En las operaciones de código Morse en CW , QSK u operación de interrupción total describe un modo operativo 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 a la estación transmisora entre elementos de codificación individuales, lo que 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 utiliza con fines comerciales o profesionales, continúa utilizándose en la radioafición .
En el modo QSK o de funcionamiento con interrupción total, los períodos de silencio entre los puntos y rayas del código Morse permiten a los operadores escuchar entre sus señales transmitidas las señales de la contraparte, lo que permite un estilo de comunicación conversacional. Esto es especialmente útil en la telegrafía de alta velocidad .
El código Morse tiene períodos de silencio entre sus elementos simbólicos (puntos y rayas), letras, palabras y oraciones. Estos períodos de silencio proporcionan al operador transmisor oportunidades de escuchar interrupciones de las estaciones receptoras. Mientras que en la operación CW habitual la onda portadora transmisora está siempre activa y solo conectada a la antena, en la operación QSK la antena cambia al estado de receptor en el tiempo de inactividad entre los puntos y rayas, y luego vuelve a cambiarse.
Este cambio rápido entre el envío y la recepción en el transceptor que envía el segmento de mensaje actual permite que el lado emisor de la conversación escuche que el lado receptor ha cambiado a transmisión, entre los tiempos de inactividad del código Morse. La señal entremezclada normalmente es demasiado confusa para que cualquiera de las estaciones pueda decodificar a la otra. [a] Pero cuando el transmisor QSK escucha el sonido de la otra estación llenando los espacios normalmente silenciosos entre los elementos de código enviados por el propio transmisor, eso informa al transmisor que la otra estación desea interrumpir, y el transmisor entonces tiene la opción de detenerse cortésmente y dejar que el otro operador regrese a la conversación antes de que el transmisor haya terminado su segmento de mensaje actual.
El funcionamiento QSK es un desafío técnico: requiere conmutadores de RF T/R muy rápidos en el lado de alta potencia y voltaje del transceptor de radio. Dichos conmutadores deben ser controlados automáticamente por la llave del telégrafo y, como tal, deben ser lo suficientemente rápidos para que el operador del telégrafo no los detecte perceptualmente. En el funcionamiento QSK, los conmutadores T/R deben ser capaces de conmutar automática y rápidamente la antena o antenas de radio entre el transmisor y el receptor durante los breves períodos de silencio (duración de punto) entre las señales de código Morse, a veces cientos o incluso miles de veces por minuto, durante años. Como tal, los conmutadores T/R utilizados en el funcionamiento QSK generalmente tienen las especificaciones de sincronización, confiabilidad y manejo de potencia más estrictas de todas, y son bastante costosos. Por lo general, la conmutación de este tipo se realiza mediante conmutadores de láminas de vacío, tal vez ayudados por diodos PIN de alto voltaje y, a veces, aumentados por varias mejoras de circuito que quitan pasivamente la carga de los elementos activos.
Full break-in o QSK , [1] [2] [3] es un protocolo de comunicaciones de cambio de canal de código Morse con soporte de hardware . Por lo tanto, full break-in es también un protocolo de dúplex , que facilita un estilo de comunicaciones de código Morse bidireccional en canales radiotelegráficos semidúplex tradicionales que simulan de cerca las operaciones de canal dúplex completo de manera similar a la forma en que se realizan las comunicaciones de voz humana normales. No es solo una tecnología, sino también un protocolo de comunicaciones y una cultura que gira en torno a dicha tecnología.
Con una operación de interrupción completa, el operador receptor puede interrumpir a un operador transmisor en mitad de un carácter, de manera similar a la forma en que las conversaciones de voz humana normales permiten la interrupción en mitad de sílaba de los hablantes por parte de los oyentes. [4] Esto hace posible romper creativamente el protocolo normal de Morse u otros protocolos de radiotelegrafía y, como tal, en la operación QSK, aparecen muchos modismos informales que no se utilizan en formas más codificadas de telegrafía.
Por ejemplo, para tomar turnos en una conversación, se puede utilizar una nota sostenida de duración indefinida y que a menudo varía según la conversación o el participante. Esto sólo es posible porque el otro participante puede oír una nota sostenida mientras él pulsa su propio tono. O, como otra ruptura con la convención, no sólo los telegrafistas de alta velocidad suelen terminar con dos puntos sin espaciar, sino que muchos de los que utilizan HST y QSK terminan con combinaciones bastante elaboradas de puntos, rayas, espaciado incorrecto y un "clic" aquí y allá. Como tal, el QSK, en su estilo comunicacional, también conduce a un estilo conversacional que no se puede codificar de verdad.
La técnica de semiinterrupción es utilizada por estaciones en las que los cambios de antena lentos (T/R) se controlan indirectamente mediante la llave telegráfica, que carece de la conmutación más rápida de las estaciones de interrupción completa . No se requiere que los interruptores T/R de hardware de semiinterrupción conmuten tan rápido o tengan la misma confiabilidad a largo plazo que sus contrapartes de interrupción completa más costosas. En lugar de utilizar la llave telegráfica para controlar directamente la conmutación de antena, el equipo transceptor de radio de semiinterrupción generalmente utiliza la llave telegráfica para controlar los interruptores T/R de manera indirecta, pero aún automática, al pasar la información de la llave telegráfica (generalmente en forma de un tono de audio codificado) a través del interruptor operado por voz o circuito VOX de un transceptor de radio.
En esta técnica, se utiliza el circuito VOX de acción relativamente lenta para controlar los interruptores T/R. El circuito de interruptores operados por voz (VOX) está diseñado para ser activado normalmente por el audio de 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 típica de la voz humana o más lenta. El circuito VOX generalmente tiene un retardo ajustable en el panel frontal que se puede utilizar para controlar el tiempo que tardan en funcionar los interruptores T/R, pero generalmente el rango de ajuste del retardo está limitado al de las sílabas de la voz humana y, aunque es automático, generalmente no es lo suficientemente rápido para actuar en los cortos períodos entre los puntos y rayas del código Morse. Por lo tanto, las estaciones receptoras no pueden interrumpir o interrumpir a las estaciones de código Morse con interrupción parcial o controladas por VOX en medio de un símbolo o de una palabra, durante la operación del código Morse porque la estación transmisora con interrupción parcial simplemente no puede escuchar en la corta duración entre las señales del código Morse y las palabras o grupos de códigos.
Las estaciones receptoras que deseen interrumpir a las estaciones que tienen una interrupción parcial deben esperar los períodos de silencio más largos entre las palabras u oraciones de la estación transmisora antes de intentar interrumpir o interrumpir. En el peor de los casos, las estaciones receptoras deben esperar hasta que las estaciones que tienen una interrupción parcial transfieran explícitamente el canal a la estación receptora enviando un mensaje 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 robo semi-roto o el robo controlado por VOX es una mejor técnica de cambio de canal de código Morse que la operación de robo manual pura [ cita requerida ] como se describe en el párrafo siguiente.
La interrupción manual es una técnica utilizada en una estación de radio rudimentaria en código Morse en la que los interruptores de cambio de antena (T/R) no están controlados por la llave del telégrafo, sino que el cambio de antena se realiza manualmente mediante interruptores mecánicos separados de la llave del telégrafo por la que el operador envía el código Morse. Con un sistema de cambio manual tan simple, no hay posibilidad de que el operador que envía escuche entre señales o símbolos y, por lo tanto, no hay posibilidad de que el operador que recibe interrumpa al operador que envía. En cambio, el operador que recibe debe esperar hasta que un operador que transmite haya indicado el final de la transmisión por medio de un prosign de cambio y haya cambiado manualmente la antena del transmisor al receptor. Esta operación de interrupción manual conduce a un estilo muy lento y forzado de conversaciones en código Morse.
El funcionamiento de QSK comprende una tecnología y un protocolo de conmutación de hardware , en el que las estaciones de código Morse participantes están equipadas con conmutadores T/R de radiofrecuencia analógicos 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 entre en una estación transmisora en mitad de un símbolo (mitad de un carácter), un proceso conocido como interrupción total . La capacidad de escuchar entre señales transmitidas conferida por la rápida conmutación de hardware de radiofrecuencia solo requiere que los operadores de código Morse utilicen protocolos de comunicaciones simples para gestionar el proceso de cambio de canal. La técnica típica del protocolo QSK es bastante sencilla de aprender y dominar.
Dado que no todas las estaciones de radio en código Morse están equipadas para la operación QSK, las estaciones transmisoras 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) en código Morse para alertar a las estaciones receptoras de que la estación transmisora tiene la capacidad de escuchar entre señales y que la estación receptora puede interrumpir, o interrumpir, a la estación transmisora a voluntad. A la inversa, una estación puede consultar la capacidad QSK de otra estación en código Morse enviando la señal QSK seguida de un signo de interrogación. La consulta QSK? pregunta si la estación receptora tiene capacidad total de interrupción. Si una estación receptora está equipada para la operación QSK, el operador receptor responderá a la consulta QSK? con la afirmación QSK indicando que la estación está operando con QSK habilitado. Posteriormente, las dos estaciones pueden utilizar los protocolos de conversación en código Morse QSK fluidos y eficientes que se describen en los párrafos siguientes.
En la práctica, muchos operadores expertos no se molestan en iniciar una conversación con los protocolos preliminares de aserción QSK o consulta QSK, sino que simplemente intentan interrumpir a una estación transmisora pulsando su tecla telegráfica mientras escuchan entre las señales (puntos y rayas) lo que sucede a continuación. Si la estación transmisora hace una pausa cuando se la interrumpe, cada parte sabe automáticamente que la otra está utilizando la operación QSK y luego las dos estaciones comienzan inmediatamente a utilizar el siguiente protocolo de interrupción y cambio de QSK sin más dilación.
Las interrupciones o allanamientos se inician cuando las estaciones receptoras presionan momentáneamente su tecla telegráfica mientras la estación transmisora está enviando activamente código Morse, lo que genera una breve señal de interrupción que la estación transmisora escucha entre sus propias señales. En la práctica, por lo general, solo se necesita un único punto para iniciar un allanamiento .
Al escuchar la señal de interrupción entre los puntos y rayas que se envían, la estación interrumpida deja de enviar inmediatamente y
De cualquier manera, se pasa el canal al interruptor y, posteriormente, se escucha la otra estación durante la pausa momentánea. Los telegrafistas expertos rara vez se molestan en enviar la señal K cuando se les interrumpe, sino que simplemente dejan que el interruptor se haga cargo del canal durante la pausa.
La estación que interrumpe, al reconocer la pausa momentánea en el envío por parte del emisor, comienza inmediatamente 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 protocolos de cambio de canal con interrupción completa y simples imitan literalmente el estilo conversacional en el que las personas se interrumpen entre sí a mitad de una sílaba durante conversaciones de voz normales. El hardware de conmutación QSK T/R con interrupción completa junto con el uso de los protocolos QSK simples permite un estilo conversacional rápido, eficiente y fluido de comunicación en código Morse.
Los equipos transceptores de radio deben admitir rangos de niveles de señal enormes. La potencia de salida del transmisor para estaciones de radioaficionados puede ser típicamente de 100 vatios (+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 deben manejar varios componentes del hardware de conmutación T/R abarca un enorme rango de manejo de potencia total de hasta 180 dBm (-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 utilizar una sola antena para transmisión y recepción o antenas de transmisión y recepción separadas. En cualquier caso, cuando los receptores funcionan en las mismas frecuencias de radio o en frecuencias cercanas a las utilizadas por sus transmisores asociados, mientras utilizan las mismas antenas o antenas cercanas, el receptor de radio típico queda expuesto a señales extremadamente grandes del transmisor cercano. Esta situación generalmente daría como resultado la destrucción o degradación de los circuitos frontales del receptor y sería problemática en el mejor de los casos y destructiva en el peor. Al momento de escribir este artículo, aparentemente todavía no se ha desarrollado ninguna tecnología de receptor que pueda funcionar con total sensibilidad en un rango tan amplio de niveles de señal recibida y al mismo tiempo soportar de manera segura los altos niveles de potencia presentados por el transmisor cercano asociado. ¡Y por lo tanto, las entradas del receptor no pueden simplemente puentearse a través de los terminales de la antena de transmisión! Los receptores deben aislarse de las potentes señales del transmisor por algún medio. Estos medios son proporcionados por los llamados conmutadores T/R.
Los circuitos amplificadores de entrada analógica ( AFE ) de bajo nivel de los receptores, lo suficientemente sensibles para detectar señales a niveles de -130 dBm o inferiores, son invariablemente extremadamente sensibles a niveles de potencia altos. Normalmente, sin la protección y el aislamiento que proporcionan los interruptores T/R, el AFE del receptor se vería superado o destruido por los niveles de potencia normales del transmisor, que están en el rango de +50 dBm o más. En consecuencia, los terminales de entrada de antena del AFE del receptor deben estar protegidos. Con el funcionamiento QSK, esta protección del receptor se proporciona mediante interruptores T/R de hardware analógico robustos y bien diseñados, colocados entre los circuitos AFE del receptor y la antena de radio.
El resultado de la extrema sensibilidad del receptor AFE a 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 realmente transmitiendo las señales de puntos y rayas. En consecuencia, los operadores de radiotelegrafía no pueden oír interrupciones de estaciones receptoras remotas durante los períodos normales de transmisión de señales cuando se aplica a la antena la potencia total del transmisor.
Para proteger los circuitos del receptor, los canales radiotelegráficos en frecuencias y antenas cercanas deben funcionar 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 conmutadores de antena de hardware de radiofrecuencia analógica en cada ubicación de la 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 la otra.
Las consideraciones antes mencionadas son las principales motivaciones y consideraciones que impulsan el desarrollo de tecnologías QSK de ruptura total en canales radiotelegráficos :
No todos los receptores de radio son compatibles con el funcionamiento QSK.
Añadir una conmutación T/R robusta y rápida externamente a una combinación de transmisor/receptor (transceptor) no necesariamente dará como resultado un buen funcionamiento de QSK. Añadir 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 de recuperar su sensibilidad rápidamente mientras opera silenciosamente (sin ruidos de chasquidos) durante y después de las señales transitorias rápidas creadas por el funcionamiento rápido 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 señal transitoria fuerte a su puerto de entrada de antena. Sin modificaciones o rediseño del circuito AGC, estos receptores no son adecuados para el funcionamiento 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 desactivar la función AGC de su receptor, en lugar de operar sus receptores utilizando solo el control de ganancia manual durante el funcionamiento QSK.
Los operadores de código Morse que aspiren a la comodidad y fluidez conversacional de la operación QSK en código Morse y que planeen agregar conmutadores T/R QSK externos a sus configuraciones de transceptores de radio existentes o planificadas deben asegurarse de que los circuitos AGC de su receptor tengan tiempos de recuperación acordes con los transitorios de conmutación T/R que se esperan y que los circuitos AGC puedan operar rápidamente en el rango de submilisegundos sin crear ruidos ni estática en la salida de audio del receptor (altavoz o auriculares). Cabe destacar 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, modulación digital y demodulación digital) utilizado para la implementación de SDR. Por estas razones, generalmente la mayoría de las radios SDR no tendrán la capacidad de operar QSK a las velocidades más altas del código Morse.
Los costosos equipos transceptores de radio de alta gama que han sido diseñados y fabricados con capacidad QSK integrada generalmente cumplen con estos requisitos de tiempo de recuperación de AGC rápido. 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.
La capacidad total de hardware para realizar un rodaje requiere conmutadores de transmisión/recepción (T/R) de radiofrecuencia (RF) analógicos, rápidos, robustos y de alta potencia, o conmutadores de RF capaces de funcionar en tiempos de respuesta de submilisegundos durante largos períodos de funcionamiento continuo mientras manejan la alta potencia de radiofrecuencia del transmisor. Algunos equipos transceptores de radio de alta gama fabricados contienen hardware de conmutación QSK integrado (instalado en fábrica), mientras que en otros casos se pueden agregar hardware de conmutación QSK externo o productos de conmutación comerciales a equipos existentes que no tienen capacidad QSK. [5]
Como ejemplo que ilustra las velocidades de conmutación o los requisitos de tiempo, considere que al enviar código Morse a una velocidad de 20 palabras por minuto, la duración típica de la señal de punto es de apenas 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 T/R QSK deben estar en el rango de 1 a ½ milisegundo o menos. Se requieren tiempos incluso más pequeños de submilisegundos con transmisiones de código Morse de mayor velocidad.
La velocidad de punteado del código Morse es el recíproco de la duración del punto, por ejemplo, a veinte palabras por minuto según la palabra estándar PARIS con una duración de punto de 50 milisegundos, la velocidad de punteado es de 20 veces por segundo (20 = 1,0 / 0,050). La velocidad de punteado es incluso más rápida para el código Morse de mayor velocidad. Para una fiabilidad a largo plazo, los interruptores T/R QSK deben ser lo suficientemente robustos como para abrirse y cerrarse al menos a una velocidad de punteado de veinte veces por segundo o incluso más a lo largo de miles de horas de funcionamiento.
Los conmutadores T/R deben funcionar de manera confiable a altas tasas de puntos durante miles de horas, lo que permite la recepción de señales de nivel extremadamente bajo entre puntos y rayas y, al mismo tiempo, admite niveles de potencia de transmisión de radio muy altos, de cientos a miles de vatios. Estos conmutadores de radiofrecuencia analógica de alta potencia y alta velocidad no son económicos.
Ejemplos de tecnologías de conmutación de hardware analógico de radiofrecuencia o de conmutación de RF son los relés de vacío de alto voltaje [6] o los interruptores de diodo PIN de semiconductores de alta potencia . En los últimos tiempos, a medida que la industria de semiconductores ha mejorado las capacidades de manejo de potencia de los diodos PIN, los diodos PIN han reemplazado en gran medida a los relés de vacío en la función de conmutación QSK porque la ausencia de partes móviles en los dispositivos semiconductores de diodos PIN da como resultado: mayores velocidades, mayor confiabilidad y vidas útiles más prolongadas. [7] [8] Un enfoque alternativo utiliza relés de potencia para la operación QSK agregando unos pocos milisegundos de retraso en la línea de manipulación. [9]
Las tecnologías de hardware de conmutación que pueden manejar las corrientes de radiofrecuencia de 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) generalmente operando en un recinto de vacío con circuitos de temporización elaborados. No todos los equipos transceptores de radio proporcionan el costoso soporte de hardware de conmutación de radiofrecuencia de transmisión/recepción (T/R) analógica de alta velocidad necesario para la operación de adaptación completa QSK. Generalmente, la adaptación completa solo está disponible en transceptores de radio más costosos. Los radiotelegrafistas que aspiran a la fluidez de la operación QSK en código Morse deben asegurarse de que su equipo de radio incluya la capacidad de hardware para la conmutación de antena de radiofrecuencia que opera lo suficientemente rápido como para permitir la escucha entre señales, a las velocidades de envío de código Morse adecuadas, con la vida útil y confiabilidad adecuadas.
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