知識の習得と実験で寄り道し過ぎて遅々として進まなかったmicrowave SSBハンディー機製作ですが、スローモーションのように進んでいます。
フレンド局から「いつ完成するの？」というプレッシャーの中、他の方が着々と成果をblogにて綴っておられる中、「急がば回れ」と自分に言い聞かせて公私の合間にやってます。
遅れの主な原因は、送受信系統を従来のダブルスーパーヘテロダインの様な正攻法な構成にすると、例え直交変調にしたとしてもLO漏れ等が原因で、どうしてもアナログフィルター作成の必要がありそうで新スプリアス基準に適合した電波の質を確保するためにはアナログ的技術鍛錬に時間を要するため、送信系統はμSDXの様なダイレクトコンバージョンにしたかった事(終段のＥ級増幅は除く)。それとソフト屋としては、無線工学(＝数学)の知識が乏しくても、仕組みについては最低限の理解をするため、ソースコピーと改変でなくスクラッチから起こしたかった事です。とりあえず送信系は目途がついた...かも。
で、ごちゃごちゃやってたのは
実信号からのIQ信号分離後、FFTして負周波数をゼロに、正周波数を２倍にしてiFFTする方式。
任意の帯域でUSB/LSBが生成できたが、これを極座標変換し、振幅と位相成分に分離し、低周波のキャリアに同時変調し、確認のためベースバンドへ復調して再生すると、FFT時に適用した窓関数の周期で音声レベルに周期性が出てが揺れてしまう。
まぁ、連続する音声サンプリング信号を定周期で切り出して窓関数かけてからFFTするため揺れるのは当たり前だと思うがどうすれば良いのか分からないので挫折。
で、皆さんがやってるフィルター方式に切り替える。複素フィルターを設計できないといけないので頓挫するかと思いましたが、 [数式をほとんど使わずに理解するディジタルフィルタ] のサイトを読んで意外にも簡単にできました。この説明、「本記事では、できるだけ直感的にディジタルフィルタを理解することを目指して解説していきます。」って書いてあるだけあって凄く分かりやすい。
総合的なテスト(確認)はRFワールド No.22 「らくらく！SDR無線機入門」 のC#ソフトを改造しました。この記事は非常にためになりました。記事、ソフトの
[良かった点]
・単純乗算でのmixerと比べて直交mixerの仕組みと優位性が分かったこと。
・演算を回転(移相)ととらえて角速度がイメージできるようになり、位相や周波数が回転速度で表現できることが直感的、視覚的に理解できたこと。
・ソースを読んで、AM/FM変調、フィルタ畳み込み演算など具体的な手法(計算方法)が分かったこと。
[混乱した点]
・入力がIQ信号に分離されている区間のＡＰになっているため、IQ分離は外付けハードウェアを想定されていて、IQ信号形式のファイルやcos()/sin()しか入力できず、PCのマイクやLINE端子から実信号を入力してソフトウェアでIQに分離する処理がなかったこと。
・使用されているフィルタはSINC()実数フィルタのため正負の対象性を使用して±1.5KHzで3KHz帯域を切り出しているが下限が０と時は良いがゼロ以上に設定すると帯域の中心から情報が欠落すること。
取りあえず複素フィルタパラメータ計算の結果とSdrStudy(mod)での検証結果のみ。
[Tj LabのAF PSNの記事] と結果が同じ。サンプリング周波数は16,000sps、バッファ長は1024個でtap数は512。
SDRstudy C#のソースを追加／変更して結果の確認作業。
「SSB」チェックボックスは実信号からのSSB(USB) ＲＦ信号生成。
- PCのLINE端子ステレオ実信号をモノラル信号に変換。
- FFT/iFFTを使用してヒルベルト変換し負周波数をカット。
- 極座標変換し、位相と振幅でキャリア(4KHz)に同時変調。
複素フィルターでの実装
- PCのLINE端子ステレオ実信号をモノラル信号に変換。
- 複素フィルター(設計値は300Hz～3KHz)で加重平均畳み込み演算
バッチリ指定帯域が切り取られてる。切れ味最高！アナログでは不可能でしょうね。検証は終わった感あるので、そろそろ実機ハード作成とマイコンソフト作成時期かなぁ。
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