Die waagrechte 1 - 100kHz f-Skala(Abszissenachse) gibt den jeweiligen Frequenz-Abstand(Spacing) zwischen beiden Meß-Trägern an.
FT 1000 - und IC 751A - Modifikation imVergleich(Vor und nach dem Umbau)
Transceiver-Modifikation(Einleitung)
Seit ca. 1975 beschäftigte ich mich intensiver mit der Großsignalfestigkeit von KW-Empfängern.
Dies erstens, weil mir damals als Betreiber einer 80m langen Zepp-Antenne in 40m Höhe, mit den zur Verfügung stehenden Geräten klar wurde, dass es nicht nur auf die Empfindlichkeit des Empfängers ankommt, um die Qualität dieser Antenne auch nützen zu können: Meist musste am Abend auf dem 80m - und 40m – Band ein 20dB Abschwächer dem RX vorgeschaltet werden und ohne schmalbandigem Preselektor(3 x Neosid: 15V1F40) ging gar nichts!
Weiters gab es in der Amateurfunkliteratur immer mehr Hinweise auf diese Problematik.
Vor allem die Testberichte in der QST, Rad-Com und in der CQ-DL(von DL1BU), gaben mir einen tieferen Einblick und einen Vergleich, zwischen den am Markt erhältlichen Geräte.
Mit dem TR7, dem „Atlas“ und dem TS950 gab es bis Ende der 70-er auch Geräte, die schon relativ großsignalfest waren. Was dann bis ca.Mitte-2000 folgte, ging zum Großteil sogar in die umgekehrte Richtung:
Mit den durchgehenden Empfängern von LW bis KW und ihrer daraus resultierenden hochliegenden 1. ZF von etwa 70 MHz, war aus physikalischen Gründen der Weg zu hochwertigen, großsignalfesten Empfängern für die Amateurfunkbänder, in die falsche Richtung eingeschlagen worden. Die Roofing-Filter gleich nach dem 1. Mixer, hatten eine Bandbreite von 15kHz und mehr, weil man ja auch noch FM empfangen wollte, außerdem waren sie meist von schlechter Qualität(Monolithische Oberwellenfilter)! Da nach diesen relativ breiten Roofingfiltern, vor dem 2. Mixer, aus Gründen der Empfindlichkeit noch ein 1.ZF-Verstärker folgte, war eine Übersteuerung des 2. Mixers, durch benachbarte Signale(Close-IN) unvermeidlich. Vom MDS weg gemessen, ergaben sich bei einem Abstand des Zweitonsignals von 2 kHz(Spacing), IP3 Werte von bis zu -40 dBm und dies auch bei der gehobenen Mittelklasse!
Die etwa 2005 von der Firma Inrad angebotenen Quarzfilter auf 70 MHz hatten eine -6 dB Bandbreite von 5 – 6 kHz und eine Durchgangsdämpfung von ca 5 dB, bei einer IN–OUT-Impedanz von 50 Ohm. Der IP3 im Sperrbereich(20 kHz Spacing) betrug ca. +35 dBm. Damit sollte zumindest für SSB(5 kHz Spacing) eine wesentliche Verbesserung möglich sein, denn diese Filter waren so ziemlich die besten am Markt für 70 MHz!
Beim FT 1000 – Field wurde in 2005 folgende Lösung ausgeführt[1]:
Symmetrischer Diplexer(Ferrit-Spulen: Neosid 10V1F100) gleich nach dem 1. Mixer, für breitbandigen Mischerabschluß (Unterdrückung sowie Abschluß der weitabliegenden Mischprodukte). Darauf folgend ein Hochstrom-Sperrschicht-FET(P8002, U310,…) mit 50 Ohm Eingangswiderstand, zur Anpassung des Mischers und hoher Rückflußdampfung(20-30 dB), zur Unterdrückung der im Sperrbereich des Roofingfilters von diesem an den Mischer zurückreflektierten Frequenzen. Weiters bestimmte dieser Verstärker maßgeblich die Empfindlichkeit nach dem Umbau, welche möglichst den gleichen Wert, wie vor dem Umbau haben sollte. Um seine Verstärkung von ca 10 dB reduzierte sich dann jedoch der wirksame IP3 des Roofingfilters auf ca. +25 dBm, was in etwa auch dem des Diplexers und des P8002 entsprach. Da der Eingangs-IP3 der Vorkreise +Mixer des FT 1000 in etwa nur +20 dBm beträgt, hat diese Reduktion somit keinen Einfluß auf den Gesamt-IP3.
War vorerst zwischen Haupt- und Subempfänger an meinem 2x120m V-Beam kaum ein Unterschied festzustellen, so war er nach dem Umbau, bei hoher Bandbelegung und großen Feldstärken, gewaltig!
Beim IC-751A wurde in 2010 folgende Lösung ausgeführt(ähnlich wie in [2]):
Symmetrischer Diplexer(Eisenpulver-Ringkerne: T 37-10), gleich nach dem Mixer. Darauf folgt ein Zweikanal-Roofingfilter mit Hybrid-Koppler(T 37-10), Phasenschieber und 50 Ohm – Abschluß für die reflektierten Frequenzen im Sperrbereich. Die beiden Ausgänge der Filter werden über einen Hybrid-Combiner(T37-10), Phasenschieber und 50 Ohm –Abschluß wieder zusammengeführt. Durch die zwei parallel geschalteten Filter erhöht sich der Eingangs-IP3 des Gesamtfilters auf ca. +40 dBm.
Nach dem Roofingfilter wird ein stark gegengekoppelter und rauscharmer BFG 135A Verstärker mit 50 Ohm IN + OUT und nachfolgendem 2dB-ATT, zum exakten Ausgleich der Filterverluste, nachgeschaltet. Seine kleine Rauschzahl ist verantwortlich für die erreichte Empfindlichkeit, die im wesentlichen gegenüber vor dem Umbau, nur um die Durchgangsdämpfung des Roofingfilters verschlechtert wird. Diese beträgt nach dem Umbau für SSB(2,4 kHz) : - 124 dBm für +3dB(S+N)/N und ist somit noch immer beachtlich gut. Mit den erreichten IP3-Werten(siehe Kurven) ergibt sich ein sehr guter IP3eff.
Der hohe IP3 des Zweikanal-Roofingfilters(+40dBm) kann in dieser Anordnung nicht voll ausgenützt werden. Immerhin wurden insgesamt für den RX-Eingang knapp unter +30 dBm(10 kHz Spacing) erreicht, wofür nur mehr die Vorkreise und der Mixer verantwortlich sind.
Nach dem Einbau eines Schaltmixers wären dann jedoch mind. +45 dBm erreichbar(Platz wurde vorgesehen). Als Vorkreis könnte dann der Großsignalfeste-Preselektor von OE3HKL(siehe [3]), vor diesen Mixer von ANT-OUT über die freie Ant-Buchse „SPARE“ eingeschleift werden. Inwieweit dies auf Grund des Seitenbandrauschens des Oszillators im IC-751A noch Sinn macht, wäre experimentell, vor allem auch an der Antenne zu untersuchen.
Andererseits haben viel teurere Geräte mit hohem IP3 auch keinen besseren Oszillator!
Jedenfalls wollte ich auch mal auf 70MHz so ein zweikanaliges Roofing-Filter mit Hybrid-Combiner experimentell aufbauen. Die erreichten Werte haben mich ermutigt, dieses auch wirklich einzubauen.
Zusammenfassung und Vergleich der beiden modifizierten Geräte:
Im nachfolgenden Diagramm werden die IP3-Kurven des FT1000-Field und des IC-751A, vor und nach dem Umbau, dargestellt. Beide RX haben nach dem Umbau zufällig genau die gleiche Empfindlichkeit. Auch das Oszillator- Seitenbandrauschen ist bei beiden Geräten in etwa gleich. Es musste mit etwas erhöhten Pegeln gemessen werden, denn beim MDS ergab sich auf Grund des Oszillator – Seitenbandrauschens ein „Noise-Limited“.
Empfindlichkeit beider Geräte nach dem Umbau(jeweils ohne Vorverstärker):
MDS in CW(500Hz): -130 dBm bei +3 dB (S+N)/N
MDS in SSB(2,4kHz): -124 dBm bei +3 dB (S+N)/N
Während der FT 1000 vor dem Umbau die gleiche Empfindlichkeit, wie nach dem Umbau hatte, war diese beim IC -751A, um die Durchgangsdämpfung des Roofingfilters (ca. 5 dB), vor dem Umbau besser. Der IC 751A war also vor dem Umbau, gegenüber dem FT 1000 um ca. 5 dB empfindlicher.
Das Zweikanal-Roofingfilter mit seinem hohen IP3(+40dBm) gleich nach dem Mixer ergibt im IC-751A also nur einen Sinn, wenn man auch einen entsprechend großsignalfesten Mixer(IP3 > +45 dBm) einbaut und auch vor diesem großsignalfestere Vorkreise einschleift. Ansonsten wäre für den IC-751A ein Einkanal-Roofingfilter mit vorgeschaltetem Hochstrom-Sperrschicht-FET (als Abschluß für den Mixer und hoher Rückflußdämpfung) die bessere Lösung, weil nicht zuletzt auch die höhere Empfindlichkeit erhalten bleiben würde(siehe in [1]).
Schlußbetrachtung:
Wenn in einem Gerät sowieso zwei voneinander unabhängige Empfänger existieren, ist es unverständlich, wieso man beide RX Jahrzehnte lang mit hoher 1. ZF ausgeführt hat. Es genügt ja, wenn der Subempfänger durchgehend ist und den Hauptempfänger kann man dann nur für die Amateurbänder optimieren und eine 1.ZF von ca. 9MHz wählen. Denn auf 9 MHz kann man ungleich bessere Quarz-Roofingfilter bauen und dies auch runter bis 250 Hz-Bandbreite.
Außerdem erniedrigt sich bei einer niedrigeren Oszillatorfrequenz, entsprechend auch das Oszillator-Seitenbandrauschen!
Es musste ein Orion und ein K3 kommen, dass nun auch bei anderen Firmen niedrige 1. ZF-Frequenzen verwendet werden, wie zB seit neuestem beim FT DX 5000 und was da wohl noch so kommen mag……….
[1] OE3HKL : FT 1000 –MODI. FUNKAMATEUR 54 (2005) Heft 6 und 7
[2] G3SBI,….: CDG 2000 HF Transceiver(Part Two). RadCom July 2002
[3] OE3HKL : Großsignalfester Preselektor. FUNKAMATEUR 59 (2010) Heft 2 und 3