De flesta radiosändare för SSB har sin effektdefinition i Peak Envelope Power - PEP. Denna artikel avser att förklara definitionen och användningen av PEP-begreppet.

Olika effektmått

Beroende på vilka egenskaper som anses viktigast för en radiosändare så använder man olika effektmått för olika sändartyper. Radioreglementet [1] definierar tre olika effektmått:

1.156 power: Whenever the power of a radio transmitter, etc. is referred to it shall be expressed in one of the following forms, according to the class of emission, using the arbitrary symbols indicated:

– peak envelope power (PX or pX);
– mean power (PY or pY);
– carrier power (PZ or pZ).

Dessa definieras enligt följande:

1.157 peak envelope power (of a radio transmitter):
The average power supplied to the antenna transmission line by a transmitter during one radio frequency cycle at the crest of the modulation envelope taken under normal operating conditions.

1.158 mean power (of a radio transmitter):
The average power supplied to the antenna transmission line by a transmitter during an interval of time sufficiently long compared with the lowest frequency encountered in the modulation taken under normal operating conditions.

1.159 carrier power (of a radio transmitter):
The average power supplied to the antenna transmission line by a transmitter during one radio frequency cycle taken under the condition of no modulation.

De två sista artiklarna är primärt intressanta för emissioner där sändarslutsteget dimensioneras utifrån uppvärmning eller medeleffekt, som FM och AM. Däremot är ofta effektförstärkare för vågformer med stora topp till medelvärdesförhållanden karaktäriserade för sin toppeffekt eller Peak Envelope Power.

Strikt definieras denna som ”medeleffekten levererad från sändarens utgång sett över en period av den radiofrekventa vågformen vid toppen av modulations-enveloppen under normala driftförhållanden".

Resonemanget bygger på att variationerna av modulationsenveloppen är mycket långsammare än tiden för en period av radiofrekvensen. Då går det att finna en period som finns där toppeffekten är som störst och även finna effektutvecklingen under just denna.

Enligt definitionen för effektutveckling är effekten oberoende av hur många hela perioder som använts vid beräkningen, eller inom integrationsintervallet t = 0 till T.

Sedan blir den sista integralen, med hjälp av den trigonometriska identiteten cos(2A) = 1 - 2 sin2A evaluerad till: [2]

Alltså får vi PEP genom att bestämma effektivvärdena av spänning eller ström vid den högsta punkten av enveloppen och sedan tillämpa den vanliga effektformeln eller Joules lag, P = I2R eller U2/R.

Ett vanligt mätinstrument kan inte följa variationerna hos enveloppen utan kommer att visa tidsmedelvärdet av effekten. Det krävs ett särskilt toppvärdeskännande instrument eller ett oscilloskop för att kunna följa variationerna.

Nyttan av PEP

En effektförstärkare har ofta sina data uttryckta i termer av tillåten toppeffekt vid en given distorsion. Vågformer som SSB har ett förhållande mellan topp- och medeleffekt som ligger runt 10 dB, alltså kommer uppvärmningen hos effektsteget att vara c:a 10 ggr lägre än den avgivna toppeffekten vilket innebär möjligheten att använda klenare dimensionering av till exempel kraftaggregat och kylsystem än för samma medeleffekt. Däremot kommer ett överskridande av tillåten toppeffekt att medföra distorsion eller en försämring av signalkvaliteten. Det är därför viktigt att kunna iaktta och bestämma PEP vid injusteringen av utstyrningen av i synnerhet SSB-sändare. För att förenkla handhavandet använder man ofta en toppvärdeskännande reglerslinga som justerar systemförstärkningen så att tillåten PEP inte överskrids.

Relationer mellan PEP och andra effektmått

För enkla vågformer finns det motsvarande relationer mellan PEP och medeleffekt eller bärvågseffekt [3]:

AM med 100% sinusformad modulering:

PEP = bärvågseffekt * 4

Modulation med konstant envelopp, t.ex FM, FSK och telegrafi med nedtryckt nyckel:

PEP = bärvågseffekt

SSB med 2-tonsutstyrning:

PEP = medeleffekt * 2

Okomprimerad SSB-telefoni:

PEP = medeleffekt * 10

Starkt komprimerad SSB-telefoni:

PEP = medeleffekt * 3

PSK-modem

PEP = medeleffekt * 2

Användning av PEP i bestämmelser

I princip alla länder använder PEP-begreppet enligt ITU-RR Art 1.157 när effektgränser för sändare som använder komplexa emissioner och vågformer ska anges.

Referenser och litteratur

[1] ITU Radio Regulations 2012 Edition

[2] ”RMS and power in single and three phase AC circuits“
http://www.animations.physics.unsw.edu.au/jw/power.html

[3] “What is RF Peak Envelope Power (PEP)”
http://vk1od.net/measurement/RfPowerTerms/PEP.htm