MFJ-1026 – gdy Noise Blanker i DSP nie wystarczają

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 QRNModuły fazujące zostały stworzone, aby rozwiązać takie sytuacje i działają na zupełnie innej zasadzie niż klasyczne filtry odbiorcze. Zamiast tłumić zakłócenia po odebraniu sygnału, starają się one usunąć niepożądany składnik przed jego dotarciem do odbiornika. Jednym z najpopularniejszych komercyjnych urządzeń w tej kategorii jest wzmacniacz sygnału z redukcją szumów MFJ-1026 Deluxe. Chociaż producent używa określenia „wzmacniacz sygnału z redukcją szumów”, wśród doświadczonych operatorów DX MFJ-1026 jest uważany przede wszystkim za uniwersalny moduł fazujący, który pozwala na stworzenie regulowanego, dwuantenowego systemu odbiorczego. Urządzenie pozwala nie tylko tłumić lokalne zakłócenia elektryczne, ale także redukować poziom silnych zakłóceń ze stacji lub, przeciwnie, wzmacniać pożądany sygnał poprzez sumowanie wektorowe dwóch odebranych sygnałów.

Co powinien zapewnić radioamatorowi MFJ-1026?

Na pierwszy rzut oka MFJ-1026 może wydawać się kolejnym „reduktorem szumów”, podobnym do filtrów cyfrowych wbudowanych w nowoczesne transceivery. W rzeczywistości działa on na zupełnie innej zasadzie. Nie analizuje sygnału audio ani nie wykonuje cyfrowego przetwarzania po demodulacji. Cała operacja odbywa się w wysokoczęstotliwościowej części toru odbiorczego, zanim sygnał dotrze do obwodów wejściowych odbiornika. Producent deklaruje, że urządzenie jest zoptymalizowane dla zakresu częstotliwości od 1,8 do 30 MHz i umożliwia regulację amplitudy i fazy sygnału dostarczanego z dwóch oddzielnych anten. Sygnał wynikowy powstaje poprzez ich dodawanie lub odejmowanie wektorowe. Jeśli uda się uzyskać tę samą amplitudę składowej zakłócającej i jej przeciwną fazę, następuje znaczne tłumienie zakłóceń przed ich dotarciem do odbiornika. W przeciwieństwie do klasycznego reduktora szumów, nie chodzi tu tylko o zakłócenia impulsowe. MFJ-1026 może być skuteczny w walce z szeroką gamą niepożądanych sygnałów – od zakłóceń elektrycznych z sieci energetycznych, przez zasilacze impulsowe, oświetlenie LED i silniki elektryczne, po silne sąsiednie nadajniki lub odległe stacje zagłuszające. Jednak sukces zależy od prawidłowej konfiguracji anteny i charakteru samych zakłóceń.

Zasada działania

Całą zasadę można wyjaśnić za pomocą elementarnej analizy wektorowej. Wyobraźmy sobie dwie anteny odbierające te same zakłócenia. Jeśli amplituda obu odebranych sygnałów interferencyjnych zostanie wyrównana i powstanie między nimi przesunięcie fazowe o 180°, ich suma wypadkowa będzie bliska zeru. Podczas gdy zakłócenia zostaną znacząco osłabione lub całkowicie zanikną, pożądany sygnał może nie zostać stłumiony w takim samym stopniu, ponieważ dociera do obu anten z różną amplitudą lub fazą. To właśnie ta cecha sprawia, że ​​MFJ-1026 jest znacznie bardziej wszechstronnym narzędziem niż konwencjonalne filtry cyfrowe. Algorytmy DSP działają tylko z odebranym sygnałem i często nie są w stanie odróżnić zakłóceń od pożądanych informacji, jeśli oba te sygnały nakładają się widmowo.

MFJ-1026 stara się eliminować zakłócenia przed ich dotarciem do odbiornika, dzięki czemu odbiornik przetwarza znacznie „czystszy” sygnał RF. Producent zwraca uwagę na ważną, często błędnie interpretowaną kwestię w instrukcji obsługi. Zakłócenia elektromagnetyczne zachowują się dokładnie tak samo, jak każdy inny sygnał radiowy. Z punktu widzenia anteny nie ma fizycznej różnicy między „szumem” a „sygnałem użytecznym”. Różnica tkwi jedynie w ich źródle oraz w stosunkach amplitudy i fazy poszczególnych anten. Z tego powodu MFJ-1026 może nie tylko tłumić zakłócenia, ale także, przy odpowiednich ustawieniach, wzmacniać pożądany sygnał.

Antena pomocnicza – najważniejsza część całego systemu

Początkujący często zakładają, że sukces zależy przede wszystkim od samego MFJ-1026. Jednak praktyczne doświadczenie pokazuje, że antena pomocnicza (ANTENA POMOCNICZA) odgrywa decydującą rolę. Jej właściwości decydują o tym, czy uda się stworzyć odpowiednio głęboki punkt zerowy fazy. Jeśli celem jest eliminacja lokalnych zakłóceń, antena pomocnicza powinna odbierać jak najwięcej zakłóceń i jednocześnie jak najmniej pożądanego sygnału. W takim przypadku korzystne jest umieszczenie jej jak najbliżej źródła zakłóceń. Polaryzacja nie jest decydująca, a odległość między anteną główną a dodatkową można dobrać w zależności od praktycznych możliwości. Zupełnie inna sytuacja ma miejsce w przypadku tłumienia odległych stacji zakłócających. W takim przypadku producent zaleca, aby obie anteny miały podobną polaryzację, podobną charakterystykę promieniowania i były oddalone od siebie o nie więcej niż około połowę długości fali. Takie ustawienie pozwala na stworzenie bardziej stabilnego i szerszego punktu zerowego. Co ciekawe, instrukcja wyraźnie stwierdza, że ​​anteny nie muszą być rezonansowe ani duże. Z drugiej strony, mniejsze anteny o niższym współczynniku jakości mogą w wielu przypadkach zapewniać bardziej stabilne rezultaty. Ważniejsze od wzmocnienia bezwzględnego jest podobieństwo odbieranych zakłóceń na obu wejściach urządzenia. 

Dlaczego u niektórych użytkowników działa od razu, a u innych wcale?

Odpowiedź można znaleźć nie tylko w instrukcji, ale także w praktycznym doświadczeniu użytkowników. Recenzent na portalu WorldwideDX bardzo trafnie opisuje, że teleskopowa antena prętowa dostarczana z urządzeniem jest wystarczająca tylko w przypadku bardzo lokalnych źródeł zakłóceń. W większości przypadków konieczne jest użycie oddzielnej zewnętrznej anteny odbiorczej podłączonej do wejścia AUXILIARY ANTENNA. W jego przypadku osiągnął znacznie lepsze rezultaty dopiero po zastosowaniu około 80-metrowej anteny pętlowej odbiorczej. Frans Goddijn również opisuje podobne doświadczenie na portalu SWLing Post. W pierwszych próbach urządzenie nie przyniosło oczekiwanego efektu, a DSP w odbiorniku pracował bardziej efektywnie. Dopiero po eksperymentowaniu z różnymi konfiguracjami anten znalazł połączenie, w którym MFJ-1026 stał się praktycznie użytecznym narzędziem do poprawy odbioru. Ten przykład bardzo dobrze ilustruje, że sukces urządzenia zależy znacznie bardziej od prawidłowej konfiguracji anteny niż od faktycznego ustawienia elementów sterujących.

Wewnątrz MFJ-1026 – co dzieje się z sygnałem?

W przeciwieństwie do większości akcesoriów odbiornika, MFJ-1026 nie zawiera żadnego procesora cyfrowego ani algorytmów analizy odbieranego sygnału. Całe urządzenie jest zaimplementowane jako analogowy, wektorowy układ fazowania. Zgodnie z instrukcją serwisową, składa się ono z kilku podstawowych bloków: niskoszumnego przedwzmacniacza anteny pomocniczej, mostkowego układu fazowania, aktywnego sumatora sygnału, sterownika wyjściowego odbiornika oraz automatycznych układów przełączających podczas nadawania. Cała filozofia konstrukcji opiera się na założeniu, że urządzenie nie zmienia charakteru odbieranego sygnału za pomocą filtrów, lecz generuje nowy, wynikowy sygnał RF z dwóch oddzielnych wejść. Przy prawidłowym ustawieniu amplitudy i fazy, jedna składowa sygnału zostanie znacząco stłumiona, a druga zachowana lub wręcz wzmocniona.

Przedwzmacniacz anteny pomocniczej

Antena pomocnicza jest zazwyczaj znacznie mniejsza niż główna antena odbiorcza. Może to być krótki przewód, mała pętla, antena aktywna lub antena prętowa dołączona do urządzenia. Aby wyrównać amplitudę sygnałów z obu anten, MFJ-1026 posiada regulowany… przedwzmacniacz Antena pomocnicza. Instrukcja opisuje dwa tranzystory (Q9 i Q10), które tworzą stopień wzmocnienia, a wewnętrzne zworki JMP1 i JMP2 umożliwiają wybór różnych trybów pracy w zależności od zastosowanej anteny zewnętrznej. Możliwość precyzyjnej regulacji wzmocnienia jest jednym z najważniejszych warunków skutecznego tłumienia zakłóceń. Jeśli amplitudy sygnału zakłócającego na obu wejściach nie są w przybliżeniu takie same, nawet idealne przesunięcie fazowe nie stworzy głębokiego punktu zerowego.

Obwód fazowania mostka

Sercem urządzenia jest mostkowy układ fazowania, który umożliwia płynną zmianę fazy sygnału z anteny pomocniczej. Producent podkreśla, że ​​konstrukcja została zaprojektowana tak, aby po przekręceniu pokrętła PHASE zmieniała się przede wszystkim faza, a nie amplituda sygnału. W konwencjonalnych układach fazowania zmiana fazy często powoduje również znaczne zmiany poziomu sygnału, co znacznie komplikuje regulację. Zgodnie z instrukcją, amplituda wzmacniacza MFJ-1026 zmienia się podczas obrotu pokrętła zazwyczaj o mniej niż 1 dB, a maksymalnie o około 3 dB. To znacznie ułatwia znalezienie optymalnego ustawienia i sprawia, że ​​cały proces jest powtarzalny, nawet przy zmianie częstotliwości lub anteny. Samo pokrętło PHASE zapewnia płynną zmianę fazy w zakresie około 145°. Dodatkowo, przełącznik PHASE NORMAL/INVERT dodaje kolejne 180°. Łącząc oba pokrętła, można uzyskać pełny zakres niezbędny do utworzenia punktu zerowego praktycznie w każdej sytuacji. 

Aktywny łącznik sygnału

Po regulacji amplitudy i fazy, oba sygnały trafiają do aktywnego sumatora. Stanowi to kolejną różnicę w porównaniu z prostymi pasywnymi pętlami lub hybrydowymi fazerami pętli. Aktywny sumator zapewnia stabilną impedancję, minimalizuje wzajemny wpływ obu sygnałów wejściowych i generuje sygnał wynikowy przeznaczony dla odbiornika. Tranzystor wyjściowy zapewnia następnie odpowiednie wzbudzenie wejścia odbiornika. Takie rozwiązanie pozwala na zachowanie bardzo dobrej powtarzalności regulacji, a jednocześnie zmniejsza wrażliwość układu na zmiany impedancji poszczególnych anten.

Automatyczne przełączanie podczas nadawania

MFJ-1026 je určený nielen pre posluchových DX-istov, ale aj pre rádioamatérske Transceivery. Dlatego też obejmuje automatyczne przełączanie między odbiorem a nadawaniem. Urządzenie może wykrywać transmisję za pomocą skanowania częstotliwości radiowych, ale producent zdecydowanie zaleca użycie oddzielnego wejścia T/R CONTROL w instrukcji. Powodem jest ochrona obwodów wewnętrznych przed bardzo gwałtownym wzrostem mocy nadawania lub krótkotrwałymi przekroczeniami mocy, które mogą wystąpić w niektórych nowoczesnych nadajnikach. Instrukcja ostrzega, że ​​niektóre urządzenia mogą chwilowo kilkukrotnie przekroczyć moc znamionową podczas uruchamiania, co może uszkodzić ich wewnętrzne części. relé alebo ďalšie súčiastky.

Jak prawidłowo skonfigurować MFJ-1026?

Najczęstszym błędem nowych użytkowników jest próba znalezienia prawidłowego ustawienia poprzez samo przekręcenie pokrętła PHASE. W rzeczywistości jest to ostatni krok całego procesu. Najpierw należy ustawić mniej więcej taki sam poziom sygnału zakłócającego na obu antenach za pomocą pokręteł MAIN ANTENNA GAIN i AUXILIARY ANTENNA GAIN. Dopiero wtedy ma sens zmiana fazy. Kilku użytkowników na eHam opisuje bardzo praktyczną procedurę. Najpierw mierzony jest poziom zakłóceń tylko na antenie głównej, następnie tylko na antenie pomocniczej, a następnie za pomocą regulatora wzmocnienia oba poziomy są wyrównywane w jak największym stopniu. Następnie, po podłączeniu obu anten, powoli przekręca się pokrętło PHASE i testuje się obie pozycje przełącznika PHASE. Prawidłowe ustawienie będzie widoczne w znacznym zmniejszeniu zakłóceń przy minimalnej zmianie poziomu żądanego sygnału. Kilku użytkowników zaleca jednoczesne monitorowanie analizatora widma lub wodospadu, ponieważ zmiany są często bardziej widoczne na nim niż podczas odsłuchu.

To nie jest urządzenie typu plug and play

Jedną z najczęściej powtarzanych uwag w recenzjach użytkowników jest potrzeba cierpliwości. Recenzje zarówno na eHam, jak i WorldwideDX są zgodne, że MFJ-1026 nie jest w stanie automatycznie wyeliminować zakłóceń po podłączeniu do odbiornika. Wymaga zrozumienia zasady działania, odpowiednio zaprojektowanej anteny pomocniczej i pewnej praktyki w konfiguracji. Z drugiej strony, po spełnieniu tych warunków użytkownicy opisują spadek lokalnego poziomu szumów z około S7–S9 do S3–S4 lub nawet niższego, co pozwala na odbiór stacji, które wcześniej były całkowicie ukryte w szumie tła. Jednocześnie praktyczne doświadczenie potwierdza twierdzenie producenta, że ​​MFJ-1026 nie może być uważany za uniwersalne rozwiązanie wszystkich problemów z odbiorem. Jest to specjalistyczne narzędzie, którego sukces zależy od charakteru zakłóceń, geometrii anten i chęci użytkownika do eksperymentowania z ich umiejscowieniem. Właśnie dlatego urządzenie zyskało popularność, szczególnie wśród doświadczonych operatorów DX i radioamatorów, którzy chcą poświęcić czas na optymalizację swojego systemu odbiorczego.

Dane techniczne MFJ-1026

Dane techniczne oparte są na instrukcji obsługi i dokumentacji producenta. W instrukcji zaznaczono również, że urządzenie można dostosować do niższych pasm częstotliwości po modyfikacjach, ale w wersji standardowej jest zoptymalizowane do pracy w zakresie od 1,8 do 30 MHz.

Film na YouTube – zasada działania

Poniższy film bardzo wyraźnie pokazuje podstawową zasadę regulacji amplitudy i fazy podczas tłumienia lokalnych zakłóceń. Zaleca się obejrzenie go przed pierwszym podłączeniem urządzenia.

Doświadczenie użytkownika

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 opisują zmniejszenie tła szumowego o kilka jednostek S, co w praktyce oznaczało możliwość odbioru stacji, które wcześniej były całkowicie nieczytelne. Niektórzy użytkownicy zgłaszają udane wdrożenie podczas dużych zawodów, gdzie antena pomocnicza była skierowana na dominujące źródło zakłóceń, a antena główna pozostawała zorientowana na obszar DX. Z drugiej strony, bardzo często pojawia się ostrzeżenie, że MFJ-1026 nie jest urządzeniem typu „plug and play”. Wymaga eksperymentów z umiejscowieniem anteny pomocniczej, zrozumienia zasady fazowania i pewnej praktyki w konfiguracji. Użytkownicy, którzy oczekiwali automatycznego usuwania szumów po podłączeniu urządzenia, byli początkowo rozczarowani. Jednak ci, którzy poświęcili czas na optymalizację systemu antenowego, w większości przypadków opisują bardzo dobre rezultaty. Interesujący jest również eksperyment Fransa Goddijna opublikowany na portalu SWLing Post. W pierwszych próbach MFJ-1026 okazał się mniej skuteczny niż redukcja szumów DSP w odbiorniku. Dopiero po zmianie konfiguracji anteny i gruntownej analizie udało mu się znaleźć konfigurację, która sprawiła, że ​​urządzenie działało zgodnie z oczekiwaniami. Przykład ten doskonale ilustruje fakt, że decydującą rolę odgrywa prawidłowa konstrukcja całego układu odbiorczego, a nie tylko samej elektroniki.

Film na YouTube – praktyczna konfiguracja

Drugi film poświęcony jest praktycznemu wykorzystaniu MFJ-1026 podczas rzeczywistego odbioru w paśmie 40m:

Ocena z perspektywy radioamatora

MFJ-1026 to jedno z urządzeń, które przez ponad dwie dekady zbudowało sobie bardzo specyficzną pozycję. Nie jest przeznaczone do poprawy czułości odbiornika ani cyfrowego usuwania szumów. Jego zadaniem jest modyfikacja samego sygnału elektromagnetycznego przed jego dotarciem do odbiornika. Dlatego w pewnych sytuacjach może być znacznie skuteczniejsze niż jakikolwiek algorytm Noise Blanker czy DSP. Jeśli uda się stworzyć odpowiednią antenę pomocniczą i poprawnie ustawić amplitudę i fazę, może ono tłumić zakłócenia, które w przeciwnym razie całkowicie uniemożliwiłyby odbiór słabych stacji DX. Jednocześnie jednak nie jest to rozwiązanie uniwersalne. MFJ-1026 nie jest w stanie wyeliminować wszystkich rodzajów zakłóceń, a jego skuteczność zależy bezpośrednio od tego, czy obie anteny odbierają sygnał zakłócający z odpowiednim stosunkiem amplitudy i fazy. To wyjaśnia, dlaczego niektórzy użytkownicy osiągają doskonałe rezultaty, a inni nie obserwują praktycznie żadnego efektu. Wielką zaletą urządzenia jest jego analogowa prostota. Nie wymaga komputera, oprogramowania układowego ani aktualizacji. Wszystkie ustawienia są natychmiastowe i 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 Jeśli masz możliwość zainstalowania odpowiedniej pomocniczej anteny odbiorczej i chcesz poświęcić czas na jej optymalizację, MFJ-1026 to bardzo interesujący sposób na walkę z lokalnym QRM. Nie jest to zamiennik wysokiej jakości odbiornika ani dobrze zaprojektowanej anteny, ale dodatkowe narzędzie, które w zaszumionym otoczeniu może zdecydować, czy słaba stacja DX zostanie odebrana, czy pozostanie ukryta pod szumem tła.

Wniosek

Wzmacniacz sygnału MFJ-1026 Deluxe Noise Canceling Signal Enhancer nie jest klasycznym „reduktorem szumów”, lecz zaawansowanym analogowym układem fazowania, wykorzystującym zasadę wektorowego dodawania i odejmowania sygnałów RF z dwóch anten. Z odpowiednio zaprojektowaną anteną pomocniczą, może on znacząco poprawić stosunek sygnału do szumu przed wejściem do odbiornika, co stanowi fundamentalną przewagę nad systemami przetwarzającymi sygnał po demodulacji. Nawet po latach od premiery, pozostaje on interesującym rozwiązaniem dla radioamatorów, DX-manów i eksperymentatorów technicznych poszukujących skutecznego sposobu tłumienia lokalnych zakłóceń w pasmach HF.