Minimum Discernible Difference

Минимально различимая разница
http://www.ab7e.com/weak_signal/mdd.html

Любительское радио, как и почти всё в этой жизни, заполнено компромиссами и
компромиссными решениями, особенно когда речь идет о вопросах силы сигнала.
СтОят ли все эти большие антенны дополнительных затрат? Должен ли я заменить антенный фидер на что-то, что имеет меньшие потери? Что будет, если я прикуплю себе ещё немного Ватт? Что лучше сделать, чтобы улучшить приём - увеличить высоту мачты на несколько футов или добавить ещё антенну, ниже первой, чтобы получить дополнительно несколько децибел усиления?

В моём случае речь шла об антеннах, вопрос сводился к тому, чтобы количественно оценить разницу в читаемости между двумя сигналами, сравнимыми, но разными по силе. Я пытался выбрать между двумя антеннами, которые различались между собой примерно на 2 дБ в прямом усилении, а также на несколько сотен долларов по цене. Моя инстинктивная реакция говорила, что 2 дБ не стОят этих дополнительных затрат, но как DXer и контестер я изменил свое мнение после того, как я сгенерировал ряд звуковых файлов, вроде тех, что размещены здесь... особенно когда я рассмотрел вероятность снижения фонового шума, которое сможет обеспечить более эффективная антенна. Не сомневаюсь, что люди с другими мотивациями и ограничениями могут прийти к иным выводам, но, надеюсь, эти мои примеры могут оказать некоторую помощь всем, кто сталкивается с аналогичным выбором.

Любые комментарии (как положительные, так и любые другие) будут с благодарностью приняты via email dave(at)ab7e.com. Я не являюсь профессионалом в области аудио, сильно не пинайте.

МЕТОДОЛОГИЯ

Во всех приведённых здесь файлах использовался фоновый шум с умеренно шумного диапазона 20 м при полосе пропускания приблизительно 500 Гц (от 350 до 850 Гц). CW сигналы были созданы и записаны в виде файлов .wav при помощи CW Player, хорошей бесплатной программы от F6DQM. В зависимости от того, что я пытался достичь, были использованы различные скорости и тоны передачи, но вообще я пытался выбирать такие параметры, что, по моему мнению, используют большинство людей (примерно 550 Гц и 26 WPM). Все аудиофайлы были конвертированы в формат .mp3 и смешаны с соответствующим сдвигом по уровню при помощи аудиоредактора Goldwave.

Эти файлы были созданы с приличной точностью (32 кГц и 64 кбит), но они могут восприниматься по-разному, в зависимости от конкретных ситуаций, например при прослушивании через наушники или динамик, наличия программного эквалайзера,
индивидуального звукового восприятия, индивидуального предпочтения тона или скорости работы и т.д. Ваши оценки могут значительно отличаться ...

Каждый файл необходимо загрузить по ссылке и проигрывать при помощи имеющегося на компьютере плеера ... они не будут проигрываться непосредственно на этом сайте. Можно было бы встроить проигрыватель прямо на сайт, но, во-первых, это будет не очень удобно в плане управления плеером, а во-вторых мои ограниченные познания в построении сайтов не позволяют сделать это.


СИГНАЛ СО СТУПЕНЧАТО ИЗМЕНЯЕМОЙ СИЛОЙ

В качестве первого анализа, и, как можно сделать вывод из названия этой страницы, мне было интересно, какова минимальная различимая разница между двумя слабыми сигналами примерно одинаковой силы. Очевидно, что ответ на этот вопрос зависит от того, насколько близки они к уровню фонового шума. Разница в несколько децибел может быть незаметной для двух относительно сильных сигналов, но если один из сигналов ниже шумового порога, а другой выше этого порога, то сравнение будет более выразительным. Меня интересовал случай слабого сигнала, поэтому я создал этот файл CW сигнала, изменяющегося шестью ступенями с шагом 1 дБ, начинающимся ниже уровня шума и поднимающимся над ним.

http://www.ab7e.com/weak_signal/0_1_2_3_4_5_6_db.mp3


Лично я смог заметить разницу в громкости для каждого шага в 1 дБ, и мой порог легкой читаемости был на третьем уровне (+2 дБ). Ваши результаты могут значительно отличаться..

Вот тот же набор сигналов, за исключением того, что следуют они в обратном порядке, от громкого к слабому.

http://www.ab7e.com/weak_signal/6_5_4_3_2_1_0_db.mp3


ДУЭЛЬ ПОЗЫВНЫХ

В приведённых файлах было отображено изменение читаемости чисто по отношению к фоновому шуму. Нечто иное происходит, когда принимаются одновременно два сигнала разной силы. Интересно сравнить, какая разница в силе сигналов должна быть, чтобы
быть услышанным в первую очередь, когда оба этих сигнала находятся вблизи уровня шума. Чтобы понять это, я создал 4 файла с разными тонами и громкостью, каждый позывной передаётся на скорости 26 wpm. Создание нескольких файлов явилось попыткой обеспечить достаточную разницу тона позывных, чтобы отличить их друг от друга, для компенсации возможных личных предпочтений. В двух файлах разница громкости между позывными составляет 1 дБ, в двух других - 2 дБ. В начале каждого файла Callsign A громче чем Callsign B, затем посередине всё меняется, и Callsign B становится громче чем Callsign A. В файлах версии 1 для Callsign A используется тон 550 Hz, для Callsign В тон 520 Hz. В файлах версии 2 частоты изменены наоборот. Вот четыре файла:

http://www.ab7e.com/weak_signal/A_vs_B_1db_v1.mp3

http://www.ab7e.com/weak_signal/A_vs_B_1db_v2.mp3

http://www.ab7e.com/weak_signal/A_vs_B_2db_v1.mp3

http://www.ab7e.com/weak_signal/A_vs_B_2db_v2.mp3

На мой взгляд, разница в 1 дБ громкости по крайней мере заметна, а при 2 дБ уже представляет собой конкурентное преимущество.

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ

Когда присутствуют QRN "импульсного" вида, иногда полезно использовать более низкие скорости передачи CW, чтобы наш мозг мог интегрировать каждый элемент в течение более длительного периода, и, таким образом, более эффективно выделять сигнал из шума. Для исследования этого эффекта я создал следующий файл. Он содержит 20 различных позывных, передаваемых по 5 штук на скоростях 20, 25, 30 и 35 слов в минуту ... все с тоном 550 Гц. Громкость каждого позывного такая же, как и громкость более громких позывных в файлах ДУЭЛЬ ПОЗЫВНЫХ.

http://www.ab7e.com/weak_signal/Callsigns20-25-30-35wpm.mp3

Я бы не стал здесь делать однозначных выводов. На медленных скоростях точки, возможно, будут лучше читаться на фоне импульсных помех, но на высоких скоростях сигнал может эффективно проскочить между импульсами помех.
Более высокая скорость может также облегчить приём сигналов в условиях быстрых QSB. Работа с медленной скоростью может привести к игнорированию вас нетерпеливыми операторами или теми, кто хорошо принимает на высоких скоростях. Тем не менее ... если вы пытаетесь провести связь, когда диапазон только открывается или уже закрывается, или если вы знаете, что ваш корреспондент находится в зоне повышенных QRN, уменьшение скорости может привести в хорошему результату. Если ваш корреспондент продолжает просить повторить, то это вовсе не обязательно означает, что он плохой телеграфист... возможно, что QRN на его стороне перекрывают ваши точки.

Dave AB7E