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DSP-9+ DSP-59+ 數位式聲頻濾波器

No.35   1995 Dec.   p40~43,   by 林茂榮 / BV5OC, P.O. Box23-575 Changhua Taiwan



   在高品質的數位聲頻濾波器市場當中,「時波科技公司」 (Timewave Technology Inc.),針對業餘無線電主流,或比較先進、專業的市場,利用它的兩個主要機種要來搶攻這市場。這兩個新機種,是原先已經在市場上反映不錯的改良型,分別是 DSP-9 的改良機種 DSP-9+ 及 DSP-59 的改良機種 DSP-59+

   這兩個改良機種所使用的主要數位處理 IC 及硬體線路,與原先的機種雖然是一樣,但是軟體的設計及功能延伸,使得這兩個機種所提供的性能,不論在性能或是特性上,與原先的機種都有很大的區別。這兩個新機種,第一眼的印象就有很精緻的感覺,不論是面板或背板,都採用精緻的材料及印刷。


有哪些不同?

    DSP-9+ 針對操作精簡而設計,使用者不需很複雜的操作,就可以把數位聲頻濾波器的功能表現出來,雖然這樣會使各種功能的選擇受到限制,例如頻寬的選擇比較少,但並不表示功能會受損,因為帶通頻寬的選擇雖然受限,但是對於數位聲頻濾波器的「雜訊去除」及「超外差音調去除」主要功能,還是有很好的表現;它另外又添加了「自動增益控制」功能。

   功能更上一層樓的是 DSP-59+,這款數位聲頻濾波器,基本上是與 DSP-9。一樣,只不過是控制鈕多了一些,操作上當然也會變得更複雜。要使用這樣的一個機種,恐怕要對數位聲頻濾波器的基本功能有透徹的了解不可,才能夠發揮出這機種所能表現的極致功能。也因為如此,DSP-59+ 在 DATA 數據通訊、SSB 單邊帶、CW 莫耳斯碼等通訊時,會比 DSP-9+ 有更多的不同頻寬選擇。

    DSP-9+ 的控制鈕很少,因此使用起來還真方便;而 DSP-59+ 就更深入了,它完全開放,藉著控制鈕,你可以自行設計所需要的數位聲頻濾波器功能,但是操作起來也就比較複雜,必須要具備足夠的背景知識才行。這兩個機種,都內附有聲頻放大器,可以 (必須) 外接低阻抗的喇叭或耳機。


DSP-9+的特性

Fig 01

   除了傳統的數位聲頻濾波器「雜訊去除」及「超外差音調去除」功能外,操作莫耳斯碼或是單邊帶時,還是有三種頻寬可以選擇。針對 CW 訊號,它有 100Hz、200Hz、 500Hz 三種頻寬;至於中央頻率也可以選擇 400Hz、500Hz、600Hz、 800Hz,但因為外部控制鈕有限,你只能利用機內的跳線來選擇其中的兩個頻率。在 SSB 訊號方面,頻寬有 1.8KHz、2.4KHz、3.1KHz 或 1.6KHz、2.0KHz、2.4KHz 兩組五種可以選擇,這也是要動用機內的跳線來選組別。

   不論你是選用哪一種頻寬,它的低頻截止頻率都是 300Hz,對於一切講求性能的 DX 遠距離通訊追求者,或是熱愛通訊 CONTEST 比賽者,可以選擇低頻寬的那一組;至於一般的使用者,大頻寬反而比較有利。DSP-9+ 出廠時的預設值是大頻寬。

   熱愛數據通訊的人,當然很希望可以發現適用 RTTY、AMTOR、 PacTOR,及 PACKET 等數據通訊的濾波器。一般 RTTY 濾波器的頻寬是 250Hz;而碰到 AMTOR 的頻寬,就要 340Hz 才夠用,至於 PacTOR (包括 G-TOR) 的頻寬是 440Hz;而要使用 PACKET 的話,頻寬就要擴大到 540Hz。至於中央頻率也有四組可以出機內的跳線來選擇,這包括有 2210Hz、1360Hz、1700Hz, 2125Hz。因為有些數據通訊的規約不同,你也可以指定歐規的機種,它設定的中央頻率不同,分別是 2210Hz、1360Hz、1300Hz、 1530HZ。

    DSP-9+ 機種的面板上,只有一只旋鈕及七個壓入式開關,這些開關是用來選擇頻寬、數位聲頻濾波器模式 (SSB、CW、或 DATA 訊號)、及各種模式與頻寬的組台。為了可以清楚表達,每個開關上都採用色碼來區別,藍色代表 CW,綠色代表 SSB,紅色代表 DATA,這可以提供你操作時,很方便進行各種模式、頻寬等的選擇與設定。

    DSP-9+ 也添加了「自動增益控制」功能。一般由聲頻著手的濾波作用,難免會有接收機在中頻系統設定的自動增益控制管不到的地方;例如,中頻頻寬內有一很強的訊號,但這訊號不是在你的聲頻濾波器範圍內,但是因為中頻的自動增益控制系統起了作用,而使聲音突然變小,這時候我必須借助聲頻的自動增益控制來補償,同時也可以補償無線電訊號因衰落現象所造成的海潮般起伏不定的聲音。 DSP-9+ 能添加自動增益控制功能真的不錯,性能表現也不錯。

   另外,DSP-9+ 也針對無線電通訊設想週到,尤其是發射訊號時。當 DSP-9+ 在 CW 模式操作時,提供了一個控制孔,可以讓訊號旁路過去;而在 SSB 模式時,可以保持靜音狀態,這在發射時都會很方便。要控制這功能,可以採用「低電位動作」控制,或者是一只「短路開關」使它動作。如果收發機在發射時有莫耳斯碼監聽功能,你想要在發射時監聽,那麼這功能就很重要了,因為可以利用收發機上的發射 / 接收控制鍵,自動讓 DSP-9+ 訊號旁路。

   另外,DSP-9+ 內部也有跳線,可以讓你選擇輸入訊號的特性是高阻抗或是低阻抗;大多數的收發機應該都有這兩種特性的訊號,一般是 22 歐姆的負載,或者是 2K 歐姆的負載。


DSP-59+的特性

Fig 02

    DSP-59+ 的功能超強,光是高通或低通濾波器,就有 225 種組合,而可以提供的帶通濾波器更多達 330 種組合之多。根據你的需要,DSP-59+ 可以在 200Hz~-1.6KHz 之間,切成 15 種不同的高通濾波器,而在 1.7KHz~4.2KHz 之間,也同樣可以切成 15 段的低通濾波器。針對 CW 訊號而言,在 25Hz~600Hz 之間可以有 15 種不同組合的帶通濾波器;至於中央頻率的設定,在 40OHz~1KHz 之間分成 13 段。針對數據通訊而言,你可 以在 25Hz-600Hz 之間選擇 15 種不同的頻寬,中央頻率是 2210Hz,可以設定成 1300Hz、1360Hz、1530Hz、1700Hz、及 2125Hz 等,這些不同的設定組合,一定可以滿足你的需要。

    DSP-59+ 有數種不同的操作模式、不同的高低通濾波器組合、雜訊去除功能、超外差音調去除、帶通濾波器等。在各種不同模式當中,按鈕開關可以選擇頻寬、截止頻率、及其他的操作參數,這些按鈕都利用色碼來辨識,很容易操作。還好有色碼這個不錯的方法,否則在同一面板上,還真不容易操作呢!

   與 DSP-9+ 一樣,當發射機發射時,DSP-59+ 也有 CW 訊號自動旁路,及 SSB 靜音功能。同樣是採用「低電位動作」控制,或者是一只「短路開關」使它動作。DSP-59+ 內部也有跳線,可以讓你選擇輸入訊號的特性是高阻抗或是低阻抗。

   另外,DSP-59+ 可以當成音頻訊號產生器,可以提供你在各種需要場合使用。訊號產生器模式可以由面板來操作,它會產生在該濾波器組合之下的測試訊號,訊號的形式是正弦波;它也可以產生數據通訊使用的雙音調訊號,因此這個訊號產生器模式,可以供給你操作 SSB、DATA 通訊等的測試。


介面

   這兩款機種需要 +12~+16V 的直流電源,隨機都附有這電源的插頭,所需要的直流電,要乾淨且電流要達 1 安培以上;該公司宣稱,不要使用一般的交換式電源供應器所產生的電源,因為這類電源一般容易含有干擾訊號。如果要使用交換式電源的話,一定要選擇品質優良的,我曾經試用過專供給儀器級使用的交換式電源供給 DSP-59+ 及 DSP-9+ 使用,並沒有任何干擾問題。

   聲頻的輸入及輸出都在背板上,採用蓮花座。而內附的聲頻放大器,輸出可以推動 4 歐姆或是 8 歐姆的喇叭,音量足以在一般室內使用;除此之外,也提供一般 600 歐姆輸出的訊號,可以供給數據通訊終端機使用。另外也有接受外界控制訊號的輸入孔,這是用來控制 CW 訊號旁路或是 SSB 訊號靜音用的。


性能

   正如我們所期望的,這兩機種的數位聲頻濾波器,都沒有一般類比式濾波器容易出現的「鈴聲」 (RING) 效應,在帶通濾波器方面,裙帶特性也很陡。在帶陷 (超外差音調去除) 濾波器方面,表現也很出色。當在各種不同濾波器模式之間切換時,連最快速的 CW 訊號也可以跟得上,這對於在 SSB 單邊帶模式下操作而言,也可以應付瞬間出現的干擾。

   在 CW 模式下,DSP-9+ 與 DSP-59+ 的性能並沒有明顯的差別,這時候唯一的差別,就是 DSP-59+ 有更多的頻寬及不同組合可以選擇而已。在一般的操作環境中,就算是使用早期生產的只有一種中頻濾波器的接收機,我發現有三種不同頻寬選擇就夠用了。這種含有帶通濾波器及雜訊消除功能的特性,真正表現出了數位聲頻濾波器的優點。

   隨機雜訊去除功能,也是這種數位聲頻濾波器很了不起的功能,它可以很有效地去除一般的線上雜訊,這是傳統類比濾波器無法做到的。當你把隨機雜訊去除功能鍵壓下,你可以享受到魔術般的效果,隨機雜訊去除非常明顯,尤其是當你也一起把「超外差音調去除」功能打開時,你可以感受到那聲音好像是有幽谷在背後一樣的效應。

   當我收聽短波廣播時,因為是 AM 調制,頻寬比較寬,我把接收機切換到上邊帶,並且微調好頻率,發現此聲音的質感似曾相識,原來,那是早期一般國際短波廣播電台,用來送中繼訊號時的處理方式;例如早期美國之音的中、英語廣播,就曾經從美國加州使用 9350KHz,上下邊帶,分別載送華語與英語節目到菲律賓的發射站,我相信,當時接收系統一定也是採用數位聲頻濾波器的方式來處理中繼的語音。

   總之,利用隨機雜訊去除功能,及配合適當的頻寬,可以很有效地去除微弱訊號裡的雜訊,讓這微弱訊號可以更清晰的出現在你的耳旁。

    DSP-59+ 機種還可以讓你自行選擇濾波器的相關特性係數,以應付高頻波段的各類情況。所謂的相關特性係數,是指該訊號的頻譜及隨時間變動的內容特性,例如固定音調的載波,就有很強的相關特性係數,而雜訊的相關特性係數就很弱,至於聲音的特性就介於這兩者之間。

   利用內部的跳線,可以有四種的相關特性係數設定,這分別對應到雜訊去除的程度,低的相關特性係數設定,對於隨機雜訊去除少,而保留著比較高傳真的訊號;而高相關特性係數的設定,會認定輸入訊號有比較強的雜訊,自然也就可以把隨機雜訊去除更徹底,相對的也會使保留下來的聲音有更大的失真。

   實用上,設定低的相關特性係數就可以了;設定高的相關特性係數時,往往會使聲音失真太厲害,反而使內容不易聽清楚。因此,最理想的方式,應該針對自己的使用環境,試著找出最好的相關特性係數設定。

   我特別喜歡 DSP-59+ 中央頻率的設定,它可以在 400Hz~1KHz 之間分成 13 段,而且這些設定都可以從面板上的控制鈕來設定。但是當我使用 IC-735 的 CW 模式時,把音調設定在 700Hz 左右,配合 DSP-9+ 使用,發現只要有 4 種不同的中央頻率也就夠了。

   雖然此二機種內的自動增益控制並不能代替接收機內的中頻自動增益控制,但是對於快速衰落現象所造成的音量起伏變化,有很明顯的舒緩效果,在一般的操作中,你可能無法體會這功能的存在,但是碰到微弱訊號時,你馬上就可以感受到自動增益控制的威力了。

   不論是 DSP-9+ 或是 DSP-59+ 機種,兩者在 DATA 數據通訊模式下都有非凡的表現。我花了一個星期日下午,試著在 20 公尺波段的 DATA 訊號區域 (該波段的底端) 內,考驗數位聲頻濾波器在數據通訊的效用,果然,我以接收機內的一般濾波器,就可以很容易的分辨並解讀出通訊內容,但是因為這數位聲頻濾波器的裙帶特性極陡,調整時要很細心才行,使用的接收機也要很穩定,否則很容易因為頻飄問題而無法正常運作。當我快速選台時,發現有幾個電台的訊號,根本在毫無知覺的情況下就錯失掉了,比較好的辦法是,先用大頻寬的模式,等找到鎖鑰的訊號之後,再縮小頻寬,細心調整。

   在使用 DSP-9+ 時,我發現當把超外差音調去除鈕壓下時,在任何的 SSB 模式下,都會出現雜訊增加的現象,尤其是當輸入訊號很微弱,背景雜訊很高時,這種現象更明顯,而在訊號很強的情況下,這種現象就會消退。我起初以為這部試用機器出了毛病,經過一陣子思考,我想到這應該是自動增益控制起了作用的關係,就如同接收機的自動增益控制一樣,當輸入訊號微弱時,數位聲頻濾波器內的自動增益控制也起了作用,而使雜訊增加。

   在沒有輸入訊號時,不論是 DSP-59+ 或是 DSP-9+,都可以在耳機內聽到嘶嘶聲的雜訊,如果把音量調到一般的正常位置,這雜音水平就在似有若無的情況,但是把音量鈕調到最大時,耳機就會出現很明顯的嘶叫聲,而且這聲音會隨著操作模式的變化而改變;一般說來,高品質的聲頻濾波器,不應該出現這類雜音,但是很遺憾,不論是 DSP-59+ 或是 DSP-9+,都有明顯的雜音。


操作說明文件

   隨機都有詳細的說明文件,文件內的操作說明很詳細,也列有規格特性,更提供了該機器的線路圖。雖然說明書內也列有一些表格,但是針對初入門的業餘無線電愛好者而言,更多的圖表說明也許會更清楚些。


結論

   「時波科技公司」過去已經出品過不少數位聲頻濾波器機種,現在又推出這兩個改良機種,投在業餘無線電領域內。DSP-9+ 對大多數的 SSB、CW、及 DATA 愛好者而言,是夠用了,系統接線容易,操作也很簡單。至於 DSP-59+,不論是系統接線或是操作方面都顯得更複雜,當然複雜是有代價的;它可以提供更豐富多樣的操作功能。

   感謝潤泰公司提供測試用機種,此報告才能順利完成。下列新台幣建議售價,亦由潤泰提供:
DSP-9+ : NT$8,800
DSP-59+ : NT$12,800
製造商:Timewave Technology Inc.
測試人:林茂榮 BV5OC, P.O. Box23-575 Changhua Taiwan END



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