MFJ-1026 – když nestačí Noise Blanker ani DSP

Každý rádioamatér, ktorý prevádzkuje KV stanicu v mestskom prostredí alebo v blízkosti priemyselných zdrojov rušenia, skôr či neskôr narazí na limity klasických metód potláčania rušenia. Moderné transceivery ponúkajú digitálnu redukciu šumu (DNR), Noise blanker (NB), nastaviteľné DSP filtre aj adaptívne algoritmy spracovania signálu. Napriek tomu existujú situácie, keď ani najlepšie DSP nedokáže odhaliť slabý DX signál ukrytý pod silným lokálnym QRM alebo QRN. Právě k řešení takových situací vznikly fázovací jednotky (phasing units), které pracují zcela odlišným principem než klasické přijímačové filtry. Namísto potlačování rušení až po přijetí signálu se snaží odstranit nežádoucí složku ještě před vstupem do přijímače. Jedním z nejznámějších komerčních zařízení této kategorie je MFJ-1026 Deluxe Noise Canceling Signal Enhancer. Přestože výrobce používá označení „Noise Canceling Signal Enhancer“, mezi zkušenými DX operátory je MFJ-1026 považován především za univerzální fázovací jednotku umožňující vytvořit nastavitelný dvouanténový přijímací systém. Zařízení umožňuje nejen potlačovat lokální elektrické rušení, ale také snižovat úroveň silných rušivých stanic nebo naopak zvýraznit požadovaný signál pomocí vektorového sčítání dvou přijímaných signálů.

Co by měl MFJ-1026 poskytnout radioamatérovi?

Na první pohled může MFJ-1026 působit jako další „noise canceler“, podobný digitálním filtrům zabudovaným v moderních transceiverech. Ve skutečnosti však pracuje na úplně jiném principu. Neanalyzuje audio signál ani neprovádí digitální zpracování po demodulaci. Celá operace probíhá ještě ve vysokofrekvenční části přijímacího řetězce, dříve než se signál dostane do vstupních obvodů přijímače. Výrobce uvádí, že zařízení je optimalizováno pro frekvenční rozsah 1,8 až 30 MHz a umožňuje nastavovat amplitudu i fázi signálu přiváděného ze dvou samostatných antén. Výsledný signál vzniká jejich vektorovým sčítáním nebo odečítáním. Pokud se podaří dosáhnout stejné amplitudy rušivé složky a její opačné fáze, dochází k výraznému potlačení rušení ještě před vstupem do přijímače. Na rozdíl od klasického Noise Blankera přitom nejde jen o impulsní rušení. MFJ-1026 může být účinný proti širokému spektru nežádoucích signálů – od elektrického rušení rozvodných sítí přes spínané zdroje, LED osvětlení, elektromotory až po silné sousední vysílače nebo vzdálené rušící stanice. Úspěšnost však závisí na správné konfiguraci antén a na charakteru samotného rušení.

Princip fungování

Celý princip lze vysvětlit pomocí elementární vektorové analýzy. Představme si dvě antény přijímající stejné rušení. Pokud se amplituda obou přijatých rušivých signálů vyrovná a mezi nimi se vytvoří fázový posun 180°, jejich výsledný součet se bude blížit k nule. Zatímco rušení se výrazně zeslabí nebo úplně zmizí, požadovaný signál se nemusí potlačit stejnou měrou, protože na obou anténách přichází s odlišnou amplitudou nebo fází. Právě tato vlastnost činí z MFJ-1026 mnohem univerzálnější nástroj než běžné digitální filtry. DSP algoritmy totiž pracují až s přijatým signálem a často nedokážou odlišit rušení od požadované informace, pokud se obě složky spektrálně překrývají.

MFJ-1026 se snaží odstranit rušení ještě před vstupem do přijímače, takže přijímač následně zpracovává výrazně „čistší“ RF signál. Výrobce v manuálu upozorňuje na důležitou skutečnost, která bývá často nesprávně interpretována. Elektromagnetické rušení se chová přesně stejně jako každý jiný rádiový signál. Neexistuje fyzikální rozdíl mezi „šumem“ a „užitečným signálem“ z pohledu antény. Rozdíl spočívá pouze v tom, odkud přicházejí a jaké mají amplitudové a fázové poměry na jednotlivých anténách. Z tohoto důvodu může MFJ-1026 nejen potlačovat rušení, ale při vhodném nastavení také zvýraznit požadovaný signál.

Pomocná anténa – nejdůležitější část celého systému

Začátečníci často předpokládají, že úspěch závisí především na samotném MFJ-1026. Praktické zkušenosti však ukazují, že rozhodující roli hraje pomocná anténa (AUXILIARY ANTENNA). Právě její vlastnosti určují, jestli bude možné vytvořit dostatečně hluboký fázový nulový bod. Pokud je cílem odstranění lokálního rušení, měla by pomocná anténa přijímat co nejvíce rušení a zároveň co nejméně požadovaného signálu. V takovém případě je výhodné umístit ji co nejblíže zdroji rušení. polarizace přitom není rozhodující a vzdálenost mezi hlavní a pomocnou anténou může být zvolena podle praktických možností. Zcela odlišná situace nastává při potlačování vzdálených rušících stanic. Tehdy výrobce doporučuje, aby obě antény měly podobnou polarizaci, podobný vyzařovací diagram a byly od sebe vzdáleny nejvýše polovinu vlnové délky. Takové uspořádání umožňuje vytvořit stabilnější a širší nulový směr. Zajímavé je, že manuál výslovně uvádí, že antény nemusí být rezonanční ani velkých rozměrů. Naopak menší antény s nižším činitelem jakosti mohou v mnoha případech poskytovat stabilnější výsledky. Důležitější než absolutní zisk je podobnost přijímaného rušení na obou vstupech zařízení. 

Proč některým uživatelům funguje okamžitě a jiným vůbec?

Odpověď lze nalézt nejen v manuálu, ale také v praktických zkušenostech uživatelů. Recenzent na portálu WorldwideDX velmi výstižně popisuje, že teleskopická prutová anténa dodávaná se zařízením postačuje pouze u velmi lokálních zdrojů rušení. Ve většině případů je třeba použít samostatnou externí přijímací anténu připojenou ke vstupu AUXILIARY ANTENNA. Ve svém případě dosáhl výrazně lepších výsledků až po použití přibližně 80metrové smyčkové přijímací antény. Podobnou zkušenost popisuje i Frans Goddijn na portálu SWLing Post. Při prvních pokusech zařízení nepřineslo očekávaný efekt a DSP v přijímači působilo účinněji. Teprve po experimentování s různými konfiguracemi antén našel zapojení, při kterém se MFJ-1026 stal prakticky použitelným nástrojem pro zlepšení příjmu. Tento příklad velmi dobře ilustruje, že úspěšnost zařízení závisí podstatně více na správné anténní konfiguraci než na samotném nastavení ovládacích prvků.

Uvnitř MFJ-1026 – co se děje se signálem?

Na rozdíl od většiny přijímacích doplňků neobsahuje MFJ-1026 žádný digitální procesor ani algoritmy pro analýzu přijímaného signálu. Celé zařízení je realizováno jako analogový vektorový fázovací systém. Podle servisního manuálu sestává z několika základních bloků: nízkošumového předzesilovače pro pomocnou anténu, můstkového fázovacího obvodu, aktivního slučovače signálů, výstupního budiče přijímače a obvodů automatického přepínání při vysílání. Celá filozofie konstrukce spočívá v tom, že zařízení nemění charakter přijímaného signálu pomocí filtrů, ale vytváří nový výsledný RF signál ze dvou samostatných vstupů. Pokud jsou amplituda a fáze nastaveny správně, dojde k výraznému potlačení jedné složky signálu a současnému zachování nebo dokonce zvýraznění druhé.

Předzesilovač pomocné antény

Pomocná anténa bývá ve většině případů podstatně menší než hlavní přijímací anténa. Může se jednat o krátký vodič, malou smyčku, aktivní anténu nebo prutovou anténu dodávanou přímo se zařízením. Aby bylo možné amplitudu signálů z obou antén vyrovnat, obsahuje MFJ-1026 nastavitelný předzesilovač pomocné antény. Manuál popisuje dva tranzistory (Q9 a Q10), které tvoří zesilovací stupeň, přičemž vnitřní propojky JMP1 a JMP2 umožňují zvolit různý způsob práce podle použité externí antény. Právě možnost přesného nastavení zesílení představuje jeden z nejdůležitějších předpokladů úspěšného potlačení rušení. Pokud totiž amplitudy rušivého signálu na obou vstupech nejsou přibližně stejné, ani ideální fázový posun nedokáže vytvořit hluboký nulový bod.

Můstkový fázovací obvod

Srdcem zařízení je můstkový fázovací obvod, který umožňuje plynule měnit fázi signálu z pomocné antény. Výrobce zdůrazňuje, že konstrukce byla navržena tak, aby se při otáčení ovladače PHASE měnila především fáze a nikoli amplituda signálu. V běžných fázovacích obvodech totiž dochází při změně fáze často také k výrazným změnám úrovně signálu, což značně komplikuje nastavování. Podle manuálu se u MFJ-1026 mění amplituda během otáčení ovladače typicky méně než o 1 dB a maximálně přibližně o 3 dB. To umožňuje mnohem snazší hledání optimálního nastavení a činí celý proces opakovatelným i při změně frekvence nebo antény. Samotný ovladač PHASE zajišťuje plynulou změnu fáze přibližně v rozsahu 145°. K dispozici je navíc přepínač PHASE NORMAL/INVERT, který přidává dalších 180°. Kombinací obou ovládacích prvků lze dosáhnout úplného rozsahu potřebného k vytvoření nulového bodu prakticky v každé situaci. 

Aktivní slučovač signálů

Po nastavení amplitudy a fáze se oba signály přivádějí do aktivního slučovače. Ten představuje další rozdíl oproti jednoduchým pasivním smyčkám nebo hybridním smyčkovým fázovačům. Aktivní slučovač zajišťuje stabilní impedanci, minimalizuje vzájemné ovlivňování obou vstupů a vytváří výsledný signál určený pro přijímač. Výstupní tranzistor následně zajišťuje dostatečné buzení vstupu přijímače. Takové řešení umožňuje zachovat velmi dobrou opakovatelnost nastavení a zároveň snižuje citlivost systému na změny impedance jednotlivých antén.

Automatické přepínání při vysílání

MFJ-1026 je určený nielen pre posluchových DX-istov, ale aj pre rádioamatérske transceivery. Proto obsahuje automatické přepínání mezi příjmem a vysíláním. Zařízení dokáže rozpoznat vysílání pomocí RF snímání, výrobce však v manuálu důrazně doporučuje používat samostatný vstup T/R CONTROL. Důvodem je ochrana vnitřních obvodů před velmi rychlým náběhem vysílacího výkonu nebo krátkodobým překmitem výkonu, který se může objevit u některých moderních vysílačů. Manuál upozorňuje, že některá zařízení mohou během náběhu krátkodobě překročit jmenovitý výkon až několikanásobně, což může poškodit vnitřní relé alebo ďalšie súčiastky.

Jak se MFJ-1026 správně nastavuje?

Nejčastější chybou nových uživatelů je snaha najít správné nastavení pouhým otáčením ovladače PHASE. Ve skutečnosti jde až o poslední krok celého procesu. Nejprve je třeba nastavit přibližně stejnou úroveň rušivého signálu na obou anténách pomocí ovladačů MAIN ANTENNA GAIN a AUXILIARY ANTENNA GAIN. Teprve potom má smysl měnit fázi. Velmi praktický postup popisuje několik uživatelů na eHam. Nejprve se změří úroveň rušení pouze na hlavní anténě, následně pouze na pomocné anténě a pomocí regulace zesílení se obě úrovně co nejvíce vyrovnají. Potom se u zapojených obou antén pomalu otáčí ovladač PHASE a zkoušejí se obě polohy přepínače PHASE. Správné nastavení se projeví výrazným poklesem rušení při minimální změně úrovně požadovaného signálu. Mnozí uživatelé doporučují sledovat současně i spektrální analyzátor nebo waterfall, protože změny jsou na něm často viditelnější než při samotném poslechu.

Není to zařízení typu „plug and play“

Jedním z nejčastěji se opakujících postřehů v uživatelských recenzích je potřeba trpělivosti. Recenze na eHam i WorldwideDX se shodují v tom, že MFJ-1026 nedokáže automaticky odstranit rušení po připojení k přijímači. Vyžaduje pochopení principu činnosti, vhodně navrženou pomocnou anténu a určitou praxi při nastavování. Na druhé straně, pokud jsou tyto podmínky splněny, uživatelé popisují pokles místního šumu z úrovní přibližně S7–S9 na S3–S4 nebo dokonce nižší, což umožní přijímat stanice, které byly dříve zcela skryty pod šumovým pozadím. Praktické zkušenosti zároveň potvrzují tvrzení výrobce, že MFJ-1026 nelze považovat za univerzální řešení všech problémů s příjmem. Jedná se o specializovaný nástroj, jehož úspěšnost závisí na povaze rušení, geometrii antén a ochotě uživatele experimentovat s jejich umístěním. Právě proto se zařízení stalo oblíbeným zejména mezi zkušenými DX operátory a radioamatéry, kteří jsou ochotni věnovat čas optimalizaci své přijímací soustavy.

Technická specifikace MFJ-1026

Technické údaje vycházejí z uživatelského manuálu a produktové dokumentace výrobce. Manuál zároveň upozorňuje, že zařízení lze po úpravách přizpůsobit i pro nižší frekvenční pásma, avšak ve standardním provedení je optimalizováno pro rozsah 1,8 až 30 MHz.

YouTube video – princip práce

Následující video velmi názorně ukazuje základní princip nastavování amplitudy a fáze při potlačování místního rušení. Je vhodné prohlédnout si jej ještě před prvním zapojením zařízení.

Zkušenosti uživatelů

Recenzie používateľov sú v prípade MFJ-1026 mimoriadne zaujímavé. Na portáli eHam získalo zariadenie pri viac ako stovke hodnotení priemerné hodnotenie 4,3 z 5 bodov. Charakteristické je, že medzi pozitívnymi aj kritickými recenziami sa opakujú prakticky rovnaké poznatky. Najčastejšie chválenou vlastnosťou je schopnosť výrazne znížiť lokálne elektromagnetické rušenie spôsobené LED osvetlením, spínanými zdrojmi, priemyselnými zariadeniami alebo blízkymi elektronickými zariadeniami. Viacerí rádioamatéri popisují pokles šumového pozadí o několik S-jednotek, což v praxi znamenalo možnost přijímat stanice, které byly dříve zcela nečitelné. Někteří uživatelé uvádějí úspěšné nasazení během velkých contestů, kde pomocná anténa směřovala na dominantní zdroj rušení a hlavní anténa zůstala orientována na DX oblast. Na druhé straně se velmi často objevuje upozornění, že MFJ-1026 není zařízení typu „zapoj a používej“. Vyžaduje experimentování s umístěním pomocné antény, pochopení principu fázování a určitou praxi při nastavování. Uživatelé, kteří očekávali automatické odstranění šumu po připojení zařízení, bývali zpočátku zklamáni. Ti, kdo věnovali čas optimalizaci anténního systému, však ve většině případů popisují velmi dobré výsledky. Zajímavý je také experiment Fransa Goddijna publikovaný na portálu SWLing Post. Při prvních pokusech se MFJ-1026 ukázal jako méně účinný než DSP redukce šumu v přijímači. Teprve po změně anténní konfigurace a důkladném experimentování našel sestavu, při které zařízení začalo pracovat podle očekávání. Tento příklad velmi dobře dokumentuje, že rozhodující roli hraje správný návrh celé přijímací soustavy, nikoli pouze samotná elektronika.

YouTube video – praktické nastavení

Druhé video se věnuje praktickému použití MFJ-1026 během reálného příjmu na 40m pásmu:

Zhodnocení z pohledu radioamatéra

MFJ-1026 patří mezi zařízení, která si za více než dvě desetiletí vybudovala velmi specifické postavení. Není určen ke zlepšování citlivosti přijímače ani k digitálnímu odstraňování šumu. Jeho úkolem je změnit samotný elektromagnetický signál ještě před vstupem do přijímače. Právě proto může být v určitých situacích výrazně účinnější než jakýkoli Noise Blanker nebo DSP algoritmus. Pokud se podaří vytvořit vhodnou pomocnou anténu a správně nastavit amplitudu i fázi, dokáže potlačit rušení, které by jinak naprosto znemožnilo příjem slabých DX stanic. Zároveň se však nejedná o univerzální řešení. MFJ-1026 nedokáže odstranit všechny druhy rušení a jeho účinnost přímo závisí na tom, zda obě antény přijímají rušivý signál s vhodným amplitudovým a fázovým poměrem. To vysvětluje, proč někteří uživatelé dosahují výborných výsledků, zatímco jiní nepozorují téměř žádný efekt. Velkým přínosem zařízení je jeho analogová jednoduchost. Nepotřebuje počítač, firmware ani aktualizace. Všechna nastavení jsou okamžitá a operátor ich môže meniť priamo počas prevádzky. Práve táto vlastnosť robí z MFJ-1026 stále aktuálny doplnok aj pre moderné SDR transceivery, ktoré už obsahujú pokročilé digitálne spracovanie signálu. Ak má rádioamatér možnost nainstalovat vhodnou pomocnou přijímací anténu a je ochoten věnovat čas její optimalizaci, představuje MFJ-1026 velmi zajímavý způsob boje proti lokálnímu QRM. Nejedná se o náhradu kvalitního přijímače ani dobře navržené antény, ale o další nástroj, který může v zarušeném prostředí rozhodnout o tom, zda slabou DX stanici bude možné zachytit nebo zůstane ukryta pod šumovým pozadím.

Závěr

MFJ-1026 Deluxe Noise Canceling Signal Enhancer není klasický „noise canceler“, ale promyšlená analogová fázovací jednotka využívající principu vektorového sčítání a odečítání RF signálů ze dvou antén. U správně navržené pomocné antény dokáže výrazně zlepšit odstup signálu od šumu ještě před vstupem do přijímače, což je zásadní výhoda oproti systémům, které zpracovávají signál až po demodulaci. I po letech od uvedení na trh zůstává zajímavým řešením pro radioamatéry, DX-isty a technické experimentátory, kteří hledají účinný způsob potlačování lokálního rušení na KV pásmech.