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2013年10月21日 (月)

受信機内部の遅延を調べる(補足あり)

先日

  「GPSとBPM

の記事で「BPMの電波が東京まで届くのに0.013秒かかっている」と書いたのですが一言でいうとこれは間違っていました

BPMの電波はラジオで受信しているわけですが安物のラジオだしシンプルに作ってあるはず、AMのラジオでの受信機内部の遅延なんてゴミみたいなもの、ということで計測したものをそのまま記事にしていました。

ところがふととんでもないことに気付きました。

  「オレのラジオってDSP付き?

  「ということはひょっとしてデジタル?

となると話は別なわけでさっそく遅延がないか調べてみました。

方法は二つです。

ひとつは信号源を準備し信号源から直接記録した波形とラジオで再生した音を記録したものを比べるという方法です。
信号源をどうするか問題なんですがめんどうなのでこれも例のGPS受信モジュールのTXA出力を使ってしまいます。

ふたつ目はもうこれはぜったいアナログというラジオ(防災用の手回し発電機付きラジオ)とBPMの受信に使ったDSP付きのラジオの受信出力を比較する方法です。

結果はどちらも同じでBPMの受信に使ったラジオは直接的な録音やアナログラジオと比較して0.003秒の遅延が認められました。

最初の方法は波形が同一にならないので比較が難しいのですが、ふたつ目の方法だとほとんど同一の波形なので細かく遅延の状況が確認できます。あんまり意味がないのですが書いておくと0.00285秒の差がありました(最後の5は4でも6でもないという意味ではなく0.0028でも0.0029でもないという程度にとってください。今はPCで録音して比較していますがこのくらいが時間分解能の限界です)

関係各位__さん__に心からお詫び申し上げます m(._.)m

BPMの遅延についてはできるだけ条件を整えた上で再度測定の上あらためて記事にさせていただきます(今は正確に測るためラインから録音しようとしているのですがBPMの電波が微弱で信号がラインからのったGPS受信モジュールやPCの雑音に埋もれてしまいGPSとの比較データがまだ作れていない状況です)

受信波(音声出力)の比較
$池袋駅南口の天文計算

今回はいずれもラインからとっていますので空気中の遅延はありません。
波形が若干異なっていますがこれは周波数特性が違うためでしょう。

(2013-10-21 07:57:40)
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気になってきたのでちょっと書いておきたいことがあります。

以前

    「電波時計モジュールが「使えない」理由

などに電波時計モジュールは遅延が数十ミリ秒あって使えないという話を書きました。電波時計モジュールも一言で言えばラジオです。電波時計モジュールはひどい遅延があってなぜ“ふつうの”ラジオではほとんど遅延がないのかと腑に落ちない方もいらっしゃると思います。
記事で例にあげた電波時計モジュールで遅延が発生するのは半値幅10Hzと極端に帯域の狭いフィルターを使っているため波形がなまってしまうためだと思われます。一方ふつうのラジオは数kHzという広い帯域がありますので波形がなまって遅延するというのはこの記事に書いたレベルの話だと検出できないと思います(逆にJJYの受信機をふつうのラジオのように作ればそんなにひどい遅延は起きないはずです)

それから私のラジオはDSP(デジタルシグナルプロセッサー)を使っているため遅延が発生していいるのだと思います。
DSPが使ってなければ周波数表示がデジタルでもそのこと自体で遅延することはありません。周波数表示がデジタルなのはローカルオシレータの周波数をデジタル(PLL)で制御している(あるいは測定している)ということであってここは信号の通り道とは無関係な部分だからです。
DSPを使っているラジオにはたいてい誇らしげ(?)にDSPと書いてあるのですぐにわかると思います。また音量のレベルがデジタル表示されるものや帯域が細かく変化できるものはたぶんDSPが使ってあると思います。

(2013-10-21 09:55:28)
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