Измерение чувствительности Yaesu FT-817

В предыдущей статье я рассказывал о методике измерения чувствительности ZetaSDR-M http://lavrinenkov.blogspot.com/2018/12/zetasdr-m.html Оценим теперь чувствительность Yaesu FT-817.
В качестве эталонного устройства использую генератор Agilent Technologies E8257D

FT-817 подключен к компьютеру на line-in, наушник для субъективного контроля, антенное гнездо – переднее. Кабель соединитель около 1 метра 50 Ом.

Из руководства Yaesu-FT817 знаем, что

Для режима SSB считаю уверенным прием с уровнем SNR -3 дБ по CwSkimmer в полосе замера 400 Гц.  

Для режима АМ – модуляция с глубиной 100%, тон 700 Гц. SNR -3 дБ по CwSkimmer в полосе замера 400 Гц.  

Для режима FM девиация частоты 2.5 кГц, тон 700 Гц. Опорный уровень по CwSkimmer = 3 дБ. Слышимый сигнал ощущается гораздо шумнее в режиме FM, хотя программа показывает отчетливо. Т.е. при -3дБ сигнал виден, но почти утопает в шумах.

Далее в таблицах чувствительности обозначения:

IPO – подаваемый уровень с включенным предусилителем IPO,

N IPO – подаваемый уровень, если IPO отключен,

N IPO ATT – подаваемый уровень, если IPO отключен, аттенюатор включен.

1800 КГЦ	IPO	n IPO	n IPO ATT
SSB	170	240	600	нВ
AM	429	700	1952	нВ
FM	346	846	2000	нВ

Причем 170 нВ, это уверенный прием, сигнал можно улавливать в наушниках вплоть до 50 нВ. Странно, но с ZetaSDR-M этот фокус не проходил, там сигнал слышимый в наушниках должен был быть сильнее, определяемого в компьютере раза в 2. Возможно дело в согласовании выходного каскада НЧ с наушниками и входом компьютера. 

3600 КГЦ	IPO	n IPO	n IPO ATT	нВ
SSB	338	378	488	нВ
AM	678	999	1327	нВ
FM	525	715	1588	нВ

Неожиданно на 80М чувствительность оказалось хуже, чем ожидаемое значение 250 нВ, но терпимо.

7000 КГЦ	IPO	n IPO	n IPO ATT	нВ
SSB	60	100	320	нВ
AM	159	259	740	нВ
FM	178	368	1149	нВ

10100 КГЦ	IPO	нВ
SSB	50	нВ
AM	110	нВ
FM	160	нВ

14000 КГЦ	IPO	n IPO	n IPO ATT	нВ
SSB	54	94	244	нВ
AM	144	234	674	нВ
FM	153	314	942	нВ

18100 КГЦ	IPO	нВ
SSB	40	нВ
AM	90	нВ
FM	130	нВ

Здесь я подошел к пределу минимального сигнала генератора Agilent. Значения менее 40 нВ, написаны условно, т.е. (не более 40 нВ)

21100 КГЦ	IPO	нВ
SSB	35	нВ
AM	90	нВ
FM	140	нВ

24900 КГЦ	IPO	нВ
SSB	35	нВ
AM	90	нВ
FM	120	нВ

28000 КГЦ	IPO	n IPO	n IPO ATT	нВ
SSB	35	70	250	нВ
AM	80	180	610	нВ
FM	119	259	911	нВ

Переходим в УКВ.

50200 КГЦ	IPO	нВ
SSB	30	нВ
AM	60	нВ
FM	90	нВ

WFM:Частота 95600000 Гц, девиация 100 кГц, показала чувствительность около 1.5 мкВ, здесь я ориентировался на уровень -3 дБ по CwSkimmer.

AM AVIA: 123400000 Гц, чувствительность около 67 нВ

144100 кГц	IPO	нВ
SSB	30	нВ
AM	60	нВ
FM	90	нВ

433900 кГц	IPO	нВ
SSB	30	нВ
AM	80	нВ
FM	110	нВ

Особенность: смещение частоты в FT-817. Настроил тестовый генератор на  433900400, чтобы FT-817 отображал его как 433900700 Гц. dF=300 Гц

Далее разберемся с S-метром. Этот вопрос периодически появляется: как сопоставить значения s-метра с дБ чтобы понимать разницу в силах сигналов.

Для частоты 1800 кГц посмотрим режим SSB

S-метр	IPO, мкВ	nIPO, мкВ	n IPO ATT, мкВ	IPO,В	IPO, dB
0
1	3,5	14	43	0,0000035	-109,118639
2	4	16	45	0,000004	-107,9588
3	4,5	18	50	0,0000045	-106,93575
4	4,8	19	57	0,0000048	-106,375175
5	5,3	21	62	0,0000053	-105,514483
6	5,8	23	69	0,0000058	-104,73144
7	6,8	26	79	0,0000068	-103,349822
8	9,7	36	112	0,0000097	-100,264565
9	66	234	780	0,000066	-83,6091213
9+	99	380	1153	0,000099	-80,0872961
9++	163	644	2000	0,000163	-75,7562479
9+++	317	1200	3700	0,000317	-69,9788148

В правом столбце посчитаны значения в дБ. Вспоминаем, что по «материалам интернета» разница в 1 балл, это 6 дБ, и убеждаемся, что это выполнимо в конце шкалы, а в начале шкалы 1 дб примерно равен одному баллу S-метра.

Посмотрим теперь на режим АМ

S-метр	IPO, мкВ	IPO, dB
0
1	3	-110,458
2	3,2	-109,897
3	3,5	-109,119
4	3,9	-108,179
5	4,2	-107,535
6	4,7	-106,558
7	6,3	-104,013
8	8	-101,938
9	50	-86,0206
9+	77	-82,2702
9++	124	-78,1316
9+++	252	-71,972

Между баллами разница от 1 до 7 дБ

И FM

S-метр	IPO, мкВ	IPO, dB
0
1	1,9	-114,42493
2	2,1	-113,55561
3	2,6	-111,70053
4	3,5	-109,11864
5	4,1	-107,74432
6	4,8	-106,37518
7	5,4	-105,35212
8	6	-104,43697
9	7,5	-102,49877
9+	9,5	-100,44553
9++	14	-97,077439
9+++	22	-93,151546

Между баллами разница от 1 до 4 дБ

Проверим другой диапазон, частота 14000 кГц, SSB

S-метр	IPO, мкВ	IPO,В	IPO, dB
0
1	2,2	0,0000022	-113,152
2	2,4	0,0000024	-112,396
3	2,7	0,0000027	-111,373
4	2,9	0,0000029	-110,752
5	3,4	0,0000034	-109,37
6	3,7	0,0000037	-108,636
7	4,2	0,0000042	-107,535
8	5,7	0,0000057	-104,883
9	36	0,000036	-88,8739
9+	54	0,000054	-85,3521
9++	86	0,000086	-81,31
9+++	168	0,000168	-75,4938

Можно заметить увеличение шага в дБ, с ростом номера «балла». 15 дБ между 8 и 9 баллами? Перепроверил – это не ошибка.  Думаю, по остальным комбинациям частот/режимов чудес не будет, шкала даже не логарифмическая.

Надеюсь, теперь стало понятнее соотношение шкалы по s-метру с истинными значениями принятых сигналов. 

Используя полученные данные по чувствительности можно оценить усиление IPO (предусилителя) FT-817 как 3...7 дБ (зависит от диапазона, модуляции). А ослабление, вносимое аттенюатором FT-817 как 9...10 дБ. 

P.S.
Измерения в полосе 3 кГц по CwSkimmer полностью соотносятся с режимом IQ.
Соотношения между сигналом и шумом одинаковые в обоих режимах, а сам шум равномерный. Это хорошо показывает иллюстрация:

Снизу 3 кГц Аудио, сверху IQ режим.

Лавриненков Игорь / R2AJA

связь:

lis-soft * at * rambler.ru

Измерение чувствительности ZetaSDR-M

В качестве тестового генератора - Agilent Technologies E8257D, с возможностью установки выходной мощности и частоты в широких пределах.

Выделяемый приемником сигнал контролируется через стереоаудиовход звуковой карты компьютера по CwSkimmer. Дополнительный контроль проводится в наушниках KOSS R=18 Ом и Nokia R=33 Ом.

Используется настройка регулятора громкости входа компьютера на 50% оба канала.
До 50% SNR растет от -10 дБ до -3 дБ. Начиная от 50% SNR не увеличивается.
Фото ниже наглядно показывают как меняется SNR в окне CwSkimmer при включенном тестовом сигнале.

Измерения чувствительности проводятся в режиме 3 кГц Аудио. Полоса вычисления SNR 400 Гц.

Замеченная особенность: тестовая частота ниже и выше опорной дают разного уровня выходную звуковую частоту. Такое ощущение, что CwSkimmer обрабатывает сигнал используя квадратуры для режима 3 кГц Аудио, что несколько неожиданно. (Для устранения данного эффекта следует отключать один из каналов входа сигнала).

Для измерений использую следующие кварцы и опорные частоты:

Q=3686, fг=1843300

Q=7159, fг=3580450

Q=14089, fг=7050300

Q=20250, fг=10125600

Q=28224, fг=14115050

Для измерений подавления зеркального канала использую тестовый сигнал с Vrms = 50 мкВ. 

Для измерений чувствительности условный уровень разборчивого приема -3 дБ (по Cw Skimmer). Прием возможен вплоть до -8 дБ, но это действие уже имеет вероятностный смысл.

Картинка ниже показывает как меняется уровень сигнала по CwSkimmer при изменении тестового сигнала от 0.2 мкВ до 1 мкВ.

 Таблицы измерений далее по тексту представлены для наилучшего варианта 1 мкВ, т.е. в предельном случае приемник ZetaSDR-M можно считать чувствительнее в два раза по напряжению. (т.е. считать, что прием возможен при входных 0.5 мкВ, а не 1 мкВ (пример для 160М))

Таблицы измерений.

N - номер гармоники гетеродина,

Fгетеродин – частота гетеродина, Гц

Fтест – тестовая частота, Гц

Vcw_skim - определенная чувствительность в мкВ при показаниях скиммера  -3 дБ.

dZ – подавление зеркального канала в дБ. Отрицательное число показывает, что произошла инверсия фазы относительно первой гармоники, что легко корректируется выбором I/Q=Left/Right в настройках программы – приемника.

Диапазон 160М

№	Fгетеродин	Fтест	Vcw_skim	dZ
1	1843300	1844000	0.868	24
2	3686600	3687300	28	3
3	5529900	5530600	10	-20
4	7373200	7373900	58	5
5	9216500	9217200	11	-2
6	11059800	11060500	95	4
7	12903100	12903800	40	-22
8	14746400	14747100	48	8
9	16589700	16590400	119	-24
10	18433000	18433700	623	-1
20	36866000	36866700	452	-6
50	92165000	92165700	109	2
100	184330000	184330700	519	минус 0
200		368658000	4500

Диапазон 80М

№	Fгетеродин	Fтест	Vcw_skim	dZ
1	3580450	3581150	1	15
2	7160900	7161600	25	3
3	10741350	10742050	16	-28
4	14321800	14322500	28	9
5	17902250	17902950	31	-18
6	21482700	21483400	229	-5
7	25063150	25063850	15	-3
8	28643600	28644300	37	11
9	32224050	32224750	20	-5
10	35804500	35805200	80	-8
100	358045000	358045700	15000	-14

Диапазон 40М

№	Fгетеродин	Fтест	Vcw_skim	dZ	Fтест2	Vcw_skimIQ
1	7050300	7051000	2	13	7053300	0.8
2	14100600	14101300	20	1	14103600	6
3	21150900	21151600	15	-13	21153900	1.2
4	28201200	28201900	15	8	28204200	6
5	35251500	35252200	4	7	35254500	1.7
6	42301800	42302500	55	-14	42304800	5.2
7	49352100	49352800	8	11	49355100	3.8
8	56402400	56403100	34	8	56405400	6
9	63452700	63453400	32	-6	63455700	5
10	70503000	70503700	56	4	70506000	17

* в данной таблице дополнительно проведено измерение чувствительности вне зоны Fl.o., на частоте Fтест2, а результат измеренной чувствительности показан в столбце Vcw_skimIQ.

Детальнее о отличиях в этих измерениях описано в материале 

http://lavrinenkov.blogspot.com/2018/12/zetasdr-40-zetasdr-sensitivity.html
Диапазон 30М

№	Fгетеродин	Fтест	Vcw_skim	dZ
1	10125600	10126300	3	3
2	20251200	20251900	51	-4
3	30376800	30377500	8	-3
4	40502400	40503100	34	10
5	50628000	50628700	8	8
6	60753600	60754300	41	-5
7	70879200	70879900	69	-12
8	81004800	81005500	23	5
9	91130400	91131100	113	-13
10	101256000	101256700	43	-1

Диапазон 20М

№	Fгетеродин	Fтест	Vcw_skim	dZ
1	14114980	14115680	34	0
2	28230100	28230800	35	0
3	42345150	42345850	35	0
4	56460200	56460900	35	0
5	70575250	70575950	40	0
6	84690300	84691000	40	0
7	98805350	98806050	46	0
8	112920400	112921100	53	0
9	127035450	127036150	57	0
10	141150500	141151200	78	0

Графа подавления зеркального канала показывает, что можно вести прием на одной из «удачных» гармоник, обеспечив надлежащую фильтрацию необходимого диапазона на входе приемника.
С другой стороны чувствительность тоже должна быть хорошей, а это возможно практически только для первой гармоники.

Слуховой контроль, показал, что частота оптимального приема лежит выше 700 Гц, примерно 1000-1800 Гц. Качество наушников, их сопротивление, тоже оказывают влияние.  Таблица  ниже покажет сравнение чувствительности субъективной оценки на слух и определенной по компьютеру.

Вариант	Минимальный уровень сигнала
ZetaSDR-M + PC	1 мкВ
Слуховой прием, KOSS, 700 Гц	10 мкВ
Слуховой прием, KOSS, 1500 Гц	5 мкВ
Слуховой прием, Nokia, 1500 Гц	2 мкВ

Итог:
В наилучшем варианте ZetaSDR-M на 160М показывает чувствительность 1 мкВ, при этом это наихудший для Yaesu FT-817 диапазон по чувствительности, где практически получил около 0.2 мкВ. В конечном итоге ZetaSDR-M уступает заводскому устройству 14 дБ. Несмотря на это ZetaSDR-M в определенных условиях может составить достойную конкуренцию, ведь не зря же в FT-817 есть возможность отключить предусилитель, и включить аттенюацию?!

p.s. в следующей статье объясняется, почему чувствительность ZetaSDR-M лучше, чем написано в данной статье, а разница с FT-817 составляет всего 6 дБ.
http://lavrinenkov.blogspot.com/2018/12/zetasdr-40-zetasdr-sensitivity.html

Лавриненков Игорь / R2AJA

связь:
lis-soft * at * rambler.ru

Измерение чувствительности гетеродинного приемника на одном транзисторе П416.

В этом эксперименте определим чувствительность приемника на одном транзисторе П416.
Схема приемника из замечательной книги "Электронные самоделки" автор Иванов Б.С.

В моем варианте отсутствует колебательный контур, а на базу транзистора   может подаваться напряжение гетеродина с микросхемы 74HC240, Vrms=2.3…2.5 В.

На сколько я помню книгу, приемник может работать в режиме с питанием (детектор+усиление) и без питания (детектор). В ходе эксперимента без питания транзистора, повышал амплитуду входного сигнала в режиме CW/АМ до 2 В, но сигнал не слышал. Т.е.  без питания он не детектировал (!)

В наушниках ТОН-2 можно слышать частоты от 100 Гц и выше. Сопротивление наушников R=2.83 кОм (последовательно).  Если представить зависимость уровня звука условно как 100 Гц минимум, 1000 Гц максимум, далее 1500 Гц по уровню воспринимается как 100 Гц и еще далее плавное снижение. Здесь   влияет – индивидуально восприятие частот и АЧХ наушников, поэтому оценка субъективна.

Для меня оптимум звучания на 1000 Гц с ним и продолжаю работу.
Кварцы и опорные частоты:
Q=1843, fг=1844100
Q=3686, fг=3686450
Q=7159, fг=7159900
Q=10120, fг=10121000
Q=14089, fг=14098550
Q=21000, fг=21013550
Q=28224, fг=28226500
На всех проверяемых диапазонах чувствительность по приему на первой гармонике = 1000 мкВ, на второй гармонике 2000 мкВ, на третьей гармонике 3000 мкВ.

Проверка детекторного приема АМ с глубиной модуляции 100% и модулирующей частотой 1 кГц, показала чувствительность 2000 мкВ (в пределах частоты несущей 2…50 МГц). Выше и ниже по частоте чувствительность снижается. 

Лавриненков Игорь / R2AJA

связь:
lis-soft * at * rambler.ru

Одна антенна - два приемника (One antenna - two RX)

В данном эксперименте оценим еще раз чувствительность приемника ZetaSDR-M относительно Yaesu FT-817.
Последовательное описание поможет понять, что происходило во время эксперимента.

Утро. Антенна - Magnetic Loop, диапазон 30М. Компьютеры с приемниками P4 Cel + FT817, P4 + ZetaSDR. Приемники подключены через антенный делитель, одинаковыми удлиняющими проводами. В процессе эксперимента менял вч-тракты местами, для контроля. Задача - поймать WSPR сигналы.
ZetaSDR-M: (на фото видны проверочные калибрационные сигналы +200, +100, +300 Гц)

Yaesu FT-817:

Один спот на FT-817! Сравнивать нечего. Меняю антенну на LW. Через некоторое время смотрим.

ZetaSDR-M:

Yaesu FT-817:

Уже можно сравнивать! Zeta  SNR = -24 dB, FT-817 SNR = -16 dB, разница 8 дБ в пользу FT-817!

Выписка FT-817:
0716 -23 -1.0  10.140152  1 DK2CH JO52 37
0818 -27 -1.7  10.140255  0 G4GVZ IO81 37
0912 -24 -1.4  10.140154  0 DK2CH JO52 37
0924 -23 -1.3  10.140154  0 DK2CH JO52 37
0932 -22 -1.3  10.140154  0 DK2CH JO52 37
0944 -21 -1.3  10.140154  0 DK2CH JO52 37
0948 -23 -1.7  10.140155  0 LB1LI JO59 37
0952 -27 -1.4  10.140154 -1 DK2CH JO52 37
1012 -24 -2.0  10.140154  0 DK2CH JO52 37
1018 -28  0.0  10.140280  0 <...> KP24RT 37
1020 -25 -2.2  10.140241 -1 OH6FSG KP23 20
1030 -26 -1.7  10.140240 -1 OH6FSG KP23 20
1030 -31 -0.1  10.140278  0 OH8GKP KP24 37
1040 -27 -2.3  10.140237 -1 OH6FSG KP23 20
1050 -18 -2.1  10.140238 -1 OH6FSG KP23 20
1052 -27 -1.4  10.140152  0 DK2CH JO52 37
1058 -23 -0.2  10.140277  0 <OH8GKP> KP24RT 37
1100 -22 -1.5  10.140237 -1 OH6FSG KP23 20
1110 -22 -2.1  10.140237 -1 OH6FSG KP23 20
1112 -25 -1.4  10.140152  0 DK2CH JO52 37
1112 -27 -0.3  10.140275  0 <OH8GKP> KP24RT 37
1130 -22 -1.4  10.140237 -1 OH6FSG KP23 20
1130 -25 -0.2  10.140275  0 <OH8GKP> KP24RT 37
1142 -19 -2.3  10.140192  0 LA7EPA JP99 37
1152 -18 -0.2  10.140274  0 <OH8GKP> KP24RT 37
1200 -16 -1.3  10.140235 -1 OH6FSG KP23 20
1210 -21 -2.0  10.140234 -1 OH6FSG KP23 20
1220 -28 -1.2  10.140149  0 DK2CH JO52 37
1220 -16 -1.4  10.140235 -1 OH6FSG KP23 20
1226 -25 -0.0  10.140274  0 OH8GKP KP24 37
1310 -28 -1.3  10.140151  0 DK2CH JO52 37
1328 -24 -1.7  10.140152  0 LB1LI JO59 37

Выписка ZetaSDR-M:
1200 -24 -2.0  10.140232 -1 OH6FSG KP23 20
1210 -30 -1.9  10.140234  0 OH6FSG KP23 20
1220 -25 -1.9  10.140237 -1 OH6FSG KP23 20

Дневное прохождение на 30М закрывается. Переходим на 40М. Антенна луч + СУ.

ZetaSDR-M:

Yaesu FT-817:

Наблюдаем разницу не более чем 2 дБ в пользу FT817! Следовательно диапазон влияет на количество внутренних шумов ZetaSDR-M (!). Также считаем, что заводской прибор FT-817 имеет стабильные характеристики. 

Также важно исключить влияние устройств обработки сигналов (звуковые карты компьютера). Поэтом для достоверности продолжил эксперимент, сменив местами компьютеры. 

До данного момента работали на P4+ZetaSDR, P4Cel+FT817

Итак, остаемся на 40М. 19:20 МТ. 

Для анализа включаю собственный маяк WSPR. Меняем местами компьютеры и сразу смотрим уровень SNR:

P4+FT817 = -4 дБ, P4Cel+ZetaSDR = - 8 дБ, разница 4 дБ в пользу FT817!  Точнее от 4 до 6 дБ.

Здесь дополнительно посмотрел  влияние выбранной громкости, дополнительного усиления микрофона (boost), выбор line-in / микрофон. Все это не влияло на SNR от FT-817! 

Все параметры задаются на аудиопанели Windows. 

20:03 МТ

Работаем на 30М. Разница 1-2 дБ в пользу FT-817!

(расстройка в тюнере почти не влияет на SNR)

20:12 МТ

Работаем на 20М. Разница 13-21 дБ в пользу FT-817! 

(расстройка   тюнере сильно влияет на SNR до 6 дБ)

20:29 МТ

P4+ZetaSDR, P4Cel+FT817 - возвращаю на свои места приемники/компьютеры.

Работаем на 20М. Разница 18 дБ в пользу FT-817! 

20:48 МТ

Работаем на 30М. Разница 5...6 дБ в пользу FT-817! 

Выписка WSPRnet по FT-817:

Выписка WSPRnet по ZetaSDR-M:

Выписка WSPRnet по FT-817 (80М+160М):

Выписка WSPRnet по ZetaSDR-M (80М+160М):

Итоговая оценка выигрыша по SNR.

Диапазон	Выигрыш SNR ZetaSDR-M у FT-817*
20M	-20 дБ
30M	-5 дБ
40M	-4 дБ
80М	-3 дБ
160М	0 дБ

* приведены усредненные значения

На разных диапазонах по-разному. Оптимально использовать на НЧ 40,80,160М. И мы опять подошли к тому, что изначально ZetaSDR рекомендуется именно на 40М. На этом диапазоне я наблюдал также максимальное подавление зеркального канала (до 20 дБ). 

Лавриненков Игорь / R2AJA

связь:

lis-soft * at * rambler.ru

Одновременный прием WSPR на ML и LW 30M

Ранее я проводил эксперимент по сравнению передачи WSPR сигнала через антенну луч, и антенну Magnetic Loop. Но маяк был один и все равно включения были по очереди.
В данном эксперименте обе антенны работают на приём и задействованы одновременно!
Антенна луч (LW) длиной 9.5 м подключена через СУ к ZetaSDR-M, настройка на диапазон 30М. Антенна ML - с большой петлей связи D=900 мм  индуктивность обруча  около 2.431 мкГн. петля связи  D=45 см, d = 2.5 мм. Большая петля в экране из алюминиевого обруча (сборка осталась от предыдущего эксперимента). Конденсатор настройки - включен статорами. КСВ не более 1.6.

ML подключена кабелем к Yaesu-FT817 (слева на фото). ZetaSDR-M (справа на фото) к антенне - лучу (LW).  Компьютеры P4 обрабатывают сигналы.

Ориентация антенн. ML - нормалью на запад. LW - полотно на запад (за окном).

Итак результаты за день:
ZetaSDR-M  +  LW

Yaesu-FT817 + ML

В виде таблицы
ZetaSDR-M  +  LW

Yaesu-FT817 + ML

Видно, что ML собирает сигналы приходящие по нормали к рамке, то есть с Запада.

LW собрал сигналы большей частью с Юго-Запада и Северо-Запада. Немного спотов с Запада и один с Востока (закрытая зданием зона). Засчет расположения WSPR маяков можно видеть, что максимумы антенны - луча направлены перпендикулярно полотну, т.е. на Север, и на Юг.

(Диапазон 30М)

Лавриненков Игорь / R2AJA     mail: lis-soft*at*rambler.ru