Airspy HF+ je SDR přijímač od stejných vývojářů jako Airspy R2 a je to tentokrát SDR, zaměřený na posluchače dlouhých, středních a krátkých vln. Pokrývá ovšem i část rozsahu VHF, a to 60 – 260 MHz. Existuje rovněž ve dvou verzích – starší Airspy HF+ dual port, a novější AirspyHF+ Discovery.
Airspy HF+ dual port
Krátce po dokončení vývoje Airspy R2, začal vývojový tým pracovat na kvalitním přijímači, pokrývajícím kmitočty pod 30 MHz, i z důvodu, že kombinace Airspy R2 + upconvertor Spyverter nepřinesla tak dobré výsledky, jak by si mnozí přáli. V roce 2017 se začal prodávat zbrusu nový SDR, a i přes některé nedostatky způsobil opět nadšení. Za cenu okolo 200 USD jste totiž dostali SDR, které mohlo kvalitou konkurovat opět několikanásobně dražším přijímačům.
Blokové schéma Airspy HF+ dual port
Jako srdce přijímače, tuner, je použit obvod STA709. STA709 je jednočipový, čtyřpásmový front-end tuner speciálně přizpůsobený pro systémy SDR (Software-Defined-Radio). Ve spojení s aplikačním procesorem umožňuje STA709 realizovat řešení SDR pro příjem analogových (AM/FM/WX) a digitálních standardů pozemního vysílání (např. HD-Radio™/DAB/DRM). STA709 je vybaven nízkošumovými zesilovači (LNA) pokrývajícími pásmo AM (LW/MW/SW), pásma FM a VHF, pásmo DAB-III a pásmo L. Po filtrování IF na čipu digitalizuje STA709 signál pomocí ADC s vysokým dynamickým rozsahem ΣΔ před komplexní fázově-kvadraturní konverzí signálu v základním pásmu a poskytuje digitální výstup do aplikačního procesoru. Digitální signál základního pásma je přenášen do aplikačního procesoru prostřednictvím flexibilního a konfigurovatelného sériového digitálního rozhraní, které pracuje buď jako jednosměrné I2S, LVDS I2S nebo JESD204B. STA709 nabízí špičkové výkony v oblasti rádiových frekvencí pro automobilový průmysl s minimálním počtem externích součástek.
Tuner v modelu HF+ je jedním z prvních, který využívá architekturu „Polyphase Harmonic Rejection“. V podstatě to znamená, že harmonické, vznikající ve směšovacích stupních jsou přirozeně filtrovány, takže požadavky na filtraci vstupní části jsou mnohem mírnější. Na rozdíl od tunerů používaných v jiných SDR je tedy u tohoto tuneru velmi nepravděpodobné přetížení ve směšovacím stupni. Další výhodou této architektury je, že směšovač má velmi nízké ztráty, takže LNA v tuneru musí používat pouze nízký zisk, což mu dává velmi vysokou hodnotu IIP3. U prvního LNA, který je obvykle dalším místem nasycení a imermodulací, je tedy velmi nepravděpodobné, že by se v konstrukci HF+ nasytil. K většině zesílení dochází až za směšovacím stupněm s filtrovaným úzkopásmovým výstupem tuneru.
ADC je 16 bitový a používá konstrukci „Sigma Delta“ (ΣΔ). Vzorkovací kmitočet je 36 Msps. ADC Sigma Delta má v podstatě přirozenou filtrační schopnost díky své úzkopásmové povaze. Místo toho, aby viděl například signál o frekvenci 30 MHz, vidí pouze 1 až 2 MHz, čímž se zvyšuje dynamický rozsah a snižuje pravděpodobnost přetížení mimo pásmo. Za převodníkem ADC následuje DDC, který decimuje výstup z převodníku ADC, čímž zvyšuje efektivní počet bitů na 18. Čím více bitů, tím větší rozlišení digitalizovaného VF signálu, takže slabé signály se při převodu z analogového na digitální signál méně ztrácejí. Data se pak posílají do mikrokontroléru a přes USB do PC. Jako mikrokontrolér se používá Atmel AT SAM3U, což je ARM® Cortex™-M3 taktovaný na 96 MHz s 256 kB flash paměti. Výstupní IQ stream je 16 bit/768 Ksps, ale použitelná šířka pásma je o něco užší, 660 kHz. Ve skutečnosti to není mnoho, ale pro KV a některé účely v pásmu VKV to stačí.
Specifikace přijímače:
- kmitočtový rozsah 9 kHz – 31 MHz, 60 – 260 MH
- MDS – HF @ 15 MHz: -140.0 dBm (500 Hz šířka pásma), tj. 0.02 uV / 50 ohm
- MDS – VHF: -141.5 dBm (60 – 108 MHz), -142.5 dBm (118 – 136 MHz), -140.5 dBm ( 136 – 174 MHz), -140.0 dBm ( 174 – 260 MHz)
- +15 dBm IIP3 na HF a +13 dBm na VHF
- BDR 110 dB na HF a 95 dB na VHF
- 120 dB potlačení zrcadlových kmitočtů
- 660 kHz šířka pásma při vzorkovacím kmitočtu 768 ksps (v poslední verzi fw 912ksps)
- 18 bit DDC
- +10 dBm max. vstupní signál
- kmitočtová stabilita 1PPB
- velmi nízký fázový šum (-110 dBc/Hz @ 1kHz separation @ 100 MHz)
- vstupní pásmové filtry + trackinf filtr
- 2x SMA anténní konektor (HF + VHF), 50 ohm
Praktický poslech:
První věc, kterou je třeba zmínit je to, že se jedná o extrémně citlivý přijímač, jeden z nejcitlivějších přijímačů co jsou na trhu. Hodnoty MDS hovoří za vše. Ovšem citlivost samotná nezaručuje zda přijímač bude opravdu kvalitní. V tomto případě ale i ostatní parametry jsou velmi dobré. Zejména dynamický rozsah je famózní, vzhledem k ceně přijímače. 110 dB v pásmech pod 30 MHz směle konkuruje těm nejdražším přijímačům. Některé výtky směřují k tomu, že je možné zobrazit pouze 660 kHz spektra, tedy není např. možné obsáhnout najednou celé středovlnné pásmo. Pro mě osobně toto nikdy problém nebyl a nijak mi to neomezovalo. Co už je horší u této první verze HF+ je nedostatečné filtrování nežádoucích signálů, kdy v některých případech můžeme vidět ve spektru signály na místech, které tam nemají co dělat. Tento problém se vyskytuje zejména na kmitočtech pod 150 kHz a na spodních pásmech krátkých vln. Podobný problém jsem mohl pozorovat i na VHF, kdy do horní části leteckého pásma pronikají silné signály z UHF pásma 460 MHz. Zejména první verze přijímače z původním firmwarem měly tyto problémy hodně zřetelné, a bylo to nepříjemné. Rovněž nebylo možné nijak nastavit chování AGC ani nastavení zisku přijímače, vše řídila automatika.
Na základě toho byly doporučeny některé úpravy a vydány nové verze firmware a ovladačů. Ty už umožnily vypnout AGC a v případě potřeby nastavit zisk ručně, čili ho v případě potřeby snížit na přijatelnou mez. Rovněž bylo možné softwarově vypnout a zapnout předzesilovač v přijímači. Rovněž byla zveřejněna možnost, udělat některé HW úpravy ve vstupní části příjímače. Tato úprava se nazývá jako „R3 mod“ a spočívá v nahrazení z výroby osazeného kondenzátoru 300 pF mezi anténním konektorem a HF vstupem SA709 buď propojkou, nebo indukčnostní 10 uH. Obě úpravy vylepší znatelně poslech zejména na spodní části rozsahu přijímače v pásmech LW a MW. Veškeré neduhy přijímače však vyřešilo až vydání nové verze Airspy HF+ s označením Discovery.
Airspy HF+ Discovery
Novější verze přijímače Airspy HF+ spatřila světlo světa v roce 2019. Princip i většina parametrů zůstává stejná jako u původní verze, a odstraňuje některé problémy, které se vyskytovaly u původního Airspy HF+ Dual Port. Krásné kovové pouzdro bylo bohužel nahrazeno menším, plastovým, a přijímač má pouze jeden anténní konektor SMA, společný jak pro pásma HF, tak VHF. Osobně dávám raději přednost dvou nezávislým vstupům. Oproti původní verzi se opravdu zlepšil poslech v pásmech pod 30 MHz, kde nyní není co vytknout. Citlivost fenomenální, odolnost a dynamický rozsah také. Opravdový DX přijímač. Bohužel ale subjektivně mám pocit, že se poněkud zhoršila citlivost v pásmech VHF nad 118 MHz. V pásmu FM poslouchá stejně. Ovladače jsou kompatibilní s původní verzí HF+. Cena přijímače je 5600 – 5900 Kč.
