局発またはクロックを低位相雑音化したSSB送信及び受信のSNR、THD 及びIMDについて：CW受信用オーディオ（EQ）フィルター設定含む　：JA2GXU

アマチュア無線

前書き

1. トランシーバー及び受信機の局発及びクロックの低位相雑音化の経緯

　SSB受信時に微弱信号の了解度を上げる為に必須となります局発及びクロックの低位相雑音化について、2006年から具体的に検討を始めました。それは、当時のHPSDRのSDR導入検討とそれ以前（1970年代）からのフラグシップ機（ICOM, Kenwood(TRIO), Yaesu）、軍用機（Collins, Cubic, Eddystone, Hagenuk, Harris, Plessey, Racal, Redifon, Rohde & Schwarz, Sunair, Telefunken, Ten-Tec, Thals, Watkins-Johnson）等の調査比較（Collins,Cubic,Hagenuk,Telefunken等確認等の為に購入し、廉くない勉強代に？）に始まり、特に局発及びクロックの位相雑音の調査比較も含めました。その時点に調査した結果等から現在に至る迄と、それ以前も含めARRL等を調査しました。処が、局発及びクロックの位相雑音が離隔10kHz未満に関して、調査した限り、アマチュア無線関連では公に誰一人として全く何も議論も討論もされていませんでした。これ等の問題を解決する為に、当方がこの問題を提起しました。

第一弾及び第二弾として、ARRLへは、2014年以降にQEX用記事として、「MRSL（最小解読信号レベル）」に関して2回論文を投稿しましたが却下されました。

当方が提起しましたMRSLに関して、ARRLの極めて保守的な姿勢と通り一遍の業務的な回答により、止む無くホームページを2021年に立ち上げる事にし、最初に英文でMRSL（最小受信解読レベル）の論文を記載しました。その英文ページの中の比較表により、ARRLのMDSのデータは全く意味が無い事が判りました。

英文ページ：MRSL(Minimum Readable Signal Level) for HF Transceiver and low phase noise requierments in LO or Clock : JA2GXU | Low LO Phase Noise Requirements in HF Transceiver : JA2GXU

トランシーバー及び受信機の局発及びクロックの低位相雑音化は、特にSSB受信時のノイズフロアを改善し、微弱信号の了解度が上がり、より小さい信号強度（MRSL）でも受信解読出来ます。尚、MRSLを具体的に測定評価する場合には、Rohde & Schwarz又は、Keysight Technologiesの超低位相雑音のSGが必要です。低位相雑音の10MHz外部標準もレベルに依り、コスト的に超低位相雑音のSGと遜色ありません。

局発及びクロックの低位相雑音化は、SSB送信時に、高いSNR、極めて低いノイズフロア、高音質化が可能で、DPD（デジタル・プリ・ディストーション）による送信時IMD改善（-60dB未満）による極めて少ないスプラッター及び送信時のコンポジット雑音を最小にする事（離隔10kHz＜-140dBc/Hz、及び離隔100kHz＜-145dBc/Hz）により、近接局に妨害を与える事無く高音質な音でSSB送信が出来ます。

尚、局発及びクロックの低位相雑音化に関するSSB送信時の改善は、調査した限り、現在迄にARRLを含めアマチュア無線関連では公に誰一人として全く議論も討論もされていません。それらの問題を提起し解決する為にも、このホームページを立ち上げました。

2. プロオーディオ業界の関連する事

2-1．モガミ製2534アナログオーディオ用600Ω平衡ケーブル　

　日本のスタジオ設備類、ステージ、レコーディング・スタジオ等に標準的に敷設されていますアナログオーディオ用600Ω平衡ケーブルは、芯線に4芯２対（低雑音）架橋ポリエチレン絶縁OFC電線（自然な音になる主因）を使用し裸銅線横巻シールド構造のモガミ製2534です。このケーブルは、ニューヨーク、ロスアンゼルス、サンフランシスコ等アメリカ各地及び北欧等で標準的にスタジオ設備等に敷設されています。

尚、Belden製等は、標準的には採用されていません。

2-2. Rupert Neve

①Rupert Neve が 1980年代にGeorge Martin’s Neveコンソール用へオリジナルデザインをした事。その際に、マイク用トランスとしてLundahl製マイク用トランスを使用し、Neveサウンドを醸す基本となりました。

②Focusrite マイクプリアンプISAシリーズは、1980年代にRupert Neve が George Martin’s Neveコンソール用へオリジナルデザインをした事により生まれました。マイク用トランスとしてLundahl製マイク用トランス：LL1538を使い、Neveサウンドを醸しています。

③Focusrite マイクプリアンプ ISA430MkⅡは、チャンネルストリップのユニットの1CHマイクプリアンプで、基本的にオリジナルのISA110マイクプリ及び後続のISA130のダイナミックス・セクションから構成され、それ等は、Rupert Neve が George Martin’s Neveコンソール用へのオリジナルデザインを行った物の応用です。

3. オーディオ・インターフェース

3-1.USBオーディオ・インターフェース

　　USB2.0のデータ転送速度は、480Mbps、転送速度は、60MB/sですのでレイテンシを小さく出来ません。従って、音声遅延が発生します。オーディオに使う場合も、分解能が24bit迄が多いので高音質はあまり期待出来ません。メーカーに依り、特色（異色）あるNGサウンドになる場合があります。

　　USB3.0USB3.1Gen1のデータ転送速度は、5Gbps、転送速度は、625MB/sですので,　この場合のレイテンシ及び音声遅延は、改善されましたがあまり期待出来ません。

Super Speedとも言われていますが、このクラスのI/Fで漸くハイエンドに該当します製品が見当たります。

3-2.Thunderboltオーディオ：インターフェース

　　Thunderbolt2以上のオーディオ・インターフェース（3及び4は、シングルレーン）のデータ転送速度は、20Gbps、転送速度は、2.5GB/sです。従って、低レイテンシで音声遅延が最小に出来ます。このクラスのI/Fでは、ハイエンドの機器が揃っています。

4.　周波数時間標準系

4-1.BVA SC_Cut OCXO OSA8607-08又はRacon HSO14-SMA1-08-5M

周波数時間標準系では、高安定で一般的に使われていますBVA OCXO

  • 周波数安定度が、E-14台（10のマイナス14乗台、短期周波数安定度では、セシウム周波数時間標準を凌ぎます）
  • 位相雑音は、1Hz離隔：-130dBc/Hz, 10Hz離隔：-150dBc/Hz, 100Hz離隔：-157dBc/Hz, 1kHz離隔：-160dBc/Hz

本文

１．局発またはクロックを低位相雑音化したSSB送信時及び受信時の仕様

　表１は、局発またはクロックを低位相雑音化したSSB送信時の仕様と、FM放送局仕様との比較です。

　局発またはクロックを低位相雑音化したSSB受信時の仕様は、SSB送信時の仕様に準じます。

　　表１．局発またはクロックを低位相雑音化したSSB送信仕様とFM放送局仕様との比較　

　　 表2．局発またはクロックを低位相雑音化したSSB送信仕様

1-1. 局発またはクロックの低位相雑音化の必要性について

　1）SDRでApache LabsのANAN-8000DLE、ANAN-7000DLE、ANAN-6000DLE及びANDROMEDAに内臓されたクロック用TCXOの位相雑音によるAF帯域幅に関して

  • ①AF帯域幅：300Hz～3kHz間のSNRは、120dB以上
  • ②AF帯域幅：10Hz～3kHz間のSNRは、80dB
  • 受信時に微弱信号の了解度を上げる為にSNRを120dB以上にする場合は、AFの最低周波数を、200Hz以上に設定する必要があります。
  • 設定例：300Hz～2.7kHz(主に、DX用設定)、300Hz～2.4kHz、300Hz～2kHz(主にCW用)
  • ラグチュー時の設定例：10Hz～3kHz（但し、低位相雑音の外部10MHz基準入力が必要）
  • 注）他のメーカーのSDRに内臓されているクロック用TCXOでは、この位相雑音が悪い為に上記の性能を実現出来ません。（但し、2017年迄）
  • 上記②のAF帯域幅：10Hz～3kHz間のSNRを120dB以上にする為には、離隔10Hzの位相雑音を、-120ｄBc/Hz未満(-130dBc/Hz未満が望ましい）の低位相雑音の外部10MHz基準入力の接続が必要です。
  • これにより漸く所謂HiFiSSBの基礎が成り立ちますし、本来の肝心の微弱信号受信時、特にSSB微弱信号受信時の了解度の大幅な改善に役立ちます。

　表3.　LOまたはClockの位相雑音比較　

２）局発またはクロックの低位相雑音化に拠るHiFiSSBの基本

  • ① クロックまたは局発の低位相雑音化：位相雑音が離隔10Hz時に、-120dBc/Hz未満（-130dBc/Hz未満が望ましい）
  • ② SNRは、120dB以上
  • ③ AFの直線性は、0.5dB未満（1kHz基準:30Hz～3kHz)
  • ④ THDは、0.01%（-80dB)未満
  • ⑤ 送信時IMDは、-60dB (-54dBc)未満（現状では、Predistortionが必須）
  • 以上の項目が満足出来ましたら、所謂HiFiSSBとなります。
  • ・
  • ところが、当方はそれ等を意識していなく、趣味を満足出来る構成にしましたら、結果的にFM放送局仕様等も凌駕する性能になっています。

２．使用機器類は以下の通り

２-１. 低位相雑音が必要な外部10MHz標準

　１）FTS1000Bが内蔵されたFTS1050AをGPSと特殊同期

　２）BVA 8607-08をGPSと特殊同期し、10MHz出力化

　 表4. 位相雑音比較

　表5. 特殊同期した低位相雑音OCXOへ同期したHFトランシーバーのMRSL改善

　表6．周波数安定度比較

２-２．オーディオ・インターフェース

　１）USBオーディオインターフェース

  • 入出力：アナログ 600Ω 平衡、 ADAT、S/PDIF、 AES/EBU 及び Blank Fream Signalに依るClock同期
  • AD/DAが、24bitの分解能により、ダイナミック・レンジが広がり、分解能が上がります。
  • Word Clockは、44.1kHz～192kHz迄対応してます。
  • ワードクロックは、GPSに特殊同期した高安定・低位相雑音のBVA OCXO OSA 8607-08 又は、SC_Cut OCXO FTS 1000Bを使用し、10MHzへ分配供給する周波数時間標準に接続したワードクロック発生器からの高確度・高安定且つ、低ジッターの96kHzへ接続し、高いSNRを保持しています。
  • 現在は、Jitter <1ps (SNR >154dB(~3kHz)（暗騒音が無音:SNR120dB以上） 又は、4psです。
  • ASIO化、Windowes のカーネル・ミキサーを経由しません。
  • Windowsで使用するパソコンは、一般的な性能のPCの用意が必要です。
  • SSB送受信時の基本的な音の周波数特性、ダイナミック・レンジ及びTHDは、18i20の仕様に準じます。従いまして、極めて低いノイズフロアであり、ハイエンド・オーディオ同等のPureな音になります。

画像1. Focusrite Scarlett 18i20(Gen1&2) USB2.0 Audio I/F (Gen1～Gen3レイテンシ改良無)

  • USB2.0のオーディオインターフェースとして、オーディオ、Skype及びSDR機器と使用しているFocusrite Scarlett 18i20 (Gen1)です。あるメーカーの異色な音がするI/Fと比較し、自然な音質（所謂HiFi）で使い易い機器です。

２-３. マイクプリアンプ等

１）Focusrite ISA430 MKⅡ： チャンネルストリップのEIA 2Uのマイクプリアンプ・ユニット

  • 1CHマイクプリアンプ（リボンマイク用Z設定等有）、フィルタ、パラメトリックEQ、シェルビングEQ、VCA/光コンプレッサ/リミッタ、ゲート、ディエッサ及び24bit ADC
  • マイク入力：アナログ600Ω平衡 (Lundahl製マイク用トランス：LL1538) 自然なNeveサウンドを醸す基本となります優秀なマイク用トランスを使用
  • 出力：アナログ600Ω平衡、AES/EBU 110Ω平衡、S/PDIF 75Ω同軸
  • Wordクロック 入出力：ワードクロックは、GPSに特殊同期した高安定・低位相雑音のBVA OCXO OSA 8607-08 又は、SC_Cut OCXO FTS 1000Bを使用し、10MHzへ分配供給する周波数時間標準に接続したワードクロック発生器からの高確度・高安定且つ、低ジッターの96kHzへ接続し、高いSNRを保持しています。
  • SSB送信時の音の周波数特性、ダイナミック・レンジ、THDは、ISA430 MKⅡの仕様に準じます。
  • このマイクプリアンプは、基本的にオリジナルのISA110マイクプリ及び後続のISA130のダイナミックス・セクションから構成され、それ等は、Rupert Neve が George Martin’s Neve コンソール用へのオリジナルデザインを行った物の応用です。
  • 送信時は、伝説的な自然なNeveサウンドになり、低いノイズフロアにより ゲートを使用した時の背景音の削減、並びにコンプ使用時には音声の了解度が上がります。

画像2．Focusrite ISA430MKⅡ（リボンマイク用設定例（Air機能含む））

２）イコライザー（EQ）

受信時の了解度向上及び送信時の明瞭度向上の為にイコライザーの使用は必須です。何故なら、下記の表に示すVoice frequency allocation即ち音声周波数割当に示す様な設定が必要になります。この様な設定は、一般的なアマチュア無線用トランシーバーでは不可能です。

表 ７. 音声周波数割当表

上記の表に関連して、送話時の明瞭度が高い代表的なマイクの例として、下記に示します1964年に発売されたAIWAのDM-47(Z: 10kΩ、UNBAL(回り込みし易い))が、あります。この様な周波数特性を実現する為に、既成のリグに内蔵するイコライザーやソフト付属のイコライザーを検討しましたが、バンド幅及び分割数が不十分な為に要望するこの周波数特性が実現不可能です。尚、DM-547は、周波数特性がリニアで、600Ω(BAL)と10ｋΩ(UNBAL)のデュアルインピーダンスですが、明瞭度が良い送話用として適していません。

パンフレット １．AIWA DM-47

この様な周波数特性を実現する為に、検討しました結果、20Hz～20ｋHz間を31 or 29バンドにしたイコライザーが使える事が解りました。下記の表に、メーカー、モデル、THD、SNR、HPF、LPF、ATTの主要なカタログ値等を纏めました。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

表８．31 or 29バンドのイコライザー比較表

上記の比較表に関連して、受信用EQは、31 or 29バンド及びTHD：0.005%未満で可変式HPF及びLPFが設定出来る事が必要且つ十分条件です。送信用は、31 or 29バンド及びTHD：0.01％未満(実力値 0.005%未満)が必要且つ十分条件です。上記の比較表に関連して、処理信号純度が上がるブランクフレーム信号又はクロック等に同期出来る製品は、DEQ1024、DEQ2496、SRP-E300です。

AIWA製DM-47の周波特性を、31 or 29バンドのEQ設定へシミュレーションし、上限周波数を3.15kHz、下限周波数を200Hzにし所謂電話近似用にした結果を下記に示します。

グラフ１．AIWA DM－47 シミュレーション改 周波数特性及び設定

この周波数特性に追加して、特に受信用としてHPF: 50HzとLPF: 4kHzを併用する事が望ましい、何故なら受信系に使用する一般的なリグにはこの様なフィルターは装備されていません。尚、この周波数特性は、送受信用として明瞭度及び了解度が良く通常運用が可能な特性と考えられます。

DX用等に特に明瞭度優先とする場合の送信時のイコライザーの周波数特性例は、下記に示します。　200Hz～500Hz間を0dB、600Hz～1kHz間を＋6dB、音声の自然さと電話通話近似品質向上を図り、1kHz~2kHz間を600Hz～1kHz間から段階的に-3dB設定、2kHz～3kHz間は+3dBに設定して、ディエッサと略同様の音声摩擦音の適正化、明瞭度が良い通話、聴解疲労軽減を図ります。この設定は、±6dB設定の値であり、±12dB設定では、この等の数値がプラス側は、＋12dBの設定値になり、マイナス側は、-12dBの設定値に自動的シフトします。尚、マイクプリのHPFは、150Hz設定、LPFは、4kHzに設定します。

グラフ２. 周波数特性 Midium Boost＆ High Att 及び設定

グラフ3. Phone用周波数特性 200～3.15kHz

グラフ4. Phone用周波数特性 63Hz～4kHz

当局が使用していますイコライザー（EQ）は、受信系がSony SRP-E300(THD: 0.01%未満)、送信系は、Sony SRP-E1031(THD: 0.005%未満)です。尚、THDが、0.01%未満(実力値 0.005%未満)必要なのは、システム上低歪率を要求する為です。Sony SRP-E300の内部処理は、総て48bit処理されており、入出力は、 20bit 48kHz A/D D/Aで構成されております。　処理信号純度が上がる、ブランクフレーム信号に依る48kHzへ同期しています。

グラフ5. CW用EQ設定例　中心周波数：400Hz

グラフ6．CW用EQ設定例　中心周波数：630Hz

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: EQ-settingC400CW_W-1024x648.jpg

グラフ7．CW用EQ設定例　中心周波数：400Hz BW:250Hz

グラフ8．CW用EQ設定例　315Hz～1kHzワイド

画像 ３．Sony SRP-E300 Digital EQ

受信系EQ のHPFの等価HPFは、50Hz、等価LPFは、4kHzに設定し、周波数特性設定は、FLAT(63Hz~4kHz) 及び電話近似特性(315Hz~3.15kHz)、CW用設定(400Hzセンター BW:250Hz）、CW Wide (315HZ~1kHz) 、Phone01設定：AIWA DM-47近似、及びPhone02設定等を利用し、受信時の雑音低減を図っています。尚、Sony SRP-E300は、上記のCW用設定に示す様にワンタッチで切替てCW用フィルターとしても使っています。ピーク形状が、Q設定4.3又は7.0及び0.31～19.4迄可変可能ですので重宝しています。

送信系は、マイクプリにFocusrite ISA430MKⅡを使用し、その内蔵HPFは、50Hz、LPFは、4kHzに設定し、Insert 2 へ接続した外部EQ Sony SRP-E1031へ設定した周波数特性は、上記グラフ１．のAiwa DM-47近似又は、上記グラフ２．の周波数特性に設定します。

更に、リボンマイク用設定、マイクエアー、ディエッサ、コンプレッサー、ゲート及びエクスパンダーの設定をしています。　

画像 ４. ISA430MKⅡ Back Panel

画像５．は、別途の送受信システム用として、用意しましたDEQ1024と231Bです。Behringer DEQ1024は、受信系に使い、dbx 231Bは、送信系に使います。DEQ1024には、MC3又はMC3+による96kHzのブランクフレーム信号により、外部同期を掛けています。(パネル右上の黄色表示）（但し、アナログ入力時に、96kHzのブランクフレーム信号により外部同期が掛けられる事は、メーカーのマニュアルには一切記載されていませんし、無論再生信号純度が上がる事も記載されていません）

画像５．Behringer DEQ1024とdbx 231B

２－４．マイクについて

　１）SHURE KSM353/ED ダイナミック型リボンマイクロフォン

  • Roswellite(TM)（ロズウェライト）と言うカーボンナノチューブ製リボンを使用
  • （アルミニウムの半分の軽さ、鋼鉄の20倍の強度（繊維方向の引張強度ではダイヤモンドを凌駕）と大変に靭（しなやか）な弾性を持つ特性があります）
  • 周波数特性:30Hz～15kHz（最大、18kHz迄）、SPL:146dB

画像 6. Shure KSM353/ED リボンマイク(ポップガード追加）他

２） 導入予定のマイク

  • AudioTechnica AT5047 コンデンサマイク
  • 周波数特性: 20Hz～20kHz、SPL: 148dB
  • 音声出力用トランスを内蔵し、AT5040と比較しリアルな音を伝送し、且つEMI対策も兼ねます。

画像 7. AudioTechnica AT5047 コンデンサマイク

３）マイク用ケーブル

  • ① モガミ製 2534 4芯2対の芯線は架橋PE絶縁OFC電線、外皮は裸銅線横巻シールド
  • 　 コネクタ：NEUTRIK製 XLR及びTRS、EMI対策用フェライトコア：TDK製 ZCAT1730

２-５．SDR型HFトランシーバ

１）Apache Labs：ANAN-8000DLE（PEP出力：200W）

  • 送信時IMD：<-70dB (-64dBc)
  • AF系入出力は、USB_I/Fまたは、Thunderbolt I/F の アナログ600Ω平衡、S/PDIF 75Ω同軸 等（SDRに内臓のAF系は、趣味が合いませんので使いません）
  • GPSに特殊同期し分配した10MHzへ同期

２-６．アナログ型HF送信機及び受信機(軍用）

１）Racal MA3751+TA3762 （PEP出力：200W）& RA3702

  • トランシーブ制御及び操作は、μCPU制御に拠るリモコン可能です。
  • AF系入出力は、 アナログ600Ω平衡
  • 外部同期は、GPSに特殊同期し分配した10（又は、5 or 1）MHzへ同期

画像 8. Racal MA3751+TA3762 & RA3702及びHagenuk RX3002, RX1001M

２-7．重要な付帯設備

１）受信用音声出力増幅器

画像 9. Sony SRP-P50 業務用音声出力増幅器 (EIA 1U) 75W+75W(4Ω)

①常用の音声出力増幅器

  • Sony SRP-P50 出力：75W +75W（4Ω）
  • THD：0.01%(-80dB)(4Ω), 0.005%(-86dB) (8Ω)
  • AF入力: アナログ600Ω平衡、及びRCA 不平衡
  • ヘッドマージン：＞22dB（０dBの基準は、0.5W出力時）（システム設計上最低必要な20dB以上のマージンがあります。リグに内蔵のアンプでは、マージンが殆どありませんし、再生帯域内でのSPのインピーダンス変化に対して、定電力駆動出来ません）

２）スピーカー

  • SSB受信音声出力とCW受信音出力に適しています周波数帯域のスピーカーの選択が望ましいが？
  • 結果論としては、シングルSPユニットを採用した広帯域のHiFi用のスピーカーシステムを使用する事により明瞭度等が上がる事が判明しました。現時点では、口径80㎜のUATGガラスコーンSPを使った物が最良となります。実際の周波数特性は、業務用イコライザー使用により設定し制限出来ますので、無線通信運用上全く問題ありません。
  • ヘッドホンに関しても、これ等を参考にする必要があり、聴覚疲労を最小限にする為にも重要な事項です。
  • スピーカー用ケーブルは、Canare製4S8G AWG16 x4（OFC 4芯構造）を使っています。使用する裸圧着端子は、ニチフ製2Y8及び3.5Y6（Amp側）を使っています。Bose VCS-10の場合は、裸圧着端子棒型ニチフ製TC2-11V-ST及び3.5Y6（Amp側）を使っています。

①常用のスピーカー（その１）

  • 音声通話用として、画像10．に示すBoseのVCS-10を使用しています。
  • リグ内蔵のスピーカー又は、メーカー純正の外部スピーカーと比較し、特に音声通信用として適しています。高域と低域の五月蠅い雑音も、業務用イコライザー無しでも比較的排除出来ています。CW用には、31バンド又は29バンドの業務用イコライザー等の併用が望ましい。

画像 10. Bose VCS-10 音声用スピーカー

  • 許容入力：50W連続、100Wピーク
  • 寸法：　幅：546mm、高さ：84mm、奥行：152mm

②常用のスピーカー（その２）

  • 上記のスピーカーでは、汎用性等に欠けますので、画像11．に示す可也小型のHiFi用ブックシェルフ型を選定しました。
  • MarkAudio社製で製品名がSoild Dice、口径60ｍｍ SPを使用しています。
  • リグ内蔵スピーカー又は、メーカー純正の外部設置スピーカーと比較して、可也相違し良好です。
  • メーカー純正の外部設置スピーカー類と比較し、小型でスペースを余り取りません。
  • 但し、音声通信用及びCW用に使う場合には、31バンド又は29バンドの業務用イコライザ及び業務用パワーアンプ等の再生帯域制限する装置の併用が必須です。
  • 再生周波数帯域：80Hz～34kHz
  • 最大入力：15W連続
  • 寸法：　幅：114mm、高さ：100mm、奥行：140mm

画像 11. MarkAudio社製 Solid Dice : 口径60mmSP Unit使用

③確認用及びニアフィールドHiFi用スピーカ

  • 1) 広帯域再生 (60Hz～45kHz等)が必要な場合は、画像11のFostex製アルミダイキャスト密閉型10cmSPボックス(GK-10)(1977)へ面駆動型のツィータ（FT1RP)＋10㎝ウーハー(FW100(エッジレストア済)) (リニアフェーズ及び空隙用Specer追加)＋自作のネットワーク付リニアフェーズ改造2台をClasse CA-M400 (出力400W(8Ω), THD+N: 0.003％(-90dB)(8Ω)、SNR:112dB) パワーアンプ2台駆動でニアフィールドモニター (ヘッドホンの代用も兼ねます）しています。
  • ブックシェルフ型小型SPへの高出力アンプの使用に関しては、同一メーカの2Wayブックシェルフ型パワードSPと略同様の構成の2Wayブックシェルフ型SPを高出力アンプで駆動して比較した場合、明らかに低域の臨場感に大幅な差異が出る事がオーディオ関連フェア及び当方で確認出来たからです。これは、パワードSP内蔵のアンプの駆動力不足（特に、低域でのSPのインピーダンスが変化した状態、即ちｆ0付近等とそれ以外の帯域に於ける駆動力不足）が原因と考えられます。音圧を一定に保つ為には、インピーダンス変化に対応出来るBTL接続等の定電力駆動が条件となります。従いまして、パワーアンプの出力インピーダンスは、極力小さい機器が望ましい事になり、主にハイエンドの高出力パワーアンプ及びBTL接続の高出力パワーアンプになります。
  • 面駆動ツィータ＋ウーハーの２ウエイ構成リニアフェーズ構造ですので、ニアフィールドであっても纏まった定位と指向性がある自然な音になりますが、下記には到底及びません。
  • 2)　HiFi用スピーカーシステムとして、UATGと言うガラスコーンを使用し、口径80㎜のスピーカーユニットを採用した製品を使用する事が推奨出来ます。この再生周波数帯域の代表値は、50Hz～40kHzです。シングルスピーカーシステムとしては、点音源で画期的です。

画像 1２． Fostex GK-10+FT1RP+FW100 オリジナル(1977)リニアフェーズ改造前

  • ガラスコーンを採用したスピーカーシステムは、以下の写真を参考にして下さい。現時点では、口径80㎜のユニットを採用した物です。

画像13.　NC5H_UATG Mahogany、 Alpair5G

  • 再生周波数帯域：75Hz~40kHz
  • 寸法：　幅：160mm、高さ：320mm、奥行：180mm
  • ダクトノイズは、一般的なダクトと同等ですが、ニアフィールド等では極めて五月蠅い。
  • ダクトノイズが五月蠅いので、ダクトに吸音材を詰め込んで使います。これによりF特性は、150Hz以上から40kHzとなります。
  • 非推奨品の理由
  • 位相歪により、1kHz以上の中高音域以上が五月蠅い音になります。バイオリン、ピアノ及びチェンバロの音が濁り、聴くに堪えない女性ボーカルの再生音になります。
  • 位相歪により、500Hz未満も五月蠅い音になります。
  • 耳が悪い技術者が作ったSPシステムが何故製品化されているのか疑問です。折角特性が良いSPユニットのF特を全く生かしいていません。

画像14.　BlockDuct-AG146si (Alpair5G付)

  • 再生周波数帯域：50Hz～40kHz（-10dBからでは、30Hz ～40kHz）
  • 寸法：　幅：140mm、高さ：320mm、奥行：300mm
  • ダクトノイズは、一般的なダクトと比較し微小（ブロックダクト）
  • 上記の製品と比較し、バイオリン等の演奏の再生を楽しんで聴くことが出来ます。

　３）スピーカー用ケーブル

  • ① Canare : 4S8G, 2.54㎟ (AWG16 x2)(二本合成実質断面積）OFC芯線及びPE絶縁4芯構造
  • 圧着端子：スピーカー側用2Y8、Amp側用3.5Y6
  • ② Canare : 4S6G, 1.0㎟ (AWG20 x2)(二本合成実質断面積）OFC芯線及びPE絶縁4芯構造
  • 圧着端子：スピーカー側用2Y8、Amp側用1.25Y6
  • 市販の数万円以上（百万円台も含む）の高級（恒級）なスピーカーケーブルは不要です。

4）アナログ音声系の中間接続は、全て600Ω平衡接続（回り込み対策、雑音対策等 EMI対策を含む）に拠り構成しています。

  • ケーブル：モガミ製 2534（CPが良く、4芯2対に拠る低ノイズ（4芯２対構造以外はNG)）
  • 　　　　＊600Ωケーブル構成は、4芯2対のOFC芯線に架橋PE絶縁（自然な音になる主因）、その外皮に裸銅線横巻シールド
  • コネクタ：NEUTRIK製 XLR（Au鍍金と対になるAg鍍金（又は、Ni鍍金）及びTRS、Furutech又は、G&H製 XLR (Au鍍金）の組合せ使用が音としてFB）
  • EMI対策用フェライトコア：TDK製 ZCAT1730
  • 5）デジタル音声系

画像 15. MUTEC MC3+ Digital Audio Master Clock Generator

  • 宅内周波数標準システムの10MHzに同期
  • Clock Jitter <1ps

画像16． MUTEC MC3 Digital Audio Master Clock Generator

  • 宅内周波数標準システムの10MHzに非同期
  • Clock Jittter <4ps

①Wordクロック（全システムが、GPSへ特殊同期し分配した10MHzへ同期する一環）

  • GPSへ特殊同期し分配した10MHzへ同期し供給分配するWord Clockの周波数：48kHz, 96kHz, 192kHz, 384kHz 及び 768kHz（但し、標準的に48kHz及び96kHzのワードクロック信号とブランクフレーム信号を供給、44.1kHzのワードクロック信号は、個別のMC3+により機器に対応して設定）
  • 現在は、デジタルオーディオ用として、画像17のMUTEC MC3+を稼働し、Jitter：<1ps (AD ＆ DA変換後のSNR: >138dB ~20kHz（暗騒音が無音:SNR 120dB以上） です。
  • アマチュア無線用として、標準系とは非同期の画像18のMUTEC MC3を稼働し、Jitter：<4ps, SNR: >133dB~6kHz（暗騒音が無音:SNR 120dB以上）且つモノラルですので、MC3＋は過剰品となります。MC3から、48kHzと96kHzのワードクロック信号とブランクフレーム信号を供給しています。
  • 同軸ケーブル及びコネクタ：カナレ製 （CPが良く低損失のデジタルオーディオ用75Ω同軸 ケーブルとしても使用）
  • ケーブル１: カナレ製 L-3.3CUHD 高発泡PE 裸銅芯線、銅ラミネートテープ 0.12TA+銅線編組8/16 被覆率92%以上
  • コネクタ : カナレ製 BCP-D33UHD (圧着接続)
  • 主に12G-SDI等のSDI信号用ですので、CPが良くベルデン製 1506Aより優れます。（Ass’y既製品有）
  • 12G-SDIの最長伝送距離：58m
  • Ass’y既製品例：D3.3UHDC05E　長さ：5m
  • EMI対策用フェライトコア：TDK製 ZCAT1325
  • ケーブル 2 : カナレ製 L-5.5CUHD 高発泡PE 裸銅芯線、銅ラミネートテープ 0.12TA+銅線編組8/24 被覆率91%以上
  • コネクタ : カナレ製 BCP-D55UHD (圧着接続)
  • 主に12G-SDI等のSDI信号用ですので、CPが良くベルデン製 1506Aより優れます。（Ass’y既製品有）
  • 12G-SDIの最長伝送距離：101m
  • Ass’y既製品例：D5.5UHDC05E　長さ：5m
  • ケーブル３：カナレ製L-3.3UHWC（Ass’y既製品有）
  • ケーブル４：カナレ製L-5.5UHWC（Ass’y既製品有）

② AES/EBU規格の110Ω平衡接続（同軸のS/PDIFの方が特性が良いが、EMI対策としてはFB）

  • ケーブル ：モガミ製 3080 芯線OFC　架橋PE絶縁
  • コネクタ： NEUTRIK製 XLR-XCCシリーズ（AES/EBU用）
  • EMI対策用フェライトコア：3080-FC（TDK製互換品：ZCAT1325）
  • Ass’y既製品は、無いので自作します。

③S/PDIF用の75Ω同軸接続

  • ケーブル1: カナレ製 L-3.3CUHD 高発泡PE 裸銅芯線、銅ラミネートテープ 0.12TA+銅線編組8/16 被覆率92%以上
  • コネクタ : カナレ製 BCP-D33UHD (圧着接続)（Ass’y既製品有）
  • BNC RCA変換アダプタ：カナレ製 BCJ-RCAP
  • コネクタ2：カナレ製 RCAP-C4F(圧着接続)（この場合は、自作）
  • EMI対策用フェライトコア：TDK製 ZCAT1325
  • 主に12G-SDI等のSDI信号用ですので、CPが良くベルデン製 1506Aより優れます。
  • ケーブル 2 : カナレ製 L-5.5CUHD 高発泡PE 裸銅芯線、銅ラミネートテープ 0.12TA+銅線編組8/24 被覆率91%以上
  • コネクタ : カナレ製 BCP-D55UHD (圧着接続)（Ass’y既製品有）
  • BNC RCA変換アダプタ：カナレ製 BCJ-RCAP
  • コネクタ2：カナレ製 RCAP-C5F(圧着接続)（この場合は、自作）
  • 主に12G-SDI等のSDI信号用ですので、CPが良くベルデン製 1506Aより優れます

④ USB及びサンダーボルト・オーディオインターフェース

  • USB 2.0のデータ転送速度は、480Mbps（低レイテンシは、不可能、及び音声遅延があります）
  • USB 3.0　USB 3.1Gen1のデータ転送速度は、5Gbps。低レイテンシになる為の条件の一つ。Super Speedとも標記されます。但し、サンダーボルト2（3及び4は、シングルレーン）のデータ転送速度の1/4(-12ｄB)ですので、小改善に留まります。
  • USB4に該当する製品が発表されたら、サンダーボルト2以上と同様にレイテンシ及び音声遅延が最小になります。
  • サンダーボルト2（3及び4は、シングルレーン）のデータ転送速度は、20Gbps、低レイテンシ化、並びに音声遅延対策に有効です。
  • ＊レイテンシを最小にするには、サンダーボルト2以上のオーディオI/Fを使い、更に高性能PCを使い音が途切れない必要最小限のサンプル数に設定します。
  • 　　　
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　　表９．USB及びサンダーボルトI/Fの転送速度及びデータ転送速度比較

④-1. USBオーディオ・インターフェース用Noise Filter 及び Isolator等

  • 本件に関しては、「USBオーディオインターフェース接続時の残留雑音を120dB（Noise Reduction Lebel）以上削減（無音化）するには：JA2GXU」を参照してください。

④-2.レイテンシー

  • レイテンシに関して、LANシステムのレイテンシも同時に検討して、レイテンシを最小にする必要があります。その場合に付随して検討が必要な事項は、パケット転送速度(pps)及び転送速度(bit/s)です。この数値が矛盾しない機器が必要です。
  • ひとつの例として、IEEE 1588用の超低レイテンシのスイッチは、レイテンシが400ns未満です。
  • 図1のフローチャート中のSFP+/SFP用スロットが４、1Gポートが24あるL3スイッチ（Switching Capacity:128Gbit/s）を使った場合の各スロット及びポートのレイテンシは、10G：1.3μs、1G：2.5μsです。
  • このシステムのL3スイッチ間接続には、10GBase-T SFP+を使いPE被覆のCat7ケーブル30mを経由して伝送します。(10GBase-T SFP+は、最大80m用）
  • このシステムのレイテンシに関連する重要なパケット転送速度(pps)及び転送速度(bit/s)は、下記の通りです。
  • L3スイッチのパケット転送速度は、95Mppsであり、転送速度は、128Gbit/sです。
  • L2スイッチのパケット転送速度は、35Mppsであり、転送速度は、48Gbit/sです。
  • このシステムの1Gポート(x 24)のL2スイッチのレイテンシは、3.2μsです。
  • LANシステムのレイテンシの最小化は、SDR等の機器を使う場合は、音声遅延対策として、特に重要になります。

図１．LANシステムフローチャート

⑤光S/PDIF接続

  • ジッターが多く、SNRが68dB～高々114dB程度迄ですので使えません。
  • 多くのHamが、EMI対策等で使用している事を全く理解出来兼ねます。（尤も、位相雑音が大きいリグでは、暗騒音が大きく判り難いかも？）　
  • 一般的なオーディオ用として、使われている事も理解出来兼ねます。（使われている方々の耳のレベルを疑います）
  • 　　　　　

５）送受信時の録音再生（低位相雑音及びWordクロック同期に対応した性能の機種）

  • TASCAM DA3000 業務用マスターレコーダー/ADC＆DAC
  • PCM192kHz及び(DSD2.8/5.6MHz)、Wordクロック入出力
  • AF入出力：アナログ600Ω平衡、AES/EBU 110Ω平衡、S/PDIF 75Ω同軸
  • GPSへ特殊同期し分配した10MHzへ同期したWordクロック発生器の96/192kHzにより同期

画像 17. Tascam DA3000 業務用マスターレコーダー/ADC＆DAC

2-8．周波数時間標準

　図2．周波数時間標準フローチャート　

画像 18. Symmetricom XLi (GPS Timing engine, Rubidium & Time Server)

１）GPSへ特殊同期した10MHzの分配出力（周波数時間標準のシステム管理）

  • 図2に示す周波数時間標準フローチャートの中で、GPS_RXは、Rb_OSC又はOCXOを内蔵しNTPタイムサーバー（確度2ms）を兼ねる仕様の機器は、GNSSを採用し 1E-12未満の周波数確度及び安定度であり、時間確度は、25ns未満です。

表１０．NTPサーバー性能  (NTP stratum 1)

画像 19. BVA SC_Cut OCXO OSA 8607-08

  • 特殊Disciplined GPS周波数時間標準のシステムは、OCXO FTS 1000(短期安定度E-13台)及び画像16の高安定(短期安定度E-14台)・低位相雑音の BVA SC_Cut OCXO OSA 8607-08を使い、総合時定数10ks～1Ms (Max:>11days)及び周波数分解能5.8E-15により、電離層の影響を排除した周波数確度1E-13及び安定度1E-13(短期安定度E-14台、長期安定度E-14台又は、E-15台)の5MHz出力を使用して、10MHzの供給及び 分配を行っています。
  • Word Clockは、画像12のMUTEC MC-3+を利用し、10MHzの標準に同期したWord Clockの周波数は、48kHz及び96kHzに設定しJitterが1ps未満でありDigital Audio Systemへ供給しています。
  • 周波数確度及び安定度の確認は、分解能1.4E-16及び確度5E-14/72h(≒260ks)未満の実力があります画像21のRb_OSC内臓のGPS_RX（TC.Max:1Ms)で複数回確認しております。

画像 20. Symmetricom XLi (GPS Timing engine, Rubidium, 1_5_10MHz Input)

　グラフ ３. Frequency Stability

　グラフ ４. 位相雑音（BVA vs HP5071A001)

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