SDRи аналоговый радиоприем.
SDR - радиоприемник, использующий технологию, позволяющую с помощью программного обеспечения устанавливать или изменять рабочие радиочастотные параметры.(Международный Союз Радиосвязи МСЭ-R SM.2152 09/2009) |
|
Архитектура приемных трактов |
|
|
Все вышеперечисленное следует относить к любым цифровым анализаторам, использующим ЦОС (цифровую обработку сигналов). Тоже, касается и СДР приемников и трансиверов. Нужно учитывать, что картинка спектра, которую мы видим на экране это не спектр на выходе НЧ Вашего приемника. В наушниках мы слышим сигнал не тот, что видим визуально. Эта картинка, полученная после АЦП преобразования и выполнения БПФ. После этого, принимаемый сигнал в общем виде фильтруется, детектируется, выводится на ЦАП и усиливается УНЧ. Все это вносит дополнительные искажения. Таким образом, реальный спектр СДР приемника или трансивера можно увидеть только при подключении на его выход НЧ еще одного дополнительного анализатора спектра или любого другого измерительного прибора. Картинки промежуточных внутренних спектров это только – часть приемного тракта! Поэтому к рекламным картинкам спектров СДР, которые, «якобы» демонстрируют их электрические параметры – нужно относиться с осторожностью, так как они таковыми не являются. Все измерения необходимо выполнять на выходе НЧ приемника или трансивера. |
Чего не может звуковая карта? Иллюзия заблуждений. В последнее время среди радиолюбителей широкое распространение получил метод измерения спектров, с помощью звуковой карты. Несомненно, этот метод открывает новые, широкие возможности для визуализации измерений и процессов, но необходимо учитывать, что картинки спектров, которые мы видим, в реальности не существуют. Для проверки можно провести простейший опыт. Измерим с помощью милливольтметра чувствительность на выходе приемника Р-399А при отношении сигнал шум 10 дБ и сравним полученный результат с картинкой, которую нарисует звуковая карта.
Установим уровень шума -10 дБ по шкале милливольтметра В5-38, подключенного на НЧ выход радиоприемника Р-399А.
Таким образом мы имеем на выходе НЧ приемника соотношение сигнал\шум 10 дБ, измеренное стандартным милливольтметром. Теперь сравним показания милливольтметра с показаниями того же сигнала на экране осциллографа.
Сигнал + шум Так мы имеем результат измерений на выходе приемника, при измерении чувствительности с отношением сигнал шум 10 дБ в полосе 3 кГц в соответствие норме ГОСТ и международных спецификаций. Измерение выполнено аналоговым милливольтметром и аналоговым осциллографом. Что показывает анализатор звуковой карты?
Это тот же самый сигнал измеренный выше, только на экране анализатора. Куда пропали шумы? И почему штатный измеритель показывает отношение сигнал/шум 19 дБ? |
 Что же мы видим на спектре звуковой карты? Но фото выше можно увидеть один и тот же сигнал на экране аналогового осциллографа и после цифровой обработки анализатором спектра звуковой карты. То, что мы видим - не существует! Очевидно, что аналоговый осциллограф индицирует на своем экране неискаженную, реальную картину подаваемого сигнала. Подключенный параллельно милливольтметр, подтверждает уровни сигнала и шума на экране осциллографа. Поэтому, нет никаких оснований сомневаться в истинности очевидного факта. На экране осциллографа отношение сигнал/шум визуально близко к показаниям милливольтметра. А, спектр звуковой карты "рисует" нечто далекое от реального сигнала. Мы не будем вдаваться в теорию пояснения этого процесса, это отдельная тема, но на лицо факт того, что к картинкам цифровых анализаторов, тем более сделанных обычными бытовыми звуковыми картами, нелицензионным и не калиброванным программым обеспечениям нужно относиться соответствующим образом. Очевидно, что такие измерения это некая виртуализация процессов. 1. Мы видим, что уровень шумов в диапазоне имеет неравномерность в 10 – 15 дБ, а милливольтметр, подключенный параллельно звуковой карте показывает общий уровень шумов -10 дБ. Конечно, это хорошо, что карта выделяет спектральную неравномерность в полосе, но это мешает определить общий уровень шумов! 2. Мы видим, что отношение уровня сигнал шум на участке с максимальным уровнем шума примерно равен 35 дБ по шкале анализатора. А, по показаниям милливольтметра в реальности отношение сигнал шум 10 дБ! Конечно, можно путем вычислений рассчитать реальное отношение плотности спектральных шумов и определить, что на самом деле отношение сигнал/шум этой картинки не то, что мы видим в 35 дБ, а всего 10 дБ, но зачем? Если заниматься измерениями ради развлечения или измерениями ради измерений, то можно заниматься расчетами и вычислять реальную картину, но можно делать измерения и более простыми и точными методами без «баловства» с картинками. Вывод: - картинка спектра, нарисованная звуковой картой не соответствует реальной картине измерений и требует дополнительных вычислений, - с помощью звуковой карты невозможно проводить точные измерения, - на картинку спектров звуковой карты влияет множество факторов ЦОС преобразования, которые необходимо учитывать. Можно утверждать, что измерения бытовыми звуковыми картами - это некоторая условно, относительная, виртуальная картина исследуемого сигнала. Истинные "мерные" параметры исследуемого сигнала, такие, как динамический диапазон, отношение сигнал/шум, уровень фазовых шумов, уровень интермодуляционных искажений и пр. получить измерениями "на коленке" очень сложно. Что мы и видим на примере простейшего измерения сигнал/шум - картина не верна. Любая оцифровка сигнала вносит ошибки, которые необходимо учитывать при расчете полученных значений. Кроме того, на достоверность измерений в значительной степени влияет и программное обеспечение анализатора. Для того, что бы получать достоверные результаты измерений не в «картинках», а в цифрах необходимо калибровать программную и аппаратную часть анализатора и привести полученные значения к значениям измерений, полученных настоящими сертифицированными приборами. В приведенном выше примере можно увидеть, что простейший милливольтметр позволяет провести на порядок более точные и достоверные измерения, чем анализатор, на базе звуковой карты. Кроме того, при измерении малых уровней шумов и сигналов к картинкам нужно относиться с еще большей осторожностью. Например – в настоящее время уровень индустриальных шумов, по разным данным составляет уровень от 0,6 до 1,0 мкВ. Поэтому все измерения шумов ниже этого уровня, даже при их проведении в специально экранированных помещениях нужно проводить с особой тщательностью. Отдельно следует сказать и об измерениях звуковой картой высокочастотных сигналов с использованием смесителя и гетеродина. Здесь требуется еще более тщательная калибровка уровней шумов и сигналов, потому, что при переносе спектров реальная картина распределения шумов искажается. Какой используется гетеродин? Параметры смесителя, его линейность? Вклад самой карты, ее фазовых шумов - все это требует внешней калибровки, проверки профессиональными измерительными средствами. Кроме того с особой осторожностью следует относиться к таким функциям анализатора как усреднение и накопление. Манипуляциями с этими алгоритмами можно исказить в очень значительной степени реальную картину измерений. Программными методами можно подавить шумы практически до ничтожных значений на экране анализатора – но это не значит, что перестал шуметь объект измерений. Это значит, что шумы вычищены программным способом из картинки спектра, а их реальный уровень неизвестен и требует отдельных подтверждающих измерений. Радиолюбители, занимающиеся подобными измерениями, естественно возразят, что они умеют пересчитывать уровни шумов, расчитывать динамические диапазоны и тд. Все это так. Действительно с помощью поправок можно высчитать по приведенно выше картинке реальное отношение сигнал/шум. Но, дело не в этом. Дело в том, что мы видим усеченную картину исследуемого сигнала, а если это приемник, то слышим. Мы не видим и не слышим, как сигнал выглядит на самом деле. Цифровая обработка "вычищает" вместе с шумами и сам сигнал. Именно поэтому и стоит вопрос - нестественности звука у приемников с цифровой обработкой. Они звучат чисто, ровно, качественно - но, неестественно. Почему это происходит, в простейшем примере иллюстрирует картинка в начале статьи какой сигнал в реальности (экран осциллографа) и какой сигнал мы получаем после обработки - далекий от исходного.....
|
