Подавление зеркального канала в WSPR 2.12 K1JT

Программа WSPR 2.12 K1JT имеет настройки по подавлению зеркального канала программными средствами. Детально можно ознакомится здесь http://www.physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/WSPR_2.1_Supplement.pdf
(на английском).
Здесь кратко опишу суть такой настройки.
Откройте окно настроек I/Q

Определите правильность установки галочки Reverse Rx I,Q. Используя тестовый сигнал на центральной частоте передаче WSPR, при правильной установке, сигнал будет ярче на водопаде.
подробнее я писал здесь http://lavrinenkov.blogspot.com/2018/01/wspr-zetasdr-m.html
Если подавление никудышное, а схема работает лишь как DSB приемник, сигналы будут выглядеть одинаково в прямом и реверсивном режиме Rx I,Q и дальнейшая настройка по данной статье не будет иметь смысла.
Итак, вы смогли выбрать правильный вариант установки галочки Reverse Rx I,Q.
Включите тестовый синусоидальный сигнал, попадающий в 200 Гц полосу приема WSPR, или по крайней мере не выходящий за нее далее чем на 500 Гц.
Дождитесь начала приема сигналов программой и установите галочку Adjust Rx phasing.
Значения Bal и Pha начнут изменятся, пока программа ищет оптимальные настройки баланса и фазы. Обычно это занимает 30 секунд. При найденном оптимальном варианте цифры Bal и Pha перестанут изменяться. Теперь можно снять галочку Adjust Rx phasing и установить галочку Apply Rx phasing corrections. 
Данная методика предложена разработчиком программы для использования совместно с приемником типа SoftRock с базовым подавлением зеркального канала около 30 дБ.
Автор утверждает, что с помощью описанной коррекции можно достигнуть подавления зеркального канала вплоть до 70 дБ!

На картинке можно видеть яркий сигнал настройки на уровне 200 Гц, на фоне которого программа искала оптимальные настройки баланса и фазы. Далее, чуть ниже 200 Гц, тот же сигнал поданный в зеркальный канал приема, заметно ослабление. В следующем такте приема 17:18 установлена галочка   Apply Rx phasing corrections подавление зеркального канала увеличилось, и сигнал перестал быть виден.

Лавриненков Игорь / R2AJA

Для связи mail:  lis-soft /*at*/rambler   точка   ру

Измерение чувствительности ZetaSDR 40М (ZetaSDR sensitivity)

В качестве тестового генератора - Agilent Technologies E8257D, с возможностью установки выходной мощности и частоты в широких пределах.

Выделяемый приемником сигнал контролируется через стереоаудиовход звуковой карты компьютера по CwSkimmer. Дополнительный контроль проводится в наушниках KOSS R=18 Ом.

ZetaSDR 40M

Измерения чувствительности проводятся в двух вариантах работы программы CwSkimmer.

1) в режиме 3 кГц Аудио. Полоса вычисления SNR 400 Гц. Используется настройка регулятора громкости входа компьютера на 50% оба канала.
2) в режиме 48 кГц I/Q настройка баланса по оптимальному подавлению зеркального канала.

Общий принцип измерения – замерить SNR без сигнала, а при включенном сигнале считать прием уверенным, когда SNR увеличился на 3 дБ. Для режима 3 кГц аудио, эта величина у меня получилась -3 дБ, для режима 48 кГц I/Q эта величина равна 11 дБ.

Забегая вперед, скажу, что было выявлено отличие значений по напряжению в 2-3 раза, или в 6-10 дБ (!) относительно варианта 3 кГц Аудио. Я объясняю это шумами, которые концентрируются в зоне Fl.o. Данные шумы специфичны для конкретного кварцевого резонатора.
Скриншот ниже показывает отображение сигналов 0.5 мкВ и 2.5 мкВ для этих режимов.

 Сигнал в режиме 3 кГц Аудио как раз попадает в окрестность Fl.o., а в режиме 48 кГц I/Q я проводил замеры за пределами этой зоны, что позволяет сделать SDR приём!

Задаем требуемое превышение над шумом 3 дБ,
определяем амплитуду тестового сигнала. Получаем разную чувствительность в разных сегментах полосы приема, т.к. шум неравномерный.

Поясню данные обозначения на скриншоте.
Уровень шума - показываемая величина по CwSkimmer в отсутствии сигнала.
SNR - показываемая величина по CwSkimmer при наличии сигнала.
Разница данных величин и есть реальный SNR, который мы задали как 3 дБ.

Важно понимать, что для каждой области анализа (окрестности частоты Ftest2) - уровень шума различен. Поэтому приведенные измерения, справедливы для определённой области в полосе приема. Но в целом, полученные значения можно использовать на практике, читая измеренные величины с оговоркой «не более» для чувствительности, и «не менее» для величины подавления зеркального канала.
В статье Измерение чувствительности ZetaSDR-M 
http://lavrinenkov.blogspot.com/2018/12/zetasdr-m.html
я привел цифры только для варианта 3 кГц Аудио, можно считать, что приведенная в ней чувствительность может быть оценена лучше в 2 раза по напряжению, или на 6 дБ. Т.е. условно для первой гармоники на диапазоне 160М, 0.4 мкВ. Также можно считать преимущество Yaesu-FT817 не 14 дБ, а всего 6 дБ.

В моём ZetaSDR 40М установлен отечественный кварц, у которого 3-я гармоника попадает в 40М диапазон, поэтому 3-я гармоника считается в данном эксперименте основной. Подавление зеркального канала хуже чем на первой гармонике на 10 дБ, чувствительность хуже в 2 раза, или на 6 дБ. Что позволяет работать, в отличие варианта ZetaSDR-M, где разница первой и третьей используемых гармоник по подавлению от 0 до 13 дБ, а вот по чувствительности различие в 10 раз или 20 дБ.

В таблице также показаны настройки баланса входного сигнала, для каждой частоты настройки уникальны. Пример настройки на скриншоте:

Для измерений подавления зеркального канала использую тестовый сигнал с Vrms = от 50 мкВ до 100 мкВ. На скриншоте показаны варианты: подавления зеркального канала: слева на право: слабый сигнал, слабый сигнал и полная разбалансировка I/Q (нет подавления), сильный сигнал 100 мкВ, для измерения уровня подавления. По центру всех водопадов частота Fl.o. (1-я гармоника)

Следующие скриншоты показывают, как меняется уровень сигнала по CwSkimmer при изменении тестового сигнала   (3-гармоника)
Режим 3 кГц Аудио:

Режим I/Q:

Таблица измерений.

Fгетеродин – частота гетеродина, Гц

Fтест – тестовая частота, Гц в режиме 3 кГц Audio

Vcw_skim - определенная чувствительность в мкВ, в режиме 3 кГц Audio

dZ – подавление зеркального канала в дБ. Отрицательное число показывает, что произошла инверсия фазы относительно третей гармоники, что легко корректируется выбором I/Q=Left/Right в настройках программы – приемника. 

Fтест2 – тестовая частота, Гц в режиме I/Q

Vcw_skim - определенная чувствительность в мкВ, в режиме I/Q

B1 %, B2 % балансировка, уровни каналов в процентах.

№	Fгетеродин	Fтест	Vcw_skim	Fтест2	dZ	Vcw_skim2	b1 %	b2 %
1	2341500	2342200	3.243	2344500	-37	0.4	64	50
2	4683000	4683700	36	4686000	0	15	нет	нет
3	7024500	7025200	2.432	7027500	26	1	50	51
4	9366000	9366700	197	9369000	-8	30	50	87
5	11707500	11708200	43	11710500	-4	84	50	10
6	14049000	14049700	77	14052000	-3	28	нет	нет
7	16390500	16391200	5	16393500	25	2.7	50	54
8	18732000	18732700	127	18735000	-3	47	50	50
9	21073500	21074200	120	21076500	-26	7.5	50	72
10	23415000	23415700	120	23418000	-2	28	нет	нет
11	25756500	25757200	13	25759500	23	6.5	50	46
12	28098000	28098700	88	28101000	3	36	50	50
61	142831500	142832200	313	142834500	0	148	нет	нет
62	145173000	145173700	400	145176000	-9	136	50	28

Слуховой прием показал схожую чувствительность при тоне (1000-1600 Гц), отдельно цифры не привожу.

Лавриненков Игорь / R2AJA

связь:

lis-soft * at * rambler.ru

Допустимая ошибка установки времени WSPR маяка

Согласно руководству пользователя WSPR допускается ошибка установки времени не более 1 секунды.  Проверю это на практике.
Один компьютер синхронизирован по интернету и является "приемником". Второй - является передатчиком, и его время я ставлю с ошибкой относительно времени компьютера - приемника.

Оценим показание параметра DT на приемном компьютере, а также прием сигнала другими WSPR станциями. Диапазон 40М, мощность 0.5 Вт.
Погрешность установки времени на TRX не более 1 секунды.
Результат в таблице:

Время TRX	DT RX, сек.	Мировые споты
Спешит на 5 сек.	Нет декодирования	Нет
Спешит на 4 сек.	Нет декодирования	Есть
Спешит на 3 сек.	-2.2	Есть
Одинаковое Синхр.по Интернет. (визуально TRX спешит на ~0.5 сек)	-1.6	-
Одинаковое Синхр.вручную.	-1.3	-
Отстает на 2 сек.	+1	-
Отстает на 4 сек.	+1	Есть
Отстает на 6 сек.	+3.1	Есть
Отстает на 8  сек.	+5.6	Нет
Отстает на 10  сек.	+6.5	Нет
Отстает на 11  сек.	+6.5	Нет
Отстает на 12  сек.	Нет декодирования	Нет

Синхронизация времени через интернет встроенным средством Windows показала так себе результат. Можно говорить о ошибке в 0.5 секунд такой синхронизации, что впрочем, для работы WSPR достаточно.

Практически приемник WSPR от K1JT прощает ошибку установки времени вплоть до 3 секунд.


Лавриненков Игорь / R2AJA

связь:
lis-soft * at * rambler.ru

Измерение чувствительности Yaesu FT-817

В предыдущей статье я рассказывал о методике измерения чувствительности ZetaSDR-M http://lavrinenkov.blogspot.com/2018/12/zetasdr-m.html Оценим теперь чувствительность Yaesu FT-817.
В качестве эталонного устройства использую генератор Agilent Technologies E8257D

FT-817 подключен к компьютеру на line-in, наушник для субъективного контроля, антенное гнездо – переднее. Кабель соединитель около 1 метра 50 Ом.

Из руководства Yaesu-FT817 знаем, что

Для режима SSB считаю уверенным прием с уровнем SNR -3 дБ по CwSkimmer в полосе замера 400 Гц.  

Для режима АМ – модуляция с глубиной 100%, тон 700 Гц. SNR -3 дБ по CwSkimmer в полосе замера 400 Гц.  

Для режима FM девиация частоты 2.5 кГц, тон 700 Гц. Опорный уровень по CwSkimmer = 3 дБ. Слышимый сигнал ощущается гораздо шумнее в режиме FM, хотя программа показывает отчетливо. Т.е. при -3дБ сигнал виден, но почти утопает в шумах.

Далее в таблицах чувствительности обозначения:

IPO – подаваемый уровень с включенным предусилителем IPO,

N IPO – подаваемый уровень, если IPO отключен,

N IPO ATT – подаваемый уровень, если IPO отключен, аттенюатор включен.

1800 КГЦ	IPO	n IPO	n IPO ATT
SSB	170	240	600	нВ
AM	429	700	1952	нВ
FM	346	846	2000	нВ

Причем 170 нВ, это уверенный прием, сигнал можно улавливать в наушниках вплоть до 50 нВ. Странно, но с ZetaSDR-M этот фокус не проходил, там сигнал слышимый в наушниках должен был быть сильнее, определяемого в компьютере раза в 2. Возможно дело в согласовании выходного каскада НЧ с наушниками и входом компьютера. 

3600 КГЦ	IPO	n IPO	n IPO ATT	нВ
SSB	338	378	488	нВ
AM	678	999	1327	нВ
FM	525	715	1588	нВ

Неожиданно на 80М чувствительность оказалось хуже, чем ожидаемое значение 250 нВ, но терпимо.

7000 КГЦ	IPO	n IPO	n IPO ATT	нВ
SSB	60	100	320	нВ
AM	159	259	740	нВ
FM	178	368	1149	нВ

10100 КГЦ	IPO	нВ
SSB	50	нВ
AM	110	нВ
FM	160	нВ

14000 КГЦ	IPO	n IPO	n IPO ATT	нВ
SSB	54	94	244	нВ
AM	144	234	674	нВ
FM	153	314	942	нВ

18100 КГЦ	IPO	нВ
SSB	40	нВ
AM	90	нВ
FM	130	нВ

Здесь я подошел к пределу минимального сигнала генератора Agilent. Значения менее 40 нВ, написаны условно, т.е. (не более 40 нВ)

21100 КГЦ	IPO	нВ
SSB	35	нВ
AM	90	нВ
FM	140	нВ

24900 КГЦ	IPO	нВ
SSB	35	нВ
AM	90	нВ
FM	120	нВ

28000 КГЦ	IPO	n IPO	n IPO ATT	нВ
SSB	35	70	250	нВ
AM	80	180	610	нВ
FM	119	259	911	нВ

Переходим в УКВ.

50200 КГЦ	IPO	нВ
SSB	30	нВ
AM	60	нВ
FM	90	нВ

WFM:Частота 95600000 Гц, девиация 100 кГц, показала чувствительность около 1.5 мкВ, здесь я ориентировался на уровень -3 дБ по CwSkimmer.

AM AVIA: 123400000 Гц, чувствительность около 67 нВ

144100 кГц	IPO	нВ
SSB	30	нВ
AM	60	нВ
FM	90	нВ

433900 кГц	IPO	нВ
SSB	30	нВ
AM	80	нВ
FM	110	нВ

Особенность: смещение частоты в FT-817. Настроил тестовый генератор на  433900400, чтобы FT-817 отображал его как 433900700 Гц. dF=300 Гц

Далее разберемся с S-метром. Этот вопрос периодически появляется: как сопоставить значения s-метра с дБ чтобы понимать разницу в силах сигналов.

Для частоты 1800 кГц посмотрим режим SSB

S-метр	IPO, мкВ	nIPO, мкВ	n IPO ATT, мкВ	IPO,В	IPO, dB
0
1	3,5	14	43	0,0000035	-109,118639
2	4	16	45	0,000004	-107,9588
3	4,5	18	50	0,0000045	-106,93575
4	4,8	19	57	0,0000048	-106,375175
5	5,3	21	62	0,0000053	-105,514483
6	5,8	23	69	0,0000058	-104,73144
7	6,8	26	79	0,0000068	-103,349822
8	9,7	36	112	0,0000097	-100,264565
9	66	234	780	0,000066	-83,6091213
9+	99	380	1153	0,000099	-80,0872961
9++	163	644	2000	0,000163	-75,7562479
9+++	317	1200	3700	0,000317	-69,9788148

В правом столбце посчитаны значения в дБ. Вспоминаем, что по «материалам интернета» разница в 1 балл, это 6 дБ, и убеждаемся, что это выполнимо в конце шкалы, а в начале шкалы 1 дб примерно равен одному баллу S-метра.

Посмотрим теперь на режим АМ

S-метр	IPO, мкВ	IPO, dB
0
1	3	-110,458
2	3,2	-109,897
3	3,5	-109,119
4	3,9	-108,179
5	4,2	-107,535
6	4,7	-106,558
7	6,3	-104,013
8	8	-101,938
9	50	-86,0206
9+	77	-82,2702
9++	124	-78,1316
9+++	252	-71,972

Между баллами разница от 1 до 7 дБ

И FM

S-метр	IPO, мкВ	IPO, dB
0
1	1,9	-114,42493
2	2,1	-113,55561
3	2,6	-111,70053
4	3,5	-109,11864
5	4,1	-107,74432
6	4,8	-106,37518
7	5,4	-105,35212
8	6	-104,43697
9	7,5	-102,49877
9+	9,5	-100,44553
9++	14	-97,077439
9+++	22	-93,151546

Между баллами разница от 1 до 4 дБ

Проверим другой диапазон, частота 14000 кГц, SSB

S-метр	IPO, мкВ	IPO,В	IPO, dB
0
1	2,2	0,0000022	-113,152
2	2,4	0,0000024	-112,396
3	2,7	0,0000027	-111,373
4	2,9	0,0000029	-110,752
5	3,4	0,0000034	-109,37
6	3,7	0,0000037	-108,636
7	4,2	0,0000042	-107,535
8	5,7	0,0000057	-104,883
9	36	0,000036	-88,8739
9+	54	0,000054	-85,3521
9++	86	0,000086	-81,31
9+++	168	0,000168	-75,4938

Можно заметить увеличение шага в дБ, с ростом номера «балла». 15 дБ между 8 и 9 баллами? Перепроверил – это не ошибка.  Думаю, по остальным комбинациям частот/режимов чудес не будет, шкала даже не логарифмическая.

Надеюсь, теперь стало понятнее соотношение шкалы по s-метру с истинными значениями принятых сигналов. 

Используя полученные данные по чувствительности можно оценить усиление IPO (предусилителя) FT-817 как 3...7 дБ (зависит от диапазона, модуляции). А ослабление, вносимое аттенюатором FT-817 как 9...10 дБ. 

P.S.
Измерения в полосе 3 кГц по CwSkimmer полностью соотносятся с режимом IQ.
Соотношения между сигналом и шумом одинаковые в обоих режимах, а сам шум равномерный. Это хорошо показывает иллюстрация:

Снизу 3 кГц Аудио, сверху IQ режим.

Лавриненков Игорь / R2AJA

связь:

lis-soft * at * rambler.ru