HomeMade

Również dołączam się z pytaniem o ARW. Tłumik daje jakąś tam poprawę ale cichną słabsze stacje.
Pzdr.

Były robione próby poprawienia działania ARW. Co ciekawe w jednych urządzeniach działa w miarę poprawnie w innych na czole sygnału CW słychać pojawiający się trzask. Słyszałem to w przesłanym nagraniu przez kol. Wojtka. W sierpniu br. sygnał z generatora kluczowałem przełącznikiem PE4259 za pomocą klucza elektronicznego z OC. Podany sygnał był S9+20dB. Tak on wyglądał na wyjściu mcz. Husarka. Nie widać żadnych trzasków, wręcz pierwsza kropka jest o mniejszej amplitudzie. Jeśli to możliwe proszę o wykonanie podobnych pomiarów.

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.
[attachment=15629]
Wartość ustalona sygnału
[attachment=15628]
Wielkość przeregulowania
[attachment=15627]

Obcinanie sygnału powoduje też wydłużenie czasu regulacji.
Poniżej dokładniejszy obraz regulacji ARW w moim Husarku - krótka stała czasowa:
[attachment=15630]
Widać powyżej, że regulacja odbywa się schodkowo, poniżej pomiar czasu trwania schodka regulacji
[attachment=15631]
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:
[attachment=15632]
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.

Henryku, jak zapatrujesz się na to żeby przed modułem disco, do czasu ewentualnych zmian programowych, dodać moduł analogowego arw ? Wiem, że to brzydka koncepcja, ale czy ma to szanse razem zadziałać ?

Dziękuję Henryku za rzetelną opinię i pomiary. Były robione próby poprawienia jakości działania ARW, jednak jak dotychczas nie przyniosły oczekiwanych wyników. Ważnym parametrem jest jeszcze opóźnienie odbieranego sygnału. O ile dla SSB ma to mniejsze znaczenie to dla CW jest to istotny parametr. Wojtku, sygnał do automatyki musi być podany po filtrze, inaczej silna stacja odległa np. o 10 kHz spowoduje obniżenie wzmocnienia słuchanej stacji. Oprogramowanie Husarka jest cały czas rozwijane i mam nadzieję że przyszłość przyniesie oczekiwane przez nas wyniki.

(11-11-2019 5:31)SP1UJB napisał(a): [ -> ]Henryku, jak zapatrujesz się na to żeby przed modułem disco, do czasu ewentualnych zmian programowych, dodać moduł analogowego arw ? Wiem, że to brzydka koncepcja, ale czy ma to szanse razem zadziałać ?

Myslałem nad tym już dawno. Mam nawet wstępnie rozrysowany schemat. Muszę jednak uzmysłowić Ci Wojtku, że ARW przed modułem DSP ma zupełnie inne zadanie niż to ARW wewnątrz modułu DSP.
Będąc wiele razy na różnych zgrupowaniach krótkofalowców, pracując na Husarku doświadczyłem przy dużej bliskości anten kolegów całkowitego przesterowania modułu DSP, a nawet zatkania części analogowej pomimo wyłączenia dodatkowych wzmacniaczy i załączenia tłumika. Wtedy wpadł mi pomysł zastosowania układu dodatkowego ARW na wejściu przed modułem DSP. Opracowałem do tego celu specjalny tłumik na tranzystorze BF982 mogący wprowadzić tuż za filtrami pasmowymi tłumienie maksymalne około 35dB. Niestety ten tłumik pobiera dość spory prąd bo coś około 50mA przy maksymalnym tłumieniu.
Sterowanie tłumikiem będzie się odbywać ze specjalnego układu detekcji obrabiającego sygnały I i Q wykonanego na komparatorach (4-fazowa detekcja). Komparatory bardzo dokładnie wykryją przekroczenie progu sygnału powyżej S-9 +38dB i tak wysterują tłumik, aby utrzymać ten stały poziom na wejściu modułu DSP. Dzięki temu nawet przy bardzo blisko umieszczonych antenach na tym samym polu biwakowym będę miał dodatkowe tłumienie pozwalające nawiązać łączność z sąsiednią stacją, a sądzę też, że przy takim zapasie czułości jak ma odbiornik Husarka również przy tłumieniu na wejściu rzędu 40-50dB coś jeszcze usłyszę z dalszej odległości.
Odbiornik z załączonym tłumikiem pomimo tłumienia słyszy znacznie lepiej niż kompletnie przesterowane i zatkane radio.
Taki układ dodatkowego ARW będącego w swojej istocie pełnym limiterem będzie działać szerokopasmowo w zakresie przenoszenia elementów blokujących w.cz. w detektorze próbkującym czyli około +/- 50kHz. Jeśli więc sąsiednia stacja odezwie się na tym samym paśmie w odległości powiedzmy 30kHz to spowoduje zadziałanie tego dodatkowego limitera i uruchomienie tłumika. Siła odbieranego sygnału znacznie spadnie, ale moduł DSP się nie przesteruje a detektor próbkujący wraz z analogowym torem wzmocnienia nie zatka. Mam nadzieję że dzięki temu dokończenie łączności, a nawet kontynuacja będzie możliwa.

Myślałem też nad poprawieniem działania ARW cyfrowego w module DSP przy pomocy dodatkowego układu analogowego na wejściu. Jest to duży problem. Układ musiałby działać z regulacją do przodu. Mógłby zawierać np. dwa detektory logarytmujące AD8307 (info: pracują one od DC) w kanale I oraz kanale Q. Musiałby też ten układ być wyposażony w każdym kanale w selektywne filtry odpowiadające selektywnością ustawionemu pasmu w Huzarku. Taki logarytmujący detektor mógłby sterować w każdym kanale regulowanym liniowym tłumikiem, który również mógłby być zbudowany na układach AD.
Jawi się tu jednak bardzo poważny dodatkowy problem nieznany wcześniejszym układom ARW. Mianowicie tłumiki w każdym kanale I i Q muszą pracować idealnie identycznie, aby nie pogorszyć wytłumienia niepożądanej wstęgi bocznej. Współbiężność tłumików musi być lepsza niż 0,1% w całym zakresie. Ten problem jest właśnie pierwszy do zbadania: czy jest możliwe zrobienie tak dokładnej pary tłumików. Nie znam na ten moment odpowiedzi. Pole do popisu dla konstruktorów.
Dodatkowe filtry selektywne można potraktować kompromisowo, tzn wykonać filtry na najczęściej używaną selektywność lub tochę węziej. Te filtry mogą mieć już większe błędy fazy i amplitudy, gdyż będą obsługiwały tylko tor ARW.

Jak widać z powyższej krótkiej analizy zrobienie dodatkowego ARW nie jest banalną sprawą, a nawet wymaga pewnej pracy badaczo-rozwojowej. Starałem się powyżej naświetlić problemy jakie mogą wystąpić przy konstruowaniu takiego układu, mam nadzieję, że informacja będzie pożyteczna.

W tym wątku (o ARW nomen-onem) http://sp-hm.pl/thread-594-page-4.html Adam wątpił czy da się zrobić skuteczne ARW na procesorach ośmiobitowych. Odpowiem - da się. W Burzeninie pokazałem mój projekt takiego właśnie ARW w którym obliczeniami zajmowała się zwykła Atmega32 a elementem wykonawczym był potencjometr cyfrowy 10bitowy w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego NE5532. Szału nie ma, to tylko 10 bitów, ale da się. Samplowanie 9.6kHz lub 4.8kHz, mamy więc 100/200uS na policzenie wszystkiego (a nie wszystko trzeba liczyć tak samo często).
Atmega ma wystarczająco mocy obliczeniowej żeby policzy na 32-bitowych rejestrach kilka uśrednień i innych operacji. Należy się tylko jak ognia wystrzegać liczenia zmiennoprzecinkowego (przecież toto nie ma FPU) i dzielenia innego niż przesuwanie w rejestrach.
Zrezygnowałem też z używania przerwań (IRQ). Teoretycznie jak ktoś się nie boi to przerwania pozwalają zrobić kilka rzeczy "niby równolegle" a przynajmniej ładnie to napisać, w praktyce jest z tym (zwłaszcza na takich słabiakach...) dużo problemów - nie deterministyczny czas wykonania i konieczność skopiowania całego stosu żeby wejść w przerwanie i potem w drugą stronę - żeby z niego wyjść. A to zajmuje czas (całkiem sporo).

Wolna stała czasowa działała całkiem nieźle i bez wyraźnych artefaktów typu stuki i "kwantyzacja" wzmocnienia.
Kiedy jednak chciałem zaimplementować szybszą stałą czasową żeby wyciąć zakłócenia impulsowe zaczęły się schody. Szybkie ARW dawało potencjometrowi rozkaz znacznej zmiany (zmniejszenia) wzmocnienia. Jeśli to (a tak jest zwykle) nastąpiło nie w minimum napięcia to samo w sobie generowało zakłócenie, które szybkie ARW znów detekowało i tak w kółko. W analogowym świecie zawsze jest miejsce na danie rezystora 10k i kondensatora 100n przed elementem wykonawczym Tutaj tak lekko nie jest.
W niektórych wzmacniaczach audio regulowanych cyfrowo jest detektor przejścia przez zero (zero-crossing detector) który poczeka na wykonanie zmiany wzmocnienia.
Dodanie w oprogramowaniu takiego detektora zmniejszyło problem ale go nie wyeliminowało.
Z powodu nawału pracy i komplikacji w rodzinie nie zajmowałem się tematem od tamtego czasu a szkoda bo to dobra baza do nauki.

PS: Na bazie tych doświadczeń jestem gotów się założyć (pytanie o co..) że można na atmedze zapewnić odbiór homodynowy jednowstęgowy z sygnału I/Q. Nie w całym paśmie SSB, na to nie starczy mocy i szybkości ale np. takie CW 800-1100Hz...

(12-11-2019 12:40)SQ5KVS napisał(a): [ -> ]PS: Na bazie tych doświadczeń jestem gotów się założyć (pytanie o co..) że można na atmedze zapewnić odbiór homodynowy jednowstęgowy z sygnału I/Q. Nie w całym paśmie SSB, na to nie starczy mocy i szybkości ale np. takie CW 800-1100Hz...

Pytanie tylko po co jak STMy są cenowo porównywalne z ATmega (ATmega88 do STM32L051), bez porównania jeśli chodzi o wydajność i peryferia.
Karolu to nie jest kwestia czy się da bo F7 na pewno da radę, ale algorytmu pracy...

Jasne, ale gotowy moduł już kosztuje stówkę (czego nie da się powiedzieć o arduino nano o którym myślałem).
Ale tu nie o wyższości Świąt Bożego narodzenia chciałem napisać, tylko o tym że proste cyfrowe ARW każdy gupi (jak widać na załączonym moim poście ) zrobi. Ale dobre cyfrowe ARW już nie.

Henryku, IMHO grzebanie na sygnałach analogowych IQ to śliska sprawa.

(10-11-2019 19:00)SP2JQR napisał(a): [ -> ]... 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.

Z mojego podwórka, jak to jest robione w pewnej "zabawce" jest opisane tutaj, może warto przeczytać a nuż się do czegoś przyda. Kod można znaleźć tutaj. Ta część firmware była zmieniana dawno temu więc wnioskuję że działa dobrze (sam nie narzekam).
Ot moje przysłowiowe trzy grosze...