19. November 2019 20:00
Brukere online
Gjester online: 1

Medlemmer online: 0

Antall medlemmer: 51
Siste medlem: LA1SMA
Siste besøkende
LB1NF06:48:50
LA1PKA06:57:10
LA6FTA 3 Dager
LB1SF 2 Uker
la3ng13 Uker
la1qka24 Uker
la2jka31 Uker
la9vra34 Uker
LA3CLA38 Uker
LA7PK41 Uker
Innstilling av mikrofongain og kompresjon på HF radio
Mikrofongain

Innstilling av mikrofongain og kompresjon på HF-radio

Av LA4AMA, Roar Dehli

Ett område som jeg føler trenger å belyses mer er innstilling av mikrofongain og prosessorinnstilling på HF-radio. Her vet jeg at det foregår en del ”uheldig” bruk med feil innstillinger.

ALC (Automatic Level Control) = Automatisk Nivåkontroll

ALC står for den automatiske nivåkontroll som alle nyere amatørradio-transceivere har innebygget for regulering av nivået inn på sluttforsterkeren. Denne kretsen vil overvåke spenningsnivået inn på sluttforsterkeren og redusere denne når det kommer spenningsnivåer (pulser) som er for kraftige. Måten dette gjøres på er at en tilbakekobling reduserer forsterkningen på de foranliggende forsterkertrinn. Når det gjelder tale (SSB) blir dette svært vanskelig fordi tale inneholder svært komplekse (og svært hurtige) pulser som består av mange forskjellige frekvenser samtidig. De fleste ALC-kretser viser seg å ha problemer med dette, problemet består av både ”attack”-tid (reaksjonstiden når en puls kommer) og ”decay”-tiden (hengetiden) når pulsen forsvinner. Et problem oppstår når nivået blir litt for høyt før ALC-kretsen klarer å begrense nivået (”overshoot”). Når den så begrenser nivået blir det fort litt for mye begrensning, og kretsen øker da nivået på nytt. Resultatet blir en pulserende overstyring av sluttrinnet i takt med vår tale, noe som resulterer i ulinearitet og splatter på vårt utsendte signal. I tillegg vil ALC-kretsen skape en viss komprimering av signalet når den jobber fordi de kraftigste toppene ”klippes” av. Derfor gir alle amatørradioer (nye og gamle) problemer med splatter når de kjøres med mye mikrofongain og høyt ALC-utslag !

Det er viktig å huske på at man kan ha ulinearitet og splatter på sitt signal uten at det låter forvrengt når andre lytter på deg direkte på din senderfrekvens. Men man vil høre ulinearitet og splatter som en ”sprakende” lyd når man ligger 4-5kHz unna i frekvens. Og man vil også kunne se ulinearitet på ett spektrums-scope.

Images: Splatter.jpg

Bildet ovenfor viser ulinearitet og splatter fra en moderne HF-stasjon slik det kan sees med et spektrums-scope. Dette skyldes for mye mikrofongain, noe som aktiverer kraftig ALC tilbakekobling i transceiveren.

I disse tider hvor mange stresser dette med lite plass på amatørbåndene og attpåtil mener at man skal holde seg innenfor en maksimal båndbredde på 2,7kHz (IARU båndplan) vil jeg påpeke de problemene dette innebærer. Svært mange radioamatører stiller inn sine radioer med alt for mye mikrofongain og kompresjon slik at de vil ikke klare å holde seg innenfor en slik 2,7kHz grense. For ikke å snakke om mye av det eldre radioutstyret som opereres i dag, hvor det kan finnes både komponentfeil og behov for justering. Personlig synes jeg at en slik 2,7kHz grense for båndbredde innen amatørradio er unødvendig streng, og ser med tilfredshet på at Post & Teletilsynet har tildelt Norske radioamatører 6kHz maksimal båndbredde på HF (SSB/AM). Dette er mer i tråd med den frihet til eksperimentering som amatørradio bør inneholde. Jeg synes ikke amatørradio skal likestilles med kommersiell kommunikasjonradio, det bør være rom for eksperimenter med modulasjon og forskjellige modulasjonsarter etc. innenfor denne hobbyen.
Men dette innebærer slettes ikke at man skal tillate seg å sende ut ett forvrengt og overstyrt signal med mye splatter på lufta. Det er viktig at vi lærer oss å stille inn radioen (og PA-trinnet) på en korrekt måte slik at vi ikke forstyrrer andre nærliggende stasjoner unødig.

Ett av de store problemene på stort sett alle nye (og gamle) HF-stasjoner er at fabrikantene har laget en ALC-skala som gir oss inntrykk av at vi kan ha mye å gå på når det gjelder innstillinger av nivåer.
Dette er ofte ikke tilfelle ! Ofte vil et høyt utslag på ALC-skalaen (opp mot 100%) gi betydelige problemer med ulinearitet og splatter fra utgangstrinnet i radioen. Dette belyses også i SM5BSZ, Leif Åsbrink sine artikler på internett:, http://www.sm5bsz.com/dynrange/alc.htm
http://www.sm5bsz.com/dynrange/dubus205/dubus205.htm
Leif konkluderer med at ALC-kretsene i de fleste amatørradiostasjoner ikke er gode nok til å gi et lineært og ”rent” utgangssignal når de arbeider. Hvis man derimot opererer stasjonen ned mot et nivå der ALC ikke arbeider vil man som regel alltid få et utstrålt signal som er ”rent” og uten splatter. Leif skriver også at produsentene av amatørradio har vært litt for ”likegyldige” når det gjelder konstruksjonen av ALC-kretsene i sine radioer, og at systemer for korrekt regulering av dette kan gjøres med digitalteknikk (DSP) på en helt annen måte enn det som er tilfelle i dag. Jeg anbefaler alle som har litt engelskkunnskaper å lese det Leif skriver om angående ALC og amatørradio.

Images: ALC.jpg

Bildet ovenfor viser det analoge instrumentet i Icom IC-756pro3 og ALC-skalaen. Når viserutslaget nærmer seg full ALC-skala arbeider ALC-kretsen meget hardt for å begrense nivået inn på sluttrinnet i radioen, og virker da som en kompressor. Dette blir faktisk det samme som å bruke alt for mye effekt inn på ett PA-trinn, for så å håpe at ALC-kretsen i PA-trinnet klarer å regulere (begrense) effekten fra transceiveren. Dette er ikke en korrekt måte å bruke ALC på, den skal kun være en sikkerhet hvis man glemmer av seg og kjører 100w inn på ett PA-trinn som skal ha for eksempel 30w. ALC mellom transceiver og PA-trinn skal justeres slik at ALC-kretsen ikke er aktiv ved normal bruk, dette vil si at man må redusere RF-power fra transceiveren inntil man ligger litt under makseffekt som PA-trinnet kan levere. Flere produsenter av PA-trinn skriver i bruksanvisningen at ALC ikke skal brukes til annet enn som en sikkerhet for å hindre feil/skader hvis man glemmer av seg og kjører for mye effekt inn på PA-trinnet. ALC-tilbakekoblingen skal derfor ikke jobbe ved normal bruk.

Såpass mye utslag som full ALC-skala på radioen bruker som regel å være en god del for mye på de fleste radioer. Men det finnes unntak, og muligens kan dette bero på at utslaget på instrumentet ikke representerer virkelig ALC-nivå.  Elecraft K3 har tydeligvis et ALC-meter som egentlig er ett VU-meter som føler mikrofonforsterkerens nivå og ikke ALC-kretsen. Dette er slettes ingen dårlig løsning og vil gi ett bra utgangspunkt for å stille inn mikrofonnivåer. Personlig hadde jeg heller sett at produsentene laget et nivåmeter (MIC) for mikrofongain og ALC som hadde en grønn skala som indikerte nivået ut fra mikrofonforsterkeren, etterfulgt av en rød skala som indikerte ALC tilbakekobling. Denne hadde vært mye enklere å forholde seg til, når du har utslag opp mot maks på den grønne skalaen har du riktig nivå. Når du derimot kommer inn på det røde feltet begynner ALC å jobbe og du har da for mye mikrofongain. Eventuell taleprosessering bør foregå i en egen prosess utenom ”komprimeringen” som oppstår i ALC-kretsen.

Images: S-meter.jpg

En annen ting er at stort sett alle analoge (og digitale) ALC og RF-power måleinstrumenter som er innebygget i amatørradiostasjoner har en alt for stor treghet til å klare å reagere hurtig nok på taletopper i SSB. Dette betyr at de viser ikke korrekt nivå, spesielt RF-power meteret (i SSB-mode) vil som regel vise alt for lite utslag. Dette gjør igjen at mange stiller mikrofongain og kompressor veldig høyt slik at de får et høyt utslag på ALC og RF-power. Dette leder i sin tur ofte til ulinearitet og splatter, noe som vil være forstyrrende for andre nærliggende stasjoner.

Her vil jeg passe på å komme med et viktig punkt ! Hvis man stiller inn sitt mikrofongain utelukkende etter et eksternt ”peak reading” instrument (som er i orden og kalibrert) så vil man ha korrekt nivå på mikrofongain i det øyeblikk man når 100w effekt på instrumentet i SSB-mode.
Da har man nådd de 100w uteffekt som radioen klarer å gi. Hvis man da sammenlikner utslaget på det eksterne ”peak reading” meteret med det RF-power meter som er innebygget i stasjonen vil man som regel ha svært forskjellig verdi. Ofte viser ikke det innebyggede instrumentet mer enn 40-50w, men dette varierer fra radio til radio.

Icom’s nye IC-7600 har en egen ”drive” innstilling

Icom’s nye stasjoner (IC-7600/IC-7700/IC-7800) har en funksjon som kanskje trenger å belyses litt ekstra siden denne funksjonen muliggjør å kjøre radioen uten de negative effektene av ALC. Det vil si at man stiller inn senderens forsterkning manuelt. Denne funksjonen er aktiv i alle modes unntatt SSB uten bruk av kompresjon. Det vil si at denne funksjonen kun virker når du benytter COMP i SSB-mode. Her er mitt forslag til hvordan man stiller inn riktig ”drive”-nivå uten bruk av ALC:

Velg SSB (USB/LSB). Klikk på knappen [METER] (oppe til venstre) inntil ALC-meter kommer opp i displayet. Still inn mikrofongain med skruknotten på fronten til 50% (klokka 12). Hvis du bruker utvendig mikrofonforsterker og equalizer og bruker ACC1 inngangen bak på radioen, still inn nivået fra disse inntil  ALC har ett utslag på omtrent halvparten av skalaen på de kraftigste taletoppene når du snakker i mikrofonen. Klikk kort på [EXIT/SET] inntil du kommer til ”standard” skjermbilde. Klikk på knappen [COMP] slik at ”COMP ON WIDE” vises i displayet.  Hold inne knappen [COMP] inntil menyen for innstilling av taleprosessor kommer opp i displayet.

Images: HF-front copy.jpg 

Images: Comp copy.jpg

Trykk inn PTT og snakk med normal stemme i mikrofonen og juster COMP LEVEL (med VFO) inntil du har omtrent 5dB nivå på ”COMP”-skalaen på taletoppene. Jeg opplever at COMP-meteret ikke er spesielt nøyaktig, så man kan velge å la nivået stå på 5 (standard nivå på COMP). Man kan gjerne benytte hodetelefoner og monitor-funksjonen for å høre sin egen audio når man justerer slik at man ikke får forvrengning i lyden. Klikk på [EXIT/SET] for å lukke visningen av COMP LEVEL nivå innstilling.

Klikk på knappen [SET] (F-6) og deretter [LEVEL] (F-1) slik at du kommer inn i nivå-justerings menyen. Klikk på (F-1) eller (F-2) for å velge ”Drive Gain”.

Images: Drive copy.jpg

Trykk inn PTT og snakk med normal stemme i mikrofonen og juster ”Drive Gain” (med VFO) inntil du så vidt kan se at ALC ”rykker til” på de kraftigste taletoppene når du snakker i mikrofonen. Da ender du opp rundt 30% på DRIVE GAIN-nivået. Da kjører du din radio slik at ALC ikke jobber, dermed er du sikret at du sender ut et meget ”rent” og forvrengningsfritt signal. Klikk på [EXIT/SET] for å lukke visningen av DRIVE GAIN nivå innstilling.

Images: Alc-lev copy.jpg 

Bruk ett ”Peak Reading” RF-power instrument for SSB

Det anbefales også å bruke et eksternt RF-power meter som er ”peak reading” slik at du hele tiden kan følge med på din egentlige uteffekt i SSB. Spesielt ved bruk av ekstra PA-trinn er det viktig å kunne se den korrekte effekten som radioen gir inn på PA-trinnet, samt hvilken effekt PA-trinnet gir ut på SSB. Etter at du har justert inn riktig nivå på mikrofongain og kompresjon på din radio kan du justere ned RF-power til et nivå som PA-trinnet er designet for. Ofte vil dette være fra 10-50W, men noen PA-trinn tåler opp mot 100W drive.

Images: P-swr copy.jpg

Ett slikt ”Peak Reading” meter er å finne i store manuelle antennetunere (Palstar, Ameritron etc.), men slike instrumenter finnes også som frittstående SWR/RF-power instrument. I tillegg finnes meget avanserte eksterne instrumenter som gir et nøyaktig måleresultat av din uteffekt på SSB:

Images: P-M copy.jpg
Power Master

Images: T-P copy.jpg    Images: LP-100 copy.jpg
TelePost LP-100A digital vector wattmeter

I tillegg til å ha innebyggede ”peak reading” RF-power-meter har ofte store manuelle antennetunere en egen ”bypass”-stilling på switchen for antennevalg. Hvis du har et rør-PA-trinn kan det være lurt å koble til en stor dummyload (>1kW) som du kan switche over til slik at du kan tune opp PA-trinnet på en enkel måte. Slike rør-PA-trinn skal jo tunes opp til den frekvensen du ligger på, og dermed er du sikker på at trinnet jobber mot en 50 Ω last. I tillegg gjør dette at du under tuningsprosessen av PA-trinnet UNNGÅR  Å  TUNE ”PÅ LUFTA” ! Dette er meget viktig fordi slik langvaring tuning forstyrrer andre stasjoner og er dessuten meget irriterende å høre på.

Images: MFJ-1KW copy.jpg

DummyloadMFJ 1kW dummyload med olje

 

Til slutt vil jeg nevne en ting til. Jeg hører av og til stasjoner som får beskjed om at de svake i signalstyrke, og noen drar da på alt de har av effekt og modulasjon for å gå sterkere ut. I slike tilfeller er det vel kun et PA-trinn eller en annen antennetype med ett annet utstrålingsmønster som hjelper. Det er ikke farlig å benytte et PA-trinn hvis dette stilles inn på riktig måte, og det er heller ikke slik at man får noe økt båndbredde ved bruk av PA-trinn. Men selvfølgelig vil signalstyrken øke, og en stasjon som ligger kanskje bare 2-3kHz unna vil da høre deg sterkere. Dette er ikke splatter fordi den andre stasjonen lytter innenfor ditt passbånd, problemet er at vi ligger for nære hverandre i frekvens. En normal SSB-stasjon okkuperer omtrent 4kHz total båndbredde fordi man også må ta i betraktning båndbredden målt nede ved -60dB. Husk at vårt eget lyttefilter i SSB-mode også har en selektivitet som tilsier at vi også hører ett større område enn det filteret er innstilt på. Dette gjelder både krystallfiltre og digitale filtre, men med digitale filtre (IF-DSP) kan man oppnå veldig steile filtre med overlegen demping av motsatt sidebånd etc.

Images: Spectrum copy.jpg

 

Forklart på en enkel måte, som ett resultat av økt signalstyrke ved bruk av PA-trinn vil den nedre del av disse ”søylene” komme høyere opp og man hører derfor mer av det opprinnelige signalet. Som sagt har dette ingen ting med splatter å gjøre. Jeg vil si at vi som en grunnregel må plassere oss MINST 3kHz (helst 4- 5kHz) unna en annen stasjon på SSB for ikke å forstyrre hverandre.

 

Images: Graf copy.jpg

Bildet ovenfor viser selektiviteten (flankesteilheten) på Inrad krystallfiltre, og illustrert her ved 2 stasjoner som ligger 5kHz unna hverandre i frekvens. Selektivitet på filtre måles som oftest ved -6dB (i toppen av filteret, her målt til 2,9kHz) og ved -60dB (i bunnen av filteret, her målt til 4,4kHz).
Som sagt vil vi med et slikt filter faktisk høre ett større område enn 2,9kHz på grunn av at flankesteilheten på filteret er såpass avrundet. De samme filtre som finnes i mottakerkjeden finnes ofte på sendersiden også. Derfor vil man på samme måte sende ut et større frekvensområde enn det filteret tilsier, men selvfølgelig vil dette bli dempet ned i henhold til filterkurven.

Jeg har også observert de radioamatører som har misforstått dette med båndbredde og filtre.
Jeg overhørte nylig en radioamatør som konstanterte følgende på 80m i QSO med en annen radioamatør: «Jeg hører deg 3kHz nedover og 3kHz oppover i frekvens , da er du 6kHz bred».
Dette er jo fullstendig feil, vi må huske på at vi må trekke fra den delen av vårt lyttefilter på vår egen mottaker som dekker nedover fra senterfrekvensen, og oppover fra senterfrekvensen. En nøyaktig  spektrumsanalysator benytter derfor et meget smalt lyttefilter (typisk rundt 100-300Hz) som sveiper meget hurtig over et avgrenset frekvensområde (for eksempel +/- 12,5kHz) for nettopp å vise  utstrålingen på en korrekt måte.

 

 

Images: DSP copy.jpg

På bildet ovenfor ser vi den grafiske framvisningen av DSP SSB-filter på Icom. Her er båndbredden på lyttefilter (RX) stilt inn til 200Hz- 3000Hz, dette gir en båndbredde på 2,8kHz målt ved -6dB. Målt ved -60dB er båndbredden oppgitt til 3,8kHz (Icom), noe som innebærer at det området vi hører er større en de 2,8kHz filteret er stilt inn på. Det kreves en stasjon som har signalstyrke S9 + 6dB (tilsvarer 60dB) for å kunne ”overvinne” den dempingen som dette DSP-filteret har i ytterkant av filteret. Så sterke stasjoner er ofte å finne på for eksempel 80m på kveldstid. Derfor vil det å ligge 3kHz unna hverandre på SSB bety at vi lett forstyrrer hverandre når det er sterke signaler. Dette er tekniske aspekter som vi må ta hensyn til når vi opererer våre radioer.

Dessverre opplever jeg en form for «fordømmelse» på lufta nå for tiden av mange radioamatører som kritiserer de som bruker PA-trinn og i tillegg de som eksperimenterer med mikrofoner og equalizere etc. Dette synes jeg vitner om dårlig forståelse for de tekniske aspektene ved amatørradiohobbyen. Fra gammelt av var også amatørradio en hobby nettopp for de teknisk interesserte som ville eksperimentere med mikrofoner og sender/mottakerteknikk etc. Amatørradio er ikke en hobby som kun baserer seg på å få igjennom en melding til motparten, den bør også bestå av tester med mikrofoner, PA-trinn og senderteknikk etc.  Dessverre ser det i dag ut som en del har glemt dette totalt og i stedet legger ut på lufta om hvor dumt det er å koble til en equalizer og en studiomikrofon, eller det å koble til et PA-trinn. Til disse vil jeg bare si en ting : skjerp dere ! La de som vil eksperimentere med mikrofoner og equalizere gjøre dette i fred. Finn dere heller en ledig frekvens og konsentrer dere om det som er positivt og konstruktivt.

Jeg håper dette kan være en brukbar forklaring på en del av de tekniske aspekter og utfordringer vi har som radioamatører.

Lykke til med innstillingene!

Mvh
LA4AMA Roar Dehli


Logg inn
Brukernavn

Passord



Glemt passordet?
Få nytt ved å klikke her.
Copyright © 2018
1,406,427 Unike besøk
Powered by PHP-Fusion copyright © 2002 - 2019 by Nick Jones.
Released as free software without warranties under GNU Affero GPL v3.
Design by Matonor
Converted to PHP-Fusion v7 by Kenneth