026: CW noise smoother (JM1MCF)

 前にOthers-003で触れましたが、改めてここに単独展示します。

 この装置は一般的な帯域フィルタと異なり、スムージング処理で受信信号のS/N比を改善しようとするものです。JM1MCF加藤さんが設計・製作し、1989年に432MHz EMEで使ったのが最初でした。その原理は、「コヒーレントな信号をm回加算すると信号電力はmの二乗倍になるが、ランダムな白色雑音電力はm倍にしかならない。従いS/Nは10Log (m)dB改善される」、というもの。加藤さんの回路は巧妙に考えられており、信号半周期分の遅延時間を持つ遅延段(BBD)に加え、その時間が二倍ずつ異なる遅延段を更に二つ置くことで、遅延素子が7つあるのと等価な動作をさせています。位相反転した原信号をこれに加えれば加算回数N=8となり、理屈では9dBの改善が期待できる訳です。この装置は帯域フィルタではありませんが、加算処理により一定の帯域特性を持ちます。6dB帯域はN=4で220Hz、N=8で120Hzですから、帯域制限付きの相関処理器といって良いかもしれません。

 当局も記事を読んで直ぐに製作し、EME受信に使用して実際効果を確認しました。今回改めてSGとノイズジェネレータを使って実施したベンチテスト結果を添付しておきます。90年代にW9GRのDSPフィルタと比較テストしましたが、ノイズに埋もれた微弱なCW信号では、明らかにこのノイズスムーザーに軍配が上がりました。リンギングが無いし、おかしな癖も無いから長時間使っても疲労しない点が一番の長所です。(ワイドフィルタのリグやD/C受信機で7MHzの電信を聞く時は今でも重宝しています。)現在はソフトで信号処理する時代ですが、回路技術がメインのアナログ方式は、武骨ながらもリアリティが感じられていいですね。なお、CQ誌に載った記事には誤りがあり、クロックパルスの原振は正しくはCp= 2×128Fc(Hz)で、半周期遅延段のCp11、Cp12が128Fc(Hz)になります。(当局はFc= 440Hzに選び、NE555でCp 113kHzを作っている。)

文献:CQ誌1989年3月号p.270-274 JM1MCF 「CW noise smootherの実験」、1990年1月号p.304-307 JM1MCF 「CW noise smoother その後」



The item mentioned briefly before in Others-003 is exhibited here independently.

Unlike a usual bandwidth limiting filter, this device attempts to improve the signal-to-noise ratio of the received signal through a smoothing process. JM1MCF Kato-san designed and built it, and it was first used for his 432 MHz EME in 1989. The principle is that "adding coherent signals m times increases the signal power by m squared, but only m times the random white noise power. Therefore, S/N is improved by 10Log (m) dB”. Kato's circuit is cleverly thought out. In addition to a delay stage with a delay time equivalent to half a signal cycle, two more BBD delay stages are placed whose time differs by a factor of two each other, making the circuit operate as if there were seven delay elements. If we add the inverted original signal to this, then N=8, so we can theoretically expect a 9dB improvement. This device is not an active bandpass filter, but it has certain passband characteristic through additive processing of analog signal. The 6dB bandwidth is 220Hz for N=4 and 120Hz for N=8, so it may be called a correlation processor with bandwidth limitation.

I built it soon after reading the article and used it for EME to confirm its actual effect. I attach the results of my measurement taken anew this time with SG and a noise generator. I did a comparison test with the W9GR DSP filter in the 90's and it clearly outperformed that DSP filter on very weak CW signals buried in noise. There is no ringing and no funny habits, so it is very good that it is not fatiguing even when used for long periods of time, which is still useful for 7MHz CW operation with a wide IF filter or direct conversion receiver. Today, signal processing can be done by software, but the analog hardware method is still attractive because it gives a sense of reality, even though it is martial. The article in JA-CQ magazine has an error, the correct frequency of the clock pulse is CP=2×128Fc (Hz) and the half cycle delay stage's Cp11 and Cp12 are 128Fc (Hz). (I chose Fc= 440Hz, and the NE555 is generating CP of 113kHz.)

Reference articles: JA-CQ magazine, March 1989, p.270-274 JM1MCF "An experiment of CW noise smoother ", January 1990, p.304-307 JM1MCF "CW noise smoother afterwards”


 

 

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2023年03月03日