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Wolf-Henning Rech DF9IC Großsignalverhalten von 144-MHz-Transceivern.

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Präsentation zum Thema: "Wolf-Henning Rech DF9IC Großsignalverhalten von 144-MHz-Transceivern."—  Präsentation transkript:

1 Wolf-Henning Rech DF9IC Großsignalverhalten von 144-MHz-Transceivern

2 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC2 Inhalt zEinführung zSignaldynamik bei KW und bei 144 MHz zMechanismen der Großsignalstörungen zMessungen und Ergebnisse zVerbesserungsmöglickeiten zZusammenfassung

3 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC3 Einführung zIn Situationen hoher Aktivität kommt es zu gegenseitigen Störungen räumlich benachbarter Funkstationen zLeider treten solche Störungen besonders dann auf, wenn es um die Wurst geht, z. B.: yKontestbetrieb mit aufwendigen Stationen an exponierten Standorten yBesondere Ausbreitungsbedingungen zIm Sinne der EMV liegt ein Kollisionsfall vor, der kooperativ gelöst werden sollte

4 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC4 Signaldynamik: Rauschen zRauschen des Empfängers am Dummyload: yRauschflur bei NF=0 dB in B=1 Hz: -174 dBm yRauschflur bei NF=0 dB in B=2,5 kHz: -140 dBm zGrundrauschen der Antenne: ybei 7 MHz abends: dB ybei 1,8 MHz abends: dB ybei 144 MHz: dB Angaben relativ zum obengenannten Rauschflur eines idealen Empfängers

5 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC5 Signaldynamik: Rauschen zRauschtemperatur der Antenne (290 K = 0 dB) Frequenzabhängigkeit Richtungsabhängigkeit am Contest-QTH von S53WW

6 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC6 Signalleistung im 160-m-Band Signalpegel im abendlichen Mittelwellen- und 160-m-Band gemessen bei DL0MB an einer Inverted-V- Antenne = viele sehr starke Signale

7 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC7 Signalleistung im 40-m-Band Signalpegel im abendlichen 40- m-Band gemessen bei DL0MB an einem full-size-Dipol = viele starke Signale

8 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC8 Signalleistung bei 144 MHz Signalpegel bei DF9IC im Mai- Kontest 2005 gemessen an einer 2 x 11 Ele für verschiedene Antennenrichtun gen = wenige sehr starke Signale

9 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC9 Signalleistung bei 144 MHz Signalpegel bei 144 MHz sind stark richtungsabhängig wegen der Verwendung von Richtantennen QTF = 200° zu DK0OX QTF = 260° zu DL0DR QTF = 350° zu DL6IAK/p = meist nur ein einziges sehr starkes Signal gleichzeitig

10 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC10 Signaldynamik bei KW+144MHz zAnforderungen an den TRX sind verschieden: zKurzwelle: yes liegen viele starke mögliche Störsignale vor, deren Summenspannung verarbeitet werden muß ydie erforderliche Signaldynamik liegt bei ca dB (auf den unteren Bändern) z144 MHz: ystörend ist meist nur ein sehr starkes Signal ydie erforderliche Signaldynamik liegt bei ca dB wegen des niedrigen Antennenrauschens

11 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC11 Mechanismen der Störung zUnzureichende Selektion zNichtlineare Verzerrungen zAdditives Rauschen zSeitenbandrauschen von Oszillatoren zTransiente Effekt durch Modulation und Regelschleifen

12 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC12 Unzureichende Selektion zEin einzelnes Quarzfilter liefert <100 dB Weitabselektion (ungeschirmter Aufbau) zAbhilfe im Empfänger: yRoofing-Filter in räumlichem Abstand yZwei SSB-Filter bei unterschiedlichen ZFs (PBT) yZF-DSP zIm Sender: Modulationsspektrum vorgefiltert zbetroffen: alte/einfache Empfänger, z. B. IC202 (nur 1 Quarzfilter), IC271 (nur 1 SSB-Filter)

13 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC13 Nichtlineare Verzerrungen zIntermodulation im Empfänger: ydie Signale zweier verschiedener Sender außerhalb des Übertragungskanals erzeugen ein Störsignal im Übertragungskanal ynur IM-Produkte 3. Ordnung sind relevant (IP 3 ) zIntermodulation im Sender: ydie Modulation im Übertragungskanal erzeugt Verzerungen außerhalb yfür die Bandbreite bei -120 dB sind Verzerrungen sehr hoher Ordnung maßgeblich

14 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC14 Intermodulation im RX -53 dBm Grenze des intermodulations- freien Bereichs -139 dBm Rauschflur 86 dB IM-freie Dynamik Annahme RX: NF = 1 dB IP = -10 dBm Simulation der IM- Produkte mit der gemessenen Bandbelegung: 4 Frequenzbänder sind betroffen, aber nur, während beide störenden Sender senden; mit IP = +16 dBm intermodulationsfrei

15 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC15 Additives Rauschen zAdditives Rauschen im Empfänger: yunvermeidlich, begrenzt Empfindlichkeit, charakterisiert durch Rauschzahl zAdditives Rauschen im Sender: yRauschen der Verstärker-/Mischer-Kette hinter dem letzten schmalen Filter (Quarzfilter) ist maßgeblich yes wäre genügend Rauschabstand erreichbar, z. B. bleiben bei 1 mW Signalleistung und 10 dB Rauschzahl 130 dB Abstand zum Senderbreitbandrauschen yin der Realität schlecht gewählter Pegelplan und weitere Verschlechterung durch ALC und Leistungsregelung

16 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC16 Seitenbandrauschen des LO zSeitenbandrauschen im Sender: yRauschsignale außerhalb des Übertragungskanals, die mit der Hüllkurve des Signals moduliert sind zSeitenbandrauschen im Empfänger: ydas Seitenbandrauschen des Lokaloszillators mischt Störsignale außerhalb des Übertragungskanals in ein Rauschsignal im Übertragungs- kanal (reziprokes Mischen) yWirkung exakt wie im Sender, daher nicht unterscheidbar

17 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC17 Rauschen im RX -139 dBm Rauschflur Annahme RX:LO wie IC910H LO wie IC275E Simulation einer Störung durch reziprokes Mischen: das gesamte SSB- Band ist je nach TRX durch einen Rauschanstieg um dB gestört, proportional zur Momentanleistung des starken Senders.

18 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC18 Rauschen im TX -139 dBm Rauschflur Annahme TX:Rauschen wie IC910H Rauschen wie IC275E Simulation einer Störung durch Senderrauschen: das gesamte SSB- Band ist je nach TRX durch einen Rauschanstieg um dB gestört, und zwar schon dann, wenn die PTT des starken Senders aktiv ist.

19 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC19 Transiente Effekte zTastclicks: yCW-Sendesignale werden meist nicht durch Quarzfilter gefiltert, Tastschaltung muß ausreichend tiefpaßfiltern zStörungen durch ALC: yALC mit relativ kurzer Regelzeit und großem Stellbereich erhöht Verstärkung in den Sprech-/Tastpausen ydanach erhebliche Übersteuerung und/oder schnelle Verstärkungsänderung mit starker Signalverzerrung yführt zu breitbandigen starken Störungen

20 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC20 Mechanismen der Störung zim Sender:

21 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC21 Mechanismen der Störung zim Empfänger:

22 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC22 Messungen und Ergebnisse

23 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC23 Messungen und Ergebnisse

24 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC24 Messungen und Ergebnisse zImmer auf SSB-Bandbreite (2,5 kHz) bezogen zMessungen am Empfänger: yRauschzahl, IP 3, daraus intermodulationsfreier Dynamikbereich (Dreisignaldynamik) yreziprokes Mischen in 20/50/200 kHz Abstand, Blocking- Dynamikbereich (Zweisignaldynamik) zMessungen am Sender: ySenderrauschen in 20/50/200 kHz Abstand bei CW-Träger ySenderspektrum bei CW-Träger und realer SSB- Modulation

25 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC25 Darstellung Senderspektrum zMessung nach Frequenzumsetzung und Vorfilterung durch Notchfilter durch Notch- filter teil- weise blockiert Trägerleistung +20 dB -20 dB -40 dB -60 dB -80 dB -100 dB -120 dB 200 kHz SPAN Messung mit CW- Dauerträger Messung mit SSB- Modulation und MAX HOLD, um Transienten zu erfassen Grundrauschen Meßplatz

26 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC26 Beispiel: IC910H zNF = 3,7 dB IP = -8,5 dBm zIM-freier Dynamikbereich 85 dB

27 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC27 Beispiel: FT857D zNF = 6,1 dB IP = -2 dBm zIM-freier Dynamikbereich 88 dB

28 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC28 Beispiel: IC275E zNF = 5,6 dB IP = -7,5 dBm zIM-freier Dynamikbereich 85 dB

29 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC29 Beispiel: Hohentwiel zNF = 11,4 dB IP = -5,5 dBm zIM-freier Dynamikbereich 82 dB

30 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC30 Beispiel: Eigenbau DK2DB 1977 zIP = -5,5 dBm

31 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC31 Beispiel: zNF = 1,2 dB IP = -5,5 dBm zIM-freier Dynamikbereich 89 dB

32 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC32 Beispiel: FT1000MP+Javornik zNF = 1,4 dB IP = +1 dBm zIM-freier Dynamikbereich 93 dB

33 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC33 Beispiel: TS850+LT2S zNF = 3,7 dB IP = -26,5 dBm zIM-freier Dynamikbereich 73 dB

34 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC34 ALC-Einschwingvorgänge Aaaaah.....CQ Contest CQ Contest... in beiden Fällen FT817 in SSB in MAX-HOLD-Darstellung.

35 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC35 Intermodulation von PAs Steuersender (DK2DB Eigenbau) QQE 06/40 4CX350A

36 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC36 Intermodulation von PAs MRF151G RA60H Module parallel oben mit Linear-NT unten mit Schalt-NT EA3022

37 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC37 Verbesserungsmöglichkeiten zALC deaktivieren! zSendeleistung nicht intern reduzieren! zRX-Pegelplan incl. Mast-VV sinnvoll auslegen! zbei Transverterbetrieb: ybesser ZF bei 14 MHz als bei 28 MHz ymax. Ausgangspegel am Transverterausgang einstellen yVorverstärker im KW-TRX nicht verwenden

38 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC38 Verbesserungsmöglichkeiten zBei Transverterbetrieb kann der KW-Nachsetzer durch zwischengeschaltete Filter verbessert werden zVerbesserungsbedarf besteht vor allem beim Sender, weniger beim Empfänger! zMesstechnik für den Sender vor Ort sinnvoll zur Abklärung von Problemen an komplexen Setups

39 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC39 Quarzfilter zRealisiert für DK0A und DR9A (August 2006) zVersionen für 14 MHz und 28 MHz zNutzung im IARU-Kontest, Signale bis -14 dBm incl. RX/TX-Umschaltung abschaltbar mit Dämpfungs- ausgleich im Signalpfad ca. 10 kHz Bandbreite um die Hausfrequenz

40 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC40 Quarzfilter Mittenfrequenz 14,393 kHz zweipolig, 1-dB-Bandbreite 11 kHz aber: starke Nebenresonanzen

41 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC41 Quarzfilter Mittenfrequenz 28,225 kHz vierpolig, 1-dB-Bandbreite 10 kHz

42 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC42 Messtechnik für Sender zMöglichkeit der Vor-Ort-Analyse sinnvoll zin Planung: Echtzeit-Schmalband-Spektrum- analysator mit sehr hoher Dynamik (besser als alle Transceiver am Markt) ADC AD7760 USB 2.0 QuickUSB XO 144 MHz10,7 MHz BW = 250 kHz kHz 9,85 MHz133,525 MHz RF Downconverter IF-A/D-Converter

43 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC43 Messtechnik für Sender zAD7760: ySFDR: dB in Suboktav- Betriebsart ySNR: 126 dB bezogen auf 2,5 kHz Bandbreite

44 51. UKW-Tagung Weinheim Wolf-Henning Rech DF9IC44 Zusammenfassung zEmpfänger sind meist besser als Sender, d. h.: um mein QRM zu reduzieren, muß ich den Sender meines Nachbarn optimieren! zZur Senderbeurteilung sind Messungen mit realer Sprachmodulation erforderlich zDetails des Stationsaufbaus spielen oft eine große Rolle zFazit: Alles Murks


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