RX-Messungen an OE3HKL-RX, FT-1000-Field, IC-751A, K3 und IC-7300 im Vergleich: Mit 40m-Bandpaß(Meßbandbreite-Pulse: B = 1,5 MHz)

Die Messungen erfolgten an allen Geräten mit Roofingfilter-SSB und ZF-Bandbreite 500Hz, wobei der RX exakt auf die Mittenfrequenz(7,1 MHZ) des Sperrfilters abgestimmt werden muß! Die Empfindlichkeit(MDS) ist bei allen drei Geräten auf ca. +/- 1dB gleich ca.-128dBm, +3dB (S+N):N.

Beim  FT-1000-Field wurde ein 4kHz Inrad-Roofingfilter zusätzlich  eingebaut(Siehe oe3hkl.com/Transceiver-Modification). 

Beim IC-751-A wurde ein 2-Kanal-Roofingfilter(B = 4kHz@-3dB) zusätzlich eingebaut(Siehe oe3hkl.com/Transceiver-Modification). Weil durch Umschalter möglich, wurden auch Messungen ohne Roofingfilter, bei ca. 5dB höherer Empfindlichkeit, durchgeführt.

Durchführung der Messungen:

1)Am NF-Ausgang des RX wird der Grund-Rauschpegel an einem Effektivwert messenden AC-Millivoltmeter auf(-3 dB) -10dB eingestellt.

2)Der Pegel der gewählten Pulsfolgefreqenz(1 bis 100kHz) des Pulsgenerators wird dann mit Hilfe der Eichleitung(0 bis -140dB) soweit erhöht, bis die im RX entstehenden IM-Mischprodukte, am AC-Millivoltmeter, 0dB – Ausschlag ergeben.

3)Die Dämpfung der Eichleitung(in dB) muß nun mit den Kalibrier-Meßwerten(in dBm) der Einzelsignale lt. Blockschaltbild zusammengezählt werden. Dies ergibt den Pegel(in dBm), bei dem die IM-Produkte im RX, gegenüber dem Grundrauschen, um (3dB) 10dB ansteigen: (+3 dB) +10dB (S+N):N. Bei +10dB (S+N)/N ergeben sich sicherere und reproduzierbarere Ergebnisse, als bei +3dB.

Vergleich der Eingangs-Pegel Pin, für IM-Produkte mit +10dB(S+N):N. 

RF-Filter mit B = 1.900kHz: Vorkreise OE3HKL-RX

RF-Filter mit B =    120kHz: Großsignalfester Preselektor(siehe www.oe3hkl.com)

Es  wurden noch Messungen am Meßplatz mit C-R-C Hochpaß durchgeführt: Puls-Meßbandbreite = 8,9MHz(1,7 - 10,6MHz, @ -3dB)

Im Prinzip ist die Schaltung ident dem Blockschaltbild mit dem 40m-Bandpaß, nur wurde dieser mit dem C-R-C Hochpaß getauscht. Auf Grund der größeren Bandbreite des Puls-Spektrums war es jedoch notwendig, vor dem Leistungsverstärker zusätzlich -6 ATT einzufügen, um eine Übersteuerung zu vermeiden. Weiters ergab sich durch den Hochpaß bei 7,1 MHz noch um ca. 5 dB eine zusätzliche Dämpfung, wodurch sich insgesamt 11dB zusätzliche Dämpfung ergaben. Zur Pegelanhebung wurden die -6dB ATT vor und nach dem Notch-Filter auf je -3dB reduziert. Die Messungen mit dem Preselektor, auf Grund des zu kleinen verfügbaren Pegels,waren beim RX-OE3HKL jedenfalls, somit praktisch nicht möglich. 

Beim FT-1000 und beim IC-751A ergaben sich, gegenüber den Messungen mit 40m-Bandpaß, generell um bis zu -5dB schlechtere Werte.

Beim OE3HKL-RX ergaben sich nur bei 2kHz und 1kHz Pulsfolgefrequenz um wenige dB schlechtere Werte

Beim OE3HKL-RX mit seiner ZF von 9MHz ergab sich bei den Experimenten von 1,7 bis 10,6 MHz(C-R-C-Hochpaß) eine zusätzliche leichte Verschlechterung durch das Spektrum um die 9MHz. Trotz seines IP3 von +50dBm bei Zweitonmessungen, konnte durch den praxisnahen Test mit vielen Signalen, nun doch ein leichter Schwachpunkt entdeckt werden. Mir ist durch die Jahre schon aufgefallen, daß sich bei hohen Feldstärken und hoher Bandbelegung an meinem 120m-V-Beam, auf 40m eine kleine merkbare Verbesserung durch den HKL-Preselektor ergab. Dies konnte ich auf 80m so nicht feststellen, weil hier offensichtlich durch den größeren Frequenzabstand zur 9-MHz-ZF, der RX bessere Eigenschaften bei starker Breitbandbelegung aufweist. Eine Rolle spielen hierbei vielleicht auch schon die Vorkreise und das 9MHz ZF-Notch: Obwohl mit T50-6 und T50-10 ausgeführt, kommen diese bei der breitbandigen, starken Ansteuerung eventuell schon in die Sättigung bzw. es werden sogar die Resonanzfrequenzen verschoben!! Nicht zuletzt deshalb werden der Mixer und das nachfolgende Roofingfilter stärker belastet. Dies konnte experimentell durch zusätzliche Abschwächer zwischen Vorkreisen und Mixer, sowie zwischen Mixer und Roofingfilter bewiesen werden!!

Fazit:

Bei dieser Meßmethode mit Breitbandpulsen + Q-Notchfilter kann von den Meßwerten kein IP3, wie bei der Zweitonmessung, abgeleitet werden. Allerdings lässt sich durch den breitbandigen Pegel auch zusätzlich eine Aussage über die Störfestigkeit gegenüber einem breitbandigem Summensignal treffen. Dies erscheint mir speziell für SDR, mit einem ADU im Frontend, ein wichtiges Kriterium zu sein.

Die ermittelten Pegel in dBm für +10dB (S+N) : N,  ergeben jedoch einen sehr guten relativen Vergleich der getesteten Geräte: Je höher die ermittelten Pegel(dBm), desto besser die Großsignalfestigkeit des RX!!!

Durch die Wahl der Pulsfolgefrequenz kann zB. Bei 2kHz durch Close-IN-Messung, die Qualität des Roofing-Filters ermittelt werden. Dies nun im Gegensatz zur Zweitonmessung mit vielen Frequenzen!

Beeindruckend ist vor allem auch, wie man die Wirkung eines Preselektors darstellen kann. Bis jetzt hat man sich nur auf subjektive Empfangseindrücke verlassen können. Wie die Ergebnisse aufzeigen, ergibt ein Preselektor immer einen Sinn, auch bei besten RX-Eigenschaften!!! Sogar beim RX-OE3HKL , mit seinen bis zu 26 dB höheren Messpegeln, ergaben sich noch um bis zu 9 dB bessere Werte. Beachtlich sind die Ergebnisse beim IC-751A mit Roofingfilter + Preselektor: Hier konnten Werte bis knapp unter meinen OE3HKL-RX erreicht werden. Andererseits hat beim IC-751A das Roofingfilter ohne Preselektor, im Gegensatz zu den Zweitonmessungen, mit Pulsgenerator nicht viel gebracht. Wahrscheinlich sind da die Vorkreise + Mixer durch den hohen Breitbandpegel schon überfordert! Erkenntnisse für die Praxis, die man ohne die Messungen mit den Breitbandpulsen so nicht bekommen hätte und die auch mit den Empfangstests an meinem 2x120m V-Beam übereinstimmen!!!

Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß die Großsignalfestigkeit des Preselektors mindestens so gut oder besser ist, als der RX.

Der K3 ist im Vergleich zu den anderen Kommerziellen-Geräten(im Originalzustand) mit Abstand das beste Gerät. Dies hat sich auch bei Empfangstests auf 40m, bei einem Contest, am 120m-V-Beam bestätigt. Weiters konnten bei Messungen nach einem Software-Update noch Verbesserungen von 2 - 4 dB gemessen werden(Rote Korrekturen).

Der IC-7300 ohne Preselektor ist sowohl bei den Messungen, als auch bei den Empfangstests den Analogen-Geräten mit Roofingfilter eindeutig unterlegen. Mit Preselektor überbietet er jedoch zum Teil sogar die Meßwerte vom FT-1000-Field mit Roofingfilter und Preselektor. Auf Grund dieser Erkenntnisse sollte ein SDR-RX, mit einem ADC im Frontend, an guten Antennen und hohen Feldstärken, möglichst nur mit Preselektor betrieben werden.

Im Vergleich zu den NPR-Messungen möchte ich feststellen, daß der hier vorgestellte IM-Messplatz, mit seinem diskreten Breitbandsignal, wohl die von der Antenne kommenden Signale für den Empfänger besser nachbildet, als das stochastische Signal vom Rauschen. Weiters kann die Intensität des Signals durch die wählbaren Pulsfrequenzen verändert werden, welches mit Spektrumanalysator klar definiert gemessen werden kann. Im Gegensatz dazu ist das Rauschen bei NPR über den hohen Crestfaktor(Spitzenwert : Effektivwert = ca. 10 bis 11) definiert und ist wohl nur mit sehr sehr teuren Meßgeräten für den Messvergleich eindeutig zu definieren. 

Möchte auch hier nochmals anführen, daß beim NPR nur mit + 3dB (S+N) : N Messungen noch keine Aussage über die Großsignalfestigkeit höherer Ordnung getroffen werden kann. Hiefür muss der Pegel soweit erhöht werden,  daß 1dB Pegelerhöhung am Eingang, zu einer Rauschzunahme von 3 dB am Ausgang führen(3.Ordnung). Nur so stimmen die Ergebnisse zwischen den beiden Breitband-Messmethoden auch gut überein.