Bidraget, denna gång från Jan / SM4HFI

SM5BSZ:s mätningar på riggar

Leif SM5BSZ har vid ett antal tillfällen mätt på kommersiella amatörradiostationer. Mätningar har gjorts främst på sändarna, men i några fall även på mottagare. Jag ska försöka berätta om vad som mätts och lite om hur.

På sändarna kommer det ut det som är avsett i en kanal, antingen SSB eller CW. Dessutom kommer det ut sådant som inte är meningen ska komma ut, men som kan störa annan trafik på bandet. Det var detta som Leif mätte. Det består av ett flertal olika delar. Med sändaren tillslagen men utan uteffekt kommer det brus från diverse förstärkarsteg som förstärks och kommer ut till antennen. Vid en kontinuerlig bärvåg är det fasbrus från lokaloscillatorn och bredbandigt brus från diverse förstärkarsteg. Dessa källor är sällan problem på moderna stationer.

Vid CW kan man få nyckelknäppar. CW är egentligen ett specialfall av amplitudmodulering där man växlar mellan full bärvåg och ingen bärvåg. Övergången måste ske lungt och stilla, annars knäpper det brevid. Om det knäpper är orsaken antingen att nycklingsstegets styrsignal inte är filtrerad eller att förstärkningen inte är linjär. Olinjäriteten kan vara både efter filtreringen i nycklingskretsen och i HF-kretsarna, eller orsakas av ALC-kretsarna. Vid semi-breakin eller full break-in fungerar det ibland olika. Dessa skillnader mättes upp för de olika testobjekten.

Vid SSB är det delsvis andra saker som ger breddning av signalen . Precis som vid CW har man en bredbandig brusmatta som breder ut sig, men som sällan är något problem. Sedan har man fasbruset från lokaloscillatorn, som avtar ganska raskt med frekvensavståndet. Distorsionen i förstärkarstegen ger udda ordningens distorsion, vilken också avtar raskt med frekvensavståndet. Den dominerande orsken till splatter vid SSB verkar vara ALC. Riggarna mättes med och utan processor, samt med och utan ALC, om det var möjligt. Samtliga riggar som mättes uppvisade mer eller mindre splatter, som verkar orsakas av ALC. En del överraskande resultat kom fram, som att i något fall blev det minst störning genom att vara högljudd i mikrofonen och dra ner på mikrofongain. Det gjorde antagligen att ljudsignalen begränsades i mikrofonförstärkaren före gain-kontrollen, vilket gjorde att om man ställde den lågt ALC inte behövde arbeta alls.

ALC, automatic level control, var något som Collins introducerade i sina SSB-sändare på 50-talet för att inte överstyra slutsteget. Det har sedan levt kvar och utvecklats som ett sätt att komprimera signalen, dvs öka medeluteffekten. Det används idag av i stort sett alla tillverkare. Ursprungsdesignen av en ALC-krets kände av om det gick gallerström i slutsteget och minskade någon gallerspänning tidigare i förstärkarkedjan så förstärkningen sjönk och gallerströmmen i slutsteget upphörde. På den tiden var det ett effektivt sätt att få ut maximal effekt utan att överstyra slutsteget, och med rätt valda tidskonstanter fungerar det relativt väl. På moderna transistorstationer så verkar dock detta ha drivits för långt. Minskningen av förstärkning sker för snabbt, och alltid efter sidbandsfiltret. En ändring av förstärkning är detsamma som en amplitudmodulation. Sker den med för stor bandbredd så innebär det att man amplitudmodulerar signalen och den breder ut sig motsvarande på båda sidor om den önskade signalen. Dessa är relativt starka, eftersom den önskade signalen ju har minst full effekt. Det är ju därför ALC träder i funktion. Med ALC aktiv på CW så blir det typiskt knäppar på framkanten, dvs när nyckeln trycks ner och drivstegen försöker överstyra slutsteget. ALC minskar förstärkningen dvs amplitudmodulerar bärvågen så den passar in i slutstegets linjära område.

Leif mätte sändarna med Linrad och tillhörande convertrar. Linrad är en programvara, som tar in signaler från A/D-omvandlare och presenterar den som spektrumkurva på en datorskärm. Linrad kan också mycket mer, som dock saknar betydelse här. Dynamiken och fasbruset i systemet är exceptionellt bra. Programvaran presenterar signalen med fyra olika kurvor. Vit kurva visar signalnivån i den bandbredd i frekvensanalysen som valts vid konfigureringen av systemet, typiskt ca 20 Hz. Röd kurva visar samma sak, fast med en bandbredd av 2.4 kHz. Gul kurva visar momentant toppvärde och grön ackumulerat toppvärde sedan senaste nollställning. Ett par falska signaler finns på kurvan. Det är dels en spik i mitten av kurvan, som är DC och brus nära DC i ljudkortet. Sedan är det spegelfrekvensen. Den ligger lika långt från mitten som den sändare man mäter på ligger, fast på andra sidan om mitten. Dessa toppar är således inget man behöver bry sig i när man tittar på mätresultaten.

På flera av apparaterna hade ALC-kretsarna en tendens att ringa runt 50 kHz, vilket skapar motsvarande amplitudmodulation. På några stationer gick det att undvika att ALC aktiverades. På så sätt undvek man de ploppar som ALC ger upphov till en bit på sidan när man pratar. Samma problem var det med CW. Även här kunde man se svängningarna i ALC-kretsarnas reglerslinga.


Mottagardynamik är svårt att mäta, och ännu svårare att mäta rätt. Leif har utvecklat ett sätt som tillåter att förstärkningen ändras i mottagaren. I stället jämför han nivåer med hjälp av Linrad, som får tjänstgöra som en spektrumanalysator för LF.

IM3 är en tredje ordninens blandningsprodukt som man får i närheten av två starka signaler. Olinjäriteter i mätobjektet skapar övertoner till de båda insignalerna internt i blandare eller förstärkarsteg. Första övertonen av den ena signalen blandar sig i samma olinjäritet med grundtonen av den andra signalen. Om man matar in 14100 kHz och 14120 kHz kollar man vad man hör på 14160 eller 14080 kHz. För att det inte ska spela någon roll att AGC i mottagaren reglerar eller att något steg efter blandaren komprimerar så jämför Leif de två testsignalerna med en tredje signalgenerator. Det är lätt med hjälp av Linrad. Genom att placera den tredje generatorn nära frekvensen på den blandningsprodukt man vill mäta, några tiotal Hz, så kan lätt se när de är lika starka med hjälp av Linrad.

Leif mäter även när känsligheten försämras på grund av att det finns EN stark signal i närheten. Det gör han med hjälp av två ordinära signalgeneratorer och ett notchfilter med kristaller. Notchfiltret används för att filtrera bort brus och störningar från den starka signalen inom ett mycket smalt frekvensområde, vilket gör att en ordinär signalgenerator kan användas. Frekvensen och styrkan hos den starka signalen varieras och mottagarens brus jämförs med den svaga signalen. Precis som vid IM3-mätningarna påverkas de därför inte av ändringar i förstärkning. Det man mäter på detta sätt är främst hur ren mottagarens lokaloscillator är. På moderna mottagare är den oftast betydligt renare än vad sändaren är.

Mer info, mycket mer, finns på Leifs hemsida www.sm5bsz.com. Linrad hittar du ganska högt upp, ALC och mätningar på riggar hittar du ganska långt ner. Där finns också kur mot nyckelknäppar, och i texten om FT225 finns principiellt mycket intressant bekrivet hur man undviker att ALC arbetar när man kör SSB. Jag har modifierat både min TS700 och TR7 enligt de principerna och får goda rapporter, utan att ALC arbetar alls. Och Leifs mätningar har övertygat mig om att ALC helst ska behandlas ungefär som stötfångare på bilar. Man ska inte köra radio som en fransman i Paris...

Jan /SM4HFI

P.S.
Jag har sammanställt de mätningar på sändare jag hittat på Leifs hemsida i ett excelark. D.S.