Harrastus Historia Tietopankki Toiminta

Sähkötyksen ABC

Sähkötyksen ABC

Tomi Helpiö, OH2ID

Artikkeli on julkaistu Radioamatööri-lehden numerossa 02/2019.

Vuonna 1999 GMDSS (Global Maritime Distress Safety System) syrjäytti lopullisesti sähkötyksen merenkulun virallisena turvaliikenteenä, ja Yhdysvaltain viranomaiset lähettivät silloin viimeisen sähkötysviestin: “What hath God wrought” (Mitä on Jumala luonut). Saman sanoman lähetti Samuel Morse vuonna 1844 kokeillessaan keksimäänsä lennätintä. Vaikka tämä yli 170-vuotinen viestintämuoto ei olekaan enää jatkuvassa viranomaiskäytössä, elää se radioamatöörien ansiosta silti edelleen.

Kuva 1. Kansainvälisen Morsekoodin mukaiset kirjaimet ja numerot.

Morsesähkötyksen synty

Sähkötys, morsetus ja titaus ovat kaikki nimityksiä sille viestinvälitysmenetelmälle, jonka Samuel Morse ja hänen kumppaninsa kehittivät keksimäänsä lennätintä varten. Rautatiet levisivät vauhdilla ympäri Pohjois-Amerikan mannerta, ja lennätin oli ratkaisu niiden viestintätarpeeseen. Lennättimen keksijät loivat koodin, morsekoodin, jos

sa kirjaimet, numerot ja välimerkit esitettiin pisteiden ja viivojen yhdistelminä. Näiden yhdistelmien pituus perustui merkkien yleisyyteen englannin kielessä. Niinpä yleisin kirjain e esitettiin yhdellä pisteellä (•) ja kirjain t yhdellä viivalla (). Harvinaisemmat merkit saivat sitten vastaavasti usean pisteen ja/tai viivan yhdistelmiä. Näin syntyi ns. Morse landline code eli amerikkalainen morsekoodi.

Kansainvälinen morsekoodi

Morsen ja kumppaneiden kehittämä koodi jatkoi elämäänsä uuden mantereen lennätinliikenteessä. Kansainvälinen, erityisesti Atlantin ylittävä, lennätinliikenne oli 1800-luvun loppupuolella riippuvainen merenalaisista kaapeleista. Tähän tarkoitukseen mm. saksalaiset kehittivät alkuperäistä morsekoodia edelleen. Tältä pohjalta syntyi vuonna 1865 Kansainvälisessä telekonferenssissa Pariisissa kansainvälinen morsekoodi (International Morse code, kuva 1). Koodissa on neljä ajoitussääntöä: 1) viivan pituus on kolme pistettä, 2) saman merkin osien välinen tauko on pituudeltaan yksi piste, 3) kahden merkin välinen tauko on pituudeltaan kolme pistettä ja 4) kahden sanan välinen tauko on pituudeltaan viisi pistettä.

Kuva 2.Välimerkkejä ja sähkötysyhteyden pitoon liittyviä lyhenteitä ITU:n suosituksen Rec. ITU-R M.1677-1 mukaisesti.

Koodiin lisättiin välimerkkejä ja sähkötysyhteyden pitoon liittyviä lyhenteitä. Näin syntynyt koodi on määritelty ITU:n (Kansainvälinen televiestintäliitto) suosituksessa (kuva 2). Koodi on erittäin vakiintunut. Sitä kuvaa hyvin se, että ensimmäisen maailmansodan jälkeen ainoa muutos oli @-merkin lisääminen vuonna 2004.

Yhdysvalloissa sähkötyksen nopeus ilmoitetaan yleensä sanoina minuutissa (WPM, Words Per Minute). Euroopassa, mukaan lukien Suomi, nopeus taas ilmoitetaan yleensä merkkeinä minuutissa (mki/min). Näiden väliseen muuntoon käytetään viisikirjaimista standardisanaa ”PARIS”. Jos sanan ”PARIS” siis antaa sähkötyksellä 20 kertaa minuutissa, on nopeus 20 WPM tai 100 mki/min.

Sähkötys radioaalloilla

Kuva 3. Guglielmo Marconi keksimänsä langattoman lennättimen äärellä. (Wikimedia commons)

Viimeistään vuonna 1901 Guglielmo Marconin (kuva 3) lähetettyä radioviestin Atlantin yli alkoi morsekoodi olla käytössä myös radioaalloilla. Radioasemia perustettiin paitsi merten rannoille myös laivoille, ja radio tarjosi keinon pitää yhteyttä laivoihin. Radiosta ja sähkötyksestä muodostuikin tärkeä osa merenkulun turvallisuutta. Silloin syntyi myös nykyään kaikkien tuntema hätäkoodi SOS (kirjaimet annetaan peräkkäin, ilman väliä). Vaikka jo vuonna 1909 ensimmäisen kerran pelastettiin laivan miehistö radion ansiosta, on vuonna 1912 uponnut RMS Titanic useimmin yhdistetty radion ja SOS-sanoman merkitykseen merenkulussa (kuva 4).

Kuva 4. RMS Titanic ja SOS-koodi ovat kaikkien tuntemia ikoneja. (soundtrackcollector.com)

SOS on niin vakiintunut hätäkoodi, että se tunnetaan maailmanlaajuisesti, ja radion lisäksi sen voi lähettää mm. äänimerkillä, koputtamalla, taskulampulla tai kirjoittamalla se esimerkiksi rantahiekkaan tai lumeen.

Continuous wave

Ensimmäiset radiolähettimet olivat ns. kipinälähettimiä, jotka perustuivat kipinävälissä sähkötyksen tahdissa syttyvään ja sammuvaan valokaareen. Näin syntyi antennipiiriin laajan taajuusalueen kattava signaali, jota vastaanotettiin vastaanottimilla, joiden selektiivisyys myös oli heikko. Signaalin kantomatkaa pystyi pidentämään lähinnä kipinävälin jännitettä ja antennin korkeutta lisäämällä. Edes parannukset lähettimen selektiivisyydessä eivät poistaneet kipinälähettimen perusongelmia: rajallinen teho eli kantomatka ja häiriöt laajalla radiotaajuusspektrillä.

Kipinävälissä syntyvä signaali on luonteeltaan nopeasti vaimeneva. Tyhjiö- eli radioputken keksiminen teki mahdolliseksi oskillaattorit, jotka tuottivat vaimenematonta, jatkuvaa siniaaltoa (Continuous Wave) yhdellä tietyllä taajuudella. Tätä signaalia pystyttiin myös vahvistamaan radioputkivahvistimilla. Koko radiotekniikan historia tämän jälkeen onkin ollut pääasiassa näiden perustoimintojen parantelua. Kipinälähettimet poistuivat käytöstä 1920 ja – 30-lukujen vaihteeseen mennessä. Senkin jälkeen radistia saatettiin kuitenkin kutsua ”kipinäksi”.

Continuous wave (CW) eli ”jatkuva aalto” on muodostunut sähkötyksen nimitykseksi hamipiireissä. Tämä saattaa tuntua oudolta: sähkötyshän on kaikkea muuta kuin ”jatkuvaa”, siinähän nimenomaan pätkitään signaalia ”ON-OFF”. Nimitys perustuukin tuohon edellä kuvattuun historiaan.

CW:n edut

Sähkötyssignaalin suurin etu SSB-puhe-signaaliin verrattuna perustuu sen vaatimaan pieneen kaistanleveyteen. SSB-signaalin vaatima kaistanleveys on tyypillisesti 2800 Hz. Lähetysteho, esim. 100 W, jakautuu tälle leveydelle. CW-signaalin vaatima kaistanleveys taas on tyypillisesti vain 100 Hz. Kun lähetysteho nyt jakautuu kapeammalle alueelle, on se vastaavasti voimakkaampi. Nyt voidaan näiden kaistanleveyksien perusteella laskea tämä etu. CW-signaali on 28 kertaa kapeampi kuin SSB-signaali eli noin 14 dB voimakkaampi. Tämä vastaa yli kahden S-yksikön etua. Erityisesti pienellä lähetysteholla sähkötyksellä onkin helpompi työskennellä heikkoja vasta-asemia kuin puheella.

Myös muiden digitaalisten lähetelajien, joihin siis myös CW luetaan, kaistanleveys on pieni. Mutta CW:llä on näihin verrattuna muita etuja: sähkötyslähetin voi olla rakenteeltaan hyvin yksinkertainen, mikä tekee siitä hyvän rakentelukohteen. Lisäksi muista digitaalisista lähetyslajeista poiketen CW:llä tapahtuu DA-muunnos (muunnos digitaalisesta analogiseen informaatioon) tietokoneen asemesta ihmisen korvien välissä. Ihmisaivot ovat osoittautuneet ylivoimaisiksi, kun täytyy kaivaa haluttu tieto hyvin heikosta signaalista häiriöisellä bandilla. Digitaaliset lähetelajit ovat tosin kehittyneet ja joissakin olosuhteissa ne (esim. FT8) päihittävät kokeneenkin CW-operaattorin.

Lisäksi monet DX-peditiot käyttävät CW:tä ensisijaisena lähetelajinaan. Kaukaiset asemat onkin helpointa työskennellä sähkötyksellä. Muutenkin on CW:llä helpointa ja nopeinta lisätä DXCC-maalukua tai parantaa muita työskentelytavoitteita.

Sähkötys on myös kansainvälinen liikennöintimuoto. Sen käyttö ei vaadi minkäänlaista kielitaitoa. Sähkötyksellä käytetään yhteydenpitoon lyhenteitä ja hyvin yksinkertaista englanninkieltä. Jos ei siis ole kielipäätä, tarjoaa sähkötys tavan olla yhteydessä radioamatööreihin ympäri maailman.

Sähkötysavaimet

Kuva 5. Ns. pumppuavain on yksinkertainen jousipalautteinen painike.

Sähköttämiseen on ajan mittaan keksitty erilaisia sähkötysavaimia. Sähköisestihän sähkötysavain on vain ON/OFF-kytkin, palautuva painike. Ensimmäiset avaimet olivat ns. pumppuavaimia (kuva 5), ja malli on edelleen käytössä. Niissä nuppia painettaessa kytkin sulkeutuu ja avautuu jälleen jousipalautteisesti painoa hellittämällä. Niiden käyttö, varsinkin suurilla sähkötysnopeuksilla, vaatii harjaantumista ranteen käytössä.

Alkuaikojen lennätinoperaattorit kärsivät ammattitautina pumppuavaimen käytöstä johtuvasta ranteen ylirasittumisesta. Siksi kehitettiinkin puoliautomaattinen ns. bugi (kuva 6), jossa oikealla etusormella sivusuunnassa painamalla tehdään halutun pituisia viivoja ja peukalolla sivusuunnassa painamalla jousimekanismi tekee halutun pituisen sarjan pisteitä.

Kuva 6. Mekaaninen puoliautomaattiavain eli ns. bugi.

Elektroniikan kehittyessä bugista kehittyi ns. el-bugi, jossa elektroniikkaosa tekee oikean pituisia pisteitä ja viivoja, ja avainnusosa (kuva 7) toimii vain kytkimenä, jossa oikealla etusormella painettaessa syntyy viivoja ja peukalolla painettaessa pisteitä. Nykyään lähes kaikissa uusissa rigeissä on jo mukana avainnuselektroniikka, joten avainnusosan voi kytkeä niihin suoraan. Rigeissä on myös erikseen liitäntä pumppuavaimelle tai ulkoiselle elektroniikkaosalle. Haluttaessa tähän liitäntään voidaan liittää myös tietokone, joko suoraan tai avainnuslaitteen kautta. Monet lokiohjelmat ohjaavatkin lokin pidon lisäksi avainnusta. Niihin voi tallentaa vakiosanomia, jotka saa lähetettyä nappia painamalla.

Kuva 7. Elektronisen automaattiavaimen eli ns. el-bugin avainnusosa.

Sähkötys radioamatööritoiminnassa

Suomessa Viestintävirasto poisti sähkötyksen suomalaisista radioamatöörin pätevyystutkintovaatimuksista vuonna 2003. Samoin ovat tehneet monet muutkin maat. Tästä huolimatta sähkötys on edelleen yksi radioamatöörien yleisimmistä yhteydenpitomenetelmistä. Esimerkiksi CW-kilpailuissa on vuosi vuodelta yhä enemmän osanottajia (kuva 8). Kilpailujen ulkopuolellakin on toki CW-liikennettä, vaikka huonot HF-kelit ja FT8-moden voittokulku ovat sitä verottaneet takavuosiin verrattuna.

Kuva 8. Vuoden suurimpaan radioamatöörikilpailuun, CQ WW DX, on viime vuosina lähetetty maailmanlaajuisesti noin 16 000 lokia. Näistä puolet eli noin 8 000 on CW-lokeja. Vuosi vuodelta vuodesta 1948 lähtien CW-lokien määrä on kasvanut, 2000-luvulla yhä jyrkemmin. Samanlainen trendi on nähtävissä myös OH-osallistujien lukumäärissä. (tiedot: cqww.com)

Sähkötyksen historiallista asemaa harrastuksemme piirissä kuvaa hyvin se, että monet alun perin sähkötyksessä käytetyt lyhenteet ovat levinneet hamien käyttämään slangiin.

Ohjelma sähkötyksen opetteluun ja harjoitteluun

Ray Goff, G4FON on tehnyt ns. Kochin menetelmään perustuvan sähkötyksen opettelu- ja harjoitteluohjelman. Ohjelma on ladattavissa ilmaiseksi Rayn kotisivuilta http://www.g4fon.net/.

Ludwig Koch oli saksalainen psykologi, joka kehitti 1930-luvulla nimeään kantavan menetelmän sähkötyksen opetteluun. Kochin menetelmä perustuu siihen, että harjoittelu aloitetaan heti tavoitenopeudella (esim. 100 mki/min), mutta aluksi vain kahdella merkillä (esim. ”k” ja ”m”); vasta kun näiden vastaanotto onnistuu 90-prosenttisesti, lisätään kolmas merkki ja niin edelleen. Menetelmän tavoitteena on tehdä sähkötyksen vastaanotosta refleksinomaista ja näin välttää nopeuden nostamista estävää pisteiden ja viivojen laskemista.

Koko harjoittelun tavoitteena on, että hahmottaa päässään paitsi yksittäisiä merkkejä myös kokonaisia sanoja. Nopeuden noustessa ei nimittäin enää ehdi kirjaamaan kuultua merkki merkiltä kynällä ja paperilla. Sanoma on siis otettava vastaan päässä, ja paperille tehdään vain muistiinpanoja, kuten kutsu, nimi, QTH jne. Tähän pääseminen vaatii paljon harjoittelua, mutta mahdollista se on jokaiselle.

Rayn ohjelma soveltuu Kochin menetelmän käytön lisäksi monipuoliseen sähkötyksen vastanoton harjoitteluun. Erilaisia sanoja ja kusoja on ohjelman muistissa runsaasti; lisäksi voi käyttää omia tekstitiedostoja harjoitusmateriaalina. Ohjelmalla voi simuloida erilaisia häiriötilanteita; myös signaalin ja taustakohinan voimakkuuksia voi säätää. Sähkötysnopeutta voi tietenkin säätää, mutta sen lisäksi on mahdollista säätää myös merkkien tai merkkiryhmien väliä eli sähkötyksen kokonaisnopeutta.

Käytännössä bandilla käytettävät sähkötysnopeudet ovat luokkaa 100 mki/min (20 WPM), kilpailuissa 125…150 mki/min (25…30 WPM). Hitaampiakin, myös sähkötystä harjoittelevia, vasta-asemia toki löytyy.

Lopuksi

On meidän hamien vastuulla pitää sähkötys hengissä. Kauppamerenkulku ja viranomaistahot ovat luopuneet sähkötyksen käytöstä, ja CW:tä kuuleekin nykyään pääasiassa vain radioamatöörien käytössä olevilla taajuusalueilla.

Lopuksi voi vielä todeta, että jonkinlainen sähkötystaito kuuluu jokaisen radioamatöörin yleissivistykseen. Jopa VHF/UHF-toistinasemat ja -majakat antavat tunnisteensa CW:llä. Sähkötyksen lukutaitoa tarvitaan siis näiden ymmärtämiseen.

73

Tomi, OH2ID

 

Lähteet:

Wikipedia: “Morse Code”, “Continuous Wave”, “SOS”, “GMDSS”, “ITU”

Hal Kennedy, N4GG, “How Spark Transmitters Work”, The History of QST, Volume 1 – Technology, ARRL.

Jim Maxwell, W6CF, “Amateur Radio: 100 Years of Discovery”, QST Jan 2000 .

Rec. ITU-R M.1677-1, ITU, 2009.

Brad Brannon, “Some Recent Developments in the Art of Receiver Technology: A Selected History on Receiver Innovations over the Last 100 Years”, Analog Dialogue 52-08, August 2018.

Comments

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *