MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

[IK7JWY]

Grazie alle dritte di un amico ieri ho scoperto il sito di ZL3DW. OK, è tutto in inglese, ma vale sicuramente la pena mettersi a leggere con pazienza tutti i suoi scritti sugli argomenti in oggetto:

http://www.qsl.net/zl3dw/Articles.html

Ma anche in italiano ho trovato questa ottima presentazione di I2VGO (ARI Lissone):

http://www.arilissone.org/uploads/co...0confronto.pdf

e questa:

http://www.arilissone.org/uploads/co...nto%202008.pdf

OK, del 2008, ma sempre materiale attualissimo.

Chissà, magari potrebbe nascerne una discussione qui su HRW.

[I5SPO]

Re: MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

Ciao Arturo,

argomento interessantissimo !

Se vuoi, vai sul sito di Adam Farson, VA7OJ/AB4OJ :

www.ab4oj.com

che ha molti dati sulle misure dei ricevitori, in particolar modo per gli SDR.

Qui troverai anche il lavoro originale di Gianfranco Verbana, I2VGO, del settembre 2009, presentato al convegno di Renon.
La lettura di questo documento stimolo' le mie ricerche su ulteriori documenti in rete.

I2VGO ha presentato un sistema di misura della IMD di un ricevitore che ha alcune caratteristiche peculiari, a mio avviso.

Questo metodo e' ( era ! ) conosciuto in ambito telefonico quando c'era la telefonia analogica canalizzata, ma sconosciuto alla maggior parte dei radioamatori.

Altre notizie sullo NPR possono essere lette sul sito della Matrix, technical notes MTN108 e MTN109. Altri siti hanno documenti simili, come il sito Agilent, per esempio.

Con questo sistema si "mette alla frusta" il ricevitore, simulando un enorme numero di trasmissioni in una larga banda di frequenze ( con ricevitori che hanno, come e' usuale oggi, poca selettivita' in ingresso, per avere ampia copertura di frequenze ).

Tipico scenario e' quando abbiamo dei contest con larga partecipazione e quindi tantissimi segnali presenti.
Il vantaggio del sistema e' che NON e' facile "taroccare" i risultati delle misure, cosa molto facile invece con il sistema classico dei 2 generatori accoppiati.

Inoltre il costo molto minore e la relativa semplicita' del banco di misura possono stimolare a effettuare i test anche a radioamatori con pochi mezzi e strumenti.

Come ben sai, e'possibile, sapendo il MDS ( minimum discernible signal ) e la larghezza di banda del filtro del ricevitore, calcolarne la cifra di rumore.

E' mia personalissima opinione che un RX moderno degno del nome ( e del costo... ) dovrebbe avere una cifra di rumore non superiore ai 10 dB, per ottenere il massimo anche sui 10 metri e 6 metri. Naturalmente se un RX e' usato in citta', il rumore generale ricevuto tramite l'antenna e' superiore e non permette di sfruttare un ricevitore con NF di 10 dB, percio' anche un RX con 20 dB di NF puo' sembrare validissimo.

Basta pero' andare in zone dove il rumore fatto dall'uomo e atmosferico siano ai minimi termini per evidenziare il problema ( mi vengono in mente le spedizioni DX in zone disabitate o quasi... ).

Altra misura importantissima e' quella del rumore di fase ( phase noise ) degli/dell' oscillatore/i che tende a mascherare i segnali deboli, al limite della intelligibilita' in presenza di segnali interferenti molto forti. Qui le nuove tecniche ( es: DDS ) la stanno facendo da padrone, ma... ci sono anche qui criticita' sconosciute a noi OM "d'antan" che usavamo RX con solo 1 OL variabile e mixato con OL a quarzo per ottenere la copertura delle nostre bande, con "front end" ad alta selettivita'.

Qualche eccezione esisteva, come il Collins 51J o Racal RA17, che suddividevano la banda HF da 1 a 30 MHz in 30 sottobande larghe 1 MHz.

Altro problema misconosciuto e' che anche in trasmissione il rumore di fase degli oscillatori tende a disturbare i ricevitori vicini... ma non ho mai trovato che i produttori abbiano specificato questo parametro !

Non si puo' chiedere all'oste se il suo vino e' buono...

Scusandomi con tutti gli eventuali lettori per la lunghezza del post,

73, Piero.

[I5SPO]

Re: MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

Buongiorno,
nel post precedente mi sono dimenticato di un metodo semplicissimo che puo', in prima approssimazione, rivelare se il ricevitore ha buona sensibilita' e basso rumore :

Basta collegare l'antenna ( possibilmente un dipolo o simile ) al RX, se il rumore ricevuto aumenta auditivamente, e' in grado di estrarre anche segnali piu' deboli presenti. Il rumore atmosferico e' presente anche quando non c'e' propagazione, quindi la misura puo' essere fatta sempre. Ho consigliato di usare un dipolo perche' meno sensibile al noise di natura elettrica prodotto dalle attivita' umane. Oltretutto costruirsi un dipolo per i 10 metri e' semplicissimo...

Giao, Piero.

[IK7JWY]

Re: MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

Ciao Piero, ben riletto !

Se vuoi, vai sul sito di Adam Farson, VA7OJ/AB4OJ :

www.ab4oj.com

che ha molti dati sulle misure dei ricevitori, in particolar modo per gli SDR.

in effetti ci ero già arrivato. Ora tra i miei preferiti non c'è solo la tabella si Sherwood
Tra l'altro, nel sito di AB4OJ c'è una recensione strumentale anche dell'ANAN 100D della Apache-Labs. Se l'ANAN 100 va come il 100D, mi sembrerebbe un ottimo concorrente del nuovo Flexradio 6300.

Con questo sistema si "mette alla frusta" il ricevitore, simulando un enorme numero di trasmissioni in una larga banda di frequenze ( con ricevitori che hanno, come e' usuale oggi, poca selettivita' in ingresso, per avere ampia copertura di frequenze ).

Tipico scenario e' quando abbiamo dei contest con larga partecipazione e quindi tantissimi segnali presenti.
Il vantaggio del sistema e' che NON e' facile "taroccare" i risultati delle misure, cosa molto facile invece con il sistema classico dei 2 generatori accoppiati.

Inoltre il costo molto minore e la relativa semplicita' del banco di misura possono stimolare a effettuare i test anche a radioamatori con pochi mezzi e strumenti.

Però, vallo a trovare un W&G RS-5 o 10 o 100. Ho cercato in Rete e ho trovato ben poco. Su ebay uno lo da a 80 euro, ma poi funziona ? Se ne trovassi uno sicuramente funzionante, la cosa mi alletterebbe. Tra l'altro, facendo test NPR sugli SDR non serve neanche il voltmetro RMS, leggendo direttamente sul monitor del PC il livello di potenza (di rumore) inserita all'ingresso.

E' mia personalissima opinione che un RX moderno degno del nome ( e del costo... ) dovrebbe avere una cifra di rumore non superiore ai 10 dB, per ottenere il massimo anche sui 10 metri e 6 metri. Naturalmente se un RX e' usato in citta', il rumore generale ricevuto tramite l'antenna e' superiore e non permette di sfruttare un ricevitore con NF di 10 dB, percio' anche un RX con 20 dB di NF puo' sembrare validissimo.

Personalmente mi ero convinto che con la sensibilità si era un pò esagerato negli RTX radioamatoriali e che, proprio in considerazione di circostanze come i contests affollati , con presenza di moltissimi segnali forti anche a frequenze adiacenti alla propria, un MDS meno spinto può tornare utile. In effetti, a me personalmente, interessa più la tenuta di un ricevitore ai grossi segnali indesiderati piuttosto che la sensibilità. Tra l'altro, non abito in una grande città, il mio è un paesino, ma il man-made noise non mi manca di certo

[I5SPO]

Re: MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

Ciao Arturo,

anch'io ho notato lo ANAN, che avevo visto in anteprima a Marzaglia l'anno scorso... Sono convinto che, tra qualche tempo, i prezzi degli SDR caleranno, anche in maniera vistosa !

Per la misura dello NPR, non c'è bisogno di investirci molto. Non esiste solo i W&G 5, 50 o 100, ma esistono anche i Marconi serie 2090, più vecchi e leggermente meno performanti, ma perfettamente in grado di essere utilizzati alla bisogna.
Ne ho uno pagato "ben" 30 euro in una fiera anni fa... Mancava però il filtro di notch, che ho recuperato per 2 euro da un venditore surplus !
Il filtro di notch oltretutto è della W&G, a 8 quarzi, in/out da 75 ohm come i filtri passabanda Marconi e quindi perfettamente adatto.

Altro sistema, generatore di rumore a diodo zener poi amplificato con due o tre stadi coi 2n2222 o simili seguito da un filtro passabanda largo almeno 1 MHz ( es: tra 14 e 15 MHz ) seguito dal filtro notch fatto con almeno 6 quarzi da computer a 14318 KHz ( costano pochi centesimi l'uno, prendine molti e selezionali per la stessa frequenza esatta ) in modo da ottenere un notch da 90 dB.
Attacca il generatore di rumore al ricevitore SDR ed evidenzia la massima banda possibile sui 14-15 MHz, magari centrata su 14,318 MHz.
Misura il livello, inserisci il filtro notch e vai a vedere di quanto si abbassa il segnale di rumore. Se sei riuscito a tarare il filtro di notch in modo ottimale, vedrai che inserendolo, NON si raggiungono i -90 dB esemplificati. La differenza tra questa misura e quanto leggi sul RX SDR è il valore di NPR !

Autocostruendosi i circuiti descritti, si possono usare anche per altre misure, come, per esempio, un "noise bridge" che in unione a un qualsiasi RX sia SDR che classico, porta a misurare in maniera molto precisa, il return loss di una antenna, maniera molto più precisa dei misuratori SWR commerciali, di bassa precisione... ( tutti ! )

Beh, la pianto qui, altrimenti diventa un romanzo !

73, Piero.

[IK7JWY]

Re: MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

Altro sistema, generatore di rumore a diodo zener poi amplificato con due o tre stadi coi 2n2222 o simili seguito da un filtro passabanda largo almeno 1 MHz ( es: tra 14 e 15 MHz ) seguito dal filtro notch fatto con almeno 6 quarzi da computer a 14318 KHz ( costano pochi centesimi l'uno, prendine molti e selezionali per la stessa frequenza esatta ) in modo da ottenere un notch da 90 dB.

qualche anno fa , a dire il vero, provai a farmi un generatore di rumore con un diodo a vuoto 5722, il prototipo ce l'ho ancora qui in un angolo del cassetto, ma non ne ricavai un ragno dal buco. Non ho mai capito perchè non funzionasse. In pratica non generava alcunché. Controllai e ricontrollai tante volte il circuito di cui allego lo schema a suo tempo disegnato con fidocad, ma niente da fare



Aprirò gli occhi in uno dei prossimi flea market seri, alla caccia di un W&G o del Marconi.

[I5SPO]

Re: MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

Beh Arturo,
lo schema è "leggermente" errato in almeno 2 punti...

Intanto il negativo dell'AT deve andare al centrale del filamento e non alle 2 resistenze, che vanno tolte.

Inoltre usando il regolatore LM350T non si raggiungono gli ZERO volt sul filamento, che deve essere alimentato con una tensione variabile tra zero e 5 volt massimi, per ottenere il range esatto.
Il regolatore usato ha la minima tensione d'uscita a circa 1,3 volt !

Avrei raddrizzato la AT col diodo messo rovesciato dall'altra parte dell'avvolgimento, con la R da 1K tra i 2 elettrolitici ma sul negativo, con il terminale dell'avvolgimento opposto al diodo a massa, con il milliAmperometro in serie tra il secondo elettrolitico ( negativa ) e la presa centrale del 5722, dove c'è il condensatore da 1000 pF

Il diodo 5722 è progettato per questo impiego, la V di alimentazione AT deve essere di almeno 160 volt per ottenere una corrente max di 16 mA.

La relazione che lega il rumore generato e la corrente di placca è semplicissima ed è una legge fisica : 20 x Rs x Ip ( mA ). Se Rs = 50 ohm, ad ogni mA di placca si ha la generazione di 1 dB di rumore, col massimo di 16 dB a 16 mA.

Ottimo sistema ma con alcuni problemi dovuti alla durata del tubo 5722, che ad alta corrente si esaurisce velocemente !
Altro punto critico, la lunghezza dei collegamenti di placca e di filamento, che devono essere cortissimi, condensatori di bypass OTTIMI ( a mica ) sempre per avere pochissima reattanza in VHF ( dove era impiegato fino ai 400 MHz ).

Se vai sul sito di KO4BB, folder Rohde & Schwarz, trovi il manuale dello SKTU, vecchissimo ma utile per comprendere come funziona il tutto...
( trovato a solo 60 euro, in brutte condizioni estetiche ma perfettamente funzionante dopo la sostituzione dell'accumulatore interno )

Però questo circuito genera poco rumore per usarlo nelle misure di NPR ! Ecco perchè avevo suggerito l'uso di uno zener amplificato.
Lo zener genera circa 30-35 dB di rumore, va amplificato fino ad avere almeno 100-120 dB per ottenere la misura col filtro notch inserito. Oltretutto, nella misura degli SDR, bisogna essere sicuri di non avere clipping nello ADC, che falsa la stessa.
Infatti sul sito di AB4OJ viene evidenziato questa problematica. ( prima di lui lo aveva evidenziato Gianfranco I2VGO nel 2009 a Renon ).

Altro sito interessante è quello di Lief Asbrink SM5BSZ, in cui trovi un'altra miniera di info, specialmente per gli SDR.
Leif è l'autore di Linrad.

Per trovare il W&G avrai bisogno di un pò di... fortuna, inoltre dovrebbe avere i filtri di banda e quelli di notch, molto difficili da trovare !
Il Marconi forse lo trovi a meno e più facilmente, ma... c'è sempre il problema dei filtri di corredo.
Per vedere il rumore generato dallo zener amplificato potresti usare il tuo HP8568B ed inserendo successivamente il filtro notch vedere quanto attenua ( ottimale 90-100 dB ). La larghezza del filtro notch di solito è di 3 KHz, ottima per i filtri SSB fino a 2,4 KHz, perchè il filtro di ricezione deve essere più stretto dei 3 KHz, altrimenti il noise passa dai lati del filtro notch, vanificando la misura.
Con un filtro notch da 1 KHz si riesce a misurare lo RX col filtro da 500 Hz del CW.
Come sempre, mi vien fuori un post chilometrico...

HTH, Piero.

[IK7JWY]

Re: MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

Beh Arturo,
lo schema è "leggermente" errato in almeno 2 punti...

vatti a ricordare da dove presi quello schema

Però questo circuito genera poco rumore per usarlo nelle misure di NPR ! Ecco perchè avevo suggerito l'uso di uno zener amplificato.
Lo zener genera circa 30-35 dB di rumore, va amplificato fino ad avere almeno 100-120 dB per ottenere la misura col filtro notch inserito.

Oh, Piero, visto che ci siamo e vista la difficoltà a reperire qualcosa di bello e pronto (W&G), non si potrebbe spiattellare qui uno schemino per farsi il noise generator con lo zener e i 2N2222 a valle ? O magari prenderlo da qualche sito e portarlo qui, così resta in questa discussione a futura memoria (ciò facilita le ricerche sul forum). Da cosa nasce cosa, dopo si passerebbe a costruire i filtri. Così riaccendiamo un pò il saldatore

Assolutamente nessun problema per la lunghezza dei tuoi post. Ce ne fossero sempre ..

[iw7dmh]

Re: MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

Ciao Arturo,

intanto grazie per i riferimenti che hai postato perché, a prescindere dall'età, aiutano ad entrare nel merito delle questioni che riguardano il mondo SDR.
Io vorrei anche segnalare sdrzone.com un "luogo virtuale" che ho avuto modo di frequentare pochi mesi fa' quando ero alla ricerca di una radio "seria" ed avevo anche io puntato all'ANAN 100.
Alla fine della mia ricerca ho desistito perché, per come la vedo io, una radio HF oltre alle misure, deve avere dei requisiti di usabilità che non devono essere peggiorativi rispetto alle radio tradizionali. E non mi riferisco alla mancanza dei pulsantini.
L'ANAN 100, per esempio, utilizza un solo ADC mentre il 100D ed il 6300 ne utilizzano due. Questa differenza rende le due radio molto diverse soprattutto nell'utilizzo pratico pur utilizzando la stessa classe di processori e sostanzialmente lo stesso hardware.
Ho posto diverse domande su tale radio tra cui anche la questione delle latenze e se, e come, viene implementato il famigerato qsk tanto desiderato dagli operatori di cw più smaliziati. Per brevità vi rimando direttamente al post https://sdrzone.com/index.php?option...201&Itemid=146.

Per quanto riguarda le misure, non essendo un esperto, ritengo che non sia corretto confrontare una radio tradizionale con una radio sdr.
Per le seconde, soprattutto se a campionamento diretto, il metodo del confronto dovrebbe essere quello dei benchmark. Fondamentalmente si tratta di elaboratori potentissimi e dovremmo essere messi nelle condizioni di valutarne le qualità attraverso degli indici così come si fa con le cpu dei computer e delle schede grafiche e dei telefonini.
Si potrebbe/dovrebbe arrivare a segnali registrati già campionati (o da campionare) con determinate caratteristiche di rumore, intensità, ecc. da dare in pasto a queste nuove radio e verificare come si comportano.

L'altro aspetto da "misurare" dovrebbe essere il software a corredo che per questo tipo di ricevitori non può essere considerato un aspetto secondario o comunque non meno importante dell'hardware.
Nel caso degli ANAN il software più promettente è CuSDR, che stando alle info di due mesi fa', non implementava ancora la funzionalità di trasmissione, ma solo quella di ricezione. Ovviamente ci sono altri software come OpenHpSDR che permettono di usare la radio in tutte le sue funzionalità.
Inoltre, parlando del software embedded (firmware), negli ANAN non era stata ancora implementata la funzionalità di keyer interno, quindi il problema della latenza e del qsk, poteva essere risolto solo con un keyer esterno, ma ora la situazione potrebbe essere cambiata.

73' Enzo
iw7dmh

[IK7JWY]

Re: MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

ciao Enzo, ben riletto.
Intanto ho cercato in Rete e ho trovato questo che mi sembra un buon circuito, dal sito di IZ7DJR:



Circuito realizzato per un noise bridge e descritto in Radiokit Elettronica dei lontani 1985 e 1988 !
Che ne pensi, Piero ? Nel nostro caso, credo si possa tranquillamente omettere il 555. Al posto dei 2N2222 , in questo circuito sono utilizzati dei BSX20 , che hanno una Ft notevolmente più alta.

[I5SPO]

Re: MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

Buongiorno !

Intanto un saluto di benvenuto ad Enzo, grazie per il tuo centratissomo intervento. Apprezzo molto le tue riflessioni sull'argomento, condivisibili pienamente.

Per Arturo : Lo schema va bene. Tieni presente che per questa misura cio' che conta e' il livello d'uscita del rumore, che deve essere alto, mentre la massima frequenza generata basta che sia, al massimo, di 40 MHz.
Poi continueremo creando un filtro passabanda o un passa-basso + passa-alto per avere una banda ben definita. Dopo passeremo ad analizzare il circuito piu' problematico, il filtro notch a quarzo...

Enzo, nella tua disamina hai considerato praticamente tutto ! Per gli SDR ( RTX ) la vera "bestia nera" e' la trasmissione CW con autoascolto, a causa della latenza dovuta all'elaborazione digitale, che porta via tempo.
Nessuno dei costruttori/venditori di RTX SDR ammettera' mai che il loro apparecchio ha molta latenza, al massimo ti diranno : "la latenza in cw del nostro apparecchio e' identica o leggermente inferiore al RTX delle altre ditte nelle stesse condizioni" !!! Senza darti alcun valore esatto... La stessa cosa accade anche con misurazioni cruciali per giudicare le prestazioni in ricezione, come il valore di NF o il rumore di fase del loro OL ( e a che distanza dalla portante ! ) oppure il valore MTBF ( tempo medio tra i guasti ) che indica la qualita' dei materiali e la qualita' della realizzazione dell'intero apparecchio !

Bene, devo fare QRT per impegni casalinghi.
Ci rileggiamo qui prossimamente...

73, Piero.

[I4LEC]

Re: MDS, Noise Figure, SDR e altre prelibatezze..

Ciao Arturo,

L'ANAN 100, per esempio, utilizza un solo ADC mentre il 100D ed il 6300 ne utilizzano due. Questa differenza rende le due radio molto diverse soprattutto nell'utilizzo pratico pur utilizzando la stessa classe di processori e sostanzialmente lo stesso hardware.

73' Enzo
iw7dmh

da quel che ho letto, la differenza più evidente mi pare l'omissione del "diversity", a tal proposito sarebbe interessante avere il contributo da chi effettivamente lo usa (su K3 / Flex5000 e pochi altri credo), anche se oggi, lo scopo lo si raggiunge con più efficacia tramite porta Ethernet......
ps
Non dispiace neppure a me l'ANAN, soprattutto per via del "pure signal"

73, LEC