17 February 2014

ALE: filtri IF, IF-Shift e riposta audio dei ricevitori

Sto' incontrando difficolta' nella decodifica di segnali ALE (MIL-STD 188-141A) con il Tecsun PL-880: alcuni di questi segnali vengono perfettamente decodificati mentre altri, un po' piu' deboli, seppur demodulati (segnale audio "pulito"), non danno esito a nessuna decodifica. Qui ho cercato di trovare le cause e le soluzioni. Leggo volentieri i commenti e contributi che amici piu' esperti di me vorranno offrire.

ALE (MIL-STD 188-141A) è stato progettato per un filtraggio IF con 3KHz di banda passante (IF BW), la maggior parte delle radio miltary offrono una banda passante IF di 300-3300Hz ma molti ricevitori di classe OM e commerciali dispongono solamente di filtri 2,4 kHz da 300-2700Hz

Ora, i toni di sistema 8FSK ALE vanno da 750 a 2500Hz (spaziati di 250 Kz) con una larghezza di banda netta di 1.75 KHz, il che significa che un filtro da 1,8 kHz potrebbe anche funzionare, ma in realta' dovrebbero essere usati filtri da non meno di 2.1KHz.

segnale MFSK ALE (si notino gli 8 toni e la relativa ampiezza di banda)
Ricevitori con filtri IF da 2.8  a 3.0 KHz e IF SHIT
sono ovviamente i piu' indicati e "lavorano" molto meglio: in questi casi il setting dell'IF SHIFT (*)  - o passband-centering - può essere lasciato nella impostazione di default (centrato) e ignorato
 
Ricevitori con filtri IF a meno di 3 kHz (2.4 KHz) e IF SHIT
richiedono una adeguata regolazione del valore di  IF SHIFT per ottenere i migliori risultati nella decodifica dei messaggi ALE.  

Ricevitori che non hanno la funzione IF SHIFT 
devono avere ampi filtri IF a 3 KHz pena il "taglio" dei toni piu' alti del segnale ALE e la sua non-decodifica 

Diamo un'occhiata al pannello TUNE di uno dei software di decodifica dei segnali ALE (in questo caso Mars-ALE):

1) IF SHIFT troppo basso

2) IF SHIFT ben centrato


3) IF SHIFT troppo alto

In conclusione, nei ricevitori che non hanno filtri IF da 3Khz o che non sono forniti della regolazione della frequenza di IF SHIFT, il modem non vede l'intero spettro della forma d'onda ALE ed i risultati ne soffriranno
In modo particolare, la (in)adeguatezza dei filtri IF e la mancanza della funzione IF SHIFT faranno sentire i suoi effetti nella decodifica dei segnali ALE piu' deboli o con situazioni di canale disturbato o affetto da fading.

Alle considerazioni sopra accennate vanno aggiunte quelle relative alla risposta audio sia del ricevitore che della scheda-audio del pc: penultimo e ultimo stadio prima che il segnale audio giunga al software-modem. A questo proposito - come del resto in ogni caso - e' consigliabile collegare i due sistemi audio (radio-pc) tramite un trasformatore 1:1 di accoppiamento e disattivare tutte le varie segnalazioni audio del sistema operativo. 
Data per scontata la bonta' della scheda audio del pc, e' pero' normale e frequente in ricevitori nati fondamentalmente per l'ascolto della voce tagliare sopra certe frequenze (e a volte anche sotto) con il risultato di ottenere la stessa situazione mostrata in figura 1 o 2 (IF SHIFT troppo basso o troppo alto).
Non so' se questo e' il caso mio, in ogni caso di seguito vediamo alcuni raffronti.

1) multiPSK alle prese con un segnale ALE prelevato dal (mio) Tecsun PL-880: non viene prodotta alcuna decodifica


2) multiPSK alle prese con un segnale ALE campione "letto" direttamente dal pc: decodfica a buon fine

Fatti alcuni test, pubblico volentieri il raffronto tra i vari settaggi IF BW del (mio) Tecsun PL-880 in SSB (25 mt) visti dal waterfall di MultiPSK (in assenza di segnale):

  
Come ben si vede con i filtri a 4 e 3 KHz non cambia nulla, quindi:


  • o qualcosa taglia l'audio in uscita  a poco meno di 2500 KHz (risposta audio del Tecsun? non credo dipenda dalla scheda audio del pc)
  • oppure questi filtri non sono "fulmini di guerra" (risposta non "piatta")

L'ovvia conseguenza e' che il modem del software di decodifica, non vedendo tutto lo spettro di 3 KHz, fatica a demodulare un segnale ALE debole.


La soluzione adottata

ho faticato un po' ma sintonizzandomi 500 Hz piu' in alto riesco a traslare il prodotto della rilevazione di qualche centinaio di Hz piu' in basso in maniera da entrare nella risposta audio del tecsun (al netto, una segnale ALE occupa una larghezza di banda pari a 1.75 KHz).  Spostando poi la finestra del modem di multipsk si riesce finalmente a decodificare.



(*)
IF SHIFT, funzione che trasla elettronicamente la frequenza IF 
Per il glossario dei termini usati, vedi radio glossario

 

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