Wat hoor ik uit de luidspreker van mijn SSB radio en waarom? Ron van Dootingh
Tijdens de laatste Ramsgate bleek dat (on)begrip van SSB de optimale ontvangst van de scheepsweer- berichten van de Ned Kustwacht in de weg stond.
Frequenties en ModulatiemethodenDe frequentie van trillingen (de toonhoogte van geluid dus) wordt uitgedrukt in Herz (Hz), oftewel aantal trillingen per seconde.
Het menselijk gehoororgaan “ontvangt” geluid tot ca 20 kHz (dat zijn dus hele hoge pieptoontjes die lang niet iedereen hoort). Voor verstaanbare spraak (telefoonkwaliteit) is geluid tussen ca 300 Hz en 3000 Hz voldoende.
Om dat geluid “via de ether” te transporteren heb je een draaggolf nodig. Anders gezegd: zelfs als je een hele grote audioversterker op een antenne zou aansluiten wordt er van deze lage frequenties nog steeds niets uitgezonden.
De laagste draaggolffrequentie waarop een radiouitzending goed tot stand kan worden gebracht is ca 150 kHz, en daar begint dus wat iedereen kent als de lange golf.
De manier waarop die hoogfrequente draaggolf dat laagfrequente geluid transporteert heet moduleren. En SSB is één van die modulatietechnieken.
De frequentie van de draaggolf bepaalt in welke band de zender uitzendt. En voor elke band gelden aparte afspraken hoe die draaggolf is gemoduleerd.
Morse- en Telextransmissie
De oudste en simpelste modulatietechniek werkt met een draaggolf die eenvoudig telkens wordt ingeschakeld en uitgeschakeld.
Dat is de oorspronkelijke techniek waarmee Samual Morse zijn eerste signalen wist te versturen, en dat heet tegenwoordig CW (continuous wave).
Voorzien van pieptoontjes is dat nog steeds de manier waarop morsesignalen en ook telexsignalen worden uitgezonden. En ook radio peilbakens voor scheepvaart en luchtvaart werken min of meer op deze manier.
Radio- (Omroep-)Transmissie
Voor verzenden van geluid (spraak of muziek) wordt het laagfrequente geluidssignaal gemengd met de hoogfrequente draaggolf.
Daarbij ontstaat een spectrum van meerdere mengfrequenties, t.w. naast de draaggolf zelf ook twee zijbanden
(Jawel: de bovenste en de onderste zijband met respectievelijk de som- en de verschilfrequenties van draaggolf en geluidssignaal.)
Zonder meer heet dat AM (amplitude modulatie).
Dat is een techniek die zowel in de zender als vooral in de ontvanger met eenvoudige en goedkope schakelingen gerealiseerd kan worden, eenvoudige bediening vraagt, en daarmee geschikt is voor massa communicatie: radio omroep dus. Wat iedereen kent als lange golf, middengolf en korte golf omroepbanden werkt met AM.
SSB-Transmissie
Naast voordelen (vooral goedkoop dus) kleven er natuurlijk ook nadelen aan AM.
De belangrijkste zijn de beperkte geluidskwaliteit en de gevoeligheid voor bepaalde soorten storingen.
(Beide problemen zijn “opgelost” met de opkomst van FM en nog later digitale radioomroep, maar dat valt verder buiten het bestek van dit artikeltje).
—
Er zijn ook twee meer technische nadelen (even doorbijten, SSB komt zo).
Een eerste nadeel is dat er in de draaggolf 50% van het uitgezonden vermogen gaat zitten, terwijl die draaggolf zelf geen geluidssignaal bevat.
Elke zijband krijgt 25% van het uitgezonden vermogen, terwijl beide zijbanden elk voor zich het volledige geluidssignaal bevatten.
Je zou dus kunnen volstaan met 25% van het zendvermogen (of met hetzelfde vermogen het zendbereik kunnen vergroten, wat op hetzelfde neerkomt) als je die draaggolf en één van die zijbanden weglaat.
En dat is nu precies wat SSB (ENG: single side band, NED: enkelzijband) doet.
Het tweede nadeel van de aanwezigheid van beide zijbanden (van AM dus) is dat het uitgezonden signaai twee keer zoveel ruimte in de ether in beslag neemt als eigenlijk nodig is.
Als je dus één van die zijbanden weglaat kun je twee keer zoveel zenders in dezelfde band kwijt.
En het almaar drukker wordende radioverkeer maakt zuinig ethergebruik meer dan nodig.
(Ook televisie maakt gebruik van — een variant op — enkelzijband modulatie, en daar is de bandbreedte besparing de hoofdreden om dat zo te doen).
Voordelen dus, maar wat zijn de nadelen?
Om te beginnen heb je aanzienlijk ingewikkelder schakelingen nodig in zowel de zender als in de ontvanger. Dat maakt de zaak dus duurder.
Verder is de geluidskwaliteit maar net goed genoeg voor gesproken woord, en is de bediening van die apparatuur nogal kritisch (daarover straks meer).
Professioneel gebruik dus.
Met moderne electronica technieken is de bediening drastisch vereenvoudigd en is het gebruik van SSB ook binnen het bereik gekomen van niet-professionele gebruikers, zoals zeezeilers van PZV.
Twee SSB Begrippen: USB/LSB en BFO
Een SSB signaal bevat maar één van beide zijbanden.
Dat is simpel: de ene heet de bovenste zijband (USB: upper side band, waarvan de frequenties boven die van de draaggolf liggen), de andere heet de LSB (lower side band, met frequenties lager dan die van de draaggolf).
Elke SSB ontvanger bevat dus een schakelaar waarmee je, afhankelijk van welke zender je wilt beluisteren, kunt kiezen tussen USB en LSB.
Die schakelaar kan gecombineerd zijn met de bediening van de BFO, zie hieronder, of tegenwoordig deel uitmaken van een keuze in een software menu.
De standaard bij wat vroeger de visserijband heette (ruwweg van 2,5 MHz tot 4 MHz, waarin dus ook vroeger Scheveningen Radio en tegenwoordig de Nederlandse Kustwacht) is dat alle zenders gebruik maken van USB.
Een SSB signaal bevat geen draaggolf. Maar om daar weer verstaanbaar geluid van te maken (demoduleren heet dat) moetje in de ontvanger die draaggolf er eerst wel weer aan toevoegen. En daar zit de adder onder het gras.
Ideaal gesproken moet die toegevoegde draaggolf exact dezelfde frequentie hebben als de (weggelaten) draaggolf van de zender. Dat is technisch gesproken zeer moeilijk en dus duur, en pas opgelost met moderne digitale ontvangsttechnieken.
In oudere SSB ontvangers wordt die toegevoegde draaggolf samengesteld uit de eigenlijke draaggolf waarmee je op de gewenste zender afstemt, en een soort fijnafstemming die voor het demoduleren wordt gebruikt.
Die fijnafstemming heet de BFO (beat frequency oscillator).
Als die fijnafstemming iets te hoog staat, komen alle geluidsfrequenties een ietsje te laag uit de demodulator. Het oorspronkelijke geluidssignaal van 300-3000 Hz wordt dan bv 200-2900 Hz, of 100-2800 Hz, en dan hoor je de omroepster met een basstem uit de luidspreker komen.
Bovendien zijn de frequentieverhoudingen niet meer goed (een octaaf is geen octaaf meer) waarmee de verstaanbaarheid snel afneemt.
Omgekeerd, bij iets te lage fijnafstemming krijg je het bekende kikkergeluid. Dat verschoven geluidsspectrum is het resultaat van de zwevingen (Engels: beats) die bij deze manier van demoduleren optreden, vandaar de naam.
(Bij LSB is dit allemaal net omgekeerd, maar zoals gezegd is USB hier de standaard).
Er is nog een effect van — verkeerd — gebruik van de BFO.
Als je wacht op de uitzending van de Nederlandse Kustwacht hoor je vaak een volstrekt onverstaanbaar geluid van een andere zender uit de luidspreker. Dat is niet omdat daar een of ander koeterwaals wordt gesproken.
De frequentie van je BFO ligt normaal gesproken onder de frequentieband van de USB van de gewenste zender. Maar voor een naburige zender, die op een lagere frequentie uitzend, kan het heel goed zo uitpakken dat de BFO-frequentie boven de USB van die andere zender ligt.
Het netto effect daarvan is dat het geluidsspectrum op zijn kop staat: hoge toontjes worden lage toontjes en omgekeerd. En ons gehoororgaan is niet langer in staat om daar chocola van te maken.
In de SSB ontvanger zit een schakeling waarmee die andere zender wordt weggedrukt zodra het sterkere signaal van de gewenste zender wordt ontvangen.
Met de opkomst van digitale technieken is de afstemnauwkeurigheid — in stapjes van b.v. 10 Hz — nauwkeurig genoeg en vooral ook stabiel genoeg zodat een aparte BFO bediening niet meer nodig is.
(En helaas is de omroepster van Scheveningen Radio vervangen door de computerstem van de Nederlandse kustwacht, zo heeft alles zijn prijs).