WAVEファイルへの録音はできたのですが

録音ボタンを押しても特にメッセージ等表示されないので何が起こっているのかよくわからなかったのですが、昨日ふとPowerSDRのインストールディレクトリを除いていたら、見知らぬwaveファイルが出来ているではないですか。どうやらデフォルトではPowerSDRのインストールディレクトリにファイルをつくるようです(再生のときにディレクトリを変更すると、次からはそのディレクトリに録音ファイルをつくる)。また、ファイル名としては日付+時刻を表す名前が勝手につけられます。たとえば"2004-11-23 23 59 36.wav"などです。

最初は復調した出力がファイルとして記録されるものとばかり思ったのですが、WaveSpectraなどでファイルを調べたところ、受信時にサウンドカードに入力されたものがそのまま記録されているようです。つまり、それを普通のプレーヤにかけても希望の復調音は聞こえず、PowerSDRのWAVEメニューの再生(play)機能で再生する必要があります。つまり、そのWAVEファイルをもう一度復調アルゴリズムを通して再生しているわけで、元の受信時とは異なるモードやフィルタで復調することができます。ということは、サウンドカードの帯域(+-20kHz)内にある他の信号もあとから復調できるのではないかと思ったのですが、再生時に中心周波数を変えることはいまのところできないみたいで残念です。でもそのうちそういう機能も追加されるような気がします。

自動キャリブレーション

PowerSDRではsetupメニューで色々な設定ができるのですが、その中でいくつか自動でキャリブレーションを取ってくれるものがあります。図はsetupメニューのGenralという項目の画面で、右上の囲みの部分が、周波数、信号レベル表示(Sメータ)、IQバランスの補正の3つに関するキャリブレーションを行なうところです。
いずれも、SSGのような周波数、レベルのわかっている信号源があることが望ましいです。
SGの信号の周波数、レベルをキーボードから入力し、Startボタンを押すとそれぞれの項目について自動でキャリブレーション(調整)を行なってくれます。

周波数に関してはすぐに調整は終りますが、どうもぴったり周波数が合うということでもないようです。その場合は、その左側のDDSのClock Offsetを手動で上下することで微調整を行ないます。DSBモードにしてヘッドフォンで聞くとゼロビートがわかりやすいと思います。周波数の調整はSGがなくても、それなりに強力な放送波(もちろん周波数がわかっているもの)を用いて行なうことができます。

信号レベルの表示については数十秒くらいで終ります。SGがない場合は、無信号の状態でレベルのところに-140(dBm)と入れてキャリブレートすれば、だいたい10dB以下の誤差で調整されるとドキュメントには書かれています。

SDR-1000では、TayloeディテクタとDSPによる処理でイメージキャンセルミキサのような動作を行なっているわけですが、アナログ部のバランスが完全ではなく、結果としてイメージ信号が受信されてしまいます。IFが11.025kHzですので、イメージ信号は22.05kHz上に現れます。PoserSDRでは、ソフトウェア側でレベルと位相の補正を行なうことによってイメージをNullに追い込むことが出来るようになっています(Image Null)。この自動調整は結構時間がかかります。数分くらいでしょうか。この調整はSetupメニューのDSPというタブの中にあるスライドバーを使って手動で行なうこともできます。また、SGがなくても、やはり強力な放送波等を使って、その22.05kHz上にチューニングし、イメージ信号レベルを最小にするように調整すればOKです。
ちなみに私の場合は、調整前にはイメージ信号は本来の信号のレベルに対して-35dB程度でしたが、調整後は-70dB以下になりました。

WAVEファイルへの録音

PowerSDRの左上のメニューに"WAVE"というのがあるので、何か受信音を録音して聞いていただこうかと思ったのですが、どうもうまくいきません。
WAVEファイル関連の機能についてはスタートガイドにも記述がないので、またフォーラムの中を探していたら、開発者による「まだこの機能は本当に初期のテスト段階なんだ」という書き込みがありました。次のバージョンに期待というところでしょうか。

コメント等お待ちしております

つたない文章を御覧いただきありがとうございます。もし、読んでSDR-1000に興味を持ったとか、ここはどうなっているのか? などの質問等ありましたらコメントいただければ幸いです。また、他のソフトウェアラジオ(にも限りませんが)の話題等でも結構です。私もRF SpaceのSDRー14やWinRadioの最近の製品等にも興味を持っています。

問題点をいくつか

現在感じている(ソフトウェア以外の)問題点をひとつふたつ。一つめは、PIOボードについている5VのレギュレータIC(7805)がかなり熱くなることです。このレギュレータは電源電圧13.8Vから5Vに落すので電圧差が大きく、DDS等のそれなりに電流を食うパーツに電力を供給するので発熱が大きいようなのです。
PIOボードは3枚スタックの一番下に位置していてしかもその裏側(というか下側)にICがついているので、熱が逃げにくそうなのと、基板や他の部品にもあまりよくない気がします。もともとバラックのときには、2cm x 2cm x 4cmくらいのU字型の放熱板がついていたのですが、しばらくすると触れないくらいに熱くなっていました。
現在出荷されているバージョンでは、PIOボードの下に基板と同じサイズのアルミ板を配置し、そこにICが取り付けられています。FlexRadioの純正のケースに入れるためにはこの変更が不可欠なので、ケースキットには現行バージョンと同じ放熱方式にするためのパーツキットが入っていました。またこれがうまくICをアルミ板に密着させるのが面倒だったりするのですが、それは置いておくとしても、このアルミ板が以前のU字型の放熱板より格段に効果があるとは思えないですし、実際やはりそれなりに熱くなっているようです。一応アルミ板をケースの底にネジ止めするところに放熱グリスを塗ったりして、ケースにも熱を逃がすようにはしているのですが、いまいち不安です。本来ならケースに直接それなりの放熱器をつけてそこにマウントするか、そもそも13.8Vから直接ドロップするのではなく、もう少し低い電圧を供給するのが筋のような気もするのですが。

それから、TRXボードに載っているDDSチップもかなり熱くなります。最近のロットではチップの上に貼りつけるタイプの放熱フィンが取り付けられて出荷されているようです。私も適当なものをPCパーツ屋で買ってきてとりつけました。

純正ケースには、前面にオプションでファンを取り付けられるようになっていて、100WのPAを買うとファンもついてくるのですが、PAなしの場合でもファンを取り付けることが推奨されています。私も放熱が若干不安なのでファンを取り付けることにしました。取り付けられるファンは80mm角のものです。PCパーツ屋に行くと超静音とか強力なやつとかいろんなのが売っていますが、たまたま安売りしていたPAPST 8412NMLというのを買ってみました。「静音と風量のバランスの取れたもの」という宣伝文句だったのですが、実際取り付けて回してみるとかなりうるさいです。100W PAオプションについてくるファンは「すごく静か」ということなのでその型番を調べてみたら Panaflo FBA08T12L (2000rpm,23dB, 流体軸受け)というもののようです。やっぱり流体軸受けは静かなんでしょうか。今度またパーツ屋で物色してみようと思っています。しかし、そもそも13.8Vで回してるのがいけないのかも。もう少し電圧を下げるとか、マウントの仕方によっても改善できるかも知れません。

もう一つの問題は、PTTをOFFにしている状態でも勝手に送信状態になってしまうことです。PTTのON/OFFの状態はパラレルポートのある信号をコンソールソフトが見て判断しています。受信時はこの信号がLowになっていないといけないのですが、接続するPCのパラレルポートによっては電圧が落ち切らないようで、Highだと判断されてしまうのです。とりあえずはソフトの設定で「Disable PTT」というところをチェックしておけばいいのですが、最初はそれ(勝手に送信状態になっていること)に気付かず、それでもなんとなく受信音が聞こえてくるので何がおかしいかわからず、しばらく悩みました。
で、これの対処方法ですが、PIOボードのR9という抵抗の値を低くすれば良いようです。最初は1kがついていましたが、今では470オームに変更されているそうです。ケースに組み込むときに私も500オームくらいに変更したのですが、残念ながらやっぱりだめでした。最近フォーラムに同様の書き込みがあって、もう半分に抵抗値を減らしたらうまくいったという報告があったので、次にバラしたときに変更してみようかと思っています。

性能は?

FlexRadioから公表されているスペックとしては、感度が -140dBm@500HzBW、SFDRが約90dBということです。SFDRの定義は特に書かれていないのですが、FlexRadioのサイトのフォーラムの情報などからすると、いわゆる3rd IMDダイナミックレンジのことではないかと思います。また、この値は妨害信号がサウンドカードの帯域内にある状態で測った値のようです。通常IMD DRは20kHzや50kHz間隔で測定された値が示されますが、SDR-1000の場合はもっと狭い間隔でもこの90dBという値をキープするのではないかと思います(違うかな?)。
なお、これらの値はもちろんサウンドカードの性能によって変わってきます。上にあげたスペックはM-AudioのUSB Audiophileを16bitモードで使用した場合の値です。また、フォーラムに書かれた測定結果では、同じUSBサウンドインタフェースを24bitモードにした場合に、MDSは-142dBm@500HzBW、 IMD DRは100dB@5kHz間隔であったと報告されています(ただし、IMD DRの値はローゲインの設定の場合で、このときのMDSは-129dBm)。これは一つの個体で一つの周波数(14MHz帯)のみの測定なのですが、コンスタントにこの値なら非常に素晴らしいですね。一方ブロッキングダイナミックレンジの方は 105kHz@5kHz、125dB@20kHzという結果で、予想よりも低かったので原因を考えているというような記述がありました。

さて、実際に使ってどうかということなのですが、現在の私のところには小さいアンテナしかなく、特にDXを追いかけているわけでないのでたいしたことは書けないのですが、感度についてはAR7030やNRD-515と同程度という印象です。手持ちの古いSG(校正されてません)の最低出力レベルが-133dBmなのですが、この信号のトーンははっきり聞こえます。フィルタの切れも悪くないと思います。ただ、それなりに弱くて横から混信を受けているような信号(SSB)をいくつか聞いてみたのですが、なんとなく7030や515の方が聞き易いような気がしました。また、これはRFEボードを追加する前に特に顕著だったのですが、特定の範囲の周波数においてノイズフロアが20dBくらい上がってしまうところがあります。たとえば3540kHz前後の数kHzくらいがそうなのですが、ローカル発振の周波数が整数倍の関係にある受信周波数でも同様の現象があるのでローカル発振器(DDS)の問題なのかも知れません。RFEボードを入れたあとは前ほどは気にならなくなりましたが。これから使っていくなかで気付いたことがあればまた報告したいと思います。あ、ちなみに私はTurtle Beach のSanta Cruzという16bitのサウンドカードを使っています。最初はintelのチップセット内蔵のものを使っていましたが、あまり良くない感じだったので変更しました。

PowerSDRでのチューニング

周波数のチューニングにはいくつかのやりかたがあります。

1. 直接周波数をキーボードから入力

VFOの周波数表示の部分をクリックし、MHz単位で数値を入力します。
たとえば9760kHzなら、「9 . 7 6 0 Enter」です。

2. ホイールマウスでチューニング

ホイールを回すことで周波数をup/downすることができます。
ホイールをクリックするとup/downのstepが1Hz～10MHzまで変化します。

3. キーボードによるチューニング

キーボードの左上の部分の各キーがそれぞれ各周波数ステップに割り当てられていて、
キーを押すたびに割り当てられたステップで周波数をupまたはdownさせることができます。たとえば"Q"のキーを押すと10MHzの桁がup、その下の"A"のキーを押すと10MHzの桁がdownします。同様にその隣の"W"/"S"のキーで1MHzの桁をup/downできます。文章で書くとわかりにくいかも知れませんが。

4. Griffin PowerMate

Griffin PowerMateというUSB接続のボリューム状のインタフェースを使ってチューニングを取ることができます。ボリュームを押すことによって周波数ステップを変更することができます。ホイールマウスのときと同じと考えて良いと思います。

5. スペクトラムディスプレイ上で任意の位置をクリック

たとえばPanadaptorモードなどで広い範囲の帯域を表示しているときに、スペクトラムディスプレイの上でマウスを右クリックすると、周波数選択用のカーソルが表示されます。その状態で希望の場所で左クリックすると、その周波数に移動します。

ラジオが好きな人はきっとGriffinのPowerMateに惹かれるんじゃないかと思うのですが、もちろん私もそうでなのでPCパーツ屋で実物を見かけたときに思わず買ってしまいました。使用感は… うーん、まあまあというところですかね。というのは、指を入れるくぼみがないので普通のラジオのダイヤルのようにグルグル回すには適していないというのが一つ。それから一回転で14ステップくらいしか変化しないので細かいステップでは回すのがつらいです。また、クリックすることによってステップを変更できるわけですが、変更が一方向(1Hz->10Hz->…1MHz->10MHz->1Hz->…)なのがいまひとつです。ま、これはホイールマウスでも同じことですが。

で、私は結局ダイレクトに周波数を入力したあと、3.のキーボードショートカットを使ってチューニングすることが多いようです。今のところ。
なお、VFOはA/B二つありますが、この二つを切替えるキーボードショートカットが設定できないのがちょっと残念です(もしかしたらできるかも知れませんが)。

PowerSDR

これがSDR-1000用の新しいコンソールソフトPowerSDRのβ版です。まだ一部不安定なところもありますが、基本的な機能はだいたい大丈夫のようです。
ここですべての機能を説明することはできないのですが、画面を見ればだいたいの想像はつくのではないでしょうか。左下にDisplay Modeというのがありますが、これで真中のディスプレイでの表示方法を変更することができます。このサンプルで選択されている"Panadptor"というのはPowerSDRから新しく追加されたモードで、ある程度広い範囲のスペクトラムを表示してながら、現在のフィルタの通過帯域を緑の部分で示すようになっています。他にフィルタの帯域内だけを広く表示するモード、オシロのような表示や、ヒストグラム、ウォーターフォールなどがあります。
フィルタは画面右下の部分で操作することができます。システム側で用意された10個のフィルタの他にVar1, Var2でユーザ定義のフィルタを設定することができます。そのときの通過帯域をすぐ下のLow, Highの窓で設定します。-9999から9999までの数値(Hz)を入れることができます。
その上にモード選択のボタンがならんでいます。SAMはAM同期検波モードです。ちょうどサンプル画面では9.760MHzのVOAをSAMモードで受信しています。またVar1のフィルタをいじってキャリアの下側のだけを選択しています。VOAのような比較的強力な信号の場合、キャリア周波数の+-500Hz以内にチューニングすればロックしてくれるようです。混信を厳しく受けている場合や、非常に弱い信号の場合についてはこれから色々試してみたいと思います。
DRMはDigital Radio Mondialeというデジタル放送の復調モードですが、私はまだ使ったことがありません。SPECはサウンドカードの帯域いっぱい(+-20kHz)を受信、表示するモードです。
受信音はSSBに関してはなかなか良いと思います。AMは周波数特性に関しては問題ないのですが、AGCの動作に起因すると思われるクリック音のような音が聞こえるのが残念です。このAGCの問題は正式リリースされているVB版のSDRConsoleでも起こるので、採用しているAGCのアルゴリズムに問題があるのかも知れません。問題を報告すれば今後改善されるものと期待しています。VB版はソースが公開されているので自分でも調べてみたいと思っています。なお、PowerSDR版のソースコードは今のところ広く公開されてはいないのですが、開発のためとリクエストすれば見ることはできるようです。
今回はこの辺で。

SDR-100の概要その1?

Gerald Youngblood(AC5OG)氏によってQEX誌2002年の7/8月号から4回の連載記事("A Software Defined Radio for the Masses")で発表されたトランシーバがベースになっています。この記事は現在FlexRadio社のサイトの"Articles"という場所にPDFファイルとして置いてあり、誰でも読むことができます。
連載が終ったあと、昨年(2003年)の春頃にキット(基板のみ、各基板は組み立て済)として販売が始まりました。さっそく友人を誘って共同購入したのですが、ちゃんと使えるようになったのは今年の始め頃です。その後今年になってケースキットとRFEと呼ばれるオプションボードを買い足して、ようやく最近すべてを組み立てたところです。

一つ前の投稿の写真でわかるようにケースの右側半分は空いていますが、ここにはオプションの100WのPAを入れることができます。最近このアンプも出荷が開始されました。左側がトランシーバのエキサイタ部分です。これは約10cm×8cmの基板3枚のスタックで、上からそれぞれ、BPF基板、TRX基板、PIO基板となっています。もっとも基本的な送受信の機能はすべてTRX基板に乗っています。AD9854によるDDSのローカル発振と、受信部ではバススイッチを使ったミキサ(Tayloeディテクタ)とINA163というインストゥルメンテーションアンプのみ、送信部はその逆向きでDRV135という名前のチップによるアンプとバススイッチによるミキサのみという非常にシンプルな構成です。

実際の信号の処理(フィルタリング、変復調、AGC)などはすべてPCのサウンドカードで行ないます。それを行なうソフトウェアがSDRConsoleという名前のもので、flexradioのサイトでスクリーンショットを見ることができます。これはVB6で開発されたものなのですが、最近はC#.NETで開発されているPowerSDRという新しいものがβバージョンとして提供されています。このソフトウェアがどのような機能を持っているかについても今後少しずつ書きたいと思います。

周波数の制御や送受の切替えなども当然PCで制御するのですが、そのインタフェースがPIO基板です。制御にはパラレルポートを使いますので、接続するPCは、少なくともパラレルポートとサウンドカード(ステレオのLINE IN端子があるもの)を備えている必要があります。最近のノートPCはこの条件を満たしていないことが多いので注意が必要です。OSはWindows XPが対象となっています。なお、周波数のカバー範囲は11kHzから65MHzまでです。

BPFボードはその名の通りで、RFEと呼ばれる拡張ボードは、より低NFなどを達成するためのRFアンプと、アマチュアバンド用により細かく分割されたBPFなどが載っています。

今ではRFEボード付き、専用ケース組み込み済のものが販売されています(2004年11月現在の価格は$875、100Wアンプ付きは$1375、その他受信のみのバージョンも追加されています)。基板のみのキット等も続けて提供されているようです。

購入はWebサイトから行なうことができます。途中で一度オーダと違うものが送られてくるというトラブルもありましたが、e-mailを送ったところ素早く対応してくれました。

SDR-1000

FlexRadio社のソフトウェアラジオSDR-1000です。先週末にやっとオプションのRFEボードを含めて組み上げました。当面このラジオについて書きたいと思っていますが、いつまで続くことやら。