Мечта детства

Давно, в году примерно 1986 я пришел в местный ДОСААФ, посмотреть на карточки местных DX-менов — у меня был наблюдательский позывной и я набирался опыта у старших товарищей. Одна ячейка, была до отказа забита карточками, которые я пересмотрел. В те времена самыми крутыми по качеству были QSL немцев и японцев. Сегодня японцы предпочитают слать карточки из офисной бумаги отпечатанные на лазерном принтере. Сильно понравилась карточка немецкого радиолюбителя с качественной фотографией приёмника фирмы rohde & schwarz ESM500A. Панорама, цифровая шкала, необыкновенного дизайна кнопки, все виды модуляции — мечта радионаблюдателя. Единственный недостаток — нижняя частота от 10Мгц. Наткнулся на видео работы этого отличного приёмника:

Дизайн передней панели:

Битва титанов IC756proIII vs IC7600

Радиолюбитель 6Y1X Robert Garth из Ямайки неспешно и обстоятельно сравнил два трансивера от ICOM — PROIII и 7600:

Интересный момент начинается с 2м55с когда происходит сравнение приёма слабой станции. У 756proIII относительно 7600 заметен нелюбимый многими эффект «консервной банки». Звучание же 7600 «аналоговое», хотя тракт полностью цифровой.

Следующий момент — момент истины. Его можно посмотреть с 4м52с видеоролика. Происходит сравнение приёма радиостанции на фоне мощных QRN. Тут 7600 выходит победителем — на нём станция разбирается без проблем всегда, а вот на PROIII станция тонет в шумах. Такой результат закономерен — в IC7600 добились требуемых параметров всего при двух преобразованиях, в то время как у PROIII их три. На фоне этого весьма удивительно утверждение «модернизаторов» о том, что IC7600 имеет чувствительность на 6дБ хуже чем 756PROIII.

Некогда я задвался вопросом: а нужна ли цифра? Сомнения развеялись после просмотра момента начиная с 7м33с. Происходит наглядный видеообзор функций 7600: NB,Roofing Filters, NR, ANF. Каждая из этих функций работает, и работает очень эффективно.

В заключение магия ночного шека от 6Y1X:

Видео не для слабонервных: генератор шума против трансивера ICOM9100

Бразильский радиолюбитель заснял показательное видео. Самые впечатляющие моменты на 1м55сек и 2м30сек, когда идет переключение между IC9100 и генератором шума произведённым фирмой KENWOOD.

IC9100 легко и непринуждённо уделывает TS590, с его хлопающей АРУ, просто по качеству аудио. Особо забавен комментарий известного перепродавца о том, что сравнение не объективно, т.к. 590 работает с преобразованием вверх и 5 кГц фильтром — пора бы уже чего нибудь новое придумать для повышения продаж генераторов шума от Kenwood.

Взгляд из Испании — фазовый шум синтезатора транcивера TS590

Юрий Соколовский, EA5GTQ оценил фазовый шум гетеродина транcивера TS590 на частоте 7020 кГц при помощи генератора с низким уровнем фазового шума. Ранее я проводил подобный замер TS2000. Свои эксперименты Юрий Викентьевич заснял на видео:

Видно, что синтезатор имеет весьма грязный спектр — спуры с уровнем S3 присутствуют вплоть до частоты 7050 кГц. На частоте 7068 кГц слышен отдельный спур с приличным уровнем —90дБ относительно уровня сигнала измерительного генератора, если верить S метру TS590. Это говорит о том, что если ваш сосед работает на диапазоне, при отстройке на 48 кГц от его частоты, вы будете слышать на TS590 компоненты его сигнала со значительным уровнем. Если учесть интермодуляцию сигналов и более «грязный» по сравнению с сигналом эталонного генератора сигнал соседа, то вырисовывается весьма плачевная картина. Особым откровением является 55 секунда — слышно как резко подскакивает уровень шума в момент переключения полосы 500 — 600Гц. Дело в том, что при увеличении полосы более 500Гц в режиме CW у TS590 отключается 500 герцовый аналоговый фильтр и фильтрация перекладывается на слабенькое ДСП, которое не способно справится с таким уровнем сигнала — отсюда и резкое возрастание уровня шума. Понятно теперь, откуда растут корни просадки принимаемых сигналов при полосе приема CW отличающейся от 500 Гц в большую или меньшую сторону. Жаль, что при замерах, полоса оценки шума ограничилась значением 7101,9 кГц, очень интересно было бы прокрутить весь КВ спектр и узнать много интересного о неисповедимых побочных каналах приёма TS590.

Почему «пылит» Kenwood?

Без лишней полемики предлагаю сравнить схемы оконечных каскадов трёх трансиверов TS2000, TS590 и IC7410:

Красными рамками выделены три драйверных ОДНОТАКТНЫХ каскада. 

На данной схеме наблюдаем два драйверных ОДНОТАКТНЫХ каскада.
 

На данной схеме драйверный каскад ДВУХТАКТНЫЙ. При правильной его балансировке и настройке в выходном спектре передатчика уровень чётных гармоник пренебрежительно мал. Именно по этой причине IC7410 имеет чистый выходной спектр, а TS590 и TS2000 (выпуска после 2008 г.) «пылят» и дают помехи на телевизор и соседям радиолюбителям. По всей видимости, в следующей модели от Kenwood выходной каскад будет состоять полностью из однотактных каскадов — специально для контестменов — конкурентов по сторонам разгонять.

Аудиоигры

Чарльз Коэн VA7CPC   
13.07.2008 г. 

Часть 1 — Микрофон, Выравнивание и Компрессия

Меня всегда интересовало все, что так или иначе связано с «SSB аудио» - микрофоны, рэки с «профессиональным аудио» оборудованием, в которые эти микрофоны должны подключаться. Но для работы в эфире я использую простой Yaesu FT-450 со 100 ваттами на выходе, которые подаются на компромиссную антенну. Мне очень хотелось бы чтобы меня поняли. Эта статья не про «расширенный» или «улучшенный» SSB, с широкой полосой пропускания, применяющейся для получения сигнала с качеством как у «радиовещательной станции». Эта статья про эффективный SSB - чистый, разборчивый сигнал с ограниченой полосой.

Многие проблемы, возникающие при достижении этой цели были описаны в статье на сайте eHam — "It's Not Your Microphone, It's You» - Стивеном Кац, WB2WIK/6 (прим. ред. — «Проблема не Вашем микрофоне, а в Вас самих»). Эта статья служит прекрасным материалом для каждого, кто начинает работу в SSB.

Однако открытым остается вопрос:

Имеет ли какое-либо значение то какой микрофон используется на станции?

Есть много мистики вокруг этого вопроса. Я обнаружил, что у меня есть достаточно большое количество микрофонов в моей коллекции чтобы начать давать ответ на этот вопрос и поделиться результатами моих находок. В конце этой статьи есть описание оборудования, которое я проверял. Также мне хотелось посмотреть какие изменения претерпевает звук по мере своего прохождения через различные стадии «обработки», которые типичны для радиолюбительского мира. Вместо того, чтобы устанавливать специальные датчики в моем трансивере, я использовал компьютерное программное обеспечение для выполнения типичных задач обработки аудио-сигнала (не бывает ситуации, когда у Вас «слишком много контроля»), и записывал результаты. Все тесты, которые я описал здесь  абсолютно реальные. Я все еще провожу сравнения в эфире- так что Вам придется подождать моей следующей статьи, чтобы узнать о полученных результатах.

1. Микрофоны

Многие радиолюбители говорят:

«Я использую обычный микрофон.  Инженеры [название компании-производителя] знают что делают.»

Но надо понять, что у этих инженеров был ограниченный бюджет на проведение их работ, и очень малая часть этого бюджета была выделена для работы над микрофоном. Некоторые «стандартные» микрофоны имеют такую плоху репутацию, так что существует целая «домашнаяя индустрия», направленная на их улучшение. Боб Хейл верно следует за теми радиолюбителями, которые нашли свои микрофоны неадкватными, предлагая им нечто лучшее. Ну не могут же они все ошибаться, не так ли?

Очень трудно определить звуковые характеристики микрофона, осуществляя мониторинг его параметров в режиме реального времени. Слишком много происходит «костной звукопроводимости» в Вашей голове, и трудно различить где кончается «микрофонная часть» и начинает «костная часть» во время Вашей речи. Намного лучше записать Ваш голос, и прослушать его на повторе.

Я делал звукозапись с использованием нескольких микрофонов без применения какой-то обработки сигналов чтобы посмотреть какая получается разница. Я предлагаю прослушивать получившийся результат используя хорошие головные телефоны. Используя большинство широкодоступных динамиков или головных наушников Вы потеряете нижние частоты. Так что судите сами. . .

Behringer C-2
Behringer C-2 с расстояния 15 см [нажмите на линк, чтобы услышать аудио]

Для меня это «золотой стандарт» звучания — конденсаторный микрофон с диаграмой направленности в виде кардиоиды и широким экраном, на расстоянии 15 см, включенный в цифровой диктофон. Никаких искажений, еле заметная тембровая окраска. Может мне и не понравилось бы, и я может быть не стал бы с таким работать в эфире, но это дело моего вкуса.

Если верить Shure, конденсаторные микрофоны более чувствительны к дыханию того, кто ими пользуется в сравнении с динамическими.

Behringer C-2 вблизи [нажмите на линк, чтобы услышать аудио]

Замечено, что когда я стал говорить в C-2 с близкого расстояния, то заводского изготовления экран стал давать эффект. Прослушивая оригинальную запись в формате WAV через головные телефоны Sennheiser HD-280, барабанные перемочки моих ушей стали ощущать вибрации большой амплитуды, и низкочастотные звуки дыхания. Такие звуки бы внесли настоящий хаос в сигнал, если бы они проходили по звуковому тракту. Используйте экран от ветра или дыхания! Я не видел радиолюбительскую станцию, которая бы использовала микрофонный экран типа «StopIt», который используют профессоналы, но почему бы и не попробывать.


Audio-Technica P615
Audio-Technica P615 [нажмите линк, чтобы услышать аудио]

Это динамический микрофон с кардиоидной диаграммой  направленности для пения. Внутри микрофона находится два слоя пеноподобного материала, и дополнительный экран, установленный извне, так что такой микрофон имеет «иммунитет» от дыхания и подобных звуков. Мне он понравился. Такой микрофон я обычно использую при работе на своем FT-450.

Yaesu MH-87 A8J
Yaesu MH-87 A8J [нажмите линк, чтобы услышать аудио]
Yaesu MH-87 A8J, сбоку [нажмите линк, чтобы услышать аудио]
Это обычный стандартный микрофон, который шел в комплекте с FT-450. Я заклеил его переднюю часть кусочком поролона — без него микрофон слишком чувствителен к дыханию. Yaesu не указывает какой капсюль используется в микрофоне, или какая у него диаграмма направленности, но этот микрофон такой малогабаритный, несмотря на то, что его корпус имеет размер «человеского роста».

Даже несмотря на мой самодельный экран, микрофон чувствителен к звуками дыхания и взрывным звукам как («п», «т», и т.п.). Я даже сделал две попытки — одну когда я говорил, держа микрофон прямо непосредствено перед ртом,и вторую, когда я говорил в микрофон как-бы сбоку. В обоих случаях были проблемы.


Sennheiser PC-150
Sennheiser PC-150 микрофон [нажмите линк, чтобы услышать аудио] 

Наушники с микрофоном разработаны для использования со звуковыми картами и имеют стандартный разъем, по которому ожидается передача напряжения смещения в размере +5 вольт. Я был удивлен — микрофон передает достаточно хорошо низкие частоты, и имеет приятный звук. Расположение микрофона правильное, и (при использовании поролона внутри) исчезает шум от дыхания. Простой адаптер позволяет включать микрофон в FT-450. Я использовал этот микрофон для проведения тестов по выравниванию, о которых пишу ниже.

Вы можете сделать такие тесты сами, используя любой микрофон, который у Вас есть. Напряжение смещения +5 В, подаваемое с трансивера на микрофон стандартным образом (как делается во многих трансиверах Icom) соответствует напряжению смещения, которое обеспечивают большинство звуковых карт, так что легко сделать адаптер. Если Вам не нравится сигнал Вашего микрофона, то Вы можете себе достать другой. Есть большой выбор между стандартным микрофоном трансивера и электретными микрофонами профессиональных типов, предлагаемыми в продаже.

2. Широкополосность и выравнивание (эквилизация)

В ходе своей работы микрофон оказывает влияние на сигнал и придает ему определенную форму — спектр частот, динамический диапазон звука будут изменены. В обычном случае придание определенной формы сигнала осуществляется микрофонным усилителем трансивера, эквалайзером (если такой имеется), «голосовым процессором» (компрессором), ALC, и фильтром ПЧ по передаче. Обычно производители не указывают параметров этих каскадов для недорогих аппаратов. Для дорогих аппаратов все же можно найти кое-какую информацию.

В случае использования ESSB или внешней обработки сигнала, микрофонный усилитель трансивера, эквалайзер и компрессор заменяются и используются только схема ALC и фильтр ПЧ трансивера. Характеристики такой «внешней» аппаратуры известны. Обычно такое оборудование не дешево, но все же его можно себе позволить (то есть оно стоит дешевле, чем трансивер для начинающего).

«Voice Shaper» - бесплатная программа для Windows которая прекрасно справляется с задачами эквилизации и компрессии речевого сигнала. Ее  действительно легко использовать, и она намного проще многих «профессиональных» микшеров. Она предоставляет базу для тестирования эффектов «вторичной обработки» звукового сигнала.

Однако у программы «Voice Shaper» есть одна проблема- задержка сигнала по времени. Цифровая обработка (без использования DSP) занимает время. На моем ноутбуке есть заметная задержка между «говорением» и «слышанием» своего сигнала. Тем не менее эта задержка не влияет на результаты тестов. Я использовал «Voice Shaper» для обработки речевого сигнала для моего FT-450 и получил хорошие результаты, однако не мог их оценить лично посредством прослушивания.

Компьютерная обработка звуковых синалов качественна ровно на столько на сколько хороша звуковая карта компьютера. Согласно недавней статье в QST, «обычные " звуковые карты являются более чем достаточными для получения результатов «студийного» качества, так что я смог использовать мой ноутбук для проведения этих тестов. Частота дискретизации сигналов, поступающих на звуковую карту составляет 11 кГц, так что частоты выше 5,5 кГц теряются.

2.1 Ширина полосы пропускания

Sennheiser PC-150, 150-40-00 Гц [нажмите на линк для прослушивания]
Вот что происходит когда низкочастотные и высокочастотные составляющие сигнала отфильтровываются. Имея полосу почти 4 кГц, мы попадаем в категорию использующих «ESSB». Голос звучит у меня как прежде несмотря на более узкую полосу.

Sennheiser PC-150, 300-27-00 Hz [нажмите на линк для прослушивания]
Это «стандартная» полоса для SSB сигналов — шириной 2,4 кГц. Мой голос уже не звучит  «как мой собственный» тональный баланс изменен. Но меня все еще можно понять, так как в сигнале присутствует достаточное количество высокочастотных составляющих достаточно для того чтобы различить гласные звуки. Звук «ф» уже не слышен, но «ш» и «ссс» все еще нормально ощутимы. Речь получается качества «телефонной линии». Я буду использовать такую ширину полосы для моих следующих тестов с эквилизацией.

2.2 Эквилизация (выравнивание)

Эквилизация усиливает определенные частоты и снижает уровнь других. Различимость голоса (с английской речью)во многом зависит от наличия высокочастотных составляющих гласных звуков, хотя такой эффект меньше заметен в низко и средне частотных составляющих звуков. Однако высокочастотные составляющие компоненты имеют меньший уровень чем низкочастотные. Так что когда начинается прохождение и диапазоны заполняются станциями, и когда прохождение ухудшается, то стоит «перераспределить» мощность на более высокие частоты, забрав ее у сигналов низких частот. Это можно сделать путем использования эквалайзера.

«Voice Shaper» имеет полнооктавный эквалайзер, с центральными частотами 300, 600, 1200, и 2400 Гц в диапазоне. Я использую микрофон PC-150. Давайте теперь поиграем. . .

Sennheiser PC-150, 300-27-00 Hz, -5/0/0/+5 EQ[нажмите на линк для прослушивания]
В этом примере  сигналы в полосе до 300 Гц несколько срезаны, и сигналы в полосе около 2400 Гц усилены. Цель в том чтобы получить звучание схожее с звучанием микрофонного капсуля Heil HC-5. В стандартный телефонный сигнал мы смогли добавить «пробивное свойство» и «присутствие».

Sennheiser PC-150, 300-27-00 Hz, -7,5/0/+5/+10 EQ [нажмите на линк для прослушивания]
Здесь сигналы с частотами около 300 Гц значительно срезаны, и высокие частоты приподняты. У нас сохранился «натуральный звук» хотя в реальной жизни никто так не звучит. Звук получился похожий на звучани капсуля HC-4 «DX»  - не такой уж красивый, но эффективный.

Sennheiser PC-150, 300-27-00 Hz, -15/0/+6/+15 EQ [нажмите на ссылку для прослушивания]
Сигнал выглядит уродливо, но он будет читаемым при низких отношениях сигнал/шум. Такой сигнал должен хорошо пробивайт пайлапы.


3.Пороговый уровень и компрессия

«Пороговость» полностью устраняет мягкие звуки. Используя «пороговость», можно добиться, что передатчик не излучает сигнал как только Вы прекращаете говорить в микрофон (даже если трансивер находится в режиме передачи). Такой режим удобен для устранения шума от вентиляторов Вашего усилителя, передаваемого в эфире. Когда Вы говорите, шум вентилятора будет слышен на фоне Вашего голоса.

Компрессор усиливает мягкие звуки. Если уровень 0 дБ означает полную выходную мощность, то компрессор может сделать сигнал с уровнем —10 дБ и усилить его до уровня —5 дБ. Мы можем назвать такой эффект «компрессией 5 дБ», или " компрессией 2:1» (потому что уровне на входе с разницой 10 дБ вызывает изменение уровня на выходе в размере 5 дБ). Если звук находится на уровне —20 дБ, и  компрессия поднимает этот уровень до —10 дБ, то тогда компрессия составляет  «10 дБ» или (все те же) «2:1».

«Voice Shaper» использует измерение соотношения — «2:1» - и имеет графический дисплей входного и выходного сигнала, который позволяет легко понять и использовать эту концепцию.

Если в компрессоре используется большое отношение компрессии, то шум от вентилятора Вашего трансивера (или двигателя Вашей моторной лодки) и поднимет его уровень почти до уровня Вашего голоса. Так что нам нужно применять как «пороговость» так и компрессию для достижения наилучшего результата. Используя аудио сигнал «с полной полосой„количество компрессии контролируется звуковыми компонентами высокого уровня и низкой частоты голоса. Такая ситуация не приемлема. Некоторые профессиональные устройста используют «многодиапазонную компрессию“ - один компрессор для высоких частот, другой для низких. Такого варианта нет в „Voice Shaper“».

Компрессия имеет смысл в ситуациях с низким отношением сигнал/шум когда Вы хотите, чтобы вся мощность использовалась все время. Для таких условий, мы захотим использовать настройки, которые подавляют низкие и увеличивают высокие частоты в сигнале. Так как компрессор располагается после эквалайзера, то компрессор не будет получать низкочастотные составляющие сигнала. ИХ просто там не будет, так как они будут подавлены на —10 дБ на частотах около 300 Гц.

Пороговость —40 дБ, без компрессии [нажмите на линк для прослушивания]
Вот как звучит звуковой сигнал с использование «пороговости», но без компрессии. В моем доме была тишина, когда я записал эти сигналы — телевизор был выключен и также был выключен трансивер так что эффект не такой очевидный.

Пороговость —40 дБ, 1,5:1 компрессия [нажмите на линк для прослушивания]
Это сигнал со средним уровнем компрессии. Общая энергия сигнала увеличивается. Звук не такой натуральный, но терпимый.

Пороговость —40 дБ, 2:1 компрессия [нажмите на линк для прослушивания]
Это сильно компрессированный сигнал. Свойства натурального голоса потеряны, и никто мне не сделает комплимент за «прекрасный звук». Но если я хочу чтобы меня услышали — то мне все равно как сигнал будет звучать — в этом секрет успеха.

В ходе испытаний я поменял свое мышление в отношении использования трансивера. Я использовал A-T P615, подключенный к  трансиверу в качестве микрофона. Мне нужно будет приделать адаптер и провести испытания в эфире, чтобы определить действительно ли Sennheiser PC-150 «звучит лучше» чем A-T P615. Если это так, то я буду использовать PC-150 как предпочтительный микрофон и полностью уберу этот большой ручной A-T микрофон. Я буду настраивать мой аудиотракт в FT-450 прямо в эфире. В моем следующем контесте, я буду использовать Voice Shaper с мощной компрессией и эквилизацией, чтобы выжать все из моей эффективной излучаемой РЧ мощности. Есть ли у Вас при этом внешнее оборудование для обработки сигнала или встроенное не влияет на необходимые шаги. Надеюсь, что мне удалось развеять кое-какие мифы в отношении звуковых сигналов.

Замечания по оборудованию (цены приблизительные, выражены в долларах США):
Микрофоны:
Audio-Technica P615
Кардиойдный «вокальный микрофон» с несколькими дБ «эффекта присутствия» на частотах около 2 кГц. Этот микрофон является более дешевой заменой для Shure SM58, и я использую его вместе с поролоновой прокладкой (над сеткой) Микрофон изготовлен согласно спецификациям A-T для «Alliance of Independent Music Merchants», и его можно купить в музыкальных магазинах, которые являются членами этой торговой ассоциации за $50 — «Это самый дешевый микрофон, который они продаютl». У микрофона Audio-Technica ATR30 схожие характеристики.

Behringer C-2
Микрофон с невидимым питанием, маленькой диафрагмой и с диаграммой направленности в виде кардиоиды конденсаторного типа. Он компактен и может выдержать уровень 140 дБ- можно устанавливать его на расстояние 15 см от барабана ударника. Чувствительность у него существенно снижается ниже 200 Гц (-10 дБ на частоте 50 Гц), и характеристика равномерна на частотах выше 5 кГц. $60 за пару. Behringer также изготавливает специальный «невидимый» блок питания для этого микрофона- $20. Для трансивера со встроеным эквалайзером, такой микрофон может быть решением для получения «превосходного звука».

Sennheiser PC-150
PC-150 является микрофоном среднего уровня для «VoIP и компьютерных игр» установленным на головной гарнитуре, который имеет диаграмму направленности в форме кардиоиды (наверное) и является электретными(наверное). Микрофон установлен на штанге, приблизительно около 30 мм от рта, немного левее. Я добавил на него трубку из поролона в качестве экрана (встроенный заводской экран не достаточно толстый). Я удивлен насколько мне понравился этот микрофон. Головные наушники удобные и имеют малого размера чашки для ушей и хорошо подходят для использования в радиолюбительских целях. Эти головные телефоны не являются «hi-fi» так как звукоизоляция достаточно слабая. Я купил мою пару за $40 . Потом заменил на Senn PC-1150.

Yaesu MH-67 A8J
Обычный стандартный микрофон, который идет в комплекте с FT-450 трансивером. Я не могу найти его схему и  Yaesu хранит гробовое молчание по поводу того какой там микрофонный капсуль используется и какая у него диаграма направленности.

Записывающее устройство:
Samson H4 — полностью цифровой или стерео портативный записывающий плеер с незаметными образом запитанными предусилителями и встроенным конденсаторным микрофоном. Стоит $300. Вся звукозапись и обработка материалов данной статьи была выполнена с форматом качества как у CD- 16-битным WAV файлом, с частотой дискретизации в 44,1 кГц. Для публикации файлы были сжаты (только один раз!) до скорости потока 320 кБ/сек в формат MP3.

Программное обеспечение:
«Voice Shaper» - компьютерный октавный эквалайзер с шумоподавителем и компрессором, разработанный Алексом Шовкопляс, VE3NEA. Это элегантное программное обеспечение — оно делает как раз то, что нужно и имеет прекрасный пользовательский интерфейс. Его можно скачать на сайте www.dxatlas.com. Поставляется бесплатно.

Компьютер:
Dell Inspiron 1150, 2004 года выпуска, с Windows XP SP 2. Я использовал обычную встроенную звуковую карту SigmaTel 16-бит. Есть «цифровые артефакты» и некоторая «гранулированность» в моих записях. Я думаю, что более быстрый процессор полностью бы их устранил и снизил бы время задержки (латентности) для программы Voice Shaper.

Поролон для микрофонных экранов:
Можно ипользовать от валиков для побелки. Используйте нож-резак для отделения поролона от твердого основания в месте склеивания, убрав также ручку. Используйте силиконовый герметик для того чтобы склеить экран и прикрепить его на микрофоне (если потребуется) - этот герметик не растворяет поролон. Как можете видеть, все получается как у настоящих радиолюбителей.