HTT Kenwood TS 590SG

Reverse Engineering
Reverse-Engineering
Bild: Kenwood
Voll auf Empfang
Optimierungen im Kenwood
KW-Transceiver TS-590SG
Der zur HAM Radio im Juni vorgestellte Allmode-Transceiver
TS-590SG bietet wie sein Vorgänger TS-590S außergewöhnlich gute Empfängereigenschaften: Kenwood
hat sie durch eine ausgereifte Kombination von scharfen Roofing-Filtern, einer wirksame ZF-AGC und moAutor: Siegfried W. Best
dernster 32-Bit-DSP-Technologie messbar verbessert.
Tradition
bei24KENWOOD:
die letzte ZF von
kHz zur AnsteuerungLeistungsmerkma
des DSP TSMC
320C6726B von Texas Instruments. Für die weitere Funktionsverbessert
und
zuverlässig
gewohnt
beschreibung des
TS-590S
sei auf Ausgabewie
05/2014
verwiesen, – der T
online zu finden über infoDIREKT 400ei0514. Das Modell TS590SG hat derEmpfängereigenschaften
Hersteller an entscheidenden
Punkten
verbessert.
Herausragende
und noch
größerer
Dynamikbereich bei s
Feine
Unterschiede
Standardmäßig
mit 500-Hz- und 2,7-kHz-Roofing-Filtern*
Einige Neuerungen im TS-590SG hat Kenwood aus dem FlaggDas
Down-Conversion-Prinzip*
auf dieübernommen.
1. ZF von
schiff-Transceiver
TS-990S
So zum Beispiel die
11,374 MHz wird beim Empfang auf 15, 20, 40, 80
ausgefeilten
Algorithmen
der1.ZF-AGC
und
160 m verwendet.
Direkt hinter dem
Mischer (Automatic Gain Control;
und
einer
die den Mischverlust die eine schnelle KonfiguBild
1) Nachverstärkerstufe,
und eine neue Split-Funktion,
ausgleicht, folgen 6-polige monolithische
ration zusätzlich
zur2,7aktuellen
Split-Einstellung erlaubt. Eine
Quarzfilter
mit 500 Hz bzw.
kHz Bandbreite.
Diese Filter unterdrücken Signale in der unmittelweitere
Verbesserung
findet
sich
im Eingangsteil und in der Sigbaren Nähe des Nutzsignals und gewährleisten
einen
Dynamikumfang,
der mit
Up-Conversion
nalreinheit
des ersten
Überlagerungsoszillators.
Laut einem Test
nicht realisierbar wäre.
in
der
US-Zeitschrift
QST
ist
durch
die
scharfen
Roofing-Filter
Selbst wenn das Störsignal sehr nahe an der Empfangsfrequenz liegt, bleibt
der Dynamikbereich
„virtuell
flach“,
sodass
Signale
auch
unter
diesen
Umständen
klar
aufgenommen
werdenim
können.
der Close-in-Dynamikbereich (2 kHz Abstand) besonders
Doppelsuper-Empfangszweig verbessert und der Wert für Blo*cking
Down-Conversion
wird beim Empfang
CW, 121
FSK und
Bandbreiten
von 2,7
kHz oder
im 20-m-Band
wurde invon
dB SSB
aufbei
130
dB erhöht.
Bloweniger automatisch gewählt.
Eck-Daten
Tradition
bei KENWOOD: Leistungsmerkmale und Bedienkomfort
Allmode-Stationstransceiver KW / 50 MHz
•
verbessert
und
zuverlässig
W (SSB),
5...25 W (AM) wie gewohnt – der TS-590SG.
• Sender 5...100
14.000MHz
Through
1st Mixer
RF BPF
• Frequenzbereich (Empfang) 0,13...30 MHz, 50...54 MHz, RF Amp
VFO 1,3...60
MHz durchgehend und noch größerer Dynamikbereich bei starken
Herausragende
Empfängereigenschaften
B l o c Nachbarsignalen.
k Diagramm:
• Frequenzstabilität ±5 ppm, -10 bis +50 °C; IMD3-Dynamikbereich
Roofing Filter
14.000MHz
96
Through
1st Mixer
elektronik industrie
11/2015
RF BPF
IF 11.374MHz
to UP-Conversion Mixer
Through
6kHz
Post Amp
500Hz
2.7kHz
Through
6kHz
NB Filter
1st LO
DDS
Post Amp
2.7kHz
to NB
25.374MHz
Bild 1: Blockdiagramm des Eingangsteils bis zu den Roofing-Filtern. Diese
Auslegung ist für den großen Dynamik110
Hervorragendes Signal-Rausch-Verhältnis
durch DDS
bereich verantwortlich.
105
3rd Order Dynamic Range
Dynamic Range (dB)
115
100
Für den 1. Oszillator wird anstelle einer
95
herkömmlichen PLL/VCO-Schaltung ein
BildDDS
2: Wenn zwei Störsignale +2 kHz
(Direct90 Digital Synthesizer) eingesetzt, bis
der +20
den kHz neben der EmpfangsfreTS-590SG
85
Mischer
direkt ansteuert.
Bei der quenz
Down-liegen, liegen die Störsignale
TS-590S
80
(See Note) Bändern ist die
Konvertierung
auf den unteren
beispielsweise
bei 14,030 und 14,040
Conventional
Oszillatorfrequenz
niedriger
als bei
einer
75
KENWOOD
MHz
in 10 kHz Abstand. Der TS-590SG
transceivers
Umsetzung
auf eine hohe 1. ZF, sodass
das mit der ARRL-Messmethode
70
erreicht
1
10
100
realisierbare
Phasenrauschen
des 1. Oszillators
Interfering
signal separation (kHz)
­eine scheinbar flache IMD3-Charakte14.02MHz,ist
Mode
CW, das
Pre Amp
OFF, BW 500Hz
noch besser
und
reziproke
Mischen begrenzt
ristik.
wird.
Diese Kurven zeigen, was geschieht, wenn zwei Störsignale +2 kHz
bis +20 kHz neben der Empfangsfrequenz liegen.
Beispielsweise liegen die Störsignale bei 14,030 und 14,040 MHz in
10 kHz Abstand. Das Diagramm zeigt, dass beim TS-590SG mit der
Messmethode der ARRL eine scheinbar flache IMD3-Charakteristik
erreicht wurde.
Diese
bis +2
Beispi
10 kH
Messm
erreich
500Hz
Bild: Kenwood
mit SO-3 TCXO: ±0,5 ppm, -10 bis +50 °C
Standardmäßig mit 500-Hz- und 2,7-kHz-Roofing-Filtern*
• Empfindlichkeit: 0,5...0,13 µV (AM, SSB/CW) je nach Frequenz im
­Bereich 0,13...30 MHz,
µVvon
bei 6 m
Das Down-Conversion-Prinzip*
auf die1,3
1. ZF
11,374 MHz
wird beim Empfang
15, AM,
20, 40,FM,
80 FSK; 100 Speicherkanäle
Betriebsarten:
CW,auf
SSB,
•
und 160 m verwendet. Direkt hinter dem 1. Mischer
automatischer
Antennentuner (inklusive 50 MHz)
• Eingebauter
und einer
Nachverstärkerstufe,
die den Mischverlust
ausgleicht,
folgen 6-polige
Roofing-Filter
500 monolithische
Hz / 2,7 kHz
•
Quarzfilter mit 500 Hz bzw. 2,7 kHz Bandbreite.
Erster
ZF „Down
Conversion“
(1,8- bis 21-MHz-Bänder)
Diese•Filter
unterdrücken
Signale
in der unmittelbaren•Nähe
des Nutzsignals
undmit
gewährleisten
Eingebauter
Keyer
wählbarer A/B-Mode-Tastung
einen Dynamikumfang, der mit Up-Conversion
Low-level-TX-DRV-Buchse,
inklusive 135 kHz und HF-Ausgang
nicht•
realisierbar
wäre.
Selbst•wenn
dasCommand
Störsignal sehrII“-Funktion
nahe an der Empfangsfrequenz
liegt, bleibt der Dynamikbereich
„Sky
mit dem TH-D72E-Handfunkgerät
„virtuell flach“, sodass Signale auch unter diesen Umständen klar aufgenommen werden können.
Die Redaktion bedankt sich bei Kenwood für die Bereitstellung des
Testgerätes. Der TS-590SG ist im Fachhandel erhältlich. Kenwood
* Down-Conversion wird beim Empfang in CW, FSK und SSB bei Bandbreiten von 2,7 kHz oder
nennt einen UVP von 1850 € inklusive MwSt.
weniger automatisch gewählt.
Roofing Filter
IF 11.374MHz
to UP-Conversion Mixer
www.elektronik-industrie.de
Bild: Kenwood
W
ie der TS-590S von 2011 bietet der dieses Jahr in
den Markt eingeführte TS-590SG (Aufmacherbild) eine Zwei-Empfänger-Architektur, die das
Gerät abhängig von Empfangsband und Bandbreite automatisch auswählt. In den Bändern 160 m bis 10 m kommt ein
Doppelsuper mit einer ersten Zwischenfrequenz (ZF) von
11,374 MHz zum Einsatz, das ermöglicht den Einsatz scharfer
Roofing-Filter mit Bandbreiten von 2,7 kHz für SSB (SingleSideband Modulation) und von 500 Hz für CW (Continuous
Wave / Morsetelegrafie) und Datenmodes (4 in Bild 4). In den
anderen Bänder oder bei Bandbreiten größer 2,7 kHz in jedem
Band und beim reinen Empfang nutzt der TS-590SG eine
Abwärtsmischung in drei Stufen (Triple-Conversion) mit
einer ersten ZF von 73,095 MHz.
Im Empfangszweig verwendet Kenwood für den ersten LO
(Local Oscillator) anstelle einer konventionellen PLL/VCOSchaltung als DDS (Direct Digital Synthesizer) einen AD9951
von Analog Devices (6 in Bild 4). Beide Empfangszüge nutzen
Hinwe
REVIE
veröff
nen des 32-Bit-Fließkomma-DSP
Reverse Engineering
-Steuerung mit digitaler Signalverarbeitung ab der ZF-Stufe
-Steuerung mit digitaler Signalverarbeitung ab der ZF-Stufe
Weitere Funktionen zur Beseitigung von Störungen und Rauschen
SOFT-ATK
CONT
Demod
SOFT-ATK
CONT
AGC DET
IF Filter
Auto Manual
Notch
IF Filter
Auto Manual
Notch
AGC DET
Weitere Funktionen zur Beseitigung von Störungen und Rauschen
Demod
RX Audio
AGC DET
RX Audio
AGC DET
Bild: Kenwood
Wenn innerhalb der Bandbreite des RoofingFilters ein Störsignal vorhanden ist, das jedoch
Wenn innerhalb
der Bandbreite
Roofingaußerhalb
des ZF-DSP-Filters
liegt, des
könnte
dies
Filters
ein Störsignal
vorhanden ist,
das Effekt
jedoch
die
Empfindlichkeit
beeinträchtigen.
Dieser
außerhalb
des ZF-DSP-Filters
liegt,
dies
wird
vermieden,
indem der DSP
für könnte
die AGCdie Empfindlichkeit
beeinträchtigen.
Dieser Effekt
Steuerung
ausschließlich
das Nutzsignal
Bild 3: Blockschaltbild der verwird vermieden,
indem derwurden
DSP fürmitdiedieser
AGCauswertet.
Beim TS-590SG
IF DSP Filter
besserten
ZF-AGC und
AGCeSteuerung
i n z i g a r t i g eausschließlich
n Z F- D S P- A G Cdas
-Te c Nutzsignal
hnologie
Target Signal
Steuerung
bei Störungen
außerdurchgreifende
Verbesserungen
erzielt. mit
auswertet.
Beim
TS-590SG
wurden
dieser
e i n zhalb
i g a r t des
i g e nDurchlassbereichs.
Z F- D S P- A G C -Te c h n o l o g i e
Target Signal
AGC-Steuerung bei Störungen außerhalb
des Durchlassbereichs
durchgreifende
Verbesserungen erzielt.
Störungen außerhalb
deseinem
Durchlassbereichs
cking
ist der bei
Störträgerpegel,
bestimmten Freinderung AGC-Steuerung
von
Störungen
und
Rauschender bei
quenzabstand vom Nutzträger eine Empfindlichkeitsreduktion
nderung von
Störungen und Rauschen
um
SHI1F TdB verursacht.
olgt die
CUT/LO
l g t dmit
ie
DATA
CUT/LO
n man die
ATA mit
man die
age, selbst
fen, dass
n werden
ge,
selbst
rsituation
en, dass
n-Notchwerden
es Filters
situation
r dies mit
-Notchehmen.
es Filters
dies mit
hmen.
WIDTH
Dicht am Nutzsignal liegende Störer kann man
Wenn nur auf einer Seite des Nutzsignals eine
Störung vorhanden ist, kann man die Durchlasskurve auch durch die Einengung der Bandbreite
WID TH
SH IF T ohne die Bandbreite zu verändern.
ausblenden.
verschieben,
Dicht am Nutzsignal liegende Störer kann man
Wenn nur auf einer Seite des Nutzsignals eine
Ebenso
steigt
dermanZweiton-IMD-Dynamikbereich
(IntermoduSHIFT
Bandbreite
Störung
vorhanden
ist, kann
die Durchlasskurve auch durch die Einengung
WIDTH der
ausblenden.
verschieben, ohne die Bandbreite zu verändern.
Mehr Dynamik
lation Distortion) von 97 auf 106 dB. Es handelt sich hierbei um
Target signal
Target signal
SHIFT
WIDTH
den Pegelbereich,
in
dem ein Signal hörbar ist,
zwei oder mehr
Signale dieser Stärke aber noch keinerlei hörbare IntermodulaTarget signal
Target signal
tionsprodukte erzeugen. Außerdem hat Kenwood den reziproken
Mischerdynamikbereich verbessert, der jetzt bei 94 dB liegt, beim
ZF2).
Filter
TS-590S
waren es noch 91 dB (Bild
Auch im Triple-ConverI F Auto-Notch
A/B-Umschaltung
mit einem
sion-Empfangszug wurde der Dynamikbereich
erweitert.
Tastendruck
Beat
ZFSendeleistungs-Overshoot
Filter
Den
beim TS-590S bemängelnde
IF
Auto-Notch
Für
die VFOs A/B sind
A/B-Umschaltung
mit unabeinem
Notch Filter
Notch Filter
hat der Hersteller mittels Firmware-Update und einer Hardwarehängige
Filtereinstellungen FIL A/B
Tastendruck
Beat
Modifizierung der ALC (Automaticmöglich.
Level Control)
Auch
Diesesbeseitigt.
Feature
vor
Für die VFOs
A/B
sindistunabNotch Filter
Notch Filter
das Phasenrauschen konnte er senken,
besonders
im
weiten
allem
beim
Contest- oderFIL
Splithängige
Filtereinstellungen
A/B
Target Signal
Abstand vom Träger, da erzielt der Betrieb
Transceiver
jetzt -140
dBc/Hz.
zweckmäßig.
möglich.
Dieses
Feature
ist vor
allem beim Contest- oder SplitTarget Signal
Ausgang
für zusätzlichen Empfänger
Betrieb zweckmäßig.
Digitaler und analoger Störaustaster (NB1/NB2)
Zusätzlich
zum
analogen
Störaustaster
(NB1),
der
Digitaler
und
analoger
Störaustaster
(NB1/NB2)
du
r
c
h
a
u
s
d
a
s
b
e
w
ä
h
r
t
e
S
t
a
n
d
a
r
d
w
e
r
k
z
e
u
g
z
u mder
Zusätzlich zum analogen Störaustaster (NB1),
Ausblenden schwacher Störungen ist, verfügt der
durchaus das bewährte Standardwerkzeug zum
Transceiver noch über einen digitalen (NB2). Je nach Art
Ausblenden schwacher Störungen ist, verfügt der
der Störungen und Empfangssituation kann man so den
Transceiver noch über einen digitalen (NB2). Je nach Art
effektivsten Störaustaster wählen.
der Störungen und Empfangssituation kann man so den
effektivsten Störaustaster wählen.
1
DSP-Rauschminderung (NR1/NR2)
Für die Rauschminderung bietet der Transceiver zwei
DSP-Rauschminderung (NR1/NR2)
verschiedene Möglichkeiten: NR1 ist die optimale
Für
die Rauschminderung
bietet der
Transceiver
zwei
Methode
und bei allen Sendearten
einsetzbar.
NR2
verschiedene
NR1 ist die
hingegen
basiertMöglichkeiten:
auf dem SPAC-Verfahren
und optimale
ist vor
Methode
bei allen Sendearten einsetzbar. NR2
allem
bei CWund
wirksam.
hingegen basiert auf dem SPAC-Verfahren und ist vor
NR1
allem
bei CW wirksam.
Die spektral-subtraktive Rauschminderung wurde speziell
zur NR1
Verbesserung der Lesbarkeit schwacher SSB-Signale
Die spektral-subtraktive
Rauschminderung
speziell
entwickelt.
Dabei wird das
Grundrauschen wurde
abgesenkt,
zur dadurch
Verbesserung
der Lesbarkeit
schwacher SSB-Signale
ohne
die Signalqualität
zu verschlechtern.
entwickelt. Dabei wird das Grundrauschen abgesenkt,
NR1:Der Rauschpegel
wird ermittelt und
ohne dadurch die Signalqualität
zu verschlechtern.
2
3
subtrahiert, was das Nutzsignal anhebt.
NR1:Der Rauschpegel
wird ermittelt und
Target signal
subtrahiert, was das Nutzsignal anhebt.
Estimated Noise
Target signal
Reduced Noise
Estimated Noise
6
NR2
Reduced7
Noise
NR2 ist eine SPAC -basierte Rauschminderung und
i n s NR2
besondere
NR2:SPAC
a NR2
u c h ist
b eeine
i C WSPAC -basierteTarget
Rauschminderung
und
signal is extracted from
surrounding noise
n iunt zs bb aer,s odnad eesr e
a ua cuhc hR a ub secih eCnW NR2:SPAC
Target signal is extracted from
surrounding noise
auf
n uder
t z b Frequenz
a r, d a e s
4
des
a u cNutzsignals
h Rauschen
8
unterdrückt
(bei
auf der Frequenz
FM
nicht
wählbar).
des
Nutzsignals
unterdrückt (bei
Beat-Cancel-Funktion (BC1/BC2)
FM nicht wählbar).
Während das ZF-Auto-Notch-Filter einzelne starke
Störträger ausblenden kann, ist die Beat-Cancel-Funktion
Beat-Cancel-Funktion (BC1/BC2)
nutzbar, wenn mehrere schwache Träger den Empfang
Während das ZF-Auto-Notch-Filter einzelne starke
beeinträchtigen. BC1 ist besonders für schwache und/
Störträger ausblenden kann, ist die Beat-Cancel-Funktion
oder Dauerträger effektiv, BC2 hingegen bei periodischen
nutzbar, wenn mehrere schwache Träger den Empfang
Tönen wie CW-Signalen wirksam.
beeinträchtigen. BC1 ist besonders für schwache und/
oder Dauerträger effektiv, BC2 hingegen bei periodischen
Tönen wie CW-Signalen wirksam.
5
Der Transceiver ist an der Rückseite mit einer DRV-Buchse (Drive
Out) ausgestattet, an der das Sendesignal mit einem Ausgangspegel von etwa 0 dBm für externe Geräte zur Verfügung steht.
Bild 4: Hauptplatine mit Sende-Endstufe (1), TX-Filter (2) und automatischem Antennentuner (3). Auf der Unterseite: Roofingfilter (4), weitere
Es eignet sich für die Ansteuerung HF/
eines50-MHz
Transverters
oder direkt
TRANSCEIVER
Empfangsfiltern (5), der erste Überlagerungsoszillator mit DDS (6), Platz für
zum Senden im 135-kHz-Band. Über Menü lässt sich die Anteneinen TCXO (7) und FM-Diskriminator (8).
nen-Ausgangsfunktion einschalten,HF/
bei der
das Signal
über einen
50-MHz
TRANSCEIVER
te erweitern die Einstellmöglichkeiten einschließlich TX-Monitor,
internen Splitter (3 dB = ½ S-Stufe) von der Antenne über die
Sendeleistung:
100W CW-Mithörton, auch die Bedienung der TX-Tuning-Funktion
DRV-Buchse für einen externen Empfänger
ausgekoppelt werden
wurde verbessert. Empfangene Telegrafiesignale dekodiert das
kann, zum Beispiel einen SDR (Software-Defined Radio). So
Sendeleistung:
100W Gerät und zeigt sie im Display als scrollenden Text. Außerdem
kommt man auf Umwegen zur Spektrumund Wasserfalldarbietet die Steuer-Software ARCP-590G ein spezielles Fenster für
stellung – Merkmale, die Transceiver anderer Hersteller stanwesentlich mehr dekodierte Zeichen. (lei)
dardmäßig bieten.
n
Zudem bietet der TS-590SG einen verbesserten Bedien­komfort,
mit intuitiv nutzbarer Menüführung mit jetzt 99 Menüpunkten
Autor
Siegfried W. Best
statt 87 und großem Display, auf dem alle Informationen sehr
DF5SBA; freier Journalist in Regensburg.
gut ablesbar sind. Die Farbe der LED-Hintergrundbeleuchtung
lässt sich jetzt in zehn Schritten von Bernstein zu Grün ändern.
Der Sprachprozessor ist für das Senden über Mikrofon und für
gespeicherte Sprachansagen getrennt einstellbar. 20 MenüpunkinfoDIREKT 703ei1115
5
www.elektronik-industrie.de
elektronik industrie 11/2015
97
5
Bild: S.W. Best
zu sagen,
ondere
bei
u sagen,
, weniger
ndere
bei
IF ADC
Digital NB
RX IF
WOODweniger
IF ADC
Digital NB
RX IF
ür ist die
WOODAnalog
hmen,
die
AGCV
DAC
AGC DET
AGCV
r ist die
lmen,
TS-990S
Analog
die
AGCV
DAC
AGC DET
AGCV
rarbeitete
OUT Band
TS-990S
ATK/REL
gesamten
Manager
arbeitete
OUT Band
s
starken
ATK/REL
gesamten
Manager
ormance. Blockschaltbild der ZF-AGC
starken
rung wird
ormance. Blockschaltbild der ZF-AGC
n beeinung wird
Interfering signal
ng-FilterRoofing Filter
n beeinInterfering signal
von dem
ng-FilterRoofing Filter
on dem
IF DSP Filter