Zajcsökkentsünk! (2022. november)

Előkerült nemrég egy kérdés az egyik fórumon, hogy mit is lehet kezdeni a fénykép bal oldalán látható dobozzal (egyszer készítek egy jobb képet róla, ez az eredeti videóból van). A dobozban egy “noise canceller” volt, vagyis egy olyan eszköz, ami két fizikai antenna jelét keveri össze abból a célból, hogy a “zajokat” kioltsa...

Ma már elég réginek számít ez a megoldás és nem is használják túl nagy számban, pedig csak úgy 15-20 éve történt, hi. Ami a “zaj” fogalmát illeti; igazából minden nemkívánt jel zajnak számít, a vett állomást esetlegesen körülvevő többi állomásé is, de alapesetben inkább a közvetlen környezetből származó elektromágneses zajokat-zörejeket értjük alatta. Ezek egy városi QTH-n akár teljesen el is lehetetleníthetik a vételt, amennyiben a zaj spektruma, vagyis az azt képező sok kis egyedi jel, zaj és zörej fekvenciái átfedésben vannak a venni kívánt sávszelet frekvenciatartományával, a venni kívánt állomás jeleinek spektrumával. Ami pl. a kb. 7077..7080 kHz-es szelet SSB adás esetében. A rádiókon megtalálható Noise Blanker-ek is csak a zajok egyikét-másikát képesek "kikapcsolgatni" az összesből; azokat, amik időben nem folyamatosak és periodikusak.

Az alapelv egyszerű: ha egy keverő egyik bemenetén van egy színuszjel, ami a másikon is, akkor az egyik jel fázisban 180 fokos eltolásával és a kettő hasonló amplitúdóra hozása után a keverés során a jel kioltódik, a keverő kimenetén már nem, vagy csak alig hallható. És hát minden jel színuszjelek összességéből áll - akkor is, ha folyamatosak és akkor is, ha szaggatottak, csak az utóbbi eset több egyedi színuszjel összességét jelenti egy hirtelen fel- vagy lefutásnál. Ebből következik, hogy a fő antenna az egyik bemeneten és a második antenna a másikon a zajokat egyformán kell, hogy vegye, a hasznos jelet viszont eltérően. Egyszerű esetben ez a második antenna egy vevőantenna, méghozzá egy “darab drót” is lehet, ami a közvetlen környezet, a közeltér zajait a főantennához hasonlóan veszi, de azt az állomást már nem hallja, amelyikkel összeköttetést akarunk készíteni.

Tehát ha csupán a lokális zavarokat akarjuk kiszűrni, akkor jók a “kicsi” zajantennák, óriási lehet a javulás, de ha például a saját QTH-nkon nincs akkora zaj, hanem pl. egy meghatározott irányból, a szomszéd város vagy falu felől jön a legtöbb a sávokban, akkor már komolyabb zajantenna kell. Olyan, ami veszi a zajokat, de úgy elhelyezve, hogy a hasznos jelet, állomást minél kevésbé. Dipólnál és a “darab drótnál”, ha a házból kitesszük őket nyílt térbe, ez a “szelektivitás” nem olyan egyszerű, hiszen körsugárzók, vagyis szinte minden irányból vesznek. Például hiába igen apró a mini-whip antenna is, mégis remek jel-zaj viszonnyal és függőleges “kilövési szögekkel” rendelkezik, jó körsugárzó, csak persze megfelelő erősítés után. ilyennel megy a "nagy" holland websdr is (http://websdr.ewi.utwente.nl:8901); egy háztetőre kihelyezett mini-whippel, és DX-eket is hallani rajta szép számmal.

Nekem is van egy ilyen dobozom, mint amiről az írás elején szó volt HA5IW-től (még a preselector nélküli változat, lásd lejjebb) - ezen a felvételen éppen próbálgatom irodaépületek közt, a városnak többé-kevésbé a közepén, elképesztően zajos környezetben, bár azóta a zavarok mennyiségén már egyáltalán nem lepődünk meg:

https://ha3flt.org/photos/HAM/NoiseKiller7MHz_2009.avi

Ha jól emlékszem, egy padlásdipól volt az antenna, a zajantenna meg az a bizonyos “nagyobb darab drót”. Kicsit szerencsém is volt ezen a sávon, hogy hosszas próbálgatás nélkül ennyire jó eredményt értem el, de a rádiótechnikához az is kell. :-) Alsóbb sávokra mai fejjel leginkább egy hangolható keretantennával próbálkoznék zajantennaként akár kültérre, árbocra rakva és forgatva, mert eléggé irányított ahhoz, hogy el lehessen fordítani a hasznos jelről - de ki tudja, azóta is társasházban lakom, csak a klubokban vannak tapasztalataim, és ilyen kísérleteket a videó készítése óta nem folytattam. Ami a felsőbb sávokat illeti, oda könnyebb irányított antennákat készíteni, főleg csak vételre szolgáló kivitelben, de maga a kihívás, hogy jó zajantenna legyen belőlük, nagyobb. Azért vannak sikertörténetek is, mint például amikor a TV-adók még működtek, de már lehetett kísérletezni 50 megán, és Bp. közelében csak ANC4-gyel (Timewave ANC-4+, az egyik első ilyen eszköz, ami bekerült az országba) sikerült bármit is venni a zajban.

Szóval a zajantenna kivitele alapvetően meghatározza a végeredményt, és mivel a tanulás hosszú folyamat, hogy képesek legyünk felmérni, mi várható egyáltalán ettől a megoldástól, nem terjedt el igazán, sokan feladták, eredménytelen volt számukra a próbálkozás. És még további műszaki problémák is akadnak a zajok kioltásával kapcsolatban, amihez újabb áramkörök szükségesek - igaz, nem bonyolultak. Többek közt azt írják, hogy nem érdemes a vetthez képest távolabbi jeleket a keverőre, vagyis a noise canceller-re ráengedni és ezzel plusz zajt bevinni, inkább “kímélni" kell a keverőáramkört, hogy kevesebb nemkívánt termék, vagyis végső soron zaj keletkezzen azon is. Már csak azért is biztos, hogy olyan zajt is beviszünk a rendszerbe, ami nem oltódik ki a végén, mivel a fő antennáról és a zajantennáról beérkező jelek fázisa, időbeli különbsége a frekvencia függvényében minden igyekezet ellenére önmagában is változni fog, kezelhetetlen módon el fog térni, miközben jellemzően csak egyféle fázistolást tudunk ezeken a zajcsökkentő eszközökön beállítani az eszköz által átvitt teljes spektrumban (ami persze szintén nem lehet konstans minden frekvencián, igen távol áll attól).

E "szűkítésre" alkalmas a “preselector” áramkör (+előerősítő), ami állítólag nagyon megdobja a végeredményt. A preselector alapesetben egy egyszerű rezgőkör, ami nem engedi át a vett jelhez képest frekvenciában távolabbi jeleket, vagyis sokkal szűkebb a rádiók bemenő sávszűrőinél, amik teljes rádióamatőr sávokat vagy még többet engednek át. Régen a gyengébb rádiók paraméterein is szokás volt előszűréssel javítani, persze olyan időkben, amikor egy-egy rádió bemenő fokozatait is kifejezetten hangoltakra, sokkal kisebb sávszélességűekre készítették. Ez adott esetben komoly mechanikai és elektronikai kihívás is volt a több mechanikusan hangolt fokozat szinkronban tartása miatt. Azóta a fokozatok (alkatrészek, kapcsolások) minősége és a könnyebb kezelhetőség miatt bármi hasonlót már csak ritkán alkalmaznak egyes drágább rádiókban afféle csemegeként néhány plusz decibel eléréséért bizonyos paraméterekben, és leginkább automatikus hangolással. Az ilyen utólagosan előállított preselectort gyakran építették egybe erősítővel, ami a zajcsökkentéshez azért jó, mert a gyakorlatban sokszor kísérletezünk valóban apró zajantennákkal, amikből nem jön elég nagy jel a főantennáéhoz képest.

Mostanában talán azért sem terjednek jobban ezek a készülékek, mert sok a távkezelt állomás és ezeket a zajcsökkentő eszközöket nehéz távolról kezelni, konkrétan egy csomó fejlesztés kellene hozzájuk, de aktivitásokra (kitelelpülésekre, versenyekre) úgy sem igazán alkalmasak. Szerintem érezhető, hogy mennyi analóg összetevője van a zajcsillapításnak, mennyi baj akad a fázis- és amplitúdómenetekkel, így felmerül a gondolat, hogy ha már ebbe beruházna az ember, akkor inkább vegyen egy olyan rádiót, ami képes a diversity vételre két antennával és két szinkronizált A/D átalakítóval. A blokkvázlatokról ez a felépítés rögtön látható, bár mostanában már a rádióamatőrök is inkább a készülékek külsejével vannak elfoglalva, hi. A direkt konverziós SDR-ek sokkal ellenőrizhetőbb fázismenetűek, a szoftveres lehetőségek pedig komolyak. Vagyis következő lépésként abban lehetne tapasztalatot szerezni, hogy az ilyen rádiók és szoftverek mennyire képesek a zajcsökkentésre és milyen antennákkal. Sőt annál többre is, mivel ezekkel már afféle 3D-s vétel is megvalósítható; térben tologathatók a jelek azokat felerősítve és elhalkítva, és feltételezem, hogy a szoftveres keverés profilja is elkészíthető változóra-változtathatóra. Egyes funkciókat ezekből már meg lehet találni SDR-programokban, vagyis a történet modernebb eszközökkel folytatódik...

A zajantennás zajcsökkentésről zajlott már beszélgetés a hazai fórumokban is, pl. itt: HAmatőr fórum: "Kinek van zaj-elnyomási tapasztalata?", ill. érdemes az "ANC4" szóra rákeresni az egész site-on. A keresőszervereken is sok infó van a témáról, angolul inkább "noise canceller" néven fut: Google: noise canceller ham radio, illetve digitális rádiók esetében a "noise mitigation"-t emlegetik gyakrabban.