SGC – The SSB People
SGC develops, manufactures, and sells high performance single sideband (SSB)
communications equipment. For more than 25 years, the company has sold to the
marine, military, aviation, and industrial markets world wide. Over these years,
SGC has earned an outstanding reputation for product reliability and for service
after sale.
On the cutting edge of technology, the company keeps pace with equipment
options, engineering developments, and design requirements. Its products are the
most competitive in the entire long distance communication market. SGC equip-
ment is presently being used by the United Nations and international relief agencies
for inter-communications in developing countries throughout the world. Many
competitive racing vessels, as well as fishing boats, tugs, and commercial craft are
equipped with SGc equipment. In fact, an SGC radiotelephone provided the only
communication available on a recent Polar expedition by the National Geographic
Society.
SGC supplies U.S. Government agencies, foreign governmental agencies, and
major petroleum companies throughout Asia and Latin America. In addition, SGC
supplies equipment to major international geophysical corporations and exploration
crews.
All SGC equipment is designed and manufactured in the USA, with some compo-
nents imported for different international suppliers and manufacturers. SGC has
qualified people ready to provide technical information, assistance in selecting
equipment, and recommendations for installations.
SGC welcomes your call to discuss your HF-SSB requirements.
Digital Signal
Processing
Facts and Equipment
Another
Informative Publication of
SGC, Inc.
Manufacturer of Advanced
Technology
ÒNo Compromise CommunicationsÓ
T a b l e o f C o n t e n t s
C h a p t e r 1
T h e i d e a o f D i g i t a l S o u n d P r o c e s s i n g
1
U n d e r s t a n d i n g S o u n d
1
H e a r i n g S o u n d
2
F r e q u e n c y
2
A m p l i t u d e
3
S t o r i n g a n d R e t r i e v i n g S o u n d
3
S t o r i n g s o u n d
4
R e t r i e v i n g s o u n d
4
T r a n s m i t t i n g a n d R e c e i v i n g S o u n d b y R a d i o
4
M o d u l a t i o n
5
S i d e b a n d s
6
P r o c e s s i n g S o u n d D i g i t a l l y
7
R e c o r d i n g o n C o m p a c t D i s c s
7
S a m p l i n g
8
V o l u m e
9
C o m p r e s s i o n
9
C h a p t e r 2
T h e I d e a o f A n a l o g F i l t e r i n g
1 0
A n a l o g F i l t e r s i n A u d i o
1 0
C r o s s o v e r N e t w o r k
1 0
W o o f e r s
1 0
T w e e t e r s .
1 0
M i d r a n g e
1 0
C u t o f f
1 1
A n a l o g F i l t e r s i n H F R a d i o
1 1
S y m m e t r y
1 2
C r y s t a l f i l t e r s
1 2
i
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
E-mail: SGCMKTG@aol.com Website: http://www.sgcworld.com
© 1997 SGC Inc
M e c h a n i c a l f i l t e r s
1 3
H F f i l t e r s i n p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n s
1 3
W i d e b a n d p a s s
1 3
M e d i u m b a n d p a s s
1 3
N a r r o w b a n d p a s s
1 3
C h a p t e r 3
D S P s i n H F C o m m u n i c a t i o n s
1 5
DSP Flow Chart
1 5
S a m p l e a n d H o l d
1 6
A n a l o g t o D i g i t a l
1 6
DSP
1 7
D i g i t a l t o A n a l o g
1 7
L o w - p a s s f i l t e r
1 7
DSP Evolution
1 8
D S P s i n T r a n s m i t t i n g A p p l i c a t i o n s
1 8
D S P s i n S p e e c h P r o c e s s i n g
1 8
DSP in SSB Generation
1 9
D S P i n P h a s e D e l a y
1 9
O u t - o f - p h a s e s i g n a l 1 9
P h a s e s h i f t i n g n e t w o r k s 1 9
D S P i n C W M o d u l a t i o n
2 0
D S P s i n R e c e i v i n g A p p l i c a t i o n s
2 0
S t a n d a r d D S P f i l t e r s
2 0
A n a l o g
2 1
Digital
2 1
P r o g r a m m i n g
2 1
C o n t i n u o u s l y V a r i a b l e D S P F i l t e r s
2 2
R F A t t e n u a t o r
2 3
ii
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
E-mail: SGCMKTG@aol.com Website: http://www.sgcworld.com
© 1997 SGC Inc
DSP Filters:
H i g h - p a s s , L o w - p a s s , a n d B a n d p a s s
2 3
H i g h - p a s s F i l t e r s
2 3
L o w - p a s s F i l t e r s
2 4
B a n d p a s s F i l t e r s
2 4
N o t c h f i l t e r s
2 5
B a n d I n t e r f e r e n c e
2 5
H e t e r o d y n e I n t e r f e r e n c e
2 6
Digital AGC
2 6
C h a p t e r 4
A v a i l a b l e D S P H F e q u i p m e n t
2 8
T h e D i g i t a l R e c e i v e r
2 8
D S P T r a n s c e i v e r s
2 8
S G C ' s S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k
2 8
A D S P ™ n o i s e r e d u c t i o n
2 9
S N S ™ n o is e r e du c ti o n
2 9
F i r s t m o b i l e D S P t r a n s c e i v e r
3 0
V i s u a l D S P f i l t e r d i s p l a y
3 0
P r o g r a m m a b l e d i g i t a l f i l t e r s
3 1
P r e - p r o g r a m m e d f i l t e r s e t t i n g s
3 1
N o t c h f i l t e r
3 1
V a r i a b l e B a n d p a s s , l o w - p a s s ,
a n d h i g h - p a s s f i l t e r s
3 1
U p g r a d a b l e D S P h e a d
3 1
O t h e r A d v a n t a g e s
3 1
R e m o v a b l e H e a d
3 1
S i m p l e d e s i g n
3 2
H i g h - p o w e r / s m a l l p a c k a g e
3 2
T e s t e d f o r h i g h q u a l i t y
3 2
iii
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
E-mail: SGCMKTG@aol.com Website: http://www.sgcworld.com
© 1997 SGC Inc
A d d - o n D S P
3 3
B a s i c F e a t u r e s
3 3
V a r i a b l e b a n d p a s s f i l t e r s
3 4
N o t c h f i l t e r
3 4
N o i s e r e d u c t i o n
3 4
A d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f
D S P a d d - o n s
3 4
S G C ' s A d d - o n : P o w e r C l e a r
3 5
U s i n g D S P H F E q u i p m e n t
3 6
O p e r a t i n g
3 6
O p e r a t i n g w i t h D S P
3 6
O p e r a t i n g w i t h P o w e r T a l k
3 7
C h a p t e r 5
T h e F u t u r e o f D S P
3 9
H F C o m m u n i c a t i o n s
3 9
N e w p o s s i b i l i t i e s
3 9
M a n i p u l a t i o n
3 9
S t o r a g e
4 0
T r a n s m i s s i o n
4 0
D i g i t a l t r a n s m i s s i o n
4 0
D a t a t o C o m p u t e r s
4 0
O t h e r a p p l i c a t i o n s
4 1
A p p e n d i x A — G l o s s a r y
4 2
A p p e n d i x B — F u r t h e r R e a d i n g
4 4
S u b j e c t I n d e x
4 9
iv
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
E-mail: SGCMKTG@aol.com Website: http://www.sgcworld.com
© 1997 SGC Inc
T h e I d e a o f D i g i t a l S o u n d P r o c e s s i n g
I n t r o d u c t i o n . D i g i t a l S i g n a l P r o c e s s i n g ( D S P ) m a y s o o n r e v-
o l u t i o n i z e m a n y a s p e c t s o f t h e e l e c t r o n i c s i n d u s t r y . D S P w i l l
h a v e m u c h t h e s a m e e f f e c t o n e l e c t r o n i c s t h a t p e r s o n a l c o m-
p u t e r s h a v e h a d o n e v e r y d a y l i f e s i n c e t h e e a r l y 1 9 8 0 s . A n d
p a r t o f t h a t e f f e c t i s d u e t o t h e f a c t t h a t D S P i s c o m p u t e r -
r e l a t e d .
Y o u c a n e x p e c t D S P t o a f f e c t a p p l i c a t i o n s a s v a r i e d a s m e d-
i c a l e l e c t r o n i c s , d i e s e l e n g i n e t u n e - u p s , s p e e c h p r o c e s s i n g ,
l o n g - d i s t a n c e t e l e p h o n e c a l l s , m u s i c p r o c e s s i n g a n d r e c o r d-
i n g , a n d t e l e v i s i o n a n d v i d e o e n h a n c e m e n t . T h i s b o o k m e n-
t i o n s s o m e o f t h e s e a p p l i c a t i o n s , b u t i t f o c u s e s m o s t l y o n t h e
p r o d u c t s a n d t e c h n i q u e s u s e d i n h i g h f r e q u e n c y t w o - w a y
c o m m u n i c a t i o n s .
F i r s t , a f e w o f t h e b a s i c s . W e w i l l d i s c u s s c o n c e p t s o f s o u n d ,
s o u n d r e t r i e v a l , a n d s o u n d t r a n s m i s s i o n b y r a d i o . T h e n w e
w i l l d i s c u s s h o w m o d e r n t e c h n o l o g y u s e s d i g i t a l i n a c c o m-
p l i s h i n g t h e s e s a m e t a s k s .
U n d e r s t a n d i n g S o u n d
W e f e e l t h e n e e d t o s a v e o u r s e n s e e x p e r i e n c e s . F o r i n s t a n c e ,
w e r e c o r d p h o t o g r a p h s a n d v i d e o i m a g e s , a l t h o u g h w e d o n ’ t
e x p e c t t h e s e m e d i u m s t o r e p r o d u c e e x a c t l y t h e o r i g i n a l . T h e
p h o t o g r a p h a n d v i d e o s c r e e n c o n t a i n i n g a n i m a g e o f a c l o u d
d i f f e r , o f c o u r s e , f r o m a r e a l c l o u d f l o a t i n g i n t h e a t m o s-
p h e r e .
B u t s o u n d , h e a r d t h r o u g h o n e o f o u r b a s i c s e n s e s , h o l d s a
s p e c i a l p l a c e i n o u r l i v e s b e c a u s e i t a l l o w s u s t o c o m m u n i-
c a t e , p r o t e c t o u r s e l v e s f r o m d a n g e r , a n d e n t e r t a i n o u r s e l v e s .
A n d s o , w e s a v e a n d r e t r i e v e o u r v o i c e s a n d o u r m u s i c o n
t a p e a n d d i s c , a n d w e t r a n s m i t t h e m t o o t h e r p a r t s o f t h e
w o r l d v i a r a d i o w a v e s , w i r e s , a n d c a b l e s . A n y t i m e w e t r a n s-
1
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
E-mail: SGCMKTG@aol.com Website: http://www.sgcworld.com
© 1997 SGC Inc
C h a p t e r 1
m i t , s a v e , o r r e t r i e v e a s o u n d s i g n a l ( w h i c h w e c a l l a n a u d i o
s i g n a l ) , t h a t s i g n a l m u s t b e c h a n g e d i n t o a s t o r a b l e f o r m a n d
t h e n r e c o n s t i t u t e d i n t o i t s f o r m e r s t a t e s o t h a t w e c a n
u n d e r s t a n d i t a n d e n j o y i t .
H e a r i n g s o u n d
T h e s o u n d o f t h e r a i n h i t t i n g t h e g r o u n d i s a p h y s i c a l p h e n o -
m e n o n . T h e r a i n d r o p s h i t t h e g r o u n d a n d c a u s e a i r m o l e-
c u l e s t o v i b r a t e , t o t r a n s m i t t h r o u g h t h e a i r u n t i l t h e i r e n e r-
g y d i s s i p a t e s . I f y o u r e a r i s w i t h i n r a n g e o f t h e v i b r a t i o n s ,
t h e e x t e r n a l p a r t s o f y o u r e a r w i l l f o c u s t h e m s o t h a t t h e y
w i l l t r a v e l d o w n t h e e a r c a n a l s t o t h e e a r d r u m a n d b o n e s i n
t h e e a r s . W h e r e t h e l a s t b o n e c o n n e c t s t o n e r v e s , t h e p h y s i-
c a l v i b r a t i o n s b e c o m e n e u r a l i m p u l s e s , a n d y o u r b r a i n s i g-
n a l s y o u t h a t y o u h e a r t h e r a i n h i t t i n g t h e g r o u n d .
T h o s e s o u n d v i b r a t i o n s ( c a l l e d a u d i o ) t r a v e l i n r i p p l e s , l i k e
r i p p l e s i n a p o n d w h e n y o u t o s s i n a r o c k . R i p p l e s o f w a t e r
w i l l r a d i a t e o u t f r o m t h e p l a c e t h a t t h e r o c k s p l a s h e d . T h e
h e i g h t ( a m p l i t u d e ) o f t h e r i p p l e s w i l l d e c r e a s e a s t h e y m o v e
f a r t h e r a w a y f r o m t h e s o u r c e o f t h e s p l a s h . T h e a m p l i t u d e o f
t h e r i p p l e s r e p r e s e n t s t h e l o u d n e s s o f t h e s o u n d .
F i g u r e 1 — S i m p l e r i p p l e f o r m
F r e q u e n c y . T h e m e a s u r e o f e a c h r i p p l e f r o m p e a k t o p e a k
r e p r e s e n t s i t s f r e q u e n c y . T h e l o n g e r t h e m e a s u r e , t h e l o w e r
t h e f r e q u e n c y ( a n d t h e d e e p e r t h e s o u n d p i t c h ) . T h e s h o r t e r
t h e m e a s u r e , t h e h i g h e r t h e f r e q u e n c y ( a n d t h e h i g h e r t h e
s o u n d p i t c h ) .
2
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
E-mail: SGCMKTG@aol.com Website: http://www.sgcworld.com
© 1997 SGC Inc
F i g u r e 2 — F r e q u e n c y o f r i p p l e f r o m p e a k t o p e a k
A m p l i t u d e. T h e m e a s u r e o f e a c h r i p p l e f r o m p e a k t o
t r o u g h r e p r e s e n t s i t s l o u d n e s s ( a m p l i t u d e ) . I n b e t w e e n t h e
p e a k a n d d e p t h o f t h e r i p p l e s , t h e l e v e l o f t h e w a t e r i s t h e
s a m e a s i t i s t h r o u g h o u t t h e r e s t o f t h e p o n d .
F i g u r e 3 — A m p l i t u d e o f r i p p l e
f r o m p e a k t o t r o u g h
C o m p l e x a u d i o s i g n a l s , h o w e v e r , l o o k m u c h d i f f e r e n t f r o m
t h o s e r i p p l e s o n t h e p o n d . W h e r e a s t h e p o n d r i p p l e s w o u l d
r e s e m b l e s i n g l e - t o n e a u d i o s i g n a l s ( l i k e o n e s f r o m a t o n e
g e n e r a t o r o r t u n i n g f o r k ) , c o m p l e x s o u n d s s u c h a s s p e e c h
a n d t h e s o u n d o f m u s i c a l i n s t r u m e n t s c o m p r i s e m a n y d i f f e r-
e n t w a v e s t h a t o v e r l a p a n d m i x t o g e t h e r , a m u c h m o r e
j a g g e d , c o m p l i c a t e d w a v e t h a n a n y o f t h o s e r i p p l e s o n t h e
p o n d .
S t o r i n g a n d R e t r i e v i n g S o u n d
W h e n a m i c r o p h o n e p i c k s u p a s o u n d , i t c h a n g e s t h e s o u n d
v i b r a t i o n s i n t o e l e c t r i c a l i m p u l s e s . I n s i d e t h e m i c r o p h o n e ,
t h e s o u n d w a v e s s t r i k e a t h i n e l e m e n t ( t y p i c a l l y a
d i a p h r a g m o r r i b b o n ) . T h e m o v e m e n t o f t h a t e l e m e n t
3
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
E-mail: SGCMKTG@aol.com Website: http://www.sgcworld.com
© 1997 SGC Inc
Frequency
Amplitude
t h r o u g h a m a g n e t i c f i e l d i n d u c e s a n e l e c t r o m a g n e t i c s i g n a l
t h a t w i l l t r a v e l t o a n a m p l i f i e r t o b o o s t t h e a m p l i t u d e o f t h e
t i n y a u d i o s i g n a l s t o a m o r e u s a b l e l e v e l .
S t o r i n g s o u n d. A p h o n o g r a p h r e c o r d i l l u s t r a t e s h o w t h e v i -
b r a t i o n a l p a t t e r n f r o m t h e m i c r o p h o n e / a m p l i f i e r t r a n s l a t e s
t h o s e e l e c t r o m a g n e t i c s i g n a l s i n t o p h y s i c a l v i b r a t i o n s . T h e
v i b r a t i o n s , c u t i n t o t h e g r o o v e s o f a v i n y l d i s c , m a t c h t h e v i -
b r a t i o n s t h a t t h e d i a p h r a g m m a d e : w a v e s t h a t v a r y i n
a m p l i t u d e a n d f r e q u e n c y .
F i g u r e 4 — S o u n d v i b r a t i o n s c u t i n t o t h e
s i d e s o f a l o n g - p l a y r e c o r d i n g g r o o v e
R e t r i e v i n g s o u n d . T o r e p r o d u c e t h e s o u n d s c u t i n t o t h e
v i n y l r e c o r d r e q u i r e s a p h o n o c a r t r i d g e v e r y m u c h l i k e a
m i c r o p h o n e : i t c o n t a i n s a n e l e m e n t t h a t m o v e s w i t h i n a n
e l e c t r o m a g n e t i c f i e l d a s t h e n e e d l e m o v e s a l o n g i n t h e
g r o o v e s . T h e w i d t h ( a m p l i t u d e ) o f t h e g r o o v e c o n t r o l s t h e
v o l u m e , a n d t h e r a p i d i t y ( f r e q u e n c y ) c o n t r o l s t h e p i t c h o f
t h e s o u n d .
T h e e l e c t r i c a l i m p u l s e s f r o m t h e p h o n o c a r t r i d g e t r a v e l t o a n
a m p l i f i e r , f r o m w h i c h t h e s t r e n g t h e n e d s i g n a l s t r a v e l t o a
s p e a k e r t o b e r e p r o d u c e d a g a i n a s v i b r a t i o n s i n t h e a i r . T h e
e l e c t r i c a l i m p u l s e s c a u s e t h e s p e a k e r v o i c e c o i l t o p u m p i n
a n d o u t , c a u s i n g t h e s p e a k e r c o n e t o v i b r a t e j u s t a s t h e
m i c r o p h o n e e l e m e n t d i d , t r a n s m i t t i n g t h o s e v i b r a t i o n s
t h r o u g h t h e a i r — t o y o u r w a i t i n g e a r .
T r a n s m i t t i n g a n d R e c e i v i n g S o u n d b y R a d i o
T h i s b o o k c o n c e r n s D S P i n r a d i o t e c h n o l o g y , t r a n s m i t t i n g a n d
r e c e i v i n g a u d i o s i g n a l s v i a t h e r a d i o . T h i s t e c h n o l o g y m u s t
a d d r e s s h o w t o t r a n s m i t a r a d i o f r e q u e n c y s i g n a l t h a t a l s o
4
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
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c o n v e y s a n a u d i o m e s s a g e . C o n s i d e r t h a t t h e t y p i c a l v o i c e
s i g n a l r a n g e s f r o m a b o u t 1 0 0 t o 5 0 0 0 H z ( . 1 t o 5 k H z ) w h i l e
a t y p i c a l r a d i o s i g n a l m i g h t b e t r a n s m i t t e d o n 7 , 2 0 0 , 0 0 0 H z
( 7 2 0 0 k H z — i n t h e 4 0 - m e t e r a m a t e u r b a n d ) . S o m e h o w , t h e
t w o s i g n a l s h a v e t o b e m i x e d t o g e t h e r .
M o d u l a t i o n . O n e o f t h e m o s t c o m m o n m e a n s t o i m p r e s s a n
a u d i o s i g n a l o n a r a d i o s i g n a l i s a m p l i t u d e m o d u l a t i o n ( A M ) .
T h e f i r s t c o m p o n e n t o f t h e A M s i g n a l i s t h e c a r r i e r . J u s t a n
“ e m p t y ” r a d i o s i g n a l t h a t c o n t a i n s n o a u d i o , t h e c a r r i e r i s
c a l l e d t h a t b e c a u s e i t s o n l y p u r p o s e i s t o c a r r y a n a u d i o s i g-
n a l t o r e c e i v e r s . A g o o d w a y t o h e a r a c a r r i e r i s t o t u n e i n t o
t h e A M b r o a d c a s t b a n d a n d t u n e i n t o a r a d i o s t a t i o n . W h e n
t h e r e i s n o a u d i o a n d n o s t a t i c , y o u a r e h e a r i n g t h e c a r r i e r .
F i g u r e 5 — A c a r r i e r s i g n a l w i t h o u t m o d u l a t i o n
T h e a m p l i t u d e - m o d u l a t e d s i g n a l h a s t h r e e b a s i c c o m p o-
n e n t s : t h e c a r r i e r , i t s u p p e r s i d e b a n d , a n d i t s l o w e r s i d e-
b a n d . W h e n a u d i o s i g n a l s a r e a d d e d t o a n A M s i g n a l , t h e
c a r r i e r f r e q u e n c y r e m a i n s a t t h e e x a c t f r e q u e n c y o f t h e
r a d i o s i g n a l .
F i g u r e 6 — A c a r r i e r s i g n a l w i t h m o d u l a t i o n
T h e t w o a u d i o s i g n a l s , k n o w n a s t h e u p p e r s i d e b a n d a n d t h e
l o w e r s i d e - b a n d, a p p e a r o n e i t h e r s i d e o f t h e c a r r i e r . T h e
5
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u p p e r s i d e b a n d a u d i o s i g n a l a p p e a r s a b o v e t h e c e n t e r o f t h e
c a r r i e r , a n d t h e l o w e r s i d e b a n d a u d i o s i g n a l a p p e a r s b e l o w
t h e c e n t e r o f t h e c a r r i e r . A s a r e s u l t , i f y o u t u n e y o u r r a d i o
t o t h e c e n t e r o f a n A M r a d i o s t a t i o n , t h e a u d i o o f t e n w o n ’ t b e
a s s t r o n g a s i f y o u t u n e s l i g h t l y t o e i t h e r s i d e o f t h e c e n t e r .
S i d e b a n d s. I f y o u l o o k a t o n e o f t h e s i d e b a n d s o n a n o s c i l l o-
s c o p e ( a v i d e o p r e s e n t a t i o n o f s i g n a l s h a p e s ) , i t w i l l l o o k
q u i t e a b i t l i k e a n a c t u a l v o i c e s i g n a l . I n s i n g l e - s i d e b a n d
( S S B ) r a d i o t r a n s m i s s i o n , t h e c a r r i e r a n d o n e o f t h e s i d e-
b a n d s a r e f i l t e r e d o u t o f t h e A M s i g n a l a n d e l i m i n a t e d . A l l
t h a t i s t r a n s m i t t e d i s o n e o f t h e a u d i o s i d e b a n d s .
F i g u r e 7 — A l l t h e e n e r g y i s c o n c e n t r a t e d
i n t h e u p p e r s i d e b a n d ( r i g h t h a n d d i a g r a m )
S S B t r a n s m i s s i o n i s i m p o r t a n t f o r t w o - w a y c o m m u n i c a t i o n s
i n t h e H F b a n d . A l l o f t h e p o w e r t h a t o n c e w a s u s e d t o
a m p l i f y t h e c a r r i e r a n d t w o s i d e b a n d s i n a n A M t r a n s m i t t e r
c a n n o w c o n c e n t r a t e i n t h e r e m a i n i n g s i n g l e s i d e b a n d . A n d
n o w t h e S S B t r a n s m i s s i o n r e q u i r e s o n l y h a l f t h e c h a n n e l
w i d t h . A s a r e s u l t , a n S S B s i g n a l s o u n d s a l m o s t 1 0 t i m e s
l o u d e r t h a n a n e q u i v a l e n t A M s i g n a l . B e c a u s e o f i t s e f f i c i e n -
c y , e a s e o f u s e , a n d g o o d v o i c e i n t e l l i g i b i l i t y , S S B i s b y f a r t h e
m o s t - u s e d r a d i o t r a n s m i s s i o n o n t h e H F b a n d s .
T h e m o d u l a t e d s i g n a l m o v e s f r o m t h e t r a n s m i t t e r o u t
t h r o u g h t h e a n t e n n a a n d i n t o t h e a i r . I t t r a v e l s t h r o u g h t h e
a t m o s p h e r e f o r d o z e n s o r e v e n t h o u s a n d s o f m i l e s . W h e n i t
i s r e c e i v e d b y a n a n t e n n a , t h e t i n y r a d i o s i g n a l p a s s e s i n t o
t h e r e c e i v e r . I n t h e r e c e i v e r , t h e s i g n a l i s a m p l i f i e d , f i l t e r e d ,
a n d t h e a u d i o d e c i p h e r e d . T h e d e c i p h e r e d a u d i o s i g n a l g o e s
t h r o u g h t h e s a m e p r o c e s s e s d e s c r i b e d i n S t o r i n g a n d
R e t r i e v i n g S o u n d .
6
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P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
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P r o c e s s i n g S o u n d D i g i t a l l y
T h e s o u n d p r o c e s s i n g w e h a v e d i s c u s s e d s o f a r i s c a l l e d a n a-
l o g, a s y s t e m i n w h i c h a u d i o a n d r a d i o w a v e s m i m i c t h e
s o u n d w a v e s t h e y r e p r e s e n t .
D i g i t a l s i g n a l p r o c e s s i n g c h a n g e s a n a l o g a u d i o s i g n a l s i n t o
d i g i t a l i m p u l s e s , t h a t i s i n t o m i l l i o n s o f n u m b e r s w h i c h
d e s c r i b e a u d i o s i g n a l s . T h e m o s t c o m m o n e x a m p l e o f d i g i t a l
t e c h n o l o g y i s t h e c o m p a c t d i s c ( C D ) . E v e r y w a v e o f s o u n d i s
c o n v e r t e d i n t o b i n a r y c o d e (1 s a n d 0 s ) . T h e s e n u m b e r s a r e
t r a n s m i t t e d i n s u c h a w a y t h a t t h e a u d i o w a v e i s “ b u i l t ” f r o m
b l o c k s o f t h e s e n u m b e r s .
O n e w a y t o t h i n k o f t h e s e w a v e r e p r e s e n t a t i o n s i s t o d r a w a
m o u n t a i n o n a s h e e t o f p a p e r . T h a t ’ s t h e a n a l o g s i g n a l . F o r
t h e d i g i t a l r e p r e s e n t a t i o n o f t h i s p a p e r m o u n t a i n , p l a c e t h e
w o o d e n s q u a r e s f r o m a S c r a b b l e g a m e i n r o w s o v e r t o p o f
t h e p a p e r . W i t h t h e w o o d e n s q u a r e s , y o u c a n r e p r e s e n t t h e
m o u n t a i n t h a t y o u d r e w o n t h e p a p e r , e x c e p t t h a t t h e e d g e s
o f t h e b l o c k r e p r e s e n t a t i o n a r e b l o c k y , n o t s m o o t h . I n a c t u a l
d i g i t a l a u d i o , t h e n u m e r i c b u i l d i n g b l o c k s a r e s o t i n y t h a t
a n y b l o c k y e d g e s i n t h e d i g i t a l a u d i o w a v e a r e u n d e t e c t a b l e .
R e c o r d i n g o n C o m p a c t D i s c s
A l t h o u g h C D a u d i o i s n ’ t d i r e c t l y r e l a t e d t o D S P s i n h i g h f r e -
q u e n c y r a d i o u s e , C D s d o o f f e r a f a m i l i a r e x a m p l e o f d i g i t a l
F i g u r e 8 — D r a w i n g o f a m o u n t a i n o u t l i n e d i n g a m e
t i l e s m a k e s a b l o c k y p a t t e r n
7
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P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
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a u d i o i n t h e h o m e . T h e m u s i c t h a t i s t o b e r e c o r d e d o n t o a
c o m p a c t d i s c — s i m p l y a t h i n d i s c o f a l u m i n u m t h a t i s e n c a s e d
i n a p l a s t i c l a m i n a t e t o p r o t e c t t h e r e c o r d i n g — m u s t b e i n a
d i g i t a l m e d i u m ; t h a t i s , i t m u s t b e c o n v e r t e d i n t o m a s s i v e
n u m b e r s o f 1 s a n d 0 s . W h e n t h e d i s c i s r e c o r d e d , m u c h
e r r o r - c o r r e c t i n g d a t a a n d s y s t e m i n f o r m a t i o n ( l i k e t r a c k
i n f o r m a t i o n a n d m a r k e r s ) a l s o g o o n t o t h e d i s c a l o n g w i t h
t h e m u s i c . A l l o f t h i s d a t a m u s t b e r e t r i e v a b l e , s o t h e a l u-
m i n u m d i s c i s e t c h e d w i t h m i n u s c u l e p i t s . T h e p i t t e d a n d
u n p i t t e d a r e a s t r a n s l a t e a s t h e 1 s a n d 0 s t h a t r e p r e s e n t t h e
d a t a .
I n p l a c e o f n e e d l e a n d c a r t r i d g e o f t h e a n a l o g r e c o r d p l a y e r ,
a l a s e r o p t i c a l a s s e m b l y r e t r i e v e s t h e a u d i o i n a c o m p a c t d i s c
p l a y e r . T h i s l o w - p o w e r e d l a s e r f i r e s a t t h e t r a c k s o f t h e d i s c .
T h e u n p i t t e d a r e a s o f t h e d i s c r e f l e c t i t s l i g h t b a c k , b u t t h e
p i t t e d a r e a s r e f l e c t a l m o s t n o t h i n g . T h i s t r e m e n d o u s l y f a s t
f l i c k e r i n g o f l i g h t i s r e c e i v e d b y a p h o t o d e t e c t o r t h a t
c h a n g e s t h e l i g h t f l i c k e r s i n t o b i n a r y e l e c t r i c a l i m p u l s e s .
T h e s e a r e t h e n c o n v e r t e d i n t o a n a l o g i m p u l s e s , w h i c h c a n b e
a m p l i f i e d a n d c o n v e r t e d i n t o s o u n d b y t h e s p e a k e r s .
S a m p l i n g . O f c o u r s e t h e a n a l o g - t o - d i g i t a l a n d d i g i t a l - t o -
a n a l o g p r o c e s s e s a r e e x t r e m e l y c o m p l i c a t e d — e s p e c i a l l y w h e n
y o u c o n s i d e r t h a t s u c h t h i n g s a s c o d i n g a n d s a m p l i n g m u s t
a l s o o c c u r i n t h e s y s t e m . S a m p l i n g i s t h e p r o c e s s b y w h i c h
t h e c o m p a c t d i s c p l a y e r r e t r i e v e s a n a n a l o g s o u n d , t h e n
c h e c k s t h e d i g i t a l s o u r c e f o r i t s a c c u r a c y , t h e n p l a y s a n o t h e r
s o u n d . T h i s c y c l i n g o c c u r s 4 4 , 1 0 0 t i m e s p e r s e c o n d ( 4 4 . 1
k H z ) , a l t h o u g h m a n y p l a y e r s n o w s a m p l e s e v e r a l t i m e s m o r e
t h a n t h a t p e r s e c o n d t o m a k e s u r e t h a t t h e i n f o r m a t i o n b e i n g
r e c e i v e d i s a c c u r a t e a n d n o t e r r o r - r i d d e n . S u c h s a m p l i n g a t
h a r m o n i c f r e q u e n c i e s i s k n o w n a s o v e r - s a m p l i n g. M a n y o f
t h e h i g h - c o s t c o m p a c t d i s c p l a y e r s s a m p l e u p t o e i g h t t i m e s
t h e s t a n d a r d s a m p l e f r e q u e n c y .
V o l u m e . R e l a t i v e s o u n d v o l u m e a l s o n e e d s t o b e c o n s i d e r e d .
E v e r y a u d i o w a v e - f o r m h a s a p e a k - t o - p e a k l e n g t h ( t h e f r e-
8
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P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
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q u e n c y o f t h e s o u n d ) , w h i c h d e t e r m i n e s t h e p i t c h o f t h e
s o u n d , a n d a h e i g h t ( t h e a m p l i t u d e o f t h e s o u n d ) , w h i c h
d e t e r m i n e s i t s v o l u m e . I n o r d e r f o r t h e c o m p a c t d i s c p l a y e r
t o a c c u r a t e l y r e p r o d u c e m u s i c a n d n o t e n d u p r e p r o d u c i n g a l l
o f t h e f r e q u e n c i e s a t t h e s a m e v o l u m e , t h e s o u n d s a m p l e s
a r e q u a n t i f i e d t o a 1 6 - b i t n u m b e r b e t w e e n 0 a n d 6 5 , 5 3 5 .
E v e r y t i n y p i e c e o f a u d i o c a n b e r e p r o d u c e d b y t h e c o m p a c t
d i s c a t a n y o n e o f 6 5 , 5 3 6 d i f f e r e n t v o l u m e l e v e l s .
C o m p r e s s i o n. T h e s e c o d e s t h a t d e t e r m i n e v a r i o u s a s p e c t s o f
t h e c o m p a c t d i s c ’ s s o u n d a n d t e c h n i c a l o p e r a t i o n s a l l r e q u i r e
a v a s t a m o u n t o f i n f o r m a t i o n . A f u l l c o m p a c t d i s c o f a p p r o x -
i m a t e l y 7 4 m i n u t e s r e q u i r e s i n t h e n e i g h b o r h o o d o f 3 4 m i l-
l i o n b i t s o f i n f o r m a t i o n t o p r o d u c e . I f t h i s i n f o r m a t i o n w a s a l l
h e l d o n a s t a n d a r d c o m p u t e r f l o p p y d i s c , t h e s e l e c t i o n w o u l d
h a v e t o b e p l a c e d o n 4 8 5 . 2 5 ” d i s c s o r 2 5 3 . 5 ” d i s c s . U s i n g a
c o m p r e s s i o n c o d e m a k e s i t p o s s i b l e f o r d i g i t a l t a p e s a n d
M i n i D i s c s t o b e d i g i t a l a n d h o l d a s m u c h m u s i c a s t h e y d o .
C o n c l u s i o n
Y o u h a v e s e e n h o w a c o m p l e x r a d i o c a r r i e r w a v e a n d i t s
a u d i o s i g n a l c a n b e f i l t e r e d s o o n l y a s i d e b a n d r e m a i n s i n
u s e . A n d y o u h a v e s e e n h o w a u d i o s i g n a l s c a n b e c o n v e r t e d
t o d i g i t a l s i g n a l s , i n s u c h f o r m s a s C D s .
I n t h e n e x t c h a p t e r , w e l o o k a t t h e i d e a o f f i l t e r s t h a t c a n
m a k e c h a n g e s i n w a v e s — w h e t h e r t h o s e w a v e s a r e s o u n d
w a v e s o r r a d i o f r e q u e n c y w a v e s . A n d i n C h a p t e r 3 , w e l o o k
a t h o w d i g i t a l s i g n a l s c a n b e p r o c e s s e d f o r r a d i o t r a n s m i t t i n g
a n d r e c e i v i n g .
9
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
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T h e I d e a o f A n a l o g F i l t e r i n g
A n a l o g f i l t e r s a r e u s e d f o r a w i d e v a r i e t y o f a p p l i c a t i o n s i n
e l e c t r o n i c s . O n e f a m i l i a r a p p l i c a t i o n i l l u s t r a t e s h o w f i l t e r s
w o r k : s p e a k e r c r o s s o v e r n e t w o r k s .
A n a l o g F i l t e r s i n A u d i o
S p e a k e r c r o s s o v e r s u s u a l l y c o n s i s t o f t h r e e d i f f e r e n t t y p e s o f
f i l t e r s t h a t c o m b i n e t o c h a n n e l a u d i o t o t h e p r o p e r s p e a k e r s .
T h e t y p i c a l s p e a k e r a r r a n g e m e n t c o m p r i s e s a w o o f e r ( l o w -
f r e q u e n c y s p e a k e r ) , a m i d r a n g e s p e a k e r , a n d a t w e e t e r
( h i g h - f r e q u e n c y s p e a k e r ) f o r e a c h c h a n n e l o f a s o u n d s y s t e m .
F i l t e r s m a k e s u r e t h e a p p r o p r i a t e a u d i o f r e q u e n c i e s a t a p p r o-
p r i a t e v o l u m e r e a c h e a c h s p e a k e r .
C r o s s o v e r N e t w o r k . T h e c r o s s o v e r c o n s i s t s o f l o w - p a s s ,
h i g h - p a s s , a n d b a n d p a s s f i l t e r s a t t h e s p e a k e r i n p u t s . E a c h
f i l t e r c r o p s o u t c e r t a i n f r e q u e n c i e s a n d p a s s e s o t h e r f r e q u e n-
cies.
W o o f e r s
. M o s t w o o f e r s a r e m o s t e f f e c t i v e i n t h e s e v e r a l h u n-
d r e d H z r a n g e , s o t h e l o w - p a s s f i l t e r m i g h t b e s e t a t 5 0 0 H z .
A l l f r e q u e n c i e s b e l o w 5 0 0 H z ( b u t l i t t l e a b o v e t h a t f r e q u e n-
c y ) w i l l p a s s t o t h e w o o f e r .
T w e e t e r s.
S i m i l a r l y , m o s t t w e e t e r s a r e e f f e c t i v e a b o v e a b o u t
4 k H z , s o t h e h i g h - p a s s f i l t e r m i g h t b e s e t a t t h i s f r e q u e n c y .
A l l f r e q u e n c i e s a b o v e 4 k H z ( b u t l i t t l e b e l o w t h a t f r e q u e n c y )
w i l l p a s s t o t h e t w e e t e r .
M i d r a n g e
. M i d r a n g e s p e a k e r s u s e a m o r e c o m p l i c a t e d f i l t e r —
a b a n d p a s s f i l t e r , w h i c h c o m b i n e s h i g h - p a s s a n d l o w - p a s s f i l-
t e r s t o s e t b o t h a h i g h - f r e q u e n c y a n d a l o w - f r e q u e n c y l i m i t
o n t h e a u d i o t h a t p a s s e s t h r o u g h . T h i s b a n d p a s s f i l t e r w o u l d
p a s s a l l f r e q u e n c i e s t h a t w e r e i n a n a u d i o b a n d a b o v e 4 0 0 H z
a n d b e l o w 4 k H z .
A s a r e s u l t o f s u c h f i l t e r i n g , t h e s e s p e a k e r s p r o d u c e g o o d -
10
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C h a p t e r 2
s o u n d i n g a u d i o a n d d o n o t s u f f e r d a m a g e f r o m t o o m u c h
p o w e r b e i n g a p p l i e d t o t h e w r o n g s p e a k e r .
C u t o f f . S o m e a u d i o e n t h u s i a s t s s a y t h a t i f t h e a u d i o i s
c r o p p e d t o o s h a r p l y b y t h e f i l t e r s , i t w i l l s o u n d s t e r i l e . S o
d e s i g n o f s p e a k e r c r o s s o v e r f i l t e r s p r o v i d e s f o r a m o r e g r a d-
u a l f i l t e r i n g . T h e l o w - p a s s f i l t e r , f o r e x a m p l e , d o e s n o t c u t
o f f a l l a u d i o a t e x a c t l y 4 0 0 H z . R a t h e r i t w i l l g r a d u a l l y c u t o f f
t h e a u d i o o v e r t h e c o u r s e o f s e v e r a l h u n d r e d H z o r m o r e ,
p a s s i n g e v e r y t h i n g b e l o w 4 0 0 H z b u t g r a d u a l l y a t t e n u a t i n g
a u d i o a b o v e 4 0 0 H z .
F i g u r e 9 — T h i s l o w - p a s s f i l t e r g r a d u a l l y
a t t e n u a t e s f r e q u e n c i e s a b o v e 4 0 0 H z .
A b o v e 4 0 0 H z i s i t s “ s k i r t . ”
T h i s s l o p e o f a u d i o t h a t i s b e i n g a t t e n u a t e d b y t h e f i l t e r i s
k n o w n a s t h e s k i r t, w h i c h d e s c r i b e s t h a t s l o p e i n a g r a p h o f
t h e f i l t e r e d f r e q u e n c y .
A n a l o g F i l t e r s i n H F R a d i o
S t a n d a r d H F r a d i o f i l t e r s a r e t u n a b l e b a n d p a s s f i l t e r s .
B a n d p a s s f i l t e r s t r i m o f f t h e u p p e r a n d l o w e r f r e q u e n c i e s
a n d p a s s s i g n a l s w i t h i n a c e r t a i n r a n g e . T h e e f f e c t o f a b a n d-
p a s s f i l t e r i n r a d i o i s l i k e t h e c o m b i n a t i o n o f a l o w - p a s s f i l-
t e r a n d a h i g h - p a s s f i l t e r t h a t p a s s e s a u d i o t o a m i d r a n g e
s p e a k e r . U n l i k e c r o s s o v e r s , t h e r a d i o f i l t e r s s h o u l d h a v e a s
c l o s e t o s t r a i g h t s k i r t s a s p o s s i b l e . I f t h e y h a v e w i d e s k i r t s ,
a u d i o f r o m a d j a c e n t s t a t i o n s a n d n o i s e f r o m o u t s i d e o f t h e
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r a d i o s i g n a l w i l l i n t r u d e o n t h e t u n e d s i g n a l .
T h e r e f o r e , r a d i o b a n d p a s s f i l t e r s a r e m u c h m o r e t h a n a c o m-
b i n a t i o n o f l o w - p a s s a n d h i g h - p a s s f i l t e r s . W i t h h i g h - p a s s
f i l t e r s , o n e s i d e o f t h e s k i r t c a n e a s i l y b e t u n e d ; w i t h l o w -
p a s s f i l t e r s , t h e o t h e r s i d e o f t h e o u t p u t c a n b e a d j u s t e d .
B e c a u s e t h e b o u n d a r i e s o f t h e s e f i l t e r s a r e n o t s e p a r a t e l y
t u n a b l e , a d j u s t i n g t h e v a l u e s o f t h e c o m p o n e n t s i n t h e b a n d-
p a s s f i l t e r w i l l a f f e c t b o t h s i d e s o f t h e f i l t e r ’ s r e s p o n s e .
A s i d e f r o m t h e s k i r t s o f a f i l t e r ’ s o u t p u t w a v e f o r m , t h e
o t h e r c o m p o n e n t s o f t h i s w a v e f o r m a r e t h e a r e a b e t w e e n
t h e s k i r t s — t h e p a s s b a n d — a n d t h e a r e a w h e r e n o s i g n a l p a s s-
e s t h r o u g h t h e b a n d p a s s f i l t e r — t h e s t o p b a n d.
S y m m e t r y . A n o t h e r p r i n c i p a l c h a r a c t e r i s t i c o f b a n d p a s s f i l-
t e r s i s t h a t o f s y m m e t r y. D r a w i n g a h y p o t h e t i c a l l i n e d o w n
t h r o u g h t h e c e n t e r o f t h e b a n d p a s s w a v e f o r m h e l p s t o s e e
t h e s y m m e t r i c a l s h a p e o f t h e o u t p u t ( j u s t l i k e t h e s k i r t s h e l p
t o d e s c r i b e t h e f i l t e r c h a r a c t e r i s t i c s ) .
T o a c h i e v e a m o r e s y m m e t r i c a l f i l t e r , m o s t b a n d p a s s f i l t e r s
c o m b i n e s e v e r a l b a n d p a s s f i l t e r s . T h e w a v e f o r m s o f t h e s e
f i l t e r s m i x t o g e t h e r t o f o r m a c o m p o s i t e p a s s b a n d w a v e
f o r m . A s a r e s u l t , t h e s e c o m p l e x f i l t e r s h a v e v i r t u a l l y s y m-
m e t r i c a l o u t p u t s .
T
h e i d e a l p a s s b a n d f r o m a b a n d p a s s f i l t e r i s a s q u a r e w a v e
i n w h i c h n o t h i n g c a n b e h e a r d o n e i t h e r s i d e o f t h e p a s s-
b a n d , a n d t h e r e s p o n s e a c r o s s t h e t o p o f t h e p a s s b a n d i s
s t r a i g h t a n d u n a t t e n u a t e d .
C r y s t a l f i l t e r s. I n o r d e r t o i m p r o v e t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f
p a s s b a n d f i l t e r s , m e c h a n i c a l e l e m e n t s a r e o f t e n u s e d i n s t e a d
o f t h e t r a d i t i o n a l c o m b i n a t i o n o f c a p a c i t o r s a n d c o i l s ( i n d u c-
t o r s ) . B e c a u s e o f l o w e r c o s t a n d b e t t e r p e r f o r m a n c e c o m-
p a r e d w i t h c a p a c i t a n c e - i n d u c t a n c e b a n d p a s s f i l t e r s , q u a r t z
c r y s t a l f i l t e r s a r e o f t e n u s e d i n H F t r a n s c e i v e r s a n d c o m m u-
n i c a t i o n s r e c e i v e r s . T h e c r y s t a l f i l t e r s a r e c a p a b l e o f s t e e p e r
s k i r t s t h a n t h e s t a n d a r d i n d u c t o r / c a p a c i t o r f i l t e r s , a n d t h e y
12
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a l s o h a v e m o r e c o n s i s t e n t q u a l i t y .
A l t h o u g h a n a l o g f i l t e r s a r e g e n e r a l l y n o t v a r i a b l e a t a l l ,
s o m e o f t h e o l d e r r e c e i v e r s h a d a “ C r y s t a l P h a s i n g ” c o n t r o l .
T h i s c o n t r o l w a s m e r e l y a t u n i n g c a p a c i t o r i n t h e c r y s t a l f i l-
t e r w h i c h e n a b l e d t h e u s e r t o a l t e r t h e s h a p e o f t h e b a n d-
p a s s w a v e f o r m t o r e d u c e n e a r b y i n t e r f e r e n c e .
M e c h a n i c a l f i l t e r s . A m o r e d r a m a t i c i m p r o v e m e n t , w h i c h
i s c o v e r e d f u r t h e r i n t h e n e x t s e c t i o n , i s t h e m e c h a n i c a l f i l-
t e r . M e c h a n i c a l f i l t e r s , s i m i l a r i n d e s i g n t o c r y s t a l f i l t e r s , u s e
m e t a l e l e m e n t s i n s t e a d o f q u a r t z c r y s t a l e l e m e n t s .
M e c h a n i c a l f i l t e r s a r e c a p a b l e o f m u c h b e t t e r c h a r a c t e r i s t i c s
t h a n t h e c r y s t a l f i l t e r s — s t e e p s k i r t s , n e a r l y f l a t p a s s b a n d ,
a n d s h a r p s t o p b a n d . B u t t h e s e f i l t e r s a r e e x p e n s i v e t o d e s i g n
a n d c o n s t r u c t .
H F f i l t e r s i n p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n s
C o m m u n i c a t i o n s r e c e i v e r s a n d m o d e r n - d a y t r a n s c e i v e r s
m u s t h a v e s e v e r a l d i f f e r e n t f i l t e r s . T h e f i l t e r s a l l o w t h e
r e c e i v e r t o p a s s a c e r t a i n b a n d t h r o u g h t h e r a d i o a n d t o t h e
s p e a k e r .
W i d e b a n d p a s s . F o r a s t r o n g , h i g h - f i d e l i t y A M s i g n a l , s u c h
a s f r o m s o m e s h o r t w a v e b r o a d c a s t s t a t i o n s , a v e r y w i d e ( 8
t o 1 5 k H z ) f i l t e r w i l l a l l o w y o u t o e n j o y t h e a u d i o t o i t s
f u l l e s t . H o w e v e r , a w i d e f i l t e r s u c h a s t h i s w i l l p e r m i t a d j a-
c e n t - c h a n n e l i n t e r f e r e n c e t o p a s s t h r o u g h a n d w i l l a l l o w s t a-
t i c t o d i s t o r t t h e s i g n a l .
M e d i u m b a n d p a s s . S o , f o r a v e r a g e A M b r o a d c a s t l i s t e n i n g ,
a m e d i u m - w i d t h f i l t e r ( b e t w e e n 4 a n d 6 k H z ) i s b e s t
b e c a u s e i t w i l l k e e p o u t t h e s t a t i c a n d i n t e r f e r e n c e , b u t w i l l
a l l o w e n o u g h a u d i o t o p a s s t h r o u g h t o b e s o m e w h a t p l e a s-
a n t .
N a r r o w b a n d p a s s. F o r t h e n a r r o w - w i d t h S S B v o i c e s i g n a l s ,
a f i l t e r o n l y 2 - o r 3 - k H z w i d e i s u s u a l l y u s e d . T h e a u d i o
q u a l i t y i s f a i r f o r S S B , b u t i s r a t h e r p o o r f o r l i s t e n i n g t o a n
13
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A M b r o a d c a s t ( t h e A M b r o a d c a s t w i l l s o u n d “ m u d d y ” a n d
w i l l b e d i f f i c u l t t o d e c i p h e r ) . F o r e x t r e m e l y n a r r o w d i g i t a l
m o d e s ( s u c h a s M o r s e c o d e ) , t h e f i l t e r s u s e d a r e t y p i c a l l y
b e t w e e n 0 . 1 a n d 1 k H z w i d e . A t t h e s e w i d t h s , i t i s d i f f i c u l t t o
u n d e r s t a n d a n y v o i c e c o m m u n i c a t i o n s ; v e r y l i t t l e a u d i o c a n
p a s s t h r o u g h , e x c e p t f o r t h e d o t s a n d d a s h e s o f M o r s e c o d e .
C o n c l u s i o n
Y o u h a v e s e e n h o w a n a l o g f i l t e r s c a n m a k e c h a n g e s i n
w a v e s — w h e t h e r t h o s e w a v e s a r e s o u n d w a v e s o r r a d i o f r e-
q u e n c y w a v e s — t o i m p r o v e h i g h f i d e l i t y a u d i o p e r f o r m a n c e
a n d t o i m p r o v e r a d i o r e c e p t i o n b y e x c l u d i n g u n w a n t e d f r e-
q u e n c i e s a n d s t a t i c . I n t h e n e x t c h a p t e r , w e l o o k a t h o w d i g i-
t a l s i g n a l s c a n b e p r o c e s s e d f o r r a d i o t r a n s m i t t i n g a n d
r e c e i v i n g .
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D S P s i n H F C o m m u n i c a t i o n s
D i g i t a l t r a n s m i s s i o n s a r e n o t h i n g n e w . M o r s e c o d e , w h i c h i s a
b i n a r y a l p h a b e t ( d o t s a n d d a s h e s i n s t e a d o f 1 s a n d 0 s), is
a p p r o x i m a t e l y 1 0 0 y e a r s o l d . A n o t h e r t e c h n o l o g i c a l d e v e l -
o p m e n t t h a t p e o p l e a s s u m e i s r e c e n t , f a c s i m i l e t r a n s m i s s i o n
( F A X ) , h a d b e e n s u c c e s s f u l i n r a d i o t r a n s m i s s i o n n e a r l y 7 0
y e a r s a g o . B u t t h e h i g h c o s t o f t e c h n o l o g y m a d e f a x
m a c h i n e s i n f e a s i b l e u n t i l t h e a d v e n t o f t h e p e r s o n a l a n d
b u s i n e s s t e l e p h o n e - b a s e d f a x m a c h i n e s i n t h e 1 9 8 0 s .
F i g u r e 1 0 — M o r s e C o d e s e n d i n g k e y
L i k e b i n a r y c o d e s a n d f a c s i m i l e , D S P h a s e x i s t e d i n t h e o r y
s i n c e t h e e a r l y 2 0 t h c e n t u r y . D S P m a n i p u l a t e s a d i g i t a l s i g-
n a l . A b o x t h a t d i g i t a l l y a l t e r s t h e a c o u s t i c s o f a s y m p h o n y
r e c o r d e d o n C D i s a t y p e o f D S P . E q u i p m e n t t h a t d i g i t a l l y
e l i m i n a t e s t h e t i m e - d e l a y e d e c h o i n t e l e p h o n e l i n e s i s
a n o t h e r t y p e o f D S P .
W h a t e v e r t h e i r a p p l i c a t i o n , a l l D S P s u s e m a n y o f t h e s a m e
D S P m i c r o p r o c e s s o r “ c h i p s . ” T h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e
a p p l i c a t i o n s a r e n ’ t t h e D S P s a l o n e ; r a t h e r t h e y a r e i n w h a t
w e p r o g r a m t h e m t o d o . S o t h e g e n e r a l c a t e g o r y o f D S P i s e x -
t r e m e l y b r o a d .
D S P F l o w C h a r t
T h e f l o w c h a r t o f e v e r y b a s i c a p p l i c a t i o n i n w h i c h D S P i s
u s e d i s t h e s a m e . A n a n a l o g s i g n a l ( e i t h e r a u d i o o r v i d e o )
e n t e r s t h e d i g i t a l s e c t i o n o f t h e e q u i p m e n t .
15
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P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
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C h a p t e r 3
S a m p l e a n d H o l d . T h e f i r s t s t a g e o f t h e s y s t e m i s t h e s a m-
p l e a n d h o l d. T h e S / H c i r c u i t s a m p l e s t h e s i g n a l a n d h o l d s
e a c h s a m p l e b r i e f l y , f o r e x a m p l e t h e a m p l i t u d e o f t h e i n c o m-
i n g s i g n a l a t a s p e c i f i c t i m e .
I n t h e t y p i c a l C D p l a y e r , t h e s a m p l i n g f r e q u e n c y i s 4 4 . 1 k H z ,
w h i c h m e a n s t h a t t h e a m p l i t u d e o f t h e i n c o m i n g a u d i o s i g n a l
i s s a m p l e d 4 4 , 1 0 0 t i m e s p e r s e c o n d ! T h e s a m p l i n g r a t e f o r C D
p l a y e r s i s h i g h b e c a u s e h i g h - q u a l i t y a u d i o i s m o r e c o m p l e x
t h a n t e l e p h o n e o r H F c o m m u n i c a t i o n s , w h e r e t h e f i d e l i t y i s
o f t e n d e l i b e r a t e l y r e d u c e d t o m a k e t h e s i g n a l s b o t h e a s i e r t o
u n d e r s t a n d a n d m o r e e f f i c i e n t . I n t h e s e s y s t e m s , t h e s a m-
p l i n g r a t e w i l l o f t e n b e a s l o w a s 8 k H z .
F i g u r e 1 1 — A h o m e C D p l a y e r
T h e b a s i c g u i d e l i n e f o r d e t e r m i n i n g t h e s a m p l i n g r a t e i s t h a t
i t m u s t b e a t l e a s t t w i c e t h e g r e a t e s t f r e q u e n c y t h a t y o u
e x p e c t t o r e p r o d u c e . S o , i f t h e m a x i m u m f r e q u e n c y o f t h e C D
p l a y e r a u d i o i s 2 0 k H z , t w o t i m e s t h i s f r e q u e n c y ( 4 0 k H z ) w i l l
s t i l l f a l l w e l l w i t h i n t h e “ t w o t i m e s ” g u i d e l i n e . F o r t h e 8 - k H z
s a m p l i n g r a t e o f t h e t e l e p h o n e s y s t e m , y o u c a n e x p e c t t h a t
t h e h i g h e s t f r e q u e n c y t h a t c a n b e r e p r o d u c e d i s 4 k H z ( n e a r
t h e t o p o f t h e s p e c t r u m f o r t h e a v e r a g e v o i c e f r e q u e n c y ) .
A n a l o g t o D i g i t a l . A t t h e n e x t s t a g e , t h e a n a l o g - t o - d i g i t a l
c o n v e r t e r ( A D C ) , t h e m i l l i o n s o f t i n y a u d i o “ s l i c e s ” f r o m t h e
s a m p l e - a n d - h o l d c i r c u i t a r e c o n v e r t e d i n t o b i n a r y n u m b e r s .
A D C s o p e r a t e i n a v a r i e t y o f w a y s ; s o m e c o u n t w i t h a “ s t a i r-
c a s e ” g e n e r a t o r w h i l e o t h e r s c o n v e r t t h e a n a l o g v o l t a g e i n t o a
d i g i t a l v a l u e w i t h m u l t i p l e c o m p a r a t o r s . T h e q u a l i t y o r u s e-
f u l n e s s o f a n A D C c a n b e d e t e r m i n e d b y i t s a c c u r a c y , c o m-
p l e x i t y , a n d s p e e d .
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S e v e r a l o t h e r m e t h o d s f o r c o n v e r t i n g t h e d a t a a l s o e x i s t ;
c h o i c e i n m e t h o d s d e p e n d s o n w h e t h e r y o u w a n t l o w c o s t ,
h i g h - s p e e d p r o c e s s i n g , o r t h e a b i l i t y t o p r o c e s s m a s s i v e
a m o u n t s o f d a t a . T h e A D C s e l e c t i o n i s a n i m p o r t a n t c o n s i d e r-
a t i o n a t t h i s p o i n t , b u t a s t e c h n o l o g y a d v a n c e s a n d t h e p r i c e s
d e c r e a s e , i t w i l l b e c o m e l e s s a f a c t o r .
D S P. T h e a c t u a l D S P s t a g e i s n e x t i n t h e l i n e u p . T h i s c h i p —
r e a l l y a c e n t r a l p r o c e s s i n g u n i t c o m m o n l y c a l l e d a “ c o m p u t e r
c h i p ” — m i g h t b e p r o g r a m m e d a s a f i l t e r t o r e d u c e n o i s e i n a
s y s t e m , i t m i g h t b e p r o g r a m m e d t o p r o d u c e o r e l i m i n a t e
a u d i o e c h o , i t m i g h t b e u s e d t o c l a r i f y a v i d e o s i g n a l , o r i t
m i g h t b e p r o g r a m m e d t o d o a n y o n e o f n u m e r o u s o t h e r
t a s k s .
D i g i t a l t o A n a l o g. T h e n e x t s t a g e o f t h e D S P s y s t e m i s
a n o t h e r t h a t i s u s e d i n s t a n d a r d d i g i t a l a u d i o a p p l i c a t i o n s ,
t h e d i g i t a l - t o - a n a l o g c o n v e r t e r ( D A C ) . T h e D A C d o e s t h e
s a m e t h i n g s a s t h e A D C , o n l y b a c k w a r d s . I t s m e a s u r e s o f
q u a l i t y ( a c c u r a c y , c o m p l e x i t y , a n d s p e e d ) a r e a l s o t h e s a m e
a s f o r t h e A D C . L i k e t h e A D C , i t c a n a l s o u s e a n u m b e r o f d i f-
f e r e n t m e t h o d s t o a c c o m p l i s h d i g i t a l - t o - a n a l o g c o n v e r s i o n .
I n o n e t y p e , t h e D A C c o u n t s d i g i t a l p u l s e s t o d e t e r m i n e t h e
a n a l o g o u t p u t . O t h e r s u s e s u c h t e c h n i q u e s a s v o l t a g e o r c u r-
r e n t c o n v e r s i o n a n d o v e r s a m p l i n g t o a c h i e v e t h e o u t p u t .
L i k e A D C c o n v e r t e r s , t h e p r o b l e m s i n u s i n g D A C c h i p s s h o u l d
d e c r e a s e a s t h e c i r c u i t s b e c o m e m o r e c o m p l e x a n d l e s s
e x p e n s i v e .
L o w - p a s s f i l t e r. T h e o u t p u t o f t h e D A C i s b l o c k y w a v e f o r m
t h a t w o u l d l o o k l i k e t h e S c r a b b l e b l o c k m o u n t a i n f r o m e a r l i-
e r i n t h i s b o o k , s o t h a t i t i s s o m e t i m e s c a l l e d a s t a i r c a s e
w a v e f o r m. H e r e t h e l a s t s e c t i o n o f t h e D S P ( a l o w - p a s s f i l t e r )
i s u s e d : i t s m o o t h s o u t t h e r o u g h s t a i r s i n t h e w a v e f o r m s .
T h i s p r o c e s s s o u n d s s i m p l e e n o u g h , b u t s o m e t i m e s f i v e o r
m o r e d i f f e r e n t a n a l o g a n d d i g i t a l s t a g e s a r e u s e d i n s o m e
s m o o t h i n g f i l t e r s .
17
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P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
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D S P E v o l u t i o n
E x p e r i m e n t a l u s e o f D S P s i n o n e f o r m o r a n o t h e r w a s o c c u r-
r i n g i n t h e 1 9 5 0 s a n d 1 9 6 0 s . H o w e v e r , b e c a u s e o f t h e e n o r-
m o u s c o s t o f e a r l y c o m p u t e r s , t h i s r e s e a r c h w a s l i m i t e d t o
l a r g e u n i v e r s i t y a n d g o v e r n m e n t r e s e a r c h f a c i l i t i e s . I n t h e
1 9 7 0 s a n d 1 9 8 0 s , D S P s b e g a n t o b r e a k a w a y f r o m t h e u n i-
v e r s i t y a n d g o v e r n m e n t c e n t e r s , m o v i n g t o w a r d h i g h - p o w-
e r e d p e r s o n a l c o m p u t e r s w i t h c e n t r a l p r o c e s s i n g u n i t s , s u c h
a s t h e I n t e l 8 0 8 6 a n d 8 0 8 8 s e m i - c o n d u c t o r c h i p s .
F i g u r e 1 2 — A s e m i - c o n d u c t o r “ c h i p ”
B e c a u s e t h e m a n u f a c t u r e r s o f s e m i c o n d u c t o r s r e a l i z e d t h e
p o t e n t i a l f o r D S P , t h e y b e g a n t o c r e a t e s p e c i a l i z e d D S P c h i p s
t h a t c o u l d p e r f o r m s i g n a l p r o c e s s i n g f a s t e r a n d m o r e e f f i-
c i e n t l y t h a n s t a n d a r d m i c r o p r o c e s s o r c h i p s . T o d a y , c o m p a-
n i e s s u c h a s M o t o r o l a , T e x a s I n s t r u m e n t s , a n d A n a l o g
D e v i c e s h a v e s e v e r a l h u n d r e d v a r i a t i o n s o n t h e i r D S P c h i p s ,
f o r d i f f e r i n g a p p l i c a t i o n s a n d b u d g e t s .
A s t h e t e c h n o l o g y o f c o m p u t e r a n d D S P c h i p s h a s i n c r e a s e d
i n s o p h i s t i c a t i o n a n d t h e p r i c e s h a v e d r o p p e d , s e v e r a l i n n o v-
a t i v e c o m p a n i e s h a v e d e v e l o p e d D S P s f o r u s e i n d i f f e r e n t
a s p e c t s o f H F c o m m u n i c a t i o n s .
D S P s i n T r a n s m i t t i n g A p p l i c a t i o n s
A n u m b e r o f a d v a n c e s i n t r a n s m i t t e r d e s i g n a n d e f f i c i e n c y
i n H F c o m m u n i c a t i o n s h a v e m a d e u s e o f D S P t e c h n o l o g y , b u t
t h e y d o n o t h a v e t h e s a m e d r a m a t i c e f f e c t i n c o s t o r p e r f o r-
m a n c e t h a t D S P s m a k e i n r e c e i v e r f i l t e r a p p l i c a t i o n s .
D S P s i n S p e e c h P r o c e s s i n g .
T
h e s p e e c h p r o c e s s o r i n o n e
t r a n s c e i v e r i s h e a v i l y i n t e r m e s h e d w i t h i t s m e t h o d o f S S B
m o d u l a t i o n . T h i s t r a n s c e i v e r u s e s a s y s t e m o f l o w - p a s s a n d
18
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h i g h - p a s s f i l t e r s t o r e d u c e t h e b a n d w i d t h o f t h e v o i c e s i g n a l
a n d m a k e t h e t r a n s m i t t e r m o r e e f f i c i e n t . T h e h i g h - p a s s f i l-
t e r i s a d j u s t a b l e s o t h a t t h e o p e r a t o r c a n c h o o s e f r o m s e v e r-
a l d i f f e r e n t s e l e c t i o n s . T h i s f i l t e r i n g w i l l s l i g h t l y a l t e r t h e
s o u n d o f t h e v o i c e ( m a k e t h e v o i c e s o u n d s t r o n g e r o r t i n-
n i e r ) a n d p o s s i b l y h e l p i t c u t t h r o u g h t h e s t a t i c a b i t b e t t e r .
D S P i n S S B G e n e r a t i o n . O n e t r a n s c e i v e r u s e s d i r e c t m o d u-
l a t i o n t o i m p o s e a u d i o o n t h e t r a n s m i t t e d s i g n a l . R a t h e r t h a n
u s i n g a n a n a l o g f i l t e r t o r e m o v e t h e u n w a n t e d s i d e b a n d
w h e n c r e a t i n g a s i n g l e - s i d e b a n d s i g n a l , t h e t r a n s c e i v e r u s e s
a D S P . B e c a u s e d i g i t a l a u d i o i s m a t h e m a t i c a l l y b a s e d , i t s t i m-
i n g i s a l m o s t p e r f e c t — p e r f e c t t i m i n g a n d a u d i o c o n t r o l b e i n g
e s s e n t i a l f o r p h a s e - b a s e d w o r k .
D S P i n P h a s e D e l a y
A s i d e f r o m u s e i n a p p l i c a t i o n s r e q u i r i n g d e l a y , a p h a s e -
d e l a y s y s t e m c a n a l s o e n t i r e l y f i l t e r o u t a s i g n a l . T h i s s y s t e m
e l i m i n a t e s a s i g n a l b y a d d i n g a n o t h e r .
O u t - o f - P h a s e S i g n a l . B e c a u s e e v e r y a u d i o s i g n a l h a s a
p o s i t i v e c y c l e a n d a n e g a t i v e c y c l e , p h a s e - s h i f t s i d e b a n d
e l i m i n a t i o n w o r k s b y i n s e r t i n g a d u p l i c a t e o f t h e o r i g i n a l
s i g n a l a t e x a c t l y t h e o p p o s i t e p h a s e , a s i g n a l a t e x a c t l y t h e
s a m e a m p l i t u d e o f t h e o r i g i n a l . W h i l e t h e s i g n a l i s i n t h e
p o s i t i v e c y c l e a n d i t s e x a c t d u p l i c a t e i s i n t h e n e g a t i v e c y c l e ,
t h e t w o w a v e s c a n c e l e a c h o t h e r o u t a n d n o s i g n a l r e m a i n s .
B e c a u s e o f i t s e x a c t n e s s , t h i s s y s t e m i s m u c h m o r e p r e c i s e
t h a n a n a l o g p h a s e s h i f t e r s , w h i c h s o m e t i m e s a l l o w t r a c e
a m o u n t s o f t h e o t h e r s i d e b a n d t o r e m a i n i n t h e s i g n a l .
P h a s e S h i f t i n g N e t w o r k s. A f t e r t h e r e m a i n i n g m o d u l a t e d
s i g n a l i s l i m i t e d i n b a n d w i d t h b y a l o w - p a s s f i l t e r , i t r u n s
t h r o u g h s e v e r a l p h a s e - s h i f t i n g n e t w o r k s t o p r o d u c e a n S S B
s i g n a l f r e e f r o m n o i s e o u t s i d e t h e b a n d o f v o i c e f r e q u e n c i e s .
A d i g i t a l f i l t e r s u p p r e s s e s t h e c a r r i e r s o t h a t o n l y t h e S S B
m o d u l a t i o n w a v e p a s s e s o u t .
19
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D S P i n C W m o d u l a t i o n
C W ( M o r s e c o d e ) m o d u l a t i o n i s s i m p l e : t u r n t h e t r a n s m i t t e r
o n ; t u r n i t o f f ; t u r n i t o n ; t u r n i t o f f . T y p i c a l l y , t h e a c t i o n o f
t h e t r a n s m i t t e r b e i n g k e y e d o n a n d o f f s k e w s t h e w a v e f o r m .
F i g u r e 1 3 — “ P e r f e c t ” C W m o d u l a t i o n
A p e r f e c t l y m o d u l a t e d M o r s e c o d e s i g n a l w o u l d b e a s e t o f
s q u a r e w a v e s . T h e b e g i n n i n g o f t h e w a v e w o u l d r i s e i n s t a n t-
l y , s t a y s t e a d y f o r a l e n g t h o f t i m e ( d e t e r m i n e d b y e i t h e r a
d o t o r a d a s h ) , t h e n d r o p s h a r p l y d o w n . S o m e M o r s e c o d e
t r a n s m i t t e r s “ c l i c k ” w h i l e i n t h e C W m o d e , a s a r e s u l t o f a n
i m p r o p e r w a v e f o r m . T h i s D S P s y s t e m c a n e l i m i n a t e a n y
c l i c k s a n d a n y o t h e r p e c u l i a r s o u n d s t h a t i m p r o p e r l y m o d u-
l a t e d C W s i g n a l s c a n m a k e . T h e r e s u l t i s p e r f e c t l y s h a p e d
M o r s e c o d e . O f c o u r s e m o d e r n t r a n s c e i v e r s i n g o o d w o r k i n g
o r d e r r a r e l y s u f f e r n o t i c e a b l e m o d u l a t i o n ( o r k e y o n / o f f )
p r o b l e m s .
D S P s i n R e c e i v i n g A p p l i c a t i o n s
B e c a u s e t r a n s m i t t i n g a p o w e r f u l s i g n a l i s o n l y h a l f o f t h e
g a m e i n H F c o m m u n i c a t i o n s , t h e r e a l d i f f e r e n c e s a r e t h e s e
f a c t o r s : p a t i e n c e , “ g o o d e a r s , ” a g r e a t r e c e i v e r , a n d a n e x c e l-
l e n t a n t e n n a . D S P c a n ’ t h e l p m u c h w i t h “ g o o d e a r s , ” b u t i t
c a n d r a m a t i c a l l y i m p r o v e t h e q u a l i t y o f a r e c e i v e r f o r t h e
o p e r a t o r w h o h a s b e e n s t r a i n i n g t h r o u g h t h e s t a t i c a n d h e t-
e r o d y n e s f o r s e v e r a l h o u r s .
S t a n d a r d D S P f i l t e r s . D S P f i l t e r s i n H F c o m m u n i c a t i o n s
e q u i p m e n t a r e s t a n d a r d b a n d p a s s f i l t e r s t h a t p a s s a c e r t a i n
s e g m e n t o f t h e r a d i o b a n d t h r o u g h t h e r a d i o i n t o s p e a k e r s o r
Dot
Dash
20
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
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© 1997 SGC Inc
h e a d p h o n e s . T h e s e f i l t e r s o f f e r l o w e r c o s t a n d i m p r o v e d
f l e x i b i l i t y o v e r m e c h a n i c a l f i l t e r s .
A n a l o g.
I n a n a l o g f i l t e r s , a n u m b e r o f s t a n d a r d p a r t s , c o n-
f i g u r a t i o n s , a n d e q u a t i o n s d e t e r m i n e t h e v a l u e s o f c o m -
p o n e n t s . A n a l o g f i l t e r s t a k e m o r e o f a h a n d s - o n a p p r o a c h t o
e l e c t r o n i c s ; t h e e l e c t r o n i c s d e s i g n e r a n d u s e r c a n a c t u a l l y
s e e t h e e f f e c t s o f t h e w o r k . T h e c o m p o n e n t s h a v e a d i r e c t
i m p a c t o n t h e e l e c t r i c a l s i g n a l s t h a t p a s s t h r o u g h t h e m .
D i g i t a l .
A l t h o u g h d i g i t a l f i l t e r s a r e m o d e l e d a f t e r a n a l o g f i l-
t e r s , a n d a l t h o u g h t h e i r c h a r a c t e r i s t i c s a r e b a s e d o n a n a l o g
f i l t e r s , t h e d e s i g n a n d a p p l i c a t i o n s o f d i g i t a l f i l t e r s a r e
e n t i r e l y d i f f e r e n t . D i g i t a l f i l t e r s e m p l o y a s p e c i a l t y D S P c h i p
f o r e a c h o f t h e f i l t e r i n g f u n c t i o n s . I n s t e a d o f u s i n g s e p a r a t e
c o m p o n e n t s t o c o n t r o l t h e f i l t e r f u n c t i o n s , t h e b a n d p a s s f i l-
t e r i n g a n d o t h e r a c c e s s o r y f u n c t i o n s a r e a l l c o n t r o l l e d b y
p r o g r a m m i n g i n s t r u c t i o n s a n d e q u a t i o n s i n t h e c h i p . R a t h e r
t h a n s u b s t i t u t i n g p a r t s f o r b e t t e r p e r f o r m a n c e ( a s i n a n a l o g
f i l t e r d e s i g n ) , t h e d i g i t a l f i l t e r d e s i g n e r p r o g r a m s b e t t e r
e q u a t i o n s a n d i n s t r u c t i o n s i n t o t h e c h i p .
A s a r e s u l t , e q u a t i o n s c o n t r o l a n d a l t e r t h e b i n a r y n u m b e r s
t h a t p a s s t h r o u g h t h e D S P c h i p . T h e e n d r e s u l t i s t h a t t h e
n u m b e r s a r e c o n v e r t e d b a c k i n t o t a n g i b l e a u d i o s i g n a l s ,
w h i c h h a v e b e e n a l t e r e d d u r i n g t h e e a r l i e r b i n a r y n u m b e r s
s t a g e . I n t h i s r e s p e c t , d i g i t a l f i l t e r d e s i g n i s m u c h m o r e t h e o-
r e t i c a l i n a p p r o a c h t h a n i s a n a l o g d e s i g n .
P r o g r a m m i n g . B e c a u s e o f t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n a n a l o g
a n d d i g i t a l f i l t e r c o n s t r u c t i o n , t h e d i g i t a l f i l t e r s d e p e n d m o r e
o n g o o d p r o g r a m m i n g t h a n o n g o o d q u a l i t y c o m p o n e n t s . O f
c o u r s e , t h e c i r c u i t s m u s t b e s o l i d , b u t t h e r e a r e f e w d i f f e r-
e n c e s b e t w e e n t h e i m p o r t a n t c o m p o n e n t s i n v a r i o u s d i g i t a l
f i l t e r s — a f i l t e r c o u l d e a s i l y b e c h a n g e d f r o m e x c e l l e n t t o
i n e f f e c t i v e b y m e r e l y c h a n g i n g i t s p r o g r a m m i n g .
B e c a u s e d i g i t a l f i l t e r s a r e b o t h c r e a t e d a n d l i m i t e d b y t h e i r
i n s t r u c t i o n s , t h e y c a n a l s o b e c h a n g e d t o a n y t h i n g , a c c o r d i n g
21
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P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
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t o t h e i r i n s t r u c t i o n s . A s a r e s u l t , a d j u s t i n g a v a r i a b l e r e s i s t o r
c a n c o n t i n u o u s l y c h a n g e t h e w i d t h o f a b a n d p a s s f i l t e r . A l s o ,
c h a n g i n g s o m e o f t h e p a r a m e t e r s w i t h i n t h a t f i l t e r c h a n g e s
s o m e o f i t s c h a r a c t e r i s t i c s . T h i s f l e x i b i l i t y m e a n s t h a t f o r l e s s
t h a n t h e p r i c e o f o n e g o o d m e c h a n i c a l f i l t e r , a D S P c o m p a n y
c a n d e v e l o p t h e e q u i v a l e n t o f d o z e n s ( o r p o s s i b l y h u n d r e d s )
o f d i f f e r e n t f i l t e r s .
C o n t i n u o u s l y V a r i a b l e D S P F i l t e r s . U n t i l r e c e n t l y , f i l t e r s
h a v e b e e n s i n g l e b a n d w i d t h ( e x c e p t f o r s l i g h t a l t e r a t i o n s i n
r e s p o n s e f r o m c r y s t a l p h a s i n g c o n t r o l ) . W i t h t h e a d v e n t o f
r e a l - t i m e d i g i t a l f i l t e r s , t h e b a n d p a s s f r e q u e n c i e s c a n n o w b e
c h a n g e d i n w i d t h , d e p e n d i n g o n t h e o p e r a t o r ’ s p a r t i c u l a r
r e c e i v i n g n e e d s .
J P S C o m m u n i c a t i o n s h a s d e v e l o p e d a p r o c e s s f o r H F f i l t e r s
t h a t i s k n o w n a s d y n a m i c p e a k i n g . L i k e a n y D S P s y s t e m , t h e
r e c e i v e d s i g n a l i s c o n s t a n t l y b e i n g s a m p l e d b y t h e s a m p l e -
a n d - h o l d p o r t i o n o f t h e a n a l o g - t o - d i g i t a l c o n v e r t e r . B u t ,
i n J P S ’ s d e s i g n , t h e D S P a l s o w o r k s a s a f i l t e r w h i l e i t i s m o n-
i t o r i n g t h e w i d t h o f t h e s i g n a l t h a t i s b e i n g r e c e i v e d . I f t h e
s i g n a l i s n a r r o w , t h e s a m p l e - a n d - h o l d c h e c k s i t a n d a u t o-
m a t i c a l l y n a r r o w s t h e f i l t e r w i d t h . I f t h e s i g n a l b e c o m e s
w i d e r , t h e s a m p l e a n d h o l d c h e c k s i t a n d a u t o m a t i c a l l y
w i d e n s t h e f i l t e r r e s p o n s e s o t h a t t h e s i g n a l c a n e a s i l y b e
h e a r d .
T h i s s o r t o f “ s m a r t f i l t e r ” o b v i o u s l y d e p e n d s o n f a s t s a m p l i n g
t i m e s a n d a c c u r a t e f i l t e r s o f t w a r e . I f t h e D S P w a s b a s e d o n a
s l o w - s a m p l i n g D S P o r o n o n e o f t h e o l d e r c h i p s t h a t d i d n ’ t
w o r k i n t h e r e a l t i m e , t h e n t h e D S P w o u l d s a m p l e t h e s i g n a l
a n d n o t i c e a b l y c h a n g e t h e b a n d w i d t h a t a p o i n t a f t e r t h e
b a n d w i d t h o f t h e s i g n a l h a d n a r r o w e d o r w i d e n e d .
A s a r e s u l t , i f t h e D S P h a r d w a r e r e a c t e d s l o w l y , t h e r e c e i v e d
s i g n a l w o u l d b e o c c a s i o n a l l y c u t o f f a t t h e b e g i n n i n g o f
w o r d s ( b e c a u s e t h e b a n d w i d t h w o u l d s t i l l b e n a r r o w f r o m
t h e p r e c e d i n g p a u s e ) o r i t w o u l d b e l a c e d w i t h b u r s t s o f
22
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P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
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i n t e r f e r e n c e ( b e c a u s e t h e b a n d w i d t h w o u l d s t i l l b e w i d e
f r o m t h e p r e c e d i n g s p e e c h ) . S i m i l a r p r o b l e m s w o u l d o c c u r i f
t h e s o f t w a r e f o r t h e d e v i c e s w a s e v e n s l i g h t l y i n a c c u r a t e .
R F A t t e n u a t o r . S o m e p o r t a b l e a n d m o d e r n s o l i d - s t a t e
r e c e i v e r s f e a t u r e R F a t t e n u a t o r s. (RF i s r a d i o f r e q u e n c y , t h e
s i g n a l s t h a t y o u r t r a n s c e i v e r r e c e i v e s ; a t t e n u a t i o n i s t h e
w e a k e n i n g o f s i g n a l s . ) S o l i d - s t a t e r a d i o s a r e p r o n e t o o v e r-
l o a d i n g f r o m s t r o n g s i g n a l s .
A s t r o n g s i g n a l w i l l s a t u r a t e t h e c i r c u i t s w h i c h s e p a r a t e t h e
a u d i o s i g n a l f r o m t h e c a r r i e r , c a u s i n g t h a t s i g n a l t o b e h e a r d
o n s e v e r a l o r p o s s i b l y m a n y f r e q u e n c i e s . A s a r e s u l t , R F
a t t e n u a t o r s a r e u s e d t o d e c r e a s e t h e s t r e n g t h o f t h e s i g n a l s
i n t o t h e r a d i o . W i t h t h e d i g i t i z e d a u d i o o f a D S P , t h i s f u n c t i o n
c a n e a s i l y b e p r o g r a m m e d i n t o t h e c h i p .
( R F a t t e n u a t o r s c a n b e h a n d y i f y o u r r e c e i v e r i s a b l o c k
a w a y f r o m a n o t h e r a m a t e u r o p e r a t o r w h o o p e r a t e s a t t h e
e d g e o f t h e l e g a l l i m i t . O t h e r w i s e , i f t h e t r a n s c e i v e r r e a l l y
n e e d s t h e R F a t t e n u a t o r f o r t y p i c a l s e r v i c e , y o u m i g h t w a n t
t o l o o k i n t o p u r c h a s i n g a t r a n s c e i v e r w i t h a b e t t e r f r o n t
e n d . )
D S P F i l t e r s : H i g h - p a s s , L o w - p a s s , B a n d p a s s
H i g h - p a s s , l o w - p a s s , a n d b a n d p a s s f i l t e r s a r e o f t e n u s e d i n
H F t r a n s c e i v e r a n t e n n a i n p u t c i r c u i t s f o r t w o p u r p o s e s : t o
p r e v e n t s t r o n g o u t - o f - b a n d s i g n a l s f r o m s a t u r a t i n g o r o v e r-
l o a d i n g t h e r e c e i v e r ’ s f r o n t e n d a n d b e i n g h e a r d t h r o u g h o u t
d i f f e r e n t b a n d s ; a n d t o p r e v e n t a d j a c e n t - b a n d s i g n a l s f r o m
s p l a t t e r i n g o v e r i n t o o t h e r r e g i o n s .
H i g h - p a s s F i l t e r s. T h e m o s t c o m m o n h i g h - p o w e r e d l o c a l
r a d i o s t a t i o n s w o u l d b e t h o s e i n t h e A M b r o a d c a s t b a n d . T h e
H F b a n d i s h i g h e r i n f r e q u e n c y t h a n t h e A M b r o a d c a s t b a n d ,
s o t h e s e i m a g e s i g n a l s c o u l d a l l b e v i r t u a l l y e l i m i n a t e d w i t h
a h i g h - p a s s f i l t e r . F o r e x a m p l e , i f y o u l i v e n e a r a 1 0 - k W A M
b r o a d c a s t s t a t i o n , y o u m i g h t h a v e p r o b l e m s w i t h h e a r i n g
23
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t h a t s t a t i o n a s a n i m a g e t h r o u g h o u t t h e H F s p e c t r u m . I f y o u
a r e a t t e m p t i n g t o h e a r a w e a k s i g n a l , t h i s o v e r l o a d c a n
d e s t r o y y o u r a b i l i t y t o h e a r t h e w a n t e d s t a t i o n . A h i g h - p a s s
f i l t e r w i t h a c u t - o f f f r e q u e n c y a r o u n d 1 7 0 0 k H z c a n p r e v e n t
t h e s e A M b r o a d c a s t s t a t i o n s f r o m i n t e r f e r i n g w i t h t h e s h o r t -
w a v e f r e q u e n c i e s .
L o w - p a s s F i l t e r s . U . S . t e l e v i s i o n c h a n n e l 2 a t 5 5 M H z i s j u s t
a b o v e t h e H F f r e q u e n c i e s s o t h e s e i m a g e s i g n a l s c o u l d a l l b e
v i r t u a l l y e l i m i n a t e d w i t h a l o w - p a s s f i l t e r . ( I n s o m e p a r t s o f
t h e w o r l d , t e l e v i s i o n b r o a d c a s t s a t a f r e q u e n c y a s l o w a s 4 5
MHz.)
F i g u r e 1 4 — F i l t e r s p e r m i t s e t t i n g a u d i o
q u a l i t y t o p e r s o n a l p r e f e r e n c e
B a n d p a s s F i l t e r s . L o w - p a s s a n d h i g h - p a s s f i l t e r s a r e u s e d
l e s s o f t e n t h a n b a n d p a s s f i l t e r s , h o w e v e r , t o l o c k o u t u n w a n t-
e d s i g n a l s . H i g h p o w e r s h o r t w a v e b r o a d c a s t s t a t i o n s a r e o n
t h e a i r t h r o u g h o u t t h e w o r l d . I n t h e U n i t e d S t a t e s , 5 0 - k W A M
s t a t i o n s a n d 1 M W t e l e v i s i o n s t a t i o n s b r o a d c a s t a t t h e e d g e s
o f t h e a m a t e u r b a n d s . I n a m a t e u r r a d i o t r a n s c e i v e r s , t h e t y p-
i c a l s o l u t i o n w o u l d b e t o m a k e t h e b a n d p a s s f i l t e r r u n f r o m
t h e b o t t o m e d g e o f t h e a m a t e u r b a n d t o i t s t o p e d g e . A l l t r e s -
24
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F
V
Without filter
F
V
With high frequency filter
F
V
With low frequency filter
F
V
With low and High filter
HIGH FREQUENCY
FILTER
High frequency
corner can be adjusted
in 100Hz steps
Low frequency corner
can be adjusted in
100Hz steps
LOW FREQUENCY
FILTER
CENTER FREQUENCY
FILTER
Bandpasss center
frequency can be
adjusted in 100Hz
steps
p a s s i n g s i g n a l s w o u l d b e v i r t u a l l y e l i m i n a t e d . C o n s e q u e n t l y ,
b a n d p a s s f i l t e r s h a v e b e c o m e t h e m a i n s t a y o f D S P u s e i n H F
e q u i p m e n t .
O f c o u r s e , a l l o f t h e s e f i l t e r s t o e l i m i n a t e s t r o n g i m a g e s i g-
n a l s i n t h e r e c e i v e r c a n b e p r o g r a m m e d i n t o D S P c h i p s . A n d
b e c a u s e t h e c o s t f o r t h e s e e x t r a f i l t e r s i s s o l o w , t h e y c a n b e
i n c l u d e d i n m o d e r n r e c e i v e r s — e v e n t h o u g h t h e y w e r e t o o
e x p e n s i v e t o b e i n c l u d e d i n m o s t e a r l i e r r e c e i v e r s .
N o t c h F i l t e r s
I n H F c o m m u n i c a t i o n s , n o t c h f i l t e r s s e r v e t o e l i m i n a t e n e a r-
b y s o u r c e s o f i n t e r f e r e n c e . N o t c h f i l t e r s a r e a l s o k n o w n a s
b a n d - r e j e c t i o n f i l t e r s a n d b a n d - e l i m i n a t i o n f i l t e r s, n a m e s
t h a t p r o v i d e a n i n s i g h t i n t o t h e i r i n n e r w o r k i n g s .
F i g u r e 1 5 — T h e S G C N o t c h f i l t e r c a n s u p p r e s s u p t o
f i v e t o n e s a t o n c e
I n s t e a d o f p a s s i n g a t i n y s e g m e n t ( o r e v e n a l a r g e s e g m e n t )
o f t h e b a n d t h r o u g h a n d r e j e c t i n g a l l o t h e r s i g n a l s , t h e n o t c h
f i l t e r r e j e c t s a t i n y s e g m e n t o f t h e b a n d a n d a l l o w s a l l o t h e r
s i g n a l s t o p a s s t h r o u g h , u n a t t e n u a t e d .
B a n d I n t e r f e r e n c e . A n o t c h f i l t e r c a n e l i m i n a t e s o m e
i n t e r f e r e n c e w i t h i n t h e b a n d . A r a d i o s i g n a l m i g h t b e o v e r-
w h e l m e d b y M o r s e C o d e i n t e r f e r e n c e , b u t a n o t c h f i l t e r o n
a n a n a l o g r e c e i v e r c a n t u n e o u t s o m e o f t h e i n t e r f e r e n c e . O n
m a n y a n a l o g r e c e i v e r s , t h e n o t c h f i l t e r s e t t i n g s p r o v i d e l i t t l e
i m p r o v e m e n t . A n d e v e n a n e x c e l l e n t n o t c h f i l t e r c a n r e d u c e
t h e i n t e r f e r e n c e o f o n l y o n e s i g n a l . T h e n o t c h f i l t e r s i n t h e
D S P d e s i g n s o f t e n p e r f o r m a m a z i n g l y . R a t h e r t h a n j u s t
b l o c k i n g o u t a n e a r b y b a n d s e g m e n t , t h e y a c t a s t r u e
“ k i l l e r s ” o f w h i s t l e o r h e t e r o d y n e i n t e r f e r e n c e .
25
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
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F
V
With Notch Filter
Interfering tones are
suppressed by 40dB
and up to five tones
can be notched out
simultaneousely
NOTCH FILTER
F
V
Without Notch Filter
Tone interferences
H e t e r o d y n e I n t e r f e r e n c e. A h e t e r o d y n e i s a s h r i l l t o n e
t h a t i s c a u s e d w h e n r a d i o s i g n a l s o v e r l a p . I n t h e a m a t e u r
b a n d s , w h e r e n e a r l y a n y o n e c a n t r a n s m i t n e a r l y a n y w h e r e ,
h e t e r o d y n e s c a n c a u s e a r e a l p r o b l e m , e s p e c i a l l y i n t h e 8 0 -
a n d 4 0 - m e t e r a m a t e u r b a n d s , w h e r e s h o r t w a v e s t a t i o n s
b r o a d c a s t i n g i n t h e A M m o d e c a n b e r e a d i l y h e a r d . T h e m i x-
t u r e o f A M a n d S S B s i g n a l s r e s u l t s i n a n a m a t e u r b a n d r i d-
d l e d w i t h h e t e r o d y n e s . H e t e r o d y n e s a r e n o t o n l y u n p l e a s a n t
t o l i s t e n t o , b u t t h e y c a n r u i n a n o p e r a t o r ’ s a b i l i t y t o h e a r a
s i g n a l ; a s a r e s u l t , h e t e r o d y n e s h a v e b e e n o n e o f t h e p l a g u e s
o f r a d i o c o m m u n i c a t i o n s s i n c e i t s c r e a t i o n .
D S P n o t c h f i l t e r s a r e e f f e c t i v e a g a i n s t h e t e r o d y n e s — m o s t c a n
b e e n t i r e l y e l i m i n a t e d . M o r e i m p o r t a n t l y , t h e y c a n e l i m i n a t e
s e v e r a l h e t e r o d y n e s a t t h e s a m e t i m e . T h e D S P n o t c h f i l t e r
c h i p i s p r o g r a m m e d t o e l i m i n a t e a l l c o n s t a n t o r s l o w l y v a r y-
i n g t o n e s p r e s e n t i n r e c e i v e r o r t r a n s c e i v e r a u d i o . I n t h i s
s e n s e , t h e y b e h a v e d i f f e r e n t l y t h a n t y p i c a l n o t c h f i l t e r s . I f
t h e d i g i t a l n o t c h f i l t e r c a n e l i m i n a t e o n e o f t h e w o r s t e n e m y
o f t h e H F c o m m u n i c a t i o n s u s e r , t h e h e t e r o d y n e , w e w o n d e r
w h a t o t h e r m i r a c l e i t c a n a c h i e v e — e l i m i n a t e f a d i n g ?
D i g i t a l A G C
A u t o m a t i c g a i n c o n t r o l ( A G C ) , a l s o k n o w n a s a n a u t o m a t i c
l e v e l c o n t r o l ( A L C ) , i s e s p e c i a l l y i m p o r t a n t w h e n r e c e i v i n g
w i d e b a n d m o d e s , s u c h a s A M , t h a t a r e s u s c e p t i b l e t o f a d i n g .
B e c a u s e o f f a d i n g , s i g n a l s w i l l q u i c k l y r i s e a n d f a l l i n l e v e l .
A G C s l e v e l o u t o n l y t h e a m p l i t u d e o f t h e s i g n a l s t h a t p a s s o u t
o f t h e r e c e i v e r ; t h e r e f o r e , t h e y c a n e a s i l y b e p r o g r a m m e d
i n t o D S P c h i p s . B e c a u s e t h e t e c h n o l o g y f o r a n a l o g A G C s w a s
a l r e a d y s o l i d , t h e o n l y r e a l b e n e f i t o f d i g i t a l d e s i g n i s t o s a v e
m o n e y i n a p p l i c a t i o n s w h e r e a D S P c h i p i s a l r e a d y b e i n g
u s e d : u s i n g a D S P s i m p l y f o r a d i g i t a l A G C w o u l d b e e x p e n-
s i v e .
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C o n c l u s i o n
Y o u h a v e s e e n h o w D S P h a s t r a n s f o r m e d t h e q u a l i t y o f H F
c o m m u n i c a t i o n s i n b o t h t r a n s m i t a n d r e c e i v e . N e x t , w e w i l l
l o o k a t a v a i l a b l e e q u i p m e n t w h i c h f e a t u r e s D S P .
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SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
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A v a i l a b l e D S P H F e q u i p m e n t
A s D S P t e c h n o l o g y i s b e g i n n i n g t o r e a c h t h e m a r k e t p l a c e , D S P
p r o d u c t s a r e f i n d i n g t h e i r w a y i n t o H F c o m m u n i c a t i o n s .
F i g u r e 1 6 — S G C ' s D S P p r o d u c t s : P o w e r T a l k , S G - R M
r e m o t e m o b i l e h e a d , a n d P o w e r C l e a r .
D S P T r a n s c e i v e r s
A n u m b e r o f t r a n s c e i v e r s c u r r e n t l y o n t h e m a r k e t o f f e r d i g i-
t a l s i g n a l p r o c e s s i n g . T h i s b o o k , c o m i n g f r o m S G C , d e s i g n e r
a n d m a n u f a c t u r e r o f H F c o m m u n i c a t i o n s e q u i p m e n t , h a s
b e e n s e t t i n g t h e s t a g e f o r t h i s b i g g e s t t e c h n o l o g i c a l a d v a n c e
i n t w o - w a y c o m m u n i c a t i o n s s i n c e t h e u s e o f t h e S S B m o d e
a n d t h e d e v e l o p m e n t o f t h e s i n g l e - u n i t t r a n s c e i v e r .
S G C ’ s S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k . P r e s e n t l y , t h e e q u i p m e n t t h a t
F i g u r e 1 7 — T h e P o w e r T a l k T r a n s c e i v e r
28
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
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C h a p t e r 4
u s e s t h e s t a t e - o f - t h e - a r t D S P f i l t e r i n g t e c h n o l o g y i s t h e S G -
2 0 0 0 P o w e r T a l k .
T h e S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k o f f e r s t h e m o s t D S P f e a t u r e s f o r t h e
l o w e s t p r i c e . S o m e o f t h e k e y D S P - r e l a t e d f e a t u r e s o f t h e S G -
2 0 0 0 P o w e r T a l k a r e t h e s e :
• A D S P ™ n o i s e - r e d u c t i o n s y s t e m
• S N S ™ n o i s e - r e d u c t i o n s y s t e m
• F i r s t m o b i l e / b a s e H F t r a n s c e i v e r w i t h D S P
• F i r s t H F D S P s y s t e m w i t h v i s u a l d i s p l a y
• D S P f i l t e r s c a n b e p r o g r a m m e d i n t o s e p a r a t e
m e m o r i e s
• N o t c h f i l t e r
• E i g h t p r e s e t D S P f i l t e r p o s i t i o n s
• V a r i a b l e h i g h - p a s s , l o w - p a s s , a n d b a n d p a s s f i l t e r s .
• S e p a r a t e c o n t r o l h e a d m a k e s u p g r a d e f r o m S G - 2 0 0 0
t o S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k s i m p l e a n d i n e x p e n s i v e
ADSP™
n o i s e r e d u c t i o n .
A D S P ( A d a p t i v e D i g i t a l S i g n a l
P r o c e s s i n g ) i s a p a r t i c u l a r l y e f f e c t i v e t y p e o f n o i s e - r e d u c t i o n
s y s t e m t o f i l t e r o u t u n w a n t e d n o i s e i n a n y s i g n a l b e i n g
r e c e i v e d . T h e D S P a l g o r i t h m i s “ s m a r t ” a n d c a n “ s e e ” t h e d i f -
F i g u r e 1 8 — S G C’ s A D S P s u b s t a n t i a l l y
r e d u c e s n o i s e l e v e l
f e r e n c e b e t w e e n t h e s i g n a l b e i n g r e c e i v e d a n d t h e a c c o m p a-
n y i n g w h i t e n o i s e a n d s t a t i c c r a s h e s . T h e n , i t s e p a r a t e s t h e
t w o a n d p a s s e s o n l y t h e r e c e i v e d s i g n a l t o t h e s p e a k e r .
S N S ™ n o i s e r e d u c t i o n . S N S ( S p e c t r a l N o i s e S u b t r a c t i o n ) i s
29
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Noise level is
subtantially
reduced
ADSPª
F
V
Without ADSP
F
V
With ADSP
Noise level
r e v o l u t i o n a r y D S P n o i s e r e d u c t i o n u s e d o n l y i n t h e S G - 2 0 0 0
P o w e r T a l k a n d i n o n e o f t h e D S P “ b l a c k b o x e s . ” I n s t e a d o f
t h e t r a d i t i o n a l m e t h o d o f f i l t e r i n g w h e r e b y s i g n a l s a r e
p a s s e d t h r o u g h a b a n d p a s s f i l t e r w i t h a c o n c r e t e s h a p e , t h e
S N S s y s t e m a c t s m o r e l i k e a c o n t i n u o u s l y v a r i a b l e b a n d p a s s
f i l t e r .
F i g u r e 1 9 — S G C ’ s S N S s u b t r a c t s s p e c t r a l n o i s e
W i t h S N S n o i s e r e d u c t i o n , t h e f i l t e r b a s i c a l l y c o l l a p s e s
a g a i n s t t h e r a d i o s i g n a l ( e i t h e r v o i c e o r d a t a ) . A s a r e s u l t , t h e
r e c e i v e r ( a n d a n y i n t e r f e r e n c e d u r i n g t h a t a u d i o ) r e m a i n s ,
b u t t h e n o i s e b e t w e e n t h e b i t s o f a u d i o i n f o r m a t i o n i s e l i m i-
n a t e d . ( I t ’ s a l i t t l e l i k e D o l b y p r o c e s s i n g f o r h i g h f i d e l i t y
r e c o r d i n g . )
F i r s t m o b i l e D S P t r a n s c e i v e r . C o m p a r e d w i t h o t h e r D S P
t r a n s c e i v e r s , t h e S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k i s s m a l l ( 4 . 7 5 ” x 1 0 ” x
1 5 ” ) , l i g h t ( 1 2 l b s ) , a n d m a d e s p e c i f i c a l l y f o r 1 2 - v o l t o p e r a-
t i o n . O n t h e r o a d , o n a b o a t , o r o n a D X p e d i t i o n , w h e r e t h e
c o n d i t i o n s a r e m u c h l e s s t h a n i d e a l , y o u w i l l e s p e c i a l l y n o t i c e
t h e b e n e f i t s o f t h e D S P f u n c t i o n s .
V i s u a l D S P f i l t e r d i s p l a y . N o n e o f t h e o t h e r H F D S P f i l t e r s
s h o w y o u t h e e x a c t s e t t i n g s o f t h e f i l t e r s . I n a f e w c a s e s ,
a d j u s t a b l e f i l t e r s a r e c o n t r o l l e d w i t h r o t a r y k n o b s w i t h t h e
i n c r e m e n t s m a r k e d a r o u n d t h e m .
I n t h e S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k , t h e f i l t e r p o s i t i o n s ( f r o m 3 0 0 t o
3 0 0 0 H z ) a r e a d j u s t a b l e ( i n 1 0 0 - H z s t e p s ) a n d e a c h s t e p i s
d i s p l a y e d a s a n L E D o n t h e f r o n t p a n e l . W i t h t h i s L E D d i s p l a y
s y s t e m , y o u c a n i m m e d i a t e l y s e e t h e w i d t h a n d t h e e x a c t
f r e q u e n c y c o v e r a g e o f t h e f i l t e r t h a t y o u a r e u s i n g a t a n y
g i v e n t i m e . T h i s s y s t e m i s p a r t i c u l a r l y u s e f u l i f y o u n e e d t o
d i a l b e t w e e n m a n y d i f f e r e n t f r e q u e n c i e s a n d i f t h e s i g n a l s
a r e o f v a r y i n g s t r e n g t h s a n d c h a r a c t e r i s t i c s .
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F
V
With SNS
The noise of the
unused bands of
frequencies are
totally substracted
SNSª
F
V
Without SNS
V
P r o g r a m m a b l e d i g i t a l f i l t e r s . W i s h i n g t o c o n t a c t a s t a t i o n
o n a r e g u l a r b a s i s , y o u m i g h t f i n d t h a t a c e r t a i n f i l t e r s e t t i n g
w o r k s w e l l d a y a f t e r d a y f o r l i s t e n i n g t o t h a t s t a t i o n . F o r
y o u r c o n v e n i e n c e , y o u c a n p r e s e t t h i s f i l t e r s e t t i n g i n t o t h e
r a d i o m e m o r i e s ( a l o n g w i t h s i x o t h e r f a v o r i t e f i l t e r s e t t i n g s ) .
W i t h a p u s h o f a b u t t o n , y o u c a n i m m e d i a t e l y p l a c e t h e S G -
2 0 0 0 P o w e r T a l k i n y o u r f a v o r i t e f i l t e r p o s i t i o n .
P r e - p r o g r a m m e d f i l t e r s e t t i n g s . I n a d d i t i o n t o t h e e n o r-
m o u s a r r a y o f f i l t e r s e t t i n g s t h a t y o u c a n c r e a t e , e i g h t s t a n-
d a r d s e t t i n g s a r e p r e p r o g r a m m e d i n t o t h e m e m o r i e s . S o m e o f
t h e m o s t c o m m o n o f t h e s e p o s i t i o n s a r e m a r k e d w i t h L E D s
f o r e x t r a c o n v e n i e n c e .
N o t c h f i l t e r . T h e n o t c h f i l t e r c a n l o c a t e a n d e l i m i n a t e a s
m a n y a s f i v e h e t e r o d y n e s a t o n e t i m e — m a n y m o r e t h a n y o u
w i l l p r o b a b l y e v e r n e e d t o u s e !
V a r i a b l e B a n d p a s s , l o w - p a s s , a n d h i g h - p a s s f i l t e r s .
T h e S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k h a s v a r i a b l e b a n d p a s s , l o w - p a s s ,
a n d h i g h - p a s s f i l t e r s . T h e s e f i l t e r s a r e o n e o f t h e c o n t r i b u t o r s
t o g o o d r a d i o r e c e p t i o n . T h e s e a c c u r a t e l y d i s p l a y e d , e x c e l l e n t
v a r i a b l e f i l t e r s c o u l d e a s i l y m a k e t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n a
c o p y a b l e s i g n a l a n d a n u n r e a d a b l e s i g n a l a m i d s t t h e n o i s e .
U p g r a d a b l e D S P h e a d . I n s t e a d o f b u y i n g a n e w t r a n s c e i v-
e r f o r t h e D S P f u n c t i o n s , y o u c a n s i m p l y p u r c h a s e t h e S G -
2 0 0 0 P o w e r T a l k h e a d a n d p l a c e i t o n t h e S G - 2 0 0 0 t r a n s c e i v-
e r c a s e . D o i n g s o c o u l d s a v e y o u t h o u s a n d s o f d o l l a r s o v e r
u p g r a d i n g t o a n e w P o w e r T a l k t r a n s c e i v e r .
O t h e r A d v a n t a g e s . I n a d d i t i o n t o t h e D S P a d v a n t a g e s o f
t h e S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k , t h i s m o d e l a l s o h a s a n u m b e r o f
o t h e r a d v a n t a g e s :
R e m o v a b l e H e a d . U n l i k e o t h e r H F t r a n s c e i v e r s , t h e e n t i r e
f a c e p l a t e ( “ h e a d ” ) o f t h e S G - 2 0 0 0 c a n b e d e t a c h e d a n d u s e d
t o o p e r a t e t h e t r a n s c e i v e r f r o m r e m o t e l o c a t i o n s — o r i n t a n-
d e m w i t h o t h e r h e a d s . T h i s f e a t u r e i s p e r f e c t f o r c o m m e r c i a l
a n d m a r i n e o p e r a t i o n , o r f o r c l u b a m a t e u r s t a t i o n s w h e r e a
31
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
E-mail: SGCMKTG@aol.com Website: http://www.sgcworld.com
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t r a n s c e i v e r m u s t b e c o n t r o l l e d f r o m m o r e t h a n o n e l o c a t i o n .
S i m p l e d e s i g n o f f r o n t - p a n e l c o n t r o l s . I n s t e a d o f c r a m-
m i n g d o z e n s o f t i n y k n o b s a n d b u t t o n s o n t h e f r o n t p a n e l ,
S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k d i s p l a y s o n l y t h r e e k n o b s a n d a f e w
r o w s o f b u t t o n s . N o t t h a t t h e P o w e r T a l k l a c k s f e a t u r e s , b u t
r a t h e r t h a t i t i s s o w e l l d e s i g n e d t h a t f e w e r b u t t o n s a c c o m-
p l i s h t h e s a m e f u n c t i o n s .
E v e n t h e D S P s e c t i o n o f t h e P o w e r T a l k — w h i c h f e a t u r e s c u s-
t o m D S P m e m o r i e s , p r e p r o g r a m m e d f i l t e r m e m o r i e s , a n o t c h
f i l t e r , a n o i s e r e d u c e r , t h e S N S n o i s e r e d u c e r , v a r i a b l e l o w -
p a s s , h i g h - p a s s , a n d b a n d p a s s f i l t e r s , a n d a b y p a s s f u n c t i o n —
r e q u i r e s o n l y n i n e b u t t o n s . O n t h e s i m p l i f i e d p a n e l , t h e b u t-
t o n s a r e l a r g e a n d s p a c e d w i d e l y a p a r t — t h e r e ’ s l i t t l e c h a n c e
t h a t y o u w i l l m i s p r o g r a m t h e P o w e r T a l k h e a d . T h i s s i m p l i-
f i e d d e s i g n i s s i g n i f i c a n t w h e n y o u c o m p a r e t h e S G - 2 0 0 0
P o w e r - T a l k w i t h t h e m a n y - k n o b b e d a l t e r n a t i v e s .
H i g h - p o w e r / s m a l l p a c k a g e . I n s p i t e o f h a v i n g t h e m o s t
f l e x i b l e a n d h i g h l y d e v e l o p e d D S P u n i t i n a n y t r a n s c e i v e r
a n d b e i n g o n e o f t h e h i g h e s t - p o w e r e d t r a n s c e i v e r s a v a i l a b l e
( c o n s e r v a t i v e l y r a t e d a t 1 5 0 w a t t s ) , t h e S G - 2 0 0 0 i s s m a l l . A s
m e n t i o n e d e a r l i e r , t h e S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k i s a m e r e 4 . 7 4 " x
1 0 " x 1 5 " a t 1 2 p o u n d s . Y o u g e t e v e r y t h i n g i n a p a c k a g e t h a t
y o u c a n t a k e a n y w h e r e .
T e s t e d f o r h i g h q u a l i t y . N o o t h e r t r a n s c e i v e r s a d v e r t i s e
t h e i r t e s t i n g p r o c e d u r e s a s S G C d o e s . A f t e r i t h a s b e e n m a n u-
f a c t u r e d i n t h e U n i t e d S t a t e s u s i n g h i g h - q u a l i t y c o m p o n e n t s ,
e v e r y S G - 2 0 0 0 i s f a c t o r y - a l i g n e d . T h e n , e a c h r i g i s k e y e d a t
f u l l p o w e r i n t o a n o p e n a n t e n n a f o r 1 0 s e c o n d s , t h e n i n t o a
s h o r t e d a n t e n n a f o r a n o t h e r 1 0 s e c o n d s . N e x t , i t i s k e y e d f o r
2 4 s t r a i g h t h o u r s i n f u l l - p o w e r C W . E a c h S G - 2 0 0 0 i s t h e n
k e y e d o n a n d o f f a t 1 0 - s e c o n d i n t e r v a l s f o r 2 4 h o u r s .
F i n a l l y , e a c h S G - 2 0 0 0 i s r e - e v a l u a t e d a n d a l l f u n c t i o n s a r e
v e r i f i e d t o e n s u r e t h a t p e r f o r m a n c e m e e t s s p e c i f i c a t i o n s .
A f t e r t h e S G - 2 0 0 0 p a s s e s t h e s e d i f f i c u l t t e s t s , i t m a y l e a v e
t h e f a c t o r y . A s a r e s u l t o f t h i s q u a l i t y , t h e S G - 2 0 0 0 i s o n e o f
32
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P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
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t h e f e w a m a t e u r t r a n s c e i v e r s t h a t i s a l s o t y p e - a c c e p t e d f o r
c o m m e r c i a l a n d m a r i n e s e r v i c e .
T h e b o t t o m l i n e i s t h a t t h e S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k i s o n e o f t h e
b e s t - c o n s t r u c t e d , m o s t f l e x i b l e , m o s t a d v a n c e d , h i g h e s t -
p o w e r e d , a n d e a s i e s t - t o - u s e t r a n s c e i v e r s o n t h e m a r k e t .
A n d t h e l i s t p r i c e i s j u s t o v e r h a l f t h e p r i c e o f t h e o n l y o t h e r
D S P t r a n s c e i v e r s .
A d d - o n D S P
B e c a u s e D S P t e c h n o l o g y h a s b e c o m e m u c h m o r e a f f o r d a b l e , a
n u m b e r o f d i f f e r e n t m a n u f a c t u r e r s h a v e d e v e l o p e d e x t e r n a l
D S P b o x e s t o s e r v e m a n y o f t h e s a m e p u r p o s e s a s b u i l t - i n
D S P . I n s t e a d o f c o n n e c t i n g i n s i d e t h e r a d i o , t h e y c o n n e c t
b e t w e e n t h e h e a d p h o n e a u d i o o u t p u t j a c k a n d t h e h e a d-
p h o n e s . A l l D S P c o n v e r s i o n s a n d a l t e r a t i o n s o c c u r a f t e r t h e
a u d i o s i g n a l h a s p a s s e d o u t o f t h e r e c e i v e r . T h i s m a k e s D S P
u s e a n d i n s t a l l a t i o n q u i t e s i m p l e .
O n e o f t h e m a j o r m a r k e t s f o r t h e b l a c k b o x e s i s r a d i o a m a -
t e u r s . C o m b i n e t h e s e t w o f e a t u r e s a n d y o u c a n a s s u m e t h a t
t h e t a r g e t c a n d i d a t e w i l l b e a c o n t e s t - e n t e r i n g a m a t e u r w h o
i s b u s i l y d i g g i n g o u t w e a k , s t a t i c - l a d e n S S B a n d C W s i g n a l s
f r o m t h e f a r c o r n e r s o f t h e w o r l d . B e c a u s e t h e f i l t e r s a r e
i n t e n d e d f o r s u c h d i f f i c u l t s i t u a t i o n s , t h e y a r e t y p i c a l l y n a r-
r o w a n d e f f e c t i v e f o r p o o r s i g n a l s i t u a t i o n s a n d n o t f o r s o l i d ,
h i g h - f i d e l i t y s i g n a l s . F o r t u n a t e l y , t h e m a n u f a c t u r e r s o f t h e s e
b o x e s i n c l u d e e a s y p u s h b u t t o n s w i t c h e s s o t h a t t h e f i l t e r s
c a n b e q u i c k l y p u n c h e d i n a n d o u t .
B a s i c F e a t u r e s. E v e n w h e n t h e D S P p r o g r a m m i n g v a r i e s
a m o n g t h e b a s i c b a n d p a s s f i l t e r s , t h e r e s u l t s a r e e s s e n t i a l l y
t h e s a m e . B e c a u s e t h e s e f i l t e r s c r e a t e a s q u a r e - w a v e f i l t e r
r e s p o n s e , m o s t o f t h e f i l t e r r e s p o n s e s o f t h e e q u i p m e n t o n
t h e m a r k e t a r e g o o d , a n d d i f f e r e n c e s a m o n g t h e m a r e s l i g h t .
A l t h o u g h t h e b o x e s m i g h t v a r y i n t h e n u m b e r o f f e a t u r e s
t h a t i t s u p p l i e s , e a c h b o x i n c l u d e s a t l e a s t o n e o f t h e s e t h r e e
m a j o r f e a t u r e s :
33
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
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V a r i a b l e b a n d p a s s f i l t e r s
. T h e s e f i l t e r s , d i s c u s s e d i n t h e
b o o k , a r e t h e k e y t o D S P b e n e f i t s i n H F r e c e i v e r d e s i g n . M o s t
o f t h e d i g i t a l f i l t e r “ b l a c k b o x e s ” a r e i n t e n d e d f o r u s e i n h i g h
n o i s e / w e a k s i g n a l c o n d i t i o n s .
N o t c h f i l t e r .
N o t c h f i l t e r s a r e i n c l u d e d i n n e a r l y e v e r y D S P
b l a c k b o x ; i n f a c t , o n e o f t h e D S P b l a c k b o x e s i s s o l e l y a n o t c h
f i l t e r . A l t h o u g h s o m e n o t c h f i l t e r s o n t h e m a r k e t a r e m o r e
e f f e c t i v e t h a n o t h e r s , t h e m o s t e f f e c t i v e m o d e l s a r e w o r t h
t h e p r i c e o f a n e n t i r e D S P f i l t e r u n i t f o r a m a t e u r s w h o r e g u-
l a r l y o p e r a t e i n t h e c r o w d e d 8 0 - a n d 4 0 - m e t e r a m a t e u r
b a n d s .
N o i s e r e d u c t i o n .
U n l i k e t h e d i f f e r e n t D S P b a n d p a s s f i l t e r s
o n t h e m a r k e t , t h e D S P n o i s e - r e d u c t i o n t e c h n i q u e s v a r y
g r e a t l y . U n l i k e b a n d p a s s f i l t e r s , w h i c h m u s t c o m e t o a s p e-
c i f i c o u t c o m e , a n e n g i n e e r c a n t a k e a w i d e v a r i e t y o f d i f f e r-
e n t r o u t e s t o a t t a c k n o i s e . B e c a u s e o f s u c h d i f f e r e n c e s , D S P
b l a c k b o x e s v a r y i n t h e i r e f f e c t i v e n e s s a n d e v e n i n t h e t y p e s
o f n o i s e t h a t t h e y s u c c e e d i n e l i m i n a t i n g .
A d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f D S P a d d - o n s . I f y o u
p l a n t o u s e D S P i n c o n j u n c t i o n w i t h a t r a n s c e i v e r , y o u c o u l d
s a v e s o m e m o n e y b y k e e p i n g y o u r o l d t r a n s c e i v e r a n d p u r-
c h a s i n g o n e o f t h e D S P b o x e s . I t ’ s l e s s e x p e n s i v e t h a n b u y i n g
a D S P t r a n s c e i v e r . Y o u c o u l d g r e a t l y u p g r a d e t h e c a p a b i l i t y
o f a n o l d , o u t - m o d e d t r a n s c e i v e r b y d o i n g s o .
H o w e v e r , n o n e o f t h e b l a c k b o x e s h a s a d i g i t a l r e a d o u t a n d
a d j u s t a b l e h i g h - p a s s , l o w - p a s s , a n d b a n d p a s s f i l t e r s . ( T h e
D S P i n t h e S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k a n d i n t h e P o w e r C l e a r i s
a r g u a b l y t h e b e s t D S P u n i t t h a t y o u c a n f i n d a n y w h e r e . )
T h e D S P b o x e s a r e f i n e f o r f i x e d i n s t a l l a t i o n s , w h e r e d o z e n s
o f l i t t l e a c c e s s o r i e s a r e s t a c k e d a r o u n d t h e t r a n s c e i v e r , b u t
f o r g e t i t f o r m o b i l e o p e r a t i o n s . A D S P b o x s l i d i n g o f f o f t h e
d a s h b o a r d o r o n t o t h e d e c k o f a v e s s e l w o u l d b e a n n o y i n g .
A l s o , t h e D S P b o x e s a r e a c t i v e d e v i c e s a n d t h e y r e q u i r e
p o w e r ; e i t h e r a 1 2 - v o l t b a t t e r y o r a n e x t r a p o w e r l i n e w o u l d
h a v e t o r u n t h r o u g h t h e b o a t o r v e h i c l e f o r t h e s e p a r a t e D S P
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P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
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b o x / t r a n s c e i v e r m o b i l e c o n f i g u r a t i o n . ( W i t h t h e S G - 2 0 0 0
P o w e r T a l k , i t ’ s a l l b u i l t i n . )
S G C ' s A d d - o n : P o w e r C l e a r
S G C h a s j u s t e n t e r e d t h e m a r k e t w i t h i t s o w n “ b l a c k b o x ”
( i t ’ s a c t u a l l y g r a y ) , t h e P o w e r C l e a r . O f f e r i n g a l l t h e a u d i o D S P
f e a t u r e s o f P o w e r T a l k , i t c a n b e u s e d w i t h a n y r a d i o ( H F ,
V H F , U H F ) o r a n y v o i c e a n d d a t a l i n k s y s t e m , e v e n n o i s y
t e l e p h o n e l i n e s .
F i g u r e 2 0 — P o w e r C l e a r — s t a n d i n g 3 . 6 5 ” h i g h
I t w e i g h s 2 0 o u n c e s a n d s t a n d s a m e r e 3 . 6 5 ” h i g h , 6 . 6 5 ”
w i d e , a n d 1 . 9 3 ” d e e p , u n m o u n t e d . A n d y e t i t o f f e r s A D S P
a n d S N S a n d m e m o r y f e a t u r e s o f P o w e r T a l k , p l u s a b u i l t - i n
s p e a k e r , s p e a k e r j a c k , h e a d p h o n e j a c k , a n d v o l u m e c o n t r o l .
T h e b u i l t - i n s p e a k e r p e r m i t s t h e P o w e r C l e a r t o b e u s e d
a s a n a u d i o a m p l i f i e r a s w e l l a s a p r e - a m p l i f i e r . A n d t h e
p r i n t e d c i r c u i t b o a r d c o n t a i n s a l a r g e r n u m b e r o f c o m p o-
n e n t s i n a s m a l l e r s p a c e b y m e a n s o f f o u r l a y e r s o f c i r c u i t s
b u i l t i n t o a s i n g l e b o a r d . T h a t , c o m b i n e d w i t h “ s u r f a c e
m o u n t i n g ” o f c o m p o n e n t s , p e r m i t s a m o r e d e n s e p a c k a g i n g
o f c o m p o n e n t s f o r m o r e e f f i c i e n t u s e o f s p a c e . T h a t ' s h o w
S G C h a s m a n a g e d t o m a k e i t s P o w e r C l e a r s m a l l b u t p o w e r f u l .
35
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U s i n g D S P H F E q u i p m e n t
D i g i t a l f i l t e r s a n d o t h e r t y p e s o f d i g i t a l p r o c e s s i n g a r e p o w-
e r f u l b u t m u s t b e u s e d , l i k e a n y t o o l s : w h e r e t h e y a r e m o s t
e f f e c t i v e . M i s u s i n g D S P t e c h n o l o g y c o u l d h i n d e r r a t h e r t h a n
h e l p r e c e p t i o n .
O p e r a t i n g . I f y o u w o u l d n o r m a l l y p r e f e r a h i g h - f i d e l i t y s i g-
n a l w i t h a f a i r a m o u n t o f n o i s e t o a m u f f l e d , l o w - f i d e l i t y s i g-
n a l w i t h a l m o s t n o n o i s e , y o u w o u l d u s u a l l y k e e p t h e f i l t e r s
F i g u r e 2 1 — P r i n t e d C i r c u i t B o a r d —
t h e H e a r t o f P o w e r C l e a r
a b o u t a s w i d e a s y o u c o u l d s t a n d . B e c a u s e o f t h e i r f o c u s o n
n o i s e r e d u c t i o n a n d t i g h t f i l t e r s , t h e D S P a d d - o n s a r e o f t e n
m o s t e f f e c t i v e i n h i g h - i n t e r f e r e n c e , w e a k - s i g n a l c o n d i t i o n s .
O p e r a t i n g w i t h D S P. K e e p i n g D S P s s w i t c h e d o u t w h i l e l i s-
t e n i n g t o a s t a t i o n o r n e t , y o u c a n p u n c h i n t h e f i l t e r a n d / o r
t h e n o i s e r e d u c t i o n i f t h e s i g n a l i s a b i t d i f f i c u l t t o c o p y o r i f
i t i s b e i n g d e g r a d e d b y a n o i s e s o u r c e . S o m e t i m e s D S P c a n
r e d u c e i n t e r f e r e n c e e n o u g h t o s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e t h e
u n d e r s t a n d i n g o f a s i g n a l . U n f o r t u n a t e l y , t h e f i l t e r s a r e s o
n a r r o w t h a t t h e y m a k e g e n e r a l l i s t e n i n g u n p l e a s a n t . F o r
r e c e i v i n g w e a k b r o a d c a s t s t a t i o n s w i t h s o m e D S P s , t h e l i s-
t e n i n g m i g h t e v e n b e a b i t p a i n f u l a f t e r a a n h o u r o r s o —
e v e n i f t h e D S P w a s e f f e c t i v e .
T h e n o t c h f i l t e r i n s o m e D S P s i s u n n o t i c e a b l e u n t i l a h e t e r o-
36
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d y n e i s e n c o u n t e r e d ; t h e f i l t e r w i p e s o u t t h e h e t e r o d y n e —
u s u a l l y b e f o r e y o u c a n e v e n n o t i c e i t . A s a r e s u l t , t h e n o t c h
f i l t e r i s o n e a c c e s s o r y t h a t c a n o f t e n b e l e f t i n w h i l e s c a n-
n i n g .
U n l i k e t h e s t a n d a r d p a s s b a n d f i l t e r s a n d t h e n o t c h f i l t e r s ,
D S P n o i s e r e d u c t i o n v a r i e s c o n s i d e r a b l y f r o m m o d e l t o
m o d e l . S o m e m o d e l s d o l i t t l e m o r e t h a n r e d u c e t h e g a i n o f
s i g n a l . O n e o f t h e m o s t e f f e c t i v e n o i s e r e d u c e r s i s o f t e n
e f f e c t i v e a g a i n s t c o n s t a n t s o u r c e s o f n o i s e , b u t i t a l s o w i p e s
o u t c o n s t a n t p o r t i o n s o f t h e a u d i o f r o m t h e r e c e i v e d s i g n a l .
H o w e v e r , o n e o f t h e b i g g e s t p r o b l e m s w i t h s o m e n o i s e
r e d u c t i o n i s t h a t i t m a k e s t h e a u d i o p u l s a t e , a s i f i t i s c o m i n g
i n w a v e s f r o m t h e o c e a n . I n m a n y c a s e s , t h i s n o i s e r e d u c t i o n
b e n e f i t s r e c e p t i o n , b u t i t d o e s m a k e i t s o u n d p e c u l i a r — a n d
p o s s i b l y a n n o y i n g .
O p e r a t i n g w i t h P o w e r T a l k . U s i n g t h e S G - 2 0 0 0 P o w e r T a l k
i s d i f f e r e n t f r o m u s i n g o t h e r D S P u n i t s . T h e f i l t e r s a r e a l l
d i g i t a l , s o i t ’ s n o t a m a t t e r o f u s i n g o r n o t u s i n g D S P .
H o w e v e r , t h e b y p a s s f u n c t i o n d o e s b y p a s s t h e a u t o m a t i c
A D S P p r o c e s s i n g a n d a l l o f t h e o t h e r f u n c t i o n s t h a t y o u c a n
c h o o s e .
T o l i s t e n f o r S S B s t a t i o n s , s t a r t o u t b y t u n i n g t h r o u g h t h e
b a n d s w i t h t h e b y p a s s m o d e s e l e c t e d . I f i n t e r f e r e n c e
b e c o m e s a p r o b l e m , s w i t c h o u t t h e b y p a s s f i l t e r a n d c h o o s e
a w i d e f i l t e r s e t t i n g . F o r m o r e “ f i r e p o w e r , ” c h o o s e t h e n o i s e -
r e d u c t i o n s y s t e m s o n l y i f n e c e s s a r y a n d t r y t h e p r e p r o -
g r a m m e d m e m o r i e s . T r y t h e u s e r - c o n t r o l l e d f i l t e r s w h e n t h e
p r e p r o g r a m m e d f i l t e r s m e e t w i t h n o s u c c e s s .
C o n c l u s i o n
D i g i t a l S i g n a l P r o c e s s i n g h a s a r r i v e d i n t h e w o r l d o f H F s i n-
g l e s i d e b a n d c o m m u n i c a t i o n s . A v a i l a b l e i n t r a n s c e i v e r s a s
w e l l a s i n " a d d - o n " u n i t s , i t p e r m i t s m u c h m o r e s a t i s f y i n g
c o m m u n i c a t i o n o n t o d a y ' s c r o w d e d f r e q u e n c i e s .
37
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
E-mail: SGCMKTG@aol.com Website: http://www.sgcworld.com
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F i n a l l y , i n C h a p t e r 5 , w e w i l l e x p l o r e w h a t t h e f u t u r e h o l d s
f o r d i g i t a l s i g n a l p r o c e s s i n g .
38
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
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T h e F u t u r e o f D S P
W e h a v e d i s c u s s e d D S P a p p l i c a t i o n s i n s o u n d a n d i n r a d i o
c o m m u n i c a t i o n s . A s D S P c o n t i n u e s t o b e i m p r o v e d , i t s h o u l d
f i n d n e w , a s y e t u n i d e n t i f i e d a p p l i c a t i o n s .
H F C o m m u n i c a t i o n s
D S P i s t h e f u t u r e o f H F c o m m u n i c a t i o n s , n o t b e c a u s e t h e
t e c h n o l o g y i s n e w , c o m p l i c a t e d , c o m p u t e r - b a s e d — o r e v e n
b e c a u s e t h i s b o o k i s p r o d u c e d b y a l e a d e r i n D S P - b a s e d H F
c o m m u n i c a t i o n . T h e s y s t e m w i l l e n d u r e b e c a u s e i t c a n p r o-
d u c e b e t t e r - t h a n - e v e r r e s u l t s f o r l o w e r - t h a n - e v e r p r i c e s .
H o b b y i s t s a n d e x p e r t s s e e m t o f e e l t h a t a s s o o n a s D S P t e c h-
n o l o g y d e c r e a s e s i n p r i c e , e v e r y o n e w i l l b e u s i n g i t . B y t h e
y e a r 2 0 0 0 , m o s t e v e r y r e c e i v e r a n d t r a n s c e i v e r o n t h e m a r-
k e t w i l l u s e D S P s t o i m p r o v e p e r f o r m a n c e a n d r e d u c e c o s t .
N e w p o s s i b i l i t i e s
B u t a f t e r d i g i t a l f i l t e r s , n o i s e r e d u c t i o n s y s t e m s , n o t c h f i l t e r s ,
a n d A G C s , n o i s e - r e d u c t i o n s y s t e m s s t i l l w i l l r e q u i r e p l e n t y o f
w o r k , a n d t h e y w i l l s u r e l y i m p r o v e i n t h e f u t u r e . A n d n o w
t h a t d i g i t a l f i l t e r s h a v e b e e n p e r f e c t e d , o t h e r i n t e r e s t i n g
s y s t e m s c o u l d b e i n v e s t i g a t e d . A n d s o w e s p e c u l a t e o n t h e
f u t u r e .
J u s t a s D S P c o n v e r t s a l l o f t h e a n a l o g s i g n a l s t o d i g i t a l d a t a
t h e n b a c k t o a n a l o g s i g n a l s , a d d i n g a n i n t e r f a c e t o o n e o f
t h e s e p i e c e s o f D S P e q u i p m e n t s h o u l d b e a r e l a t i v e l y s i m p l e
t a s k . W i t h a n i n t e r f a c e , t h e d a t a c o u l d b e i n p u t t o a c o m p u t-
e r , a n d o n c e t h e r e , i t c o u l d b e u s e d f o r a v a r i e t y o f a p p l i c a-
t i o n s .
M a n i p u l a t i o n . T h e d a t a c o u l d b e m a n i p u l a t e d b y a s p e c i a l-
t y c o m p u t e r a u d i o o r e d i t i n g p r o g r a m . T h e s o u n d c o u l d
e i t h e r b e a l t e r e d f o r e f f e c t o r “ c l e a n e d u p ” t h r o u g h a n o i s e
r e d u c t i o n p r o g r a m .
39
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
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C h a p t e r 5
S t o r a g e . D a t a c o u l d b e s t o r e d o n a f l o p p y d i s k o r h a r d d r i v e
f o r p e r f e c t , l o w - c o s t c o p i e s . A l s o , i t w o u l d b e m u c h e a s i e r t o
f i n d a u d i o c l i p s o n a c o m p u t e r d i s k t h a n o n a t a p e c a s s e t t e :
t e l l i n g a c o m p u t e r t o “ g o t o ” a s e g m e n t i n s t e a d o f f a s t f o r -
w a r d i n g t h r o u g h a s m u c h a s 6 0 m i n u t e s o f r e c o r d e d t a p e .
D i g i t a l s t o r a g e w o u l d b e i m p o r t a n t f o r t h o s e w h o p a r t i c i p a t e
i n e m e r g e n c y c o m m u n i c a t i o n s o r f o r a m a t e u r s w h o w a n t t o
s a v e r a r e r e l a y e d m e s s a g e s .
T r a n s m i s s i o n . D e p e n d i n g o n y o u r n e e d s , y o u m i g h t c a r e t o
u p l o a d s o u n d f i l e s f r o m t h e r a d i o t o a c o m p u t e r n e t w o r k . F o r
i n s t a n c e , a r e c e i v e r c o u l d b e p l a c e d i n s o m e r e m o t e l a n d . T o
a c c e s s i t , y o u c o u l d l i n k u p w i t h t h e r e c e i v e r v i a a B B S o r v i a
t h e I n t e r n e t .
D i g i t a l t r a n s m i s s i o n . V o i c e a n d o t h e r s o u n d m a t e r i a l c o u l d
b e t r a n s m i t t e d a s d i g i t a l i n f o r m a t i o n , g i v i n g u p t h e a n a l o g
m o d u l a t i o n o f c a r r i e r s . ( E v e n n o w , H F - S S B r a d i o i s b e i n g u s e d
t o t r a n s m i t d a t a — n o t v o i c e o r C W b u t c o m p u t e r i z e d , d i g i t a l-
i z e d i n f o r m a t i o n — i n p u t n o t f r o m a m i c r o p h o n e b u t f r o m a
p e r s o n a l c o m p u t e r . ) I f a u d i o s i g n a l s c a n b e d i g i t i z e d , t h e y c a n
b e t r a n s m i t t e d a n d r e c e i v e d v i a t h e H F b a n d s .
B e c a u s e o f t h e n o i s e a n d f a d i n g , t h e r e w o u l d o b v i o u s l y b e
s o m e r e c e i v i n g d i f f i c u l t i e s . H o w e v e r , d u r i n g b e s t - c a s e c o n -
d i t i o n s , t h e s i g n a l s c o u l d t h e o r e t i c a l l y s o u n d a s c l e a r a s a n F M
b r o a d c a s t s t a t i o n o r a c o m p a c t d i s c . T h e p o s s i b i l i t i e s f o r h i g h -
f i d e l i t y a u d i o w o u l d b e o f m o r e i n t e r e s t t o b r o a d c a s t e r s a n d
p r o g r a m l i s t e n e r s t h a n t o t w o - w a y H F c o m m u n i c a t i o n s u s e r s .
D a t a t o C o m p u t e r s . I n t h e e a r l y 1 9 8 0 s , R a d i o N e t h e r l a n d s
t r a n s m i t t e d p r o g r a m s f o r t h e p e r s o n a l c o m p u t e r o v e r s h o r t -
w a v e . A t t h a t t i m e , i t s o u n d e d l i k e a s i l l y u s e o f t e c h n o l o g y
f o r t e c h n o l o g y ’ s s a k e . B u t n o w , c o m p u t e r s a n d H F c o m m u n i-
c a t i o n s a p p e a r q u i t e c o m p a t i b l e .
T h e p r o g r a m s f r o m R a d i o N e t h e r l a n d s c o u l d b e r e c o r d e d o v e r
t h e a i r t o c a s s e t t e a n d p l a y e d b a c k o v e r o n e o f s e v e r a l p e r-
s o n a l c o m p u t e r s . T h i s e f f o r t r e p r e s e n t e d s i m p l e d i g i t a l c o m-
m u n i c a t i o n s .
40
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
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O t h e r a p p l i c a t i o n s . D S P s c o u l d b e u s e d w h e r e v e r r e c e p-
t i o n o r s o u n d c o n d i t i o n s w e r e m a r g i n a l : l i s t e n i n g t o l o n g - d i s-
t a n c e t e l e p h o n e c a l l s , l i s t e n i n g t o c e l l u l a r t e l e p h o n e s i n m a r-
g i n a l a r e a s , s e r v i n g a s s o p h i s t i c a t e d e q u a l i z e r s i n r e c o r d i n g —
o r r e s t o r i n g — a n a l o g r e c o r d i n g s .
C o n c l u s i o n
T h e p o s s i b i l i t i e s o f D S P t e c h n o l o g y i n H F c o m m u n i c a t i o n s a r e
v a s t a n d t h e f u t u r e i s o p e n i n g e v e n g r e a t e r p o t e n t i a l . S t a y
t u n e d t o S G C , t h e l e a d e r i n t w o - w a y H F c o m m u n i c a t i o n s f o r
t h e l a t e s t .
41
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259-7331
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G l o s s a r y
40-meters
A band of frequencies (7MHz to 7.3MHz) with a wave
of 40 meters (131 feet) long
AM broadcast band
A band ranging from 530 to 1605 KHz.
Amateur bands
HF frequencies of 1.8MHz to 29.7 MHz set aside for
amateur radio operators.
Amplitude The height of a radio or sound wave—loudness.
Amplitude
Adding information to an RF carrier by increasing and
Modulation
decreasing amplitude.
Analog
Representing data with physical quantities (a watch with
hour and minute hands is an analog time display).
Binary
A system of numbers represented only by digits 0 and 1.
(Contrast with decimal which uses digits 0 through 9.)
Capacitor
A device to store electrical energy.
Carrier
An unmodulated RF signal.
Chip
A wafer of semiconductor material used in an electronic
circuit.
Copy
When radio operators hear and write down a message,
they “copy.”
DXpedition
A contest in which amateur radio operators try to reach
distant stations.
Frequency
The number of times per second a radio or soundwave
oscillates. (See Hertz.)
Heterodyne
The frequency that results when two radio frequencies
“beat” together (one frequency minus the second
fre quency = heterodyne).
Hertz
See Hz.
HF
A range of frequencies from 3 to 30 MHz.
42
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A p p e n d i x A
Hz (Hertz)
A measure of frequency: one cycle per second
Inductor
A coil onto which voltage is imposed by another coil.
KHz
1000 Hertz
LED
Light-emitting diode: a semiconductor that lights up;
used in digital displays.
MHz
1 million Hertz
Microprocessor
A computer processor contained on a chip.
Oscilloscope
A display of frequency on a cathode ray tube.
Phase-shift
Removing an unwanted frequency (or sideband) by
imposing a mirror-image frequency so the two
cancel each other.
RF
Radio frequency—such as a transmitter emits.
Transceiver
Radio transmitter and receiver combined in the same
unit.
43
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F u r t h e r R e a d i n g
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H e a l y , R u s , “ P r o d u c t R e v i e w : K e n w o o d T S - 9 5 0 S D X M F / H F
T r a n s c e i v e r , ” QST, D e c e m b e r 1 9 9 2 , p . 7 2 - 7 3 .
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f o r n o r m a l rigs...,” A m a t e u r R a d i o A c t i o n , M a r c h 1 9 9 3 , p . 2 8 -
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A p p l i c a t i o n s , 2 n d e d . N e w Y o r k : M c G r a w - H i l l , 1 9 9 3 .
Benson, K. Blair. A u d i o E n g i n e e r i n g H a n d b o o k. New York:
M c G r a w - H i l l , 1 9 8 8 .
C l e m e n t s , A l a n . A n a l o g I n t e r f a c e a n d D S P S o u r c e b o o k.
L o n d o n : M c G r a w - H i l l I n t e r n a t i o n a l , 1 9 9 3 .
C o h e n , A l a n A . A u d i o T e c h n o l o g y F u n d a m e n t a l s. I n d i a n a p o l i s ,
I N : H o w a r d S a m s & C o . , 1 9 8 9 .
E v e r e s t , F . A l t o n . T h e M a s t e r H a n d b o o k o f A c o u s t i c s , 2 n d e d .
B l u e R i d g e S u m m i t , P A : T A B B o o k s , 1 9 8 9 .
F i n e T u n i n g ’ s P r o c e e d i n g s ( 1 9 9 2 - 1 9 9 3 E d i t i o n ). Stillwater, OK:
F i n e T u n i n g , 1 9 9 2 .
Gibilisco, Stan. A m a t e u r R a d i o E n c y c l o p e d i a . B l u e R i d g e
S u m m i t , P A : T A B B o o k s , 1 9 9 4 .
44
SGC Inc. SGC Building,13737 S.E. 26th St. Bellevue, WA. 98005 USA
P.O.Box 3526, 98009 Fax: 425-746-6384 or 746-7173 Tel: 425- 746-6310 or 1-800-259 7331
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A p p e n d i x B
G o t t l i e b , I r v i n g M . S i m p l i f i e d P r a c t i c a l F i l t e r D e s i g n . B l u e
R i d g e S u m m i t , P A : T A B B o o k s , 1 9 9 0 .
G r o b , B e r n a r d . Basic Electronics , 4 t h e d . N e w Y o r k : M c G r a w -
H i l l , 1 9 7 7 .
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E-mail: SGCMKTG@aol.com Website: http://www.sgcworld.com
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S u b j e c t I n d e x
ADSP 29
Amateur band 4
Amplitude 2, 3
Amplitude modulation 5
Analog 7, 21
Audio 2
Carrier 5
CD
laser 8
oversampling 8
photodetector 8
sampling 8
Compact Disk (CD) Recordings 7
Crossover network 10
Cutoff 11
CW 20
Digital 6
DSP
analog to digital 16
digital to analog 17
low pass filter 24
sample and hold 16
SSB generation 18
DSP filters
standard 20
variable 22
Filters
analog 10, 11
47
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bandpass 13, 24, 31, 34
compression 9
crystal 12
high pass 23, 31
low pass 17, 24, 31
Frequency 2
Heterodyne 26
LED 33
Microphone 3
Morse code 13, 15, 19
Notch filter 25
Phase delay 19
Phase-shift 19
Phonograph
cartridge 4
record 4
RF attenuator 23
SGC DSP Equipment
PowerTalk 28
PowerClear 35
RM mobile head 28
Skirt 11
Sound
hearing 2
storing 4
retrieving 4
understanding 1
Speakers
midrange 10
tweeters 10
woofers 10
Symmetry 12
Volume 8
48
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