アマチュア無線におけるDSP
Direct RF
究極のソフトウェア無線はRFでの直接ディジタル化だといわれていますが、携帯電話では現実的ではないですね。
アナログ的に、RFで直接サンプリングする技術は開発されていますが、オーソドックスなフロントエンドより性能がよいわけではありません。
でも、30MHz迄のHF帯ならサンプリング可能なADコンバータは豊富に出回っていますし、アマチュア無線なら消費電力もあまり気になりません
アマチュア無線機ではもう第1IFからデジタル化されているものだと思ったのですが、まだなんですね…
IFの後ろの方で24bit ADC採用などと言っても、騙しですぜ。
オーディオ用のDACは解らないでもないのですが、ADCはアナログ回路のダイナミックレンジを超えているのではないのかな?
まあ、アナログIFでの歪が問題にならなければいいのですが…
ADCのS/Nやダイナミックレンジはナイキスト帯域幅=サンプリング周波数の半分の帯域で規定されます。
これに対してアマチュア無線機のダイナミックレンジはCWでの500Hzの帯域幅で規定されます。仮にサンプリング周波数が50MHzだとすると、ナイキスト帯域幅の25MHｚに対して50000倍もの帯域幅の差があることになります。これがどのように影響するかというと、目的信号であるCWには関係の無いことですが、ノイズは帯域が広ければ広いほど増えることになり、1Hzあたりのノイズレベルが同じだとすると、ナイキスト帯域の雑音レベルはCW帯域の50000倍もの雑音電力になるのです。
逆にいうと、10bit ADCのS/Nは
SNR_ADC=1.76+20log(2^10)＝61.96dB
しかないのですが、CW帯域でのS/Nは帯域を狭くすることによってプロセスゲイン（処理利得）が生じて50000倍改善されるので
SNR_CW=1.76+20log(2^10)+10log(50000)=108.96dB
というRFフロントエンドと同等のS/Nが確保できます。実際にはADCの性能の制約などでS/Nはこれより悪くなりますが、IFのダイナミックレンジがRFと同じである必要は無いので10bitで十分。12bitあれば余裕です。
また、サンプリング周波数を4倍にするとADCのビット長を+1bitしたのと同じ効果が得られます。
第1 IFでのデジタル化を実現すると、CWで50Hzスーパーナローフィルタに設定しているときでも、100Hz離れた強力な信号に全く煩わされることが無くなります。
これをケンウッドの設計者は測定器並と言うのかな? ユーザーのためですよ!! それともコストダウンの言い訳か?
ケータイでのソフトウェア無線もこういったことを目指すわけですが、帯域が1MHz以上あったりしてするのでプロセスゲインを稼げない上に、電気食っちゃいけないのでなかなか辛い所です。
アマチュア無線機でこれを実現するための部品は、デジタルダウンコンバータや高速ADCは市販されているので、あとは各社のやる気次第です。何処が一番乗りするのかな?
最後に、HF帯だけならサンプリング周波数を100MHzから200MHzぐらいにしてRFダイレクト デジタルなんてのも可能ですね。IC内に実現できるパッシブフィルタ技術というのも開発されつつありますから、DSP搭載の無線機が登場時に話題になったコイルレス受信機も実現可能な時代になっています。
なにもCWでの邪魔なビートをおとすのにマニュアルでなくても…
せっかくDSPを使ってSSBでは出来ているビートの抑圧、CWでもマニュアルで無くってオートでやりましょう。ピッチ周波数付近だけビートキャンセラの処理をさせなければいいだけです。今時のDSPの能力なら簡単ですよ。
もっとも、オートがあった上でのマニュアルなら良いですが…
