оценивается словесным образом, если это возможно в конкретной ситуации.

В мире радиолюбителей DX-связь считается полноценной (успешной), когда операторы смогли обменяться позывными и оценками качества своих сигналов без посторонней помощи, что называется рапортами (reports).

Оценка слышимости сигнала

В голосовой связи оценивается с помощью двух цифр. Первая, от 1 до 5 – разборчивость сигнала, а вторая , от 1 до 9 – сила сигнала.

R (баллы) Разборчивость:

S Сила (громкость) сигнала:

T Тон телеграфного (CW и RTTY) сигнала:

Передача оценки принимаемых сигналов необходима для того, чтобы оператор понимал, как его сообщение воспринимается, и мог корректно адаптировать свою тактику связи (например, нужно ли повторять информацию и насколько динамично это делать, требуется ли уточнить направление антенны, в порядке ли работа передатчика и т.д.). Поэтому недостоверные рапорты — это лишь бесполезная трата времени. Однако, учитывая, что сигналы подвержены замираниям и помехам, небольшие ошибки в коэффициентах R или T, а также до двух баллов в S, не являются критичными.

Три цифры кода RST (или две в RS) независимы друг от друга и отражают разные характеристики сигнала. Разбираемость сигнала, его сила и качество модуляции — это разные параметры. Например, возможны случаи, когда сильный сигнал (RS 29) плохо разбирается, а слабый сигнал (RS 52) воспринимается отлично. Неверным будет лишь сочетание RS 51.

Тон телеграфного передатчика незначительно влияет на разборчивость, но может увеличивать занимаемую полосу, создавая помехи. Исправная оценка тона всегда остается актуальной.

Передавая рапорт, мы оцениваем принятый сигнал, а не его исходное качество. Сигналы могут изменяться при отражениях, что делает оценку параметров затруднительной.

Стандарт IARU устанавливает границы чувствительности для S-метров, но адаптация может варьироваться в зависимости от диапазона и используемого оборудования.

Про S-метры

Если с оценкой разборчивости сигнала всё понятно, то с громкостью всё обстоит иначе.

Радиолюбители нередко опираются на собственные субъективные ощущения или показания S-метров для информирования корреспондентов о "силе" принимаемых сигналов. В первом случае как слышим так и оцениваем, слышит человек громко и разборчиво, рапорт 59, почти не слышит - очень часто даёт 55. Есть и особые  градации фантазий в эфире из разряда художественного вымысла, которые далеки от регламентированных норм, но при этом зачастую имеют место быть.

Во втором же случае, человек визуально видит показания S-метра и передаёт показания в эфир корреспонденту. Здесь уже можно дать сравнительную оценку сигнала при различных манипуляциях корреспондента (переключение и поворот антенны, изменение мощности и т.д.). Однако, даже современные промышленные аппараты, не говоря о самоделках и переконструированных военных приёмниках, зачастую обладают "показометрами", которые далеки от реальных показаний и демонстрирующими разницу в силе принимаемых сигналов на глаз. Существует ряд ситуаций, в первую очередь связанных с проводимыми с помощью приёмника измерениями в своей или корреспондента аппаратуре, когда достоверность имеет значение.

Стандарты IARU для S-метров

Для информирования корреспондента о качестве принимаемых сигналов в любительской CW связи на КВ и УКВ диапазонах используется система RST, которая включает разборчивость, силу и тональность сигналов. При голосовых связях применяется только оценка RS. Сила сигналов оценивается по девятибалльной шкале, где 9 соответствует "очень громким сигналам". Такая оценка, основанная на слуховом восприятии, является субъективной и не предоставляет корреспонденту точных данных о его уровне сигнала.

В последние годы устройства для измерения уровня сигнала (S-метры) получили широкое распространение в спортивной радиолюбительской технике, обеспечивая более объективную оценку качества принимаемого сигнала.

Тем не менее, до недавнего времени отсутствовала единая методика калибровки S-метров, что вызывало значительные расхождения в оценках из-за различных уровней сигналов для S9 и характеристик АРУ.

Согласно стандарту градуировки S-метров для любительских радиоприемников, который был установлен IARU, уровень S=9 на частотах ниже 30 МГц соответствует эффективному напряжению 50 мкВ на входе 50 Ом, что означает входную мощность -73 дБм. На входе 75 Ом этой мощности соответствует напряжение 61,2 мкВ. Для УКВ установлен уровень S=9, что соответствует мощности -93 дБм (5 мкВ на входе 50 Ом). Каждый пункт ниже S=9 равен снижению на 6 дБ. Необходимо помнить, что измерительная система должна иметь квазипиковый механизм, с временем реакции 10 мс и временем спада не менее 0,5 с, иначе показатели S-метра будут некорректными, особенно для сигналов SSB.

Если уровень принимаемого сигнала на входе аппарата превышает -73 дБм (для КВ) или -93 дБм (для УКВ), то S-метр покажет превышение в децибелах над отметкой в девять баллов на своей шкале (например, "плюс столько-то дБ"). Для слуховой системы RST это уже не имеет значения, поскольку девять баллов соответствуют очень мощному сигналу, что может привести к перегрузке приемника.

Пороговая чувствительность около -130 дБм считается высокой, но для современных КВ приемников с узкой полосой в CW режиме (0,035 мкВ на 50-омном входе) она не редкость. Этот уровень ниже, чем S=1 (-121 дБм) по шкале S-метра. При таких показателях наблюдается расхождение между слуховым восприятием и измерениями по S-метру: в условиях чистого эфира сигнал с уровнем -125 или -130 дБм может восприниматься как "слабый" или "очень слабый" (S=3 или S=2), в то время как S-метр не отобразит его. В системе RST, S=0 означает отсутствие сигнала, а S=1 – "едва уловимый сигнал". В аналогичных условиях сигнал на уровне -85 дБм может казаться очень громким, тогда как S-метр покажет только 7 баллов, что часто наблюдается на 10-метровом диапазоне, где шкалы S-метров различаются.

В трансиверах различных производителей стандарт IARU не всегда соблюдается. Более того, чувствительность одного и того же приемника варьируется в разных диапазонах и может настраиваться самим оператором (путем включения или выключения предусилителей высокой частоты и аттенюаторов), в то время как S-метр остается постоянным. Если аттенюатор активен, нужно прибавить его затухание к показаниям S-метра, а в случае дополнительного предусилителя — вычесть его коэффициент усиления. Это касается лишь использования полноразмерных согласованных антенн. При низкой высоте антенны или несоответствии с входом приемника показания S-метра могут не отражать реальный уровень сигнала.

Поэтому для более точного определения силы сигнала от какой-либо станции код RST стоит дополнить информацией о используемой антенне, а также уточнить, основываются ли показания на S-метре или оценены на слух. Если разборчивость приема ниже пяти баллов (то есть не идеальная), следует указать, что мешает восприятию: внешние помехи или проблемы с передачей (некачественная модуляция и манипуляции).

Значения уровней сигнала шкалы S для КВ диапазонов