updated : Jan / 2012

"VANTAGGI del CW"

CW advantages

by Nino Paglialonga


La telegrafia gode di vantaggi non riscontrabili in altri modi di emissione classici ( fonia Ampiezza Modulata e fonia a banda laterale unica_ SSB ) .
Adottata fin dall'esordio della radio da stazioni marittime , militari , meteo ed amatoriali è affidabile e veloce ed i trasmettitori richiesti sono semplici e facili da riparare e costruire. E' il piu' antico modo trasmissivo via radio ed ancor prima , all'avvento ed utilizzo dell'elettricita' , il codice Morse fu universalmente adottato su sistemi di comunicazione telegrafici a filo . La radio utilizzo' tale codice in cui l'alfabeto , i numeri ed i segni di interpunzione vengono traslati in punti e linee in quanto immediatamente applicabile agli apparati radio .Infatti è assolutamente essenziale, trattandosi di un interruttore ( tasto o manipolatore ) che comanda una portante radio (Continuous Wave ) ad impulsi ( punti, linee ; punto =unita' di tempo, linea = 3 volte il punto ) .
Telegraphy ( CW ) emission wins against other classical modes such as Amplitude Modulation and Single Side Band_ At the beginning of radio era CW was the first transmission mode adopted , due to its inherent semplicity of equipments involved_Morse code already used by wire communications was immediately adopted for wireless communications_ Basically it is an on/off switch modulating a Continuous Wave (Carrier ) by impulses ( dot and dash). The dot pulse is the time clock and the dash equivalent to three dots.
Banda occupata.

Uno dei vantaggi primari e`, sicuramente, la stretta banda occupata rispetto ad altri modi di emissione, come ad esempio, la fonia. Sull'ampiezza di un singolo canale fonia (ssb) , possono coesistere e trasmettere senza interferirsi, diverse stazioni in grafia: ognuna riuscirà a comunicare _Tale vantaggio addirittura raddoppia rispetto alla fonia tradizionale (AM) tipica delle stazioni radio su Onde Corte e su Onde Medie di radiodiffusione ( broadcasting )_

Resistenza alle interferenze.

Un segnale telegrafico, sfruttando una banda molto stretta e permettendo l'utilizzo di filtri molto selettivi, gode di una notevole rejezione delle interferenze, riuscendo a "forare" anche il QRM (disturbo ) più forte; l'orecchio dell'operatore discernerà, nella confusione, il segnale del suo corrispondente e completera' il collegamento ( QSO ) .

Efficienza dell'emissione.

L 'efficienza della telegrafia (CW) è tale che il segnale emesso è comparabile , non in forza del segnale ma in intelligibilita' , efficienza e capacita' di penetrazione , ad una emissione in fonia ( SSB ) fino a dieci volte piu' potente, ovvero col CW ed una semplice antenna omnidirezionale ben installata si puo' anche pareggiare apparati 3 o 4 volte piu' potenti e dotati di antenne complesse o direzionali . In taluni casi operatori esperti sono stati in grado di spostare tali limiti ben oltre riuscendo a decodificare segnali pari al rumore e fino a - 3dB al disotto di tale soglia...prodigi della mente !

Universalita' del CW e sintesi

Grazie all'uso di abbreviazioni comuni e del codice " Q " ovvero Q seguito da due lettere (es. QTH Foggia, indica il luogo da dove si trasmette ) , è possibile sintetizzare un collegamento telegrafico accellerandolo e superando la barriera delle lingue . E' possibile intendersi evitando anche problemi di pronuncia rendendo possibile portare a compimento semplici ma sostanziali e completi collegamenti (QSO ) . Il codice " Q " trova larga applicazione nelle telecomunicazioni militari e marittime .

CW spectrum

CW involves a limited spectrum of frequencies, i.e. on a band occupied by a Single Side Band emission many cw stations may coexist without interferences .This "bonus" doubles against a classical amplitude modulation signal AM ( still used by broadcast stations on short waves ).

 

QRM resistance

 

Telegraphy signals are "narrow" so on receiving it is possible to use very narrow filters (xtal or mechanic) to reject unwanted signals_A skilled operator adds its " mental filter" too , being able to complete a Qso on a crowded channel.

 

CW efficiency

CW emission has a solid advantage : intelligibility _(easy to detect and read ) .It is comparable to a SSB signal up to 10 times stronger! Stations using simple ( no gain ) but well installed antennas can match transmitters 3 or 4 times more powerful connected to standard directional ( gain ) antennas_Expert operators are able to decode signals buried in the noise ( up to -3 dBs = signal halved compared to the noise floor power ) . Human mind marvel !

CW synthesis

 On amateur communications CW Qso are essential, it means standard procedures and codes , overcoming longuage barriers and speeding up informations sent_Amateurs use some " Q " codes widely adopted by military and marine communications_

 

 

Storica qsl del lontano 1972 ove con 2 watt di potenza ed un dipolo venne collegata una spedizione russa al polo sud.1972 historical QSL_Russian expedition to southern pole contacted by qrp station using 2 watts and a dipole antenna
Qualche dettaglio in breve :

Struttura di un segnale in fonia AM _ Potenza totale irradiata es. 150W

Larghezza di banda occupata nell'esempio : 8 Khz

Some details :

AM signal ,total radiated power 150w,bandwidth 8khz_carrier 100w , side bands 25w ( each)

Struttura di un segnale in fonia a banda laterale unica _SSB

Portante + una banda laterale soppressa

Single Side Band structure :

Carrier + one side band suppressed

NOTA BENE :

è sufficiente una sola banda laterale per contenere l'informazione fonica , la portante viene soppressa insieme ad una banda laterale: efficienza aumentata di 6 volte ( circa 8 dB)_rispetto alla fonia AM se audio ben compresso o "processato" _Tutta la potenza puo' essere concentrata su di una unica banda ed il canale radio occupa uno spettro dimezzato .In ricezione è possibile adoperare filtri piu' stretti , diminuendo cosi le interferenze. Gli apparati sono piu' piccoli e leggeri grazie alla minor dissipazione lavorando di picco. Contro: apparati piu' costosi e complessi. Tale sistema nato nei centri militari USA ha avuto uno sviluppo rapidissimo tra gli anni '65 -'75 grazie all'evoluzione della tecnologia a " stato-solido " , coinvolgendo tutti i sistemi di telecomunicazioni su lunghe distanze, anche telefonici in coassiale , ed enti civili e militari .In anni recenti è stato possibile restringere il canale audio tra i 300 Hz e i 2.2 Khz senza sostanzialmente minare l'intelligibilita'.

Notes:

one side band is enough to carry on audio information.The carrier + one side band must be suppressed_So doing efficiency increases 6 times (about 8 dB) against a classic phone signal ( AM ) if audio is well compressed and processed. All power may be focused on a single band ,in fact the whole radio spectrum is halved.The receivers are more selective, using 2,7 khz or less bandwidth.Equipments are riduced in size, working on p.e.p. signals_Of course electronics involved is more complex and expensive_ SSB was born in USA military laboratories, having great diffusion during '60/'70 years due to solid state technology (reduced size and weight) at low cost_A real revolution for civil , military , marine long range communications _All long range telephone systems adopted ssb for their complex multiplex systems by coaxial cables_ Recently the audio channel was compressed between 300Hz and 2.2 KHz without losing infos.

Segnali AM, SSB e CW e relativi spettri in frequenzaAM , SSB and CW signals and their spectrum sizes
Curiosita' tecniche :

il CW occupa una frazione di banda della fonia, ma fino a quanto puo'essere ristretta? La risposta non è proprio semplice e dipende anche dalla velocita' di manipolazione_ La velocita' si misura in CPM ovvero caratteri trasmessi x minuto ed ancora una volta gli USA hanno provato a standardizzare misurando in WPM = parole al minuto.La parola standard per la misura è " P A R I S " , quindi cinque caratteri_

In sintesi WPM = CPM / 5

Esempio : velocita' 100 CPM = 20 WPM_

Introduciamo il " Baud-rate " = velocita' al secondo del cambio di stato del segnale manipolato ( on / off )_

Baud-rate = WPM / 1,2 _

Quindi : velocita' 100 CPM = 20 WPM = 16.7 Baud

La Frequenza fondamentale Fo di manipolazione sara'

Fo = Baud-rate / 2 = 8 . 3 Hz _

A causa dei ben noti "click " di manipolazione , pur ridotti da filtri , la nostra portante di 8.3 Hz si allarga di di spettro comprendendo al minimo le armoniche superiori dispari (es 3° e 5° ) :

Fo =8.3 Hz x 5 = 41.7 Hz , ma la larghezza di banda totale del canale occupato raddoppia

Fo =41.7Hz x 2 = 83 , 4 Hz

( tale degrado aumenta la banda, tuttavia attenua fenomeni quali il fading selettivo incrementando la comprensibilita' )_

Concludendo :in CW è possibile restringere la banda in ricezione con opportuni filtri a quarzo da 500Hz a 250 Hz e fino al limite dei 100Hz come nell'esempio di cui sopra . La complessita ' di filtri stretti ed a fianchi ripidi , il costo e l'attenuazione introdotta sono fattori non trascurabili e non sempre conciliabili tra loro.

Technical curiosity :

Ok, CW bandwidth is a fraction of a phone signal, but which is the narrow limit ?

The answer to this question isn't so easy and short and it depends on the transmission speed. We measure speed as cpm=characters per minute WPM= words per minute_The standard word composed by 5 characters is : "P A R I S"_

So : WPM= CPM / 5

i.e. : speed 100 cpm = 20 wpm

Let's introduce the " Baud-rate " : speed per second of the changing state ( on / off ) related to the handled signal_

Baud-rate =WPM / 1,2 _

Then: speed 100cpm = 20wpm= 16.7 Baud

The fundamental frequency Fo of handling will be

Fo= Baude-rate / 2 = 8 . 3 Hz _

Due to handling " clicks " , even using filters, the signal spectrum is wider , comprehensive of 3th and 5th order harmonics :

Fo = 8 . 3 Hz x 5 = 41.7 Hz, but the occupied channel doubles

Fo = 41.7Hz x 2 = 83 , 4 Hz_

This deterioration increases bandwidth, anyway may attenuate selective fading phenomena enhancing readibility_

  Final notes: On receivers CW selectivity can be narrowed adopting 500Hz to 250 Hz multi-pole filters , up to the final and practical limit of 100 Hz (as seen before) Anyway very narrow filters require steep sides , very low final rejection and low attenuation _ They are expensive due to these severe design goals .

Nino Paglialonga: iz7djr