Mit Pre-Distortion zu einem linearen Sendesignal

Mein Zeus ZS-1 verfügt über die geniale Pre-Distortion-Technik. Die Technik findet sehr effektiv ohne externe Baugruppen innerhalb des ZS-1 Anwendung.

Auszug aus der deutschen Bedieungsanleitung: "Der ZS-1 verfügt über einen implementierten Predistortion Algorithmus, welcher Intermodulationsanteile im Sendesignal reduziert. Dieser Algorithmus wird bei der Produktion für jeden ZS-1 justiert. Die Softwareversion ZeusRadio v2.8.1 verfügt über die Möglichkeit, auch Nonlinearitäten eines oder mehrerer nachgeschalteter Leistungsverstärker oder eines Transverters zu vermindern."

Zeus ZS-1

Schon beim ersten Blick auf das Innenleben eines ZS-1 war mir seinerzeit sofort klar, das dieser von dem Russen Alexandr Gromov (UB1AGD) entwickelte Direkt Sampling Software Defined Transceiver ein ganz großer Wurf ist und unbedingt in mein Shack gehört.

Der Einblick ins Innere gibt einen durchdachten und sehr cleanen Aufbau wieder, der wie ich finde durch seine scheinbare Einfachheit durchaus beeindruckt. Zudem sind alle empfindlichen Baugruppen gegen Hochfrequenzeinstrahlung mittels Weißblecheinhausung vorbildlich geschirmt.

Auch das User-Interface, also die Zeus-Software in der aktuellen Vers. 2.9.3 ist durchdacht und hat nebst Pre-Distortion auch weitere Features z. B. BPSK, RTTY, Plugin-Support, P3D Visialisierung etc., die man bei anderen Funkgeräten einer wesentlichen höheren Preisklasse so nicht findet. 

Die im ZS-1 implementierte und ab Werk voreingestellte Pre-Distortion Funktion findet nicht nur beim internen 15 Watt Endstufenmodul Anwendung,  sondern die Zeus Software ermöglicht mit seinen drei verscheidenen Algorithmen und div. Einstellungsmöglichkeiten, die digitale Pre-Distortion Funktion auch ohne externe Signalrückführung auf eine dem ZS-1 nachgeschaltete Endstufe auszuweiten.

Postskriptum

Übrigens, der Betrieb via USB 2.0 (zirka 40 Mbit/sec) ist völlig ausreichend, weil der maximale Datenstrom zwischen ZS-1 und PC nicht mehr als zirka 6.5 Mbit/sec beträgt.

Interessant auch, dass der ZS-1 seinerzeit schon mit einem 14 Bit DAC (100 MS/s) für den Sendezweig und sogar mit einem 16 Bit ADC (100 MS/s) für den Empfangszweig aufweisen konnte, anstelle der sonst bei SDRs vielfach üblichen 12 Bit ADCs bzw. DACs (Analog Digital Converter bzw. Digital Analog Converter).

Zeus ZS-1 & Dressler 6-Pack

Mein Pre-Diostortion Rig: Ein Zeus ZS-1 SDR und ein Dresseler 6-Pack Amplifier, die gut miteinander harmonieren und nebst Antenne für ein kräftiges und sauberes 100 Watt HF-Signal auf den Kurzwellen-Bändern sorgen. 

Ohne und mit Pre-Distortion

Nachfolgende Messungen zeigen reale SSB-Signale und nicht ein auf bestes IMD3 getrimmtes 2-Ton-Signal. Die obere Messung zeigt ein 800 Watt SSB-Signal (10 sec. SSB-Summensignal, ZS-1 SDR + GU74b Endstufe + Dummy Load) ohne Pre-Distortion Funktion. Die untere Messung zeigt die gleiche Konstellation, hier jedoch mit Pre-Distortion Funktion. 

Digital vs. Analog

Betrachtet man nun das Verhältnis von dem intermodulationsfreien mit dem des intermodulations-behafteten Spektrums, dann wird sehr schnell deutlich wie effektiv Pre-Distortion ist.

Bild oben ZS-1 mit Pre-Distortion: 42 dB Intermodulationsfrei und 10 dB mit Intermodulation behaftet, daraus ergibt sich ein Verhältnis 4.2 : 1

Bild unten FT-2K ohne Pre-Distortion: 34 dB Intermodulationsfrei und 20 dB mit Intermodulation behaftet, daraus ergibt sich ein Verhältnis 1.7 : 1

Dank der Pre-Distortion-Funktion des ZS-1 ist das Intermodulationsverhalten im Vergleich zu dem FT-2K um den Faktor 2.5 besser, dieses ist ein wirklich beachtlicher Wert. 2-Ton Spitzenwertmessungen können nur ungenügend veranschaulichen wie effektiv Pre-Distortion unter realen SSB Betriebsbedingungen ist. Es sei an dieser Stelle erwähnt, das sich der FT-2K als klassicher 100 Watt Transceiver und mit nachgeschalteter GU-74b Endstufe mit einem IMD von 34 dB wirklich gut schlägt :-)