Трансивер uSDR. Работа цифрового фильтра при передаче SSB [uSDR Tranceiver. DSP Filter SSB TX]

 В данном материале рассмотрим работу цифрового фильтра в трансивере uSDR (uSDX). Трансивер uSDR (версия uSDX, прошивка R1.02v.) согласно инструкции usdx_manual_author.pdf,  название "Всеволновый uSDX трансивер",  автор Guido PE1NNZ раздел меню 1.3 Фильтр (Filter
BW) работает как на приём, так и на передачу.  Рассмотрим режимы с верхней и нижней боковой полосой, влияние цифрового фильтра на выходные SSB сигналы.  Спектрограммы снимаются с анализатора спектра R&S FSW через аттенюатор 40 дБ и коаксиальный кабель с ослаблением не более 0.1 дБ в КВ диапазоне. 

Переводим трансивер в режим LSB, кнопкой "Mode" и посмотрим на спектр излучения без воздействия на встроенный микрофон.

На частоте 7.1 МГц наблюдаем сигнал с уровнем -15 дБм. Если принять, что излучение в данном диапазоне имеет мощность 38.03 дБм, следовательно подавление несущей можно оценить как -53.03 дБ, согласно инструкции эта величина лучше, чем -45dBc. Заявленное подавление можно считать подтвержденным. 

Возьмем в качестве тестового сигнала звук из программы Cool Edit/Tone generator. Синусоидальное колебание, 1 и 4 компоненты: 500 и 2000 Гц. 

На конечный результат должны влиять АЧХ звуковой карты, наушника, микрофона, данное влияние в эксперименте не анализируется. 

Выбираем режим USB, частота 7.1 МГц, TX Drive = 6 (усиление микрофона), на данном уровне картинки получились более менее интересными, вероятно, звучание наушника не достаточное, для раскачки микрофона. 

Фильтр DSP 50, 100, 200, 500

Приведена 1 картинка для четырех значений аудио фильтра. Отличия в силе модулированных сигналов менее 0.1 дБ, поэтому я считаю фильтр тождественным для этих вариантов. Маркерами отмечены компоненты М1 - несущая, М2 - 500 Гц, М3 - 2000 Гц. По каким-то причинам М3 больше М2 на 30.45 дБ, это может быть связано с самим аудиосигналом с компьютера. 

Фильтр DSP 1800

Фильтр, который вносит самые большие нелинейные искажения в выходную АЧХ. Наблюдается пик №13 на частоте 1189 Гц, а также другие пики формируемые фильтром.

Фильтр DSP 2400, 3000

Приведена 1 картинка для двух значений аудио фильтра. Отличия в силе модулированных сигналов менее 0.1 дБ, поэтому я считаю фильтр тождественным для этих вариантов.

Фильтр DSP Full

Заметно некоторое расширение АЧХ. 

Выбираем режим LSB, частота 7.1 МГц 
Фильтр DSP 50, 100, 200, 500

Видно, что АЧХ LSB расположена зеркально АЧХ USB. Приведена 1 картинка для четырех значений аудио фильтра. Отличия в силе модулированных сигналов менее 0.1 дБ, поэтому я считаю фильтр тождественным для этих вариантов.

Фильтр DSP 1800

Фильтр, который вносит самые большие нелинейные искажения в выходную АЧХ. Наблюдается пик №11 на частоте 1189 Гц, а также другие пики формируемые фильтром.

Фильтр DSP 2400, 3000

Приведена 1 картинка для двух значений аудио фильтра. Отличия в силе модулированных сигналов менее 0.1 дБ, поэтому я считаю фильтр тождественным для этих вариантов.

Фильтр DSP Full

Заметно некоторое расширение АЧХ. 

Расширим эксперимент, усложнив аудиосигнал до 3-х гармоник: 1000, 2000, 3000 Гц

Выбираем режим LSB, частота 7.1 МГц 
Фильтр DSP 50, 100, 200, 500

Приведена 1 картинка для четырех значений аудио фильтра. Отличия в силе модулированных сигналов менее 0.1 дБ, поэтому я считаю фильтр тождественным для этих вариантов.  Маркерами отмечены М1- несущая, М2,М3,М4 - компоненты 1000, 2000, 3000 Гц
Можно отметить, что 2000 Гц более чем на 20 дБ сильнее компонент 1000 и 3000 Гц. 

Фильтр DSP 1800

Наблюдается компонент (Пик №9) на частоте 1079 Гц. Нелинейные искажения. 

Фильтр DSP 2400, 3000

Приведена 1 картинка для двух значений аудио фильтра. Отличия в силе модулированных сигналов менее 0.1 дБ, поэтому я считаю фильтр тождественным для этих вариантов.  Маркерами отмечены М1- несущая, М2,М3,М4 - компоненты 1000, 2000, 3000 Гц

Можно отметить, что 2000 Гц более чем на 19 дБ сильнее компонент 1000 и 3000 Гц. 

Фильтр DSP Full

Заметно расширение АЧХ. Можно отметить, что 2000 Гц более чем на 23 дБ сильнее компонент 1000 и 3000 Гц.  На фоне передачи аудиосигналов, уровень подавленной несущей достигает 16.72 дБм, а подавление несущей относительно немодулированного CW колебания 21.31 дБ, это более слабое подавление, чем было показано в опыте без аудиосигнала на входе модулятора. 

Переходим на диапазон 20М, сразу посмотрим аудиосигнал с тремя компонентами. 

Выбираем режим USB, частота 14.1 МГц 

Фильтр DSP 50, 100, 200, 500

Приведена 1 картинка для четырех значений аудио фильтра. Отличия в силе модулированных сигналов менее 0.1 дБ, поэтому я считаю фильтр тождественным для этих вариантов.  Маркерами отмечены М1- несущая, М2,М3,М4 - компоненты 1000, 2000, 3000 Гц

Можно отметить, что 2000 Гц более чем на 18.6 дБ сильнее компонент 1000 и 3000 Гц. 

Фильтр DSP 1800

Все также наблюдаем нелинейные искажения. Наибольший побочный пик №11, 1149 Гц
Фильтр DSP 2400 

Фильтр DSP  3000

Есть некоторое приподнятие со стороны LSB у фильтра 3000 Гц. Привожу обе спектрограммы.

Маркерами отмечены М1- несущая, М2,М3,М4 - компоненты 1000, 2000, 3000 Гц

Можно отметить, что 2000 Гц более чем на 18.22 дБ сильнее компонент 1000 и 3000 Гц.

Фильтр DSP Full

Заметно расширение АЧХ. Можно отметить, что 2000 Гц более чем на 20.28 дБ сильнее компонент 1000 и 3000 Гц. 

По определению подавление в dBc - разница между энергией несущей и полезного сигнала. Если взять например несущую как -24.2 дБм, а сигнал, 1 самую сильную компоненту 2000 Гц -7.41 дБ получаем подавление несущей 16.79 dBc. 

Все снятые осциллограммы можно скачать по ссылке https://drive.google.com/file/d/1OUYhhyiGWI6jYOJ_6QGG_D2QeitqF4n8/view?usp=sharing

1.1 Мб

Выводы:

1.Похоже, что фильтры 50,100,200,500 не задействованы в работе передачи ССБ сигналов, и всегда работает фильтр 2400 (или 3000). 

2. Большой разницы по АЧХ 2400 и 3000 заметить сложно. 

3. Фильтр Full выглядит чуть более широким, причем для LSB и USB. 

Дополнительная информация:

[1] Трансивер uSDR. Калибровка опорного генератора. https://lavrinenkov.blogspot.com/2024/04/usdr-usdr-25-mhz-calibration.html

[2] Трансивер uSDR. Излучаемые спектры и гармонические составляющие CW сигналов https://lavrinenkov.blogspot.com/2024/04/usdr-cw-usdr-cw-spectrograms.html

[3] Трансивер uSDR. Измерение выходной мощности [uSDR Output Power Measurements] https://lavrinenkov.blogspot.com/2024/04/usdr-usdr-output-power-measurements.html

[4] Трансивер uSDR. Зависимость выходной мощности от напряжения питания [Output Power and Voltage supplement of uSDR TRX]  https://lavrinenkov.blogspot.com/2024/04/usdr-output-power-and-voltage.html

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

Для связи с автором есть почта: R2AJA at MAIL RU