「お気に入りSDRトランシーバーの完成ソフト編」


製作中のSDRトランシーバーは、試験的な運用を通して細かなデバック作業を進めていました。ソフトの完成度はまだまだですが 一旦この辺でVer1.1としてまとめておきます。

2020.6.06
はじめに
 SDRソフトは簡易的な物から高機能なものまで各種フリーソフトが出ていますが、いずれも自分の「お気に入りソフト」にはなりません。
 特にPowerSDRは、機能も豊富ですが、その分設定内容も多くDSP処理内容に精通していないとなかなか使いこなせず残念な思いをしていました。
 それならば、ソフトも自作しようと始めた、RFワールドNo22に紹介されていたSDRStudyを改造した「お気に入りSDRソフト」は、実際のQSOに使用しながらデバックを進め、 ほぼ実用になってきたので一旦まとめておきます。
 

現状のPC画面
    左図は現状のPC画面(クリックで拡大)。  ボタン等の機能として、page235を参考にしていただき、今回は前回からの変更や補足説明などをまとめます。
   1.フィルター選択は、CWやSSB等のモードに応じて、適当なフィルターが選択可能となり、CWでは500Hz、SSBでは2700Hz、AMモード時は6kHzフィルター がデフォルトで選択されます。
 SSBモードのフィルター帯域は下側は100Hzからに設定しているので低域がしっかり出ますが、相手局によっては送信ファンの音が耳障りになる場合がありますので、 Varフィルターを選択して、低域をカットすれば聞きやすくなります。
 送信時は2700Hz帯域フィルターに固定しています。

 2.AGC動作開始点の変更、オリジナルのゲイン設定は、SDR単体で使うことを想定して最大ゲイン120dbになっています。AGCはSメーター換算でS=1程度から AGCが動作するので、無信号時のノイズに対しても比較的大きめの音量で聞こえてしまいます。信号が入ればAGCが動作するのでノイズも抑え込まれるのでS/Nが 悪いという訳ではありませんが、ややノイズィーな印象を受けます。
 本機ではフロントエンドにメインのトランシーバーを使い、かつSDRハードでのゲインもあるので、SDRのソフト上のゲイン設定を最大40db程度に抑えました、 結果無信号時のノイズは静かになりますがAGCの動作開始がSメーター換算でS=7程度になったので、これ以下の信号は音量小さくなりますが、自分好みのAGC特性になりました。

 3.TX IF INT/EXTボタンの追加、本機能はTXのIFをINTに選択することで送信IFはメイントランシーバー本体動作、受信IFはSDRでの動作モードになります。
 CW送信信号をソフトで作成するとどうしてもDelayが発生してフルブレークインに追従させられず、結局CW送信時はメインTRXでの動作、SSB/AM時 EXTを選択しソフトで作成した変調信号をメインTRXに供給するようにしました。

ソフト概略仕様
 現状のソフト仕様を簡単にまとめてみます。
項目    定格      備考   
PC側ソフト開発環境 Visual Studio2010 VC# OS Windows7
PIC側ソフト開発環境 MPLAB XIDE Ver4.05 PIC16F886
PC〜PIC間通信 RS-232 19200bps PC側USB>RS-232変換ケーブル使用
SDR本体受信周波数範囲 8.988MHz+/-16kHz FT-301のIF出力9MHzなので+12kHzUPした周波数を受信
I/Q信号周波数 12kHz
受信対応モード LSB/USB/CW_L/CW_U/AM/AM_L/AM_U
送信対応モード LSB/USB/CW/AM CW時12kHz I/Q信号はハードで作成、叉はメインTRXの送信機能を利用
SSB発生方式 ウェーバー方式
デジタルフィルター FIRデジタルフィルター 511タップ
送信時フィルター帯域 BW 2700Hz 100-2800Hz
逆サイドバンド漏れ -60db以下
キャリアサプレッション -60db以下
送信イメージ比 -60db以下 希望波+24kHz イメージ測定
混信除去機能 ノッチフィルター内蔵
ノイズリダクション 未実装
ノイズブランカ 未実装

使用してみて
 当局の設備は10mH 自作エンドフェッドアンテナ、メインTRXはFT-301Sの組み合わせで7MHzSSBは5W、AMは2.5Wで試験運用してみました。
SSB受信の場合
 音質について、フィルターの低域を100Hzとしているので、相手局の高級トランシーバーの音の良さがよく判ります、ファンの音がハム音の様に入って来るのは、 残念ですが、従来のクリスタルフィルターの帯域では判らないので、低域特性の違いがはっきりと実感できます。デジタルフィルターの場合タップ数を増やすと、 急峻なフィルターが好みの帯域でいくつでも実装出来るので、自作ソフトならでのお気に入りです。

 ノイズリダクションは組み込んでいませんが、効果についてPowerSDRで確認すると、CW運用のフィルターではあまり効果は実感できませんが、SSBのフィルター帯域では 効果が実感できるので、今後組み込みたいと思います。
 多くの局の音声は500Hz付近にスペクトラムの高い部分があり、次に1000Hz付近にスペクトラムが高くなっているので、ノッチフィルターで750Hz付近を 落とすとノイズリダクションとほぼ同様な効果が実感できます。

 受信帯域外の折返し信号の混入について、ハード部での受信帯域は100kHz程度に対応していますが、ソフトでは16kHz帯域なので、たとえば7.216MHzの放送波が 7.18MHz付近に折り返して混信になってしまいます。
 今のところ、ATTを入れて放送信号のレベルを下げればあまり問題になりませんが、改善の余地ありです。
受信/送信の様子をソフトをメインに動画にとってみました。
 スタートしたところでは、非紳士的なQSO内容ですがフィルター切り替えによる音質の変化、ノッチON/OFFによるビートキャンセル、AM ModeでのAM側波帯切り替えの様子、 LSB Modeでの送信の様子をまとめてみました。
SDRStudyソフトのデモ動画 (YOUTUBEへ)

今後の予定
 今後の課題として、ソフトについては、ノイズリダクション、ノイズブランカの組み込み、CW動作の高速化について引き続き検討。
 SDR2号機として、トランシーバのIF部に組み込めるように小型化した物や、操作パネルをすべてPC画面に集約したSDRなど構想しています。
 ソースコードの公開については、もう少し見直しを含めて整理の上、公開してみたいと思います。

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