Xiegu G7250 – nová generácia 100 W SDR transceivera

Spoločnosť Xiegu pripravuje uvedenie nového stolového KV/50 MHz SDR transceivera G7250. Ide o prvý model výrobcu, ktorý kombinuje výkon 100 W, architektúru Direct RF Sampling, oddelenú riadiacu jednotku a vysoký stupeň digitálneho spracovania signálu. Už prvé zverejnené technické informácie naznačujú, že nejde iba o nástupcu úspešných modelov G90 alebo X6200, ale o úplne novú konštrukčnú platformu určenú pre domácu aj vzdialenú prevádzku.

Na rozdiel od predchádzajúcich zariadení výrobcu je G7250 navrhnutý ako dvojdielny systém pozostávajúci z hlavnej RF jednotky a samostatného ovládacieho panela s dotykovým displejom. Takéto riešenie umožňuje flexibilnejšie usporiadanie pracoviska, jednoduchšiu montáž do vozidiel alebo vzdialené umiestnenie výkonovej jednotky v blízkosti anténneho systému. Podľa zverejnených informácií je možné obe časti prepojiť prostredníctvom ethernetového rozhrania až na vzdialenosť približne 100 metrov. :contentReference[oaicite:0]{index=0}

Výrobca pritom neprešiel iba na výkonnejší výkonový zosilňovač, ale kompletne zmenil architektúru prijímača aj vysielača. Celé zariadenie je postavené na princípe priameho vzorkovania vysokofrekvenčného signálu (Direct RF Sampling SDR), čo predstavuje koncepciu používanú aj vo viacerých moderných profesionálnych SDR transceiveroch.

Hlavné vlastnosti Xiegu G7250

Zo zverejnených materiálov vyplýva, že Xiegu G7250 pokrýva amatérske pásma od 160 m po 6 m. Frekvenčný rozsah prijímača je 0,5 až 30 MHz a 50 až 54 MHz. Podporované sú prevádzkové režimy SSB, CW, AM, NFM a digitálne módy. Maximálny vysielací výkon je udávaný ako 100 W na KV pásmach a 90 W na pásme 50 MHz pri napájaní jednosmerným napätím 9 až 15 V.

K najvýznamnejším novinkám patrí úplne nová architektúra založená na priamom vzorkovaní vysokofrekvenčného signálu. Prijímač využíva viacstupňové vstupné pásmové filtre spolu s vysokokvalitnými indukčnosťami s vysokým činiteľom akosti (High-Q) a dvojstupňovým nízkošumovým predzosilňovačom s veľkým dynamickým rozsahom. Cieľom tejto koncepcie je minimalizovať vstupné straty, zlepšiť selektivitu a zároveň zvýšiť odolnosť voči silným mimo pásmovým signálom. Výrobca pritom uvádza citlivosť 0,2 μV pre režimy SSB, CW a FM a minimálnu detegovateľnú úroveň signálu (MDS) −138 dBm. 

Riadiaca jednotka je vybavená 7-palcovým kapacitným dotykovým displejom s vysokým rozlíšením. Ovládanie však nestojí výlučne na dotykovom rozhraní. Panel obsahuje kompletnú sadu fyzických tlačidiel, otočných ovládačov a hlavný ladeniaci gombík, takže používateľ môže kombinovať klasické ovládanie s dotykovým rozhraním podľa aktuálneho spôsobu práce. Spektrálny analyzátor spolu s waterfall zobrazením umožňujú priebežné sledovanie obsadenosti pásma a rýchlu identifikáciu slabých signálov. 

Digitálne spracovanie signálu zahŕňa nastaviteľné digitálne filtre, digitálnu redukciu šumu (NR), Noise blanker (NB) aj funkciu Noise Threshold. Súčasťou výbavy je tiež hlasový záznamník s prehrávaním a pamäť pre predprogramované CW správy, čo ocenia najmä contestoví operátori alebo stanice pravidelne volajúce CQ.

Výrobca uvádza aj podporu sieťového prenosu baseband signálu. Ide o zaujímavú funkciu, ktorá umožňuje prenášať základnopásmové dáta po počítačovej sieti a následne ich spracovávať kompatibilným SDR softvérom. Ako príklad je uvedený program HDSDR. Táto vlastnosť môže nájsť uplatnenie pri vzdialenej prevádzke stanice, experimentovaní s digitálnymi módmi alebo pri vlastnom spracovaní prijímaného signálu.

Architektúra Direct RF Sampling

Najväčšou konštrukčnou zmenou oproti starším zariadeniam Xiegu je použitie architektúry Direct RF Sampling. Na rozdiel od klasického superheterodynného prijímača alebo SDR s medzifrekvenčným vzorkovaním je vysokofrekvenčný signál po prechode vstupnými pásmovými filtrami digitalizovaný priamo vysokorýchlostným A/D prevodníkom. Tým odpadá potreba analógových zmiešavačov, lokálnych oscilátorov a medzifrekvenčných filtrov, ktoré boli po desaťročia základom väčšiny KV transceiverov.

Digitalizovaný signál následne spracováva programovateľné logické pole FPGA. Jeho úlohou je vykonávať časovo kritické operácie s vysokou dátovou priepustnosťou ešte pred samotným digitálnym spracovaním signálu. FPGA zabezpečuje prenos dát medzi A/D prevodníkom a DSP procesorom, realizuje digitálnu decimáciu, správu dátových tokov a ďalšie operácie vyžadujúce paralelné spracovanie veľkého objemu vzoriek.

Až za FPGA nasleduje digitálny signálový procesor DSP, ktorý realizuje demoduláciu jednotlivých prevádzkových režimov, digitálne filtre, redukciu šumu, AGC, tvarovanie audio signálu a ďalšie funkcie. Výhodou takéhoto rozdelenia úloh je efektívnejšie využitie hardvérových prostriedkov. FPGA vykonáva vysokorýchlostné operácie priamo na úrovni vzoriek, zatiaľ čo DSP rieši algoritmy pracujúce s už výrazne nižšou dátovou rýchlosťou.

Podobná architektúra sa v posledných rokoch objavuje vo viacerých moderných SDR transceiveroch vyššej triedy. Xiegu sa týmto modelom zaraďuje medzi výrobcov, ktorí využívajú plne digitálnu cestu spracovania vysokofrekvenčného signálu namiesto tradičného superheterodynného riešenia.

Architektúra prijímača a vysielača

Jedným z najzaujímavejších technických aspektov modelu G7250 je jeho vnútorná architektúra. Výrobca zverejnil blokovú schému, z ktorej možno pomerne presne odvodiť filozofiu návrhu celého transceivera. Na prvý pohľad je zrejmé, že nejde o klasický superheterodyn, ale o modernú SDR koncepciu založenú na priamom vzorkovaní vysokofrekvenčného signálu (Direct RF Sampling). Analógová časť zostáva iba tam, kde je nevyhnutná z hľadiska spracovania RF výkonu alebo ochrany vstupu prijímača, zatiaľ čo väčšina spracovania prebieha už v digitálnej oblasti.

Prijímacia cesta

Prijímač začína vstupným pásmovým filtrom (BPF – Band Pass Filter). Jeho úlohou je obmedziť šírku prijímaného spektra ešte pred digitalizáciou. V systémoch Direct RF Sampling má táto časť oveľa väčší význam ako pri klasických superheterodynoch. A/D prevodník totiž vzorkuje priamo vysokofrekvenčný signál a každý silný signál mimo požadovaného pásma by mohol znižovať efektívny dynamický rozsah prevodníka alebo vytvárať nežiaduce produkty digitalizácie.

Výrobca zároveň uvádza použitie viacstupňových vstupných filtrov, vysokokvalitných indukčností s vysokým činiteľom akosti (High-Q) a dvojstupňového nízkošumového predzosilňovača s veľkým dynamickým rozsahom. Takéto riešenie má prispieť k lepšej selektivite prijímača a vyššej odolnosti voči silným susedným signálom. Práve kvalitný analógový vstup je jedným z rozhodujúcich prvkov každého moderného SDR prijímača.

Za vstupným filtrom nasleduje vysokorýchlostný A/D prevodník. Práve tu dochádza k najväčšej zmene oproti klasickým KV transceiverom. Namiesto analógového zmiešavača a medzifrekvenčných filtrov sa vysokofrekvenčný signál digitalizuje priamo. Od tohto okamihu je celý prijímaný signál reprezentovaný digitálnymi vzorkami.

Digitalizované údaje následne vstupujú do programovateľného logického poľa FPGA. V blokovej schéme je FPGA umiestnené medzi A/D prevodníkom a DSP procesorom, čo zodpovedá architektúre používanej vo viacerých profesionálnych SDR zariadeniach. FPGA zabezpečuje časovo kritické operácie s vysokou dátovou priepustnosťou, ako je správa dátových tokov, decimácia, digitálne frekvenčné posuny alebo ďalšie operácie vykonávané ešte pred samotnou demoduláciou.

Za FPGA nasleduje digitálny signálový procesor DSP. V tejto časti sa realizuje vlastná demodulácia jednotlivých prevádzkových režimov, digitálne filtre, automatická regulácia zosilnenia (AGC), redukcia šumu, Noise Blanker, Noise Threshold aj ďalšie algoritmy digitálneho spracovania. Výstupom DSP už nie je vysokofrekvenčný signál, ale digitálny zvukový signál pripravený na prevod do analógovej podoby.

Posledným stupňom prijímača je D/A prevodník, ktorý vytvára analógový audio signál pre výkonový audio zosilňovač a reproduktor. Súčasne bloková schéma ukazuje samostatnú vetvu smerujúcu z FPGA do zobrazovacej jednotky. To naznačuje, že spektrálny analyzátor a waterfall využívajú údaje spracované ešte pred samotnou demoduláciou, čo umožňuje plynulé zobrazovanie spektra bez zaťaženia hlavného DSP procesora.

Vysielacia cesta

Aj vysielač je navrhnutý ako prevažne digitálny systém. Audio signál z mikrofónu je najprv digitalizovaný A/D prevodníkom. DSP následne vykonáva všetky operácie spojené s moduláciou, tvarovaním signálu, ekvalizáciou, kompresiou a generovaním jednotlivých prevádzkových režimov.

Výsledný digitálny základnopásmový signál prechádza opäť cez FPGA, ktoré zabezpečuje vysokorýchlostné spracovanie a prípravu dát pre D/A prevodník. Ten vytvára analógový vysokofrekvenčný signál určený pre ďalšie analógové stupne vysielača.

Nasleduje pásmový filter BPF, ktorý potláča nežiaduce produkty vznikajúce pri digitálno-analógovej konverzii. Za ním sa nachádza obvod ALC (Automatic Level Control), ktorý riadi úroveň budenia výkonového zosilňovača a zabezpečuje stabilný vysielací výkon bez nadmerného skreslenia.

Výkonový zosilňovač PA zosilňuje signál na menovitý výkon 100 W v KV pásmach a 90 W na pásme 50 MHz. Na jeho výstupe sa nachádza dolnopriepustný filter (LPF), ktorého úlohou je potlačenie vyšších harmonických zložiek tak, aby vysielaný signál spĺňal požiadavky na spektrálnu čistotu. Výrobca uvádza potlačenie nežiaducich produktov najmenej 55 dB, potlačenie nosnej minimálne 40 dB a potlačenie opačného postranného pásma najmenej 50 dB.

Posledným blokom vysielača je integrovaný automatický anténny tuner (ATU). Je umiestnený až za výkonovým zosilňovačom, takže pracuje s plným vysielacím výkonom. Podľa výrobcu dokáže prispôsobiť impedancie v rozsahu 20 až 150 Ω, pričom prvé ladenie trvá najviac desať sekúnd a opätovné naladenie z pamäte menej ako 0,1 sekundy. Tuner si pamätá nastavenia pre jednotlivé pásma, takže pri návrate na už raz naladenú frekvenciu prebehne prispôsobenie prakticky okamžite.

Čo bloková schéma prezrádza o konštrukcii?

Hoci výrobca zatiaľ nezverejnil použité integrované obvody ani konkrétne typy A/D prevodníkov alebo FPGA, samotná bloková schéma prezrádza, že G7250 patrí medzi SDR transceivery novej generácie. Analógová časť je obmedzená na vstupné a výstupné vysokofrekvenčné obvody, zatiaľ čo rozhodujúca časť spracovania prebieha v digitálnej oblasti. Takéto riešenie umožňuje jednoduchšie implementovať nové DSP algoritmy prostredníctvom aktualizácií firmvéru, zlepšovať filtre alebo pridávať nové funkcie bez zásahu do hardvéru.

Zaujímavým detailom je aj samostatné spracovanie údajov pre zobrazovaciu jednotku priamo z FPGA. To naznačuje, že spektrálny analyzátor nebude závislý od výkonu DSP procesora a môže pracovať s vysokou obnovovacou frekvenciou aj pri súčasnom využívaní pokročilých DSP funkcií.

Celkovo bloková schéma naznačuje, že konštruktéri sa snažili oddeliť časovo kritické operácie spracovania RF signálu od algoritmov digitálneho spracovania audia. Ide o riešenie, ktoré sa dnes používa vo výkonnejších SDR platformách a predstavuje výrazný technologický krok oproti predchádzajúcim generáciám transceiverov Xiegu.

Technické parametre

Technické parametre vychádzajú z údajov zverejnených výrobcom a distribútormi v čase oznámenia nového modelu. Výrobca zároveň upozorňuje, že ide o parametre predprodukčnej verzie a pred uvedením na trh sa môžu ešte zmeniť.

YouTube videá

Prvé videá ukazujú predprodukčný prototyp počas skúšok. Je na nich dobre viditeľné nové používateľské rozhranie, rýchlosť waterfall displeja, odozva dotykového ovládania aj samostatná riadiaca jednotka.

https://www.youtube.com/watch?v=H2O4k-ZAb68

https://www.youtube.com/watch?v=gy5XcLu_Occ

Vo videách zatiaľ nie sú prezentované podrobnejšie laboratórne merania prijímača ani vysielača. Väčšina ukážok je zameraná na ovládanie zariadenia a predstavenie jeho hlavných funkcií.

Zhodnotenie z pohľadu rádioamatéra

Model G7250 predstavuje pre spoločnosť Xiegu významný technologický posun. Kým modely G90 alebo X6100 boli orientované predovšetkým na kompaktnosť, nízku spotrebu a prenosnú prevádzku, G7250 je od začiatku navrhnutý ako plnohodnotný stolový transceiver s výkonom 100 W.

Najväčšou zmenou nie je samotný výkon vysielača, ale prechod na architektúru Direct RF Sampling. Táto koncepcia dnes dominuje vo vyššej triede SDR transceiverov a umožňuje realizovať väčšinu funkcií digitálne. Výsledkom býva jednoduchšia signálová cesta, menší počet analógových stupňov a väčší priestor na ďalší rozvoj prostredníctvom aktualizácií firmvéru.

Veľmi zaujímavo pôsobí aj použitie FPGA medzi A/D prevodníkom a DSP procesorom. Takéto rozdelenie úloh umožňuje paralelné spracovanie vysokorýchlostných dátových tokov bez zaťaženia hlavného DSP procesora. Ide o riešenie, ktoré sa bežne objavuje vo výkonnejších SDR platformách.

Pozornosť si zaslúži aj samostatná riadiaca jednotka. Oddelenie ovládacieho panela od RF časti umožňuje umiestniť výkonovú jednotku v blízkosti anténnych prepínačov alebo výkonových zosilňovačov, zatiaľ čo samotný operátor môže pracovať na inom mieste. Výrobca navyše uvádza možnosť prepojenia oboch častí pomocou ethernetového rozhrania na vzdialenosť až približne 100 metrov. Takéto riešenie môže byť zaujímavé pre contestové pracoviská, vzdialené stanice aj mobilné inštalácie.

Integrovaný automatický anténny tuner s pamäťou naladenia síce neponúka extrémne široký rozsah prispôsobenia, ale zodpovedá koncepcii transceivera určeného predovšetkým na prevádzku s rezonančnými amatérskymi anténami. Veľkou výhodou je veľmi krátky čas opätovného ladenia z pamäte.

Za zaujímavú možno považovať aj podporu sieťového prenosu baseband signálu. Ak bude táto funkcia implementovaná v rozsahu naznačenom výrobcom, môže výrazne zjednodušiť vzdialenú prevádzku aj integráciu s SDR softvérom tretích strán.

Na definitívne hodnotenie prijímacích parametrov je zatiaľ priskoro. Výrobca síce uvádza citlivosť prijímača, MDS aj základné údaje o vstupnom reťazci, chýbajú však podrobné laboratórne merania, ako sú RMDR, BDR, IMD DR, recipročné miešanie fázového šumu alebo merania podľa metodiky Sherwood Engineering. Práve tieto údaje ukážu, ako si nový transceiver poradí v silne obsadených contestových pásmach.

Napriek tomu už dnes možno povedať, že G7250 predstavuje doteraz najambicióznejší amatérsky transceiver spoločnosti Xiegu. Ak sa výrobcovi podarí zachovať deklarované parametre aj vo finálnej sériovej verzii, pôjde o zariadenie, ktoré môže výrazne rozšíriť ponuku 100 W SDR transceiverov strednej triedy.

Záver

Xiegu G7250 prináša kombináciu modernej SDR architektúry, oddelenej riadiacej jednotky, výkonu 100 W a pokročilého digitálneho spracovania signálu. Zverejnená bloková schéma ukazuje premyslené rozdelenie úloh medzi analógovou a digitálnou časťou, pričom využitie FPGA naznačuje architektúru porovnateľnú s výrazne drahšími SDR transceivermi.

V čase písania článku ide stále o predprodukčný model a výrobca upozorňuje, že niektoré parametre sa ešte môžu zmeniť. Definitívne hodnotenie preto prinesú až prvé nezávislé merania a skúsenosti rádioamatérov z reálnej prevádzky.