HUSAREK DSP

[SP2JQR]

Latem tego roku porównywałem Husarka Bogdana ze swoim. Sporządziłem trochę pomiarów. Wyniki pomiarów utwierdziły mnie w przekonaniu, że nie tylko w moim Husarku ARW działa źle, ale również w innych Husarkach. Rzeczywiście są różnice w działaniu poszczególnych wersji modułów DISCO. Moduł Bogdana starszy, jeden z pierwszych działa lepiej - pik przeregulowania jest krótszy. Mój moduł ma dłużej trwające przeregulowanie. Po pomiarach doszedłem do przekonania, że moja wersja modułu ma nieco mniejszą dynamikę, jakby przetwornik AC lub CA miał mniejszą ilość bitów lub jakiś układ przesterowywał się przy mniejszym napięciu.

Najbardziej to widać na pomiarach oscyloskopowych.
Metoda pomiaru:
Na wejście antenowe podawałem kluczowany ręcznie sygnał z generatora kwarcowego o poziomie S9 +20dB.
Brak sygnału na wejściu dawał na S-metrze poziom od S-1 do S-3 w zależności od ułożenia kabelków a pełny sygnał S-9+20dB.
Do wyjścia głośnikowego podłączyłem oscyloskop cyfrowy.
Wzmacniacz audio ustawiony na 30%.
Wzmocnienie modułu Husarka ustawione na 50% lub mniej.
Nie korzystałem z możliwości pomiaru automatycznego, tylko z markerów pomiarowych.
Przyjąłem, że czas regulacji mierzę między szczytem przeregulowania a przebiegiem opadniętym do wielkości 10% ponad wartość uregulowaną.
Husarka ustawiłem na początku do pomiaru na średniej stałej czasowej. Emisja SSB.
1. Pomiar przeregulowania. Nastawy wzmocnienia ustawione w Husarku tak aby nie wystąpiło obcinanie sygnału w układach poza modułem DSP. Poziom w wielkości bezwzględnej jest więc tylko umowny
Czas regulacji niestety obrzydliwie długi. To przeregulowanie jest w gorszych modułach DOSCO od góry obcinane (mój moduł i moduł Romana SQ2RH), co powoduje powstawanie nieprzyjemnych zniekształceń podczas odbioru SSB. W lepszym module Bogdana SP4LVC zakres dynamiki jest większy i obcinanie występuje tylko w szczytach, co sprawia, że odbiór jest lepszy w odsłuchu.

Wartość ustalona sygnału

Wielkość przeregulowania


Obcinanie sygnału powoduje też wydłużenie czasu regulacji.
Poniżej dokładniejszy obraz regulacji ARW w moim Husarku - krótka stała czasowa:

Widać powyżej, że regulacja odbywa się schodkowo, poniżej pomiar czasu trwania schodka regulacji

Z powyższych obrazków wynika, że czas reakcji zależy od ustawienia stałej czasowej.
Prawidłowo działające ARW powinno mieć możliwie krótki i stały niezależny od ustawienia stałej czasowej czas regulacji.
Ustawienie stałej czasowej natomiast powinno zmieniać czas opadania ARW po zaniku sygnału. W Husarku jedno z drugim jest niestety powiązane.

Teraz wykres reakcji ARW na ciąg impulsów nośnej z generatora:

Z początku widać uregulowany sygnał. Krótka przerwa nie powoduje odpuszczenia ARW, ale już dłuższa przerwa powoduje ponowne działanie pętli ARW z widocznymi przeregulowaniami. Szczyty tych przeregulowań są ograniczane w module DISCO, w związku z tym przy odbiorze SSB powstają zniekształcenia.
Ciekawą rzeczą jest też różna reakcja ARW na takie samo pobudzenie. Raz czas zadziałania jest krótszy innym razem dłuższy, tak jakby w pętlę ARW było wplecione jakieś przerwanie, lub występowała jakaś inna czynność o zmiennym czasie np. zapis do karty pamięci lub coś podobnego. Z wykresu widać, że po ponownym zadziałaniu ARW nie wystąpiło trzymanie poziomu tak jak poprzednio, tylko pętla ARW odpuściła i zadziałała jeszcze raz.

Zauważyłem, że można sztucznie zmniejszyć poziom obrabianego w module DSP sygnału poprzez ustawienie na minium (-12dB) wszystkich regulacji korektora częstotliwości odbiornika. Po takim ustawieniu jest ciszej, ale audio jest lepsze.
Gdzieś w tym miejscu można by było przeskalować sygnał obrabiany w module, aby wewnątrz nie ulegał przesterowaniu. Nie zapobiegnie to złej pracy ARW, ale chociaż zmniejszy zniekształcenia przy odbiorze SSB.
Z pomiarów też wynika, że Husarek ma klasyczną pętlę regulacji. Niestety układy obróbki cyfrowej mają swój czas latencji co uniemożliwia zrobienie szybkiej pętli.
Rozwiązaniem problemu może być całkowicie inne podejście do wykonania ARW. Moim zdaniem ARW nie powinno działać w pętli, która wnosi opóźnienie, ale powinno być zrealizowane z regulacją do przodu.
Przefiltrowany cyfrowo sygnał powinien być zlogarytmowany, a następnie uwzględniając stałe czasowe działające rozdzielnie sterować poprzez mnożenie amplitudą sygnału wyjściowego.
Szukałem w necie schematów blokowych takiej regulacji, ale niestety nie znalazłem w miarę kompletnego układu, który mógłby umożliwić napisanie programu. Brak dostępności wiedzy sprawia, że sprawa ARW nie jest wcale prosta.
Jest jeszcze jeden aspekt. Znaczne przyśpieszenie działania ARW powoduje jego niewłaściwą reakcję na krótkie impulsy - ARW przycina odbiór po każdym takim impulsie. Układ należy wtedy jeszcze bardziej skomplikować i dorobić jeszcze jeden wewnętrzny układ ARW z szybkim zadziałaniem i równie szybkim odpuszczaniem działający wcześniej niż podstawowy i wycinający krótkie impulsy zanim sygnał zostanie podany na właściwy softwerowy detektor z szybką stałą czasu zadziałania i regulowaną stałą czasu odpuszczania. Idąc dalej czas odpuszczania może być sterowany dynamicznie, co spowoduje działanie podobne do układów zawieszania w technice analogowej.

Sprawa ARW nie jest więc rzeczą trywialną i wymaga dużo pracy. Rozumiem Konstruktorów, a szczególnie programistę, który pisze autorski program od zera. Dobrze by było jednak dopracować do końca nasze całkowicie rodzime radio. Parametry odbiornika poza ARW są super. Porównywałem na G4W Husarka z innymi TRXami SDR. Nic nie miało lepiej działającego odniornika od Husarka. Również modulacja nadajnika mocno wyróżnia się jakościa. Warto urządzenie dopracować pomimo wysokiego stopnia trudności od strony softwerowej.

Ciekaw jestem jak będą wyglądały pomiary ARW wykonane przez innych posiadaczy Husarka, może ktoś jeszcze coś wklei i pomoże konstruktorom wyeliminować problem. Może ktoś często bywający na zagranicznych forach znajdzie gdzieś potrzebną wiedzę na temat realizacji dobrego ARW w technice DSP.