En las operaciones de código Morse de radioaficionados , QSK o operación de intrusión completa describe un modo de funcionamiento en el que la estación transmisora puede detectar señales de otras estaciones entre los elementos (puntos y rayas) o letras de la transmisión Morse. Esto permite que otras estaciones interrumpan la estación transmisora si es necesario, y permite un estilo de comunicación conversacional.
"QSK" es una de las señales de código Q establecidas para los operadores de radiotelegrafía en la primera década del siglo XX. El código de tres letras "QSK" significa literalmente " Puedo escucharte entre mis señales; puedes interrumpir mi transmisión " . Aunque el código Morse ya no se usa con fines comerciales o profesionales, continúa usándose en la radioafición .
Con QSK o la operación de intrusión completa , los períodos de silencio del código Morse permiten a los operadores de Morse escuchar entre sus señales transmitidas y, por lo tanto, permite un estilo de comunicación conversacional.
Señales, periodos de silencio y símbolos
El código Morse tiene períodos de silencio entre los elementos del símbolo del código (puntos y guiones), letras y palabras. Estos períodos de silencio brindan al operador emisor la oportunidad de escuchar las interrupciones de las estaciones receptoras.
Operación del interruptor de transmisión / recepción (T / R) QSK
La operación QSK es una técnica en la que los interruptores de RF T / R muy rápidos se controlan automática y directamente mediante las acciones de la tecla de telégrafo sobre la cual el operador de envío crea las señales de código Morse. En la operación QSK, los interruptores T / R son capaces de cambiar automática y rápidamente la antena o antenas de radio entre el transmisor y el receptor durante los cortos períodos de silencio (duración del punto) entre las señales de código Morse. Dichos interruptores T / R generalmente tienen especificaciones estrictas de sincronización, confiabilidad y manejo de energía y son bastante costosos.
La instalación de interruptores adecuados aumenta el costo de la estación en comparación con el funcionamiento sin QSK.
Operación de rodaje total o QSK
Operación de intrusión completa o QSK, [1] [2] [3] es un protocolo de comunicaciones de cambio de canal de comunicaciones de código Morse soportado por hardware . El robo completo es un protocolo de duplexado que facilita un estilo de comunicaciones de código Morse bidireccional en canales radiotelegráficos semidúplex tradicionales que simulan de cerca las operaciones del canal full duplex de forma similar a la forma en que se realizan las comunicaciones de voz humana normales.
Con la operación de intrusión completa, el operador de recepción puede interrumpir a un operador de envío a mitad de un carácter, de manera similar a la forma en que las conversaciones de voz humana normales permiten la interrupción de los oradores a mitad de sílaba por los oyentes. [4]
Operación de semi-rodaje
El semi-robo es una técnica utilizada por estaciones donde los interruptores de antena lentos (T / R) son controlados indirectamente por la tecla de telégrafo que carece de la conmutación más rápida de lasestaciones de robo completo . No se requiere que los interruptores T / R de hardware de semi-intrusión cambien tan rápido o tengan la misma confiabilidad a largo plazo que sus contrapartes de ruptura completa más costosas. En lugar de usar la tecla de telégrafo para controlar directamente la conmutación de la antena, el equipo transceptor de radio semi-intrusivo generalmente usa la tecla de telégrafo para controlar los interruptores de T / R indirectamente, pero aún automáticamente, pasando la información de la tecla de telégrafo (generalmente en forma de clave tono de audio) a través del interruptor operado por voz de un transceptor de radio o circuitos VOX .
En esta técnica, el relativamente de acción lenta circuitos VOX se utiliza para controlar la T / R conmuta . El circuito de conmutación operado por voz (VOX) está diseñado para ser activado normalmente por el audio de la voz humana captado por el micrófono del transceptor durante las comunicaciones de voz para efectuar el cambio de antena a una velocidad no más rápida que la velocidad silábica de la voz humana típica o más lenta. Los circuitos VOX generalmente tienen un retardo ajustable en el panel frontal que se puede usar para controlar la cantidad de tiempo que tardan los interruptores T / R en operar, pero generalmente el rango de ajuste de retardo se limita al de las sílabas de voz humana y, aunque es automático, generalmente no lo es. lo suficientemente rápido como para actuar en los cortos períodos entre los puntos y los guiones del código Morse. Por lo tanto, las estaciones receptoras no pueden entrar o interrumpir las estaciones de código Morse controladas por VOX o semi- intrusión en medio símbolo o palabra, durante la operación de código Morse porque la estación emisora de semi-intrusión simplemente no puede escuchar en las breves duraciones entre Morse señales de código y palabras o grupos de códigos.
Las estaciones receptoras que deseen entrar en las estaciones de semi-intrusión deben esperar los períodos de silencio más largos entre las palabras u oraciones de la estación emisora antes de intentar interrumpir o irrumpir. En el peor de los casos, las estaciones receptoras deben esperar hasta que las estaciones semi- intrusivas entreguen explícitamente el canal a la estación receptora enviando un prosign de interrupción . A diferencia de la operación de interrupción total, la operación de interrupción parcial no es lo suficientemente rápida como para proporcionar una capacidad de conversación fluida en código Morse que se aproxime a la de una conversación de voz humana normal.
Aunque no es tan fluido y eficiente como el robo total, el semi robo o el robo controlado por VOX es una mejor técnica de cambio de canal en código Morse que la operación de robo manual puro (cita requerida) como se describe en el siguiente párrafo.
Operación de rodaje manual
El robo manual es una técnica utilizada en una estación de radio de código Morse rudimentario configurada donde los interruptores de cambio de antena (T / R) no están controlados por la tecla de telégrafo . En cambio, el cambio de antena se logra manualmente mediante interruptores mecánicos separados de la tecla de telégrafo a la que el operador envía el código Morse. Con un sistema de volteo manual tan simple, no hay posibilidad de que el operador emisor escuche entre señales o símbolos y, por lo tanto, no hay posibilidad de que el operador receptor interrumpa al operador emisor. En cambio, el operador de recepción debe esperar hasta que un operador de transmisión haya indicado el final de la transmisión mediante un prosign de giro y haya cambiado manualmente la antena de transmisor a receptor. Taloperación deintrusión manual conduce a un estilo muy lento y forzado de conversaciones en código Morse.
Protocolos QSK
El funcionamiento de QSK comprende una tecnología y un protocolo de conmutador de hardware en el que las estaciones de código Morse participantes están equipadas con conmutadores T / R de radiofrecuencia analógica muy rápidos que conectan el transmisor, el receptor y la antena. Esta rápida capacidad de conmutación de hardware analógico permite que una estación receptora interrumpa o ingrese a una estación transmisora en medio del símbolo (carácter intermedio), un proceso conocido como robo total . La capacidad de escuchar entre las señales transmitidas conferidas por la conmutación rápida de hardware de radiofrecuencia solo requiere que los operadores de código Morse utilicen protocolos de comunicación simples para administrar el proceso de cambio de canal. La técnica típica del protocolo QSK es bastante simple de aprender y dominar.
Protocolo de apertura
Dado que no todas las estaciones de radio de código Morse están equipadas para la operación QSK, las estaciones emisoras equipadas para la operación QSK a menudo abrirán una conversación Morse enviando el grupo de tres letras QSK (por ejemplo, el operador afirmará QSK ) durante una transmisión inicial (de apertura) de código Morse a alertar a las estaciones receptoras de que la estación emisora tiene la capacidad de escuchar entre señales y que la estación receptora puede interrumpir, o irrumpir, en la estación emisora a voluntad. A la inversa, una estación puede consultar la capacidad QSK de otra estación de código Morse enviando la señal QSK seguida de un signo de interrogación. ¿La consulta QSK? pregunta si la estación receptora tiene plena capacidad de intrusión. Si una estación receptora está equipada para la operación QSK, el operador receptor responderá a la consulta QSK? con la afirmación QSK que indica que la estación tiene capacidad QSK. Posteriormente, las dos estaciones pueden utilizar los protocolos QSK conversacionales en código Morse fluidos y eficientes que se describen en los siguientes párrafos.
En la práctica, muchos operadores calificados no se molestan en iniciar una conversación con la afirmación QSK de apertura preliminar o los protocolos de consulta QSK, sino que simplemente intentan interrumpir una estación emisora tocando su tecla de telégrafo mientras escuchan entre las señales (puntos y guiones) para ver qué sucede. Siguiente. Si la estación emisora hace una pausa cuando se interrumpe, cada parte sabe automáticamente que la otra está usando la operación QSK y luego las dos estaciones comienzan inmediatamente a usar el siguiente protocolo de interrupción y cambio de QSK sin más preámbulos.
Protocolo de interrupción
Las interrupciones o robos se inician cuando las estaciones receptoras presionan momentáneamente su tecla de telégrafo mientras la estación emisora envía activamente código Morse, generando así una señal corta de interrupción que es escuchada por la estación emisora entre sus propias señales. En la práctica, por lo general, solo se requiere un punto para iniciar un robo .
Dar la vuelta al protocolo
Al escuchar la señal de intrusión entre los puntos y los guiones que se envían, la estación interrumpida deja de enviar inmediatamente y: (a) se detiene momentáneamente o, (b) envía una sola letra K prosign ( ▄▄ ▄▄▄ ▄ ▄ ▄ ▄▄▄ ▄ ) que significa "adelante" y hace una pausa momentánea, pasando así el canal al interruptor, y luego escucha a la otra estación durante la pausa momentánea. Los telegrafistas fluidos altamente calificados rara vez se molestan en enviar el prosign K cuando se les interrumpe, en lugar de eso, simplemente dejan que el interruptor se haga cargo del canal durante la pausa.
Protocolo de control de canales en curso
La estación que interrumpe, reconociendo la pausa momentánea de envío por parte del remitente, inmediatamente comienza a enviar su propia información a la estación interrumpida . Mientras tanto, la estación que interrumpe continúa escuchando entre sus propias señales transmitidas en caso de interrupción en la dirección inversa por parte del emisor original.
Estos simples protocolos de cambio de canal de interrupción total imitan literalmente el estilo conversacional en el que las personas se interrumpen entre sí a mitad de la sílaba durante las conversaciones de voz normales. El hardware de interruptores QSK T / R totalmente integrado junto con el uso de los protocolos QSK simples permite un estilo conversacional rápido, eficiente y fluido de comunicación en código Morse.
Consideraciones sobre el rango de nivel de señal
El equipo transceptor de radio debe adaptarse a rangos de nivel de señal enormes . La potencia de salida del transmisor para estaciones de radioaficionado puede ser típicamente de 100 Watts (+50 dBm ) o más, mientras que la potencia recibida en los terminales de entrada de la antena del receptor de radio puede ser típicamente tan baja como -130 dBm . Este rango de potencia de señal que debe ser manejado por varios componentes del hardware de conmutación T / R abarca un enorme rango de manejo de potencia total de hasta 180dBm (-130 a 50 dBm). ¡Esta medida logarítmica de rango abarca una relación de potencia de señal de 1 a 1 seguida de 18 ceros (1 / 1,000,000,000,000,000,000)!
Dependiendo de la configuración de ingeniería, las estaciones de radiotelegrafía pueden usar una sola antena para transmitir y recibir o antenas de transmisión y recepción separadas. En cualquier caso, cuando los receptores están operando en las mismas frecuencias de radio o cercanas a las utilizadas por sus transmisores asociados, mientras se usan las mismas antenas o antenas cercanas, el receptor de radio típico está expuesto a señales extremadamente grandes del transmisor cercano. Esta situación generalmente daría como resultado la destrucción o degradación de los circuitos del extremo frontal del receptor y sería problemática en el mejor de los casos y destructiva en el peor. En el momento de escribir estas líneas, aparentemente no se ha desarrollado ninguna tecnología de receptor que pueda operar con total sensibilidad en un rango tan amplio de niveles de señal recibida mientras que también soporta de manera segura los altos niveles de potencia presentados por el transmisor cercano asociado. Por lo tanto, las entradas del receptor no se pueden conectar simplemente a través de terminales de antena transmisora. Los receptores deben estar aislados de las potentes señales del transmisor por algún medio. Estos medios los proporcionan los denominados interruptores T / R.
Los circuitos del amplificador de entrada analógica de bajo nivel ( AFE ) de los receptores lo suficientemente sensibles como para detectar señales a niveles de -130dBm e inferiores son invariablemente extremadamente sensibles a los niveles de potencia altos. Normalmente, sin la protección y el aislamiento proporcionados por los interruptores T / R, el receptor AFE sería abrumado o destruido por los niveles normales de potencia del transmisor que están en el rango de + 50dBm o más. En consecuencia, los terminales de entrada de la antena AFE del receptor deben estar protegidos. Con el funcionamiento QSK, esta protección del receptor se proporciona mediante interruptores T / R de hardware analógico robusto y bien diseñados colocados entre los circuitos AFE del receptor y la antena de radio.
El resultado final de la sensibilidad extrema del receptor AFE a los niveles de alta potencia es que, para la mayoría de los propósitos prácticos, la recepción de la señal es imposible durante los períodos en los que el transmisor asociado está transmitiendo las señales de puntos y guiones. En consecuencia, los operadores de radiotelegrafía no pueden escuchar las interrupciones de las estaciones receptoras remotas durante los períodos normales de transmisión de señales cuando se aplica toda la potencia del transmisor a la antena.
Para proteger los circuitos del receptor, los canales radiotelegráficos en frecuencias cercanas y antenas deben operar en el llamado modo semidúplex en el que las estaciones en cada extremo alternan entre transmisión y recepción (porque, por ejemplo, la transmisión y recepción simultáneas simplemente no es posible). Para admitir conversaciones bidireccionales en canales semidúplex, se deben proporcionar interruptores de antena de hardware de radiofrecuencia analógica en cada ubicación de estación para conectar y desconectar los transmisores y receptores de sus antenas siempre que el control de transmisión del canal se transfiera de una estación a otra.
Las consideraciones antes mencionadas: (i) prevención de la desensibilización del receptor durante los períodos de transmisión, (ii) prevención de daños o destrucción del circuito de entrada AFE del receptor durante los períodos de transmisión, (iii) permitir que las estaciones transmisoras escuchen entre señales y, (iv) proporcionar un sistema eficiente, Las comunicaciones bidireccionales fluidas y fluidas en los canales radiotelegráficos semidúplex son las cuatro motivaciones y consideraciones principales que impulsan el desarrollo de las tecnologías QSK integrales de los canales radiotelegráficos .
Consideraciones sobre el tiempo de recuperación del receptor AGC
No todos los receptores de radio pueden funcionar con QSK.
Agregar una conmutación T / R rápida y robusta externamente a una combinación de transmisor / receptor (transceptor) no necesariamente dará como resultado un buen funcionamiento de QSK. Agregar una conmutación tan rápida externamente a un transceptor puede crear transitorios dentro de los circuitos del receptor que hacen que la copia de la señal sea muy ruidosa en el mejor de los casos y difícil o imposible en el peor.
Aparte del requisito de interruptores T / R rápidos y robustos, el factor principal que afecta el buen funcionamiento de QSK es la capacidad del receptor de radio para recuperar su sensibilidad rápidamente mientras opera silenciosamente (sin ruidos de estallido) durante y después de las señales transitorias rápidas creadas por el rápido Operación del interruptor T / R. Muchos receptores tienen circuitos de control automático de ganancia (AGC) con constantes de tiempo que tardan muchos milisegundos en recuperar su sensibilidad y nivel de volumen después de que se presenta una fuerte señal transitoria al puerto de entrada de la antena. Sin modificaciones o rediseño del circuito AGC, dichos receptores no son adecuados para la operación QSK. En casos de circuitos AGC de respuesta lenta, los operadores pueden aceptar el ruido sordo y la pérdida de la funcionalidad AGC y optar por apagar la función AGC de su receptor, en lugar de operar sus receptores usando solo el control de ganancia manual durante la operación QSK.
Los operadores de código Morse que aspiran a la conveniencia y fluidez conversacional de la operación QSK de código Morse que planean agregar interruptores QSK T / R externos a sus configuraciones de transceptor de radio existentes o planificadas deben asegurarse de que los circuitos AGC de su receptor tengan tiempos de recuperación acordes con la conmutación T / R los transitorios esperados y que los circuitos AGC pueden operar rápidamente en el rango de submilisegundos sin crear ruidos ruidosos y estática en la salida de audio del receptor (altavoz o auriculares). De particular interés es que muchos de los llamados transceptores de radio definidos por software (SDR) modernos tienen funciones AGC particularmente lentas debido a la latencia creada por el extenso procesamiento de señales digitales (conversión A / D, conversión D / A, filtrado digital, digitalización). modulación y demodulación digital) utilizados para la implementación de SDR. Por estas razones, generalmente la mayoría de las radios SDR no tendrán la capacidad de operar QSK a las tasas de código Morse de mayor velocidad.
Los costosos equipos transceptores de radio de alta gama que han sido diseñados y fabricados con capacidad QSK integrada generalmente cumplirán con los requisitos de tiempo de recuperación AGC tan rápidos. Sin embargo, los tiempos de recuperación del receptor pueden ser un problema potencial para los operadores de QSK que planean agregar conmutación QSK externa a una configuración de equipo de radio existente.
Interruptores T / R: consideraciones de velocidad, confiabilidad y manejo de energía
La capacidad de intrusión completa del hardware requiere interruptores de transmisión / recepción (T / R) de radiofrecuencia (RF) analógicos rápidos, robustos y de alta potencia o interruptores de RF capaces de operar en tiempos de respuesta de menos de milisegundos durante largos períodos de operación continua mientras se la alta potencia de radiofrecuencia del transmisor. Algunos equipos transceptores de radio fabricados de alta gama contienen hardware de conmutación QSK integrado (instalado de fábrica), mientras que en otros casos se pueden agregar hardware de conmutación QSK externo o productos de conmutación comerciales a equipos existentes que no sean compatibles con QSK. [5]
Velocidades de conmutación
Como ejemplo que ilustra las velocidades de conmutación o los requisitos de tiempo, considere que cuando se envía código Morse a una velocidad de 20 palabras por minuto, la duración típica de la señal de puntos es de tan solo 50 milisegundos. Para permitir un funcionamiento QSK de buena calidad, el hardware de conmutación debe cambiar la antena de radio del receptor al transmisor en mucho menos de una décima parte de la duración del punto . A una velocidad de código de 20 palabras por minuto, esto significa que los tiempos de conmutación de QSK T / R deben estar en el rango de 1 a 1/2 milisegundo o menos. Se requieren tiempos incluso menores de milisegundos con transmisiones de código Morse de mayor velocidad.
Fiabilidad a largo plazo
La tasa de puntos del código Morse es el recíproco de la duración de los puntos, por ejemplo, a veinte palabras por minuto basado en la palabra estándar PARIS con una duración de 50 milisegundos, la tasa de puntos es veinte veces por segundo (20 = 1.0 / 0.05). La tasa de puntos es incluso más rápida para el código Morse de mayor velocidad. Para una confiabilidad a largo plazo, los interruptores QSK T / R deben ser lo suficientemente robustos para abrirse y cerrarse al menos a una tasa de puntos de veinte veces por segundo o incluso más durante miles de horas de operación.
Manejo de poder
Los interruptores T / R deben operar de manera confiable a altas tasas de puntos durante muchos miles de horas, lo que permite la recepción de señales de nivel extremadamente bajo entre puntos y guiones mientras manejan niveles de potencia de transmisor de radio muy altos de cientos a miles de vatios . Tales conmutadores de alta velocidad de radiofrecuencia analógica de alta potencia robustos no son económicos.
Tecnologías de conmutación T / R
Ejemplos de tecnologías de conmutador de hardware analógico de radiofrecuencia o conmutador de RF son: relés de vacío de alto voltaje [6] o conmutadores de diodo PIN de semiconductores de alta potencia . En los últimos tiempos, a medida que la industria de los semiconductores ha mejorado las capacidades de manejo de potencia del diodo PIN, los diodos PIN han reemplazado en gran medida a los relés de vacío en la función del interruptor QSK porque la ausencia de partes móviles en los dispositivos semiconductores de diodos PIN da como resultado: velocidades más altas, mayor confiabilidad y vidas más largas. [7] [8] Un enfoque alternativo utiliza relés de potencia para la operación QSK agregando algunos milisegundos de retraso en la línea de codificación. [9]
Las tecnologías de hardware de conmutación que pueden manejar las corrientes de radiofrecuencia de los transmisores de alta potencia y también conmutar silenciosamente a estas altas tasas de código Morse durante largos períodos de tiempo son difíciles de diseñar y bastante caras de fabricar. Los interruptores o relés mecánicos son los más problemáticos y menos confiables y deben protegerse de los arcos (chispas) usualmente operando en un recinto de vacío con un elaborado circuito de temporización. No todos los equipos de transceptores de radio proporcionan el costoso soporte de hardware de conmutación de radiofrecuencia de transmisión / recepción analógica (T / R) de alta velocidad necesario para el funcionamiento completo de QSK. Generalmente, el rodaje completo solo está disponible en transceptores de radio más costosos. Los radiotelegrafistas que aspiren a la fluidez de la operación QSK del código Morse deben asegurarse de que su equipo de radio incluya la capacidad de hardware para la conmutación de antena de radiofrecuencia que opere lo suficientemente rápido como para permitir escuchar entre señales a las velocidades de envío del código Morse apropiadas con una vida útil y confiabilidad adecuadas.
Ver también
- Interfaz analógica (AFE)
- Protocolo de comunicaciones
- dBm
- Duplex (telecomunicaciones)
- Comunicación simplex
Referencias
- ^ Plata, N0AX, H. Ward, Editor (2013). The ARRL Handbook For Radio Communications 2014 (91 ed.). Newington, CT: American Radio Relay League, Inc. págs. 13–9. ISBN 978-1-62595-000-0.
- ^ Biddulph, G8DPS, Editor, Dick (1995). Manual de comunicación por radio (6 ed.). Potters Bar, Herts: Sociedad de Radio de Gran Bretaña. págs. 7-28. ISBN 1 872309 24 0.CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ Sheller, KN8Z, JR (julio de 1985). "¿Qué significa realmente QSK?". QST (7): 31.
- ^ Shafer, W4AX, David P. (febrero de 1979). "¿Por qué QSK?". QST (2): 53.
- ^ Hansen, VE7CA, Markus. "Perfeccionamiento de un sistema QSK" (PDF) . ARRL . Consultado el 16 de marzo de 2016 .
- ^ Tecnología, Jennings. "Conmutación RF de vacío" . Tecnología Jennings.
- ^ Garland, W8ZR, James C. "Agregue la codificación QSK de adaptación completa a su amplificador lineal" (PDF) . w8zr.net . w8zr . Consultado el 8 de marzo de 2016 .
- ^ Ameritron. "Manual QSK-5" . Ameritron . Consultado el 9 de marzo de 2016 .
- ^ https://qsk2500.myfreesites.net/qsk-2500-user-manual-pictures-technical-info