Date post: | 06-Apr-2015 |
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Wolf-Henning Rech DF9IC http://www.df9ic.de
QRM im Kontest ?Meßergebnisse von 2-m-Stationen
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 2
Inhalt
Einführung
Signaldynamik bei KW und bei 144 MHz
Mechanismen der Großsignalstörungen
Messungen und Ergebnisse
Verbesserungsmöglickeiten
Zusammenfassung
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 3
Einführung
In Situationen hoher Aktivität kommt es zu gegenseitigen Störungen räumlich benachbarter Funkstationen
Leider treten solche Störungen besonders dann auf, wenn es „um die Wurst geht “, z. B.: Kontestbetrieb mit aufwendigen Stationen an
exponierten Standorten
Besondere Ausbreitungsbedingungen
Im Sinne der EMV liegt ein „Kollisionsfall“ vor, der kooperativ gelöst werden sollte
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 4
Signaldynamik: Rauschen
Rauschen des Empfängers am Dummyload: Rauschflur bei NF=0 dB in B=1 Hz: -174 dBm
Rauschflur bei NF=0 dB in B=2,5 kHz: -140 dBm
Grundrauschen der Antenne: bei 7 MHz abends: 30...40 dB
bei 1,8 MHz abends: 50...60 dB
bei 144 MHz: 0...10 dB
Angaben relativ zum obengenannten Rauschflur eines idealen Empfängers
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 5
Signaldynamik: Rauschen
Rauschtemperatur der Antenne (290 K = 0 dB)
FrequenzabhängigkeitRichtungsabhängigkeitam Contest-QTH von S53WW
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 6
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
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 7
Signalleistung im 40-m-Band
Signalpegel im abendlichen 40-m-Band
gemessen bei DL0MB an einem full-size-Dipol
= viele starke Signale
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 8
Signalleistung bei 144 MHz
Signalpegel bei DF9IC im Mai-Kontest 2005
gemessen an einer 2 x 11 Ele für verschiedene Antennenrichtungen
= wenige sehr starke Signale
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 9
Signalleistung bei 144 MHz
Signalpegel bei 144 MHz sind stark richtungsabhängig wegen der Verwendung vonRichtantennen
QTF = 200° zu DK0OX
QTF = 260° zu DL0DR
QTF = 350°zu DL6IAK/p
= meist nur ein einziges sehr starkes Signal gleichzeitig
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 10
Signaldynamik bei KW+144MHz
Anforderungen an den TRX sind verschieden:
Kurzwelle: es liegen viele starke mögliche Störsignale vor, deren
Summenspannung verarbeitet werden muß
die erforderliche Signaldynamik liegt bei ca. 90-110 dB (auf den unteren Bändern)
144 MHz: störend ist meist nur ein sehr starkes Signal
die erforderliche Signaldynamik liegt bei ca. 110-125 dB wegen des niedrigen Antennenrauschens
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 11
Mechanismen der Störung
Unzureichende Selektion
Nichtlineare Verzerrungen
Additives Rauschen
Seitenbandrauschen von Oszillatoren
Transiente Effekt durch Modulation und Regelschleifen
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 12
Unzureichende Selektion
Ein einzelnes Quarzfilter liefert <100 dB Weitabselektion (ungeschirmter Aufbau)
Abhilfe im Empfänger: Roofing-Filter in räumlichem Abstand
Zwei SSB-Filter bei unterschiedlichen ZFs (PBT)
ZF-DSP
Im Sender: Modulationsspektrum vorgefiltert
betroffen: alte/einfache Empfänger, z. B. IC202 (nur 1 Quarzfilter), IC271 (nur 1 SSB-Filter)
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 13
Nichtlineare Verzerrungen
Intermodulation im Empfänger: die Signale zweier verschiedener Sender außerhalb
des Übertragungskanals erzeugen ein Störsignal im Übertragungskanal
nur IM-Produkte 3. Ordnung sind relevant (IP3)
Intermodulation im Sender: die Modulation im Übertragungskanal erzeugt
Verzerungen außerhalb
für die Bandbreite bei -120 dB sind Verzerrungen sehr hoher Ordnung maßgeblich
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 14
Intermodulation im RX
-53 dBmGrenze desintermodulations-freien Bereichs
-139 dBmRauschflur
86 dBIM-freieDynamik
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
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 15
Additives Rauschen
Additives Rauschen im Empfänger: unvermeidlich, begrenzt Empfindlichkeit, charakterisiert
durch Rauschzahl
Additives Rauschen im Sender: Rauschen der Verstärker-/Mischer-Kette hinter dem
letzten schmalen Filter (Quarzfilter) ist maßgeblich
es wäre genügend Rauschabstand erreichbar, z. B. bleiben bei 1 mW Signalleistung und 10 dB Rauschzahl 130 dB Abstand zum Senderbreitbandrauschen
in der Realität schlecht gewählter Pegelplan und weitere Verschlechterung durch ALC und Leistungsregelung
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 16
Seitenbandrauschen des LO
Seitenbandrauschen im Sender: Rauschsignale außerhalb des
Übertragungskanals, die mit der Hüllkurve des Signals moduliert sind
Seitenbandrauschen im Empfänger: das Seitenbandrauschen
des Lokaloszillators mischt Störsignale außerhalb des Übertragungskanals in ein Rauschsignal im Übertragungs-kanal (reziprokes Mischen)
Wirkung exakt wie im Sender, daher nicht unterscheidbarLO
Seitenband-rauschen
NutzsignalStörsignal
Seitenband-rauschen
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 17
Rauschen im RX
-139 dBmRauschflur
Annahme RX: LO wie IC910HLO wie IC275E
Simulation einer Störung durch reziprokes Mischen:
das gesamte SSB-Band ist je nach TRX durch einen Rauschanstieg um 5....25 dB gestört, proportional zur Momentanleistung des starken Senders.
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 18
Rauschen im TX
-139 dBmRauschflur
Annahme TX: Rauschen wie IC910HRauschen wie IC275E
Simulation einer Störung durch Senderrauschen:
das gesamte SSB-Band ist je nach TRX durch einen Rauschanstieg um 10....30 dB gestört, und zwar schon dann, wenn die PTT des starken Senders aktiv ist.
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 19
Transiente Effekte
Tastclicks: CW-Sendesignale werden meist nicht durch Quarzfilter
gefiltert, Tastschaltung muß ausreichend tiefpaßfiltern
Störungen durch ALC: ALC mit relativ kurzer Regelzeit und großem
Stellbereich erhöht Verstärkung in den Sprech-/Tastpausen
danach erhebliche Übersteuerung und/oder schnelle Verstärkungsänderung mit starker Signalverzerrung
führt zu breitbandigen starken Störungen
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 20
Mechanismen der Störung
LO
Quarz-filter
IM
ALC-Transienten
Phasen-rauschen
additivesRauschen
TX
im Sender:
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 21
Mechanismen der Störung
im Empfänger:
LO
Quarz-filter
IMFilterübersprechen
Phasen-rauschen
RX
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 22
Messungen und Ergebnisse
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 23
Messungen und Ergebnisse
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 24
Messungen und Ergebnisse
Immer auf SSB-Bandbreite (2,5 kHz) bezogen
Messungen am Empfänger: Rauschzahl, IP3, daraus intermodulationsfreier
Dynamikbereich (Dreisignaldynamik)
reziprokes Mischen in 20/50/200 kHz Abstand, „Blocking-Dynamikbereich“ (Zweisignaldynamik)
Messungen am Sender: Senderrauschen in 20/50/200 kHz Abstand bei CW-
Träger
Senderspektrum bei CW-Träger und realer SSB-Modulation
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 25
Darstellung Senderspektrum
Messung nach Frequenzumsetzung und Vorfilterung durch Notchfilter
durchNotch-filterteil-
weiseblockiert
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
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 26
Beispiel: IC910H
NF = 3,7 dB IP = -8,5 dBm
IM-freier Dynamikbereich 85 dB
Rauschen in 2,5 kHz Meßbandbreite
f =20 kHz
f =50 kHz
f =200 kHz
RX -81 dB -89 dB -100 dB
TX -78 dB -88 dB -98 dB
A
Ref 0 dBm Att 10 dB*
Center 415 kHz Span 200 kHz20 kHz/
*
*
RBW 3 kHzVBW 100 HzSWT 1.35 s
2 PKVIEW
1 PKVIEW
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
1
Marker 1 [T1 ] -70.22 dBm 515.000000000 kHz
Date: 4.FEB.2006 17:03:01
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 27
Beispiel: FT857D
NF = 6,1 dB IP = -2 dBm
IM-freier Dynamikbereich 88 dB
Rauschen in 2,5 kHz Meßbandbreite
f =20 kHz
f =50 kHz
f =200 kHz
RX -86 dB -96 dB -106 dB
TX -84 dB -93 dB -99 dB
A
Ref 0 dBm Att 10 dB*
Center 415 kHz Span 200 kHz20 kHz/
*
*
RBW 3 kHzVBW 100 HzSWT 1.35 s
2 PKVIEW
1 PKVIEW
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
1
Marker 1 [T1 ] -74.31 dBm 515.000000000 kHz
Date: 4.FEB.2006 17:09:15
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 28
Beispiel: IC275E
NF = 5,6 dB IP = -7,5 dBm
IM-freier Dynamikbereich 85 dB
Rauschen in 2,5 kHz Meßbandbreite
f =20 kHz
f =50 kHz
f =200 kHz
RX -98 dB -110 dB -117 dB
TX -97 dB -104 dB -109 dB
RBW 3 kHzVBW 100 HzSWT 1.35 s
*
*
A
Ref -10 dBm
Center 445 kHz Span 200 kHz20 kHz/
Att 0 dB*
1 PKMAXH
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Date: 10.JUN.2005 09:15:55
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 29
Beispiel: Hohentwiel
NF = 11,4 dB IP = -5,5 dBm
IM-freier Dynamikbereich 82 dB
Rauschen in 2,5 kHz Meßbandbreite
f =20 kHz
f =50 kHz
f =200 kHz
RX -96 dB -97 dB -100 dB
TX -96 dB -97 dB -101 dB
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 30
A
Ref -10 dBm
Center 445 kHz Span 200 kHz20 kHz/
Att 0 dB*
* RBW 3 kHz
SWT 1.35 sVBW 100 Hz*
2 PKVIEW
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Date: 9.JUN.2005 20:44:32
Beispiel: Eigenbau DK2DB 1977
IP = -5,5 dBm
Rauschen in 2,5 kHz Meßbandbreite
f =20 kHz
f =50 kHz
f =200 kHz
RX -109 dB -110 dB -112 dB
TX -103 dB -107 dB -110 dB
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 31
Beispiel: IC746@4W+TR144H40
NF = 1,2 dB IP = -5,5 dBm
IM-freier Dynamikbereich 89 dB
Rauschen in 2,5 kHz Meßbandbreite
f =20 kHz
f =50 kHz
f =200 kHz
RX -99dB -106 dB -119 dB
TX Siehe Bild!
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 32
Beispiel: FT1000MP+Javornik
NF = 1,4 dB IP = +1 dBm
IM-freier Dynamikbereich 93 dB
Rauschen in 2,5 kHz Meßbandbreite
f =20 kHz
f =50 kHz
f =200 kHz
RX -100 dB -115 dB -118 dB
TX -98 dB -106 dB -110 dB
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 33
Beispiel: TS850+LT2S
NF = 3,7 dB IP = -26,5 dBm
IM-freier Dynamikbereich 73 dB
Rauschen in 2,5 kHz Meßbandbreite
f =20 kHz
f =50 kHz
f =200 kHz
RX -100 dB -102 dB -104 dB
TX -93 dB -100 dB -103 dB
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 34
ALC-Einschwingvorgänge
A
* RBW 3 kHz
SWT 1.35 sVBW 100 Hz*
Ref -10 dBm
Center 445 kHz Span 200 kHz20 kHz/
Att 0 dB*
1 PKMAXH
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Date: 9.JUN.2005 21:36:20
A
* RBW 3 kHz
SWT 1.35 sVBW 100 Hz*
Ref -10 dBm
Center 445 kHz Span 200 kHz20 kHz/
Att 0 dB*
1 PKMAXH
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Date: 9.JUN.2005 21:35:39
„Aaaaah.....“ „CQ Contest CQ Contest...“
in beiden Fällen FT817 in SSB in MAX-HOLD-Darstellung.
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 35
Intermodulation von PAs
Steuersender(DK2DB Eigenbau)
A
Ref -10 dBm
Center 445 kHz Span 200 kHz20 kHz/
Att 0 dB*
* RBW 3 kHz
SWT 1.35 sVBW 100 Hz*
2 PKVIEW
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Date: 9.JUN.2005 20:44:32
A
* RBW 3 kHz
SWT 1.35 sVBW 100 Hz*
Ref -10 dBm
Center 445 kHz Span 200 kHz20 kHz/
Att 0 dB*
1 PKVIEW
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Date: 9.JUN.2005 21:15:32
A
* RBW 3 kHz
SWT 1.35 sVBW 100 Hz*
Ref -10 dBm
Center 445 kHz Span 200 kHz20 kHz/
Att 0 dB*
1 PKVIEW
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Date: 9.JUN.2005 20:59:46
QQE 06/40
4CX350A
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 36
A
* RBW 3 kHz
SWT 1.35 sVBW 100 Hz*
Ref -10 dBm
Center 445 kHz Span 200 kHz20 kHz/
Att 0 dB*
1 PKVIEW
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Date: 9.JUN.2005 21:19:31
A
* RBW 3 kHz
SWT 1.35 sVBW 100 Hz*
Ref -10 dBm
Center 445 kHz Span 200 kHz20 kHz/
Att 0 dB*
1 PKMAXH
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Date: 9.JUN.2005 20:53:49
A
* RBW 3 kHz
SWT 1.35 sVBW 100 Hz*
Ref -10 dBm
Center 445 kHz Span 200 kHz20 kHz/
Att 0 dB*
1 PKVIEW
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Date: 9.JUN.2005 21:16:06
Intermodulation von PAs
MRF151G
RA60H13172 Module parallel
oben mit Linear-NT
unten mit Schalt-NT EA3022
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 37
Verbesserungsmöglichkeiten
ALC deaktivieren!
Sendeleistung nicht intern reduzieren!
RX-Pegelplan incl. Mast-VV sinnvoll auslegen!
bei Transverterbetrieb: besser ZF bei 14 MHz als bei 28 MHz
max. Ausgangspegel am Transverterausgang einstellen
Vorverstärker im KW-TRX nicht verwenden
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 38
Verbesserungsmöglichkeiten
Bei Transverterbetrieb kann der KW-Nachsetzer durch zwischengeschaltete Filter verbessert werden
Verbesserungsbedarf besteht vor allem beim Sender, weniger beim Empfänger!
2 Versuchsaufbauten zweipoliges Quarzfilter für 14 MHz
abstimmbarer zweikreisiger Preselector
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 39
Quarzfilter
Mittenfrequenz 14,393 kHz1-dB-Bandbreite 11 kHz
aber: Nebenresonanzen
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 40
Abstimmbarer Bandpaß
Mittenfrequenz 14,000 - 14,350 MHz abstimmbar3-dB-Bandbreite <30 kHz
aber: intermodulationsempfindlich wegen Q Multiplier
29. GHz Tagung Dorsten 2.2006 Wolf-Henning Rech DF9IC 41
Zusammenfassung
Empfänger sind meist besser als Sender
Um mein QRM zu reduzieren, muß ich insbesondere den Sender meines Nachbarn optimieren!
Zur Senderbeurteilung sind Messungen mit realer Sprachmodulation erforderlich
Details des Stationsaufbaus spielen oft eine große Rolle
Fazit: „Alles Murks“