Ich bin gerade dabei mir ein paar Empfängergrundlagen anzuarbeiten und bin dabei auf ein Projekt gestoßen, in dem drei Funkamateure einen Kurzwellenempfänger aufbauen (Bavarix / HSDR-4512). Die drei OM’s haben dazu ein Blockschaltbild mit entsprechendem Pegelplan online gestellt, den ich nachzuvollziehen versuche: http://dl7mwn.de/doc/Blockschaltbild%20HSDR-4512%20mit%20Pegelplan_01.pdf Mit der Zeile Pn (Rauschleistung in einer Bandbreite von 2,4 kHz) komme ich noch nicht ganz klar. Wie berechnet sich diese? Was ich dabei z.B. nicht verstehe: - Der erste Mischer hat einen Gain von -7 dB -> die Rauschleistung bleibt aber laut Pegelplan von Eingang zu Ausgang konstant - Der zweite Mischer hat ebenfalls einen Gain von -7 dB -> die Rauschleistung nimmt hier aber zum Ausgang hin um diese 7 dB ab Wieso wirkt sich eine Dämpfung / negativer Gain in einem Fall auf die Rauschleistung aus (2. Mischer, Tiefpass 18kHz), aber im anderen Fall nicht (Preselektor, 1. Mischer)? Wieso heben die 13 dB Gain vom ersten ZF-Verstärker die Rauschleistung nur um 11,8 dB an, während Sie das Nutzsignal um 13 dB anheben? Steckt da vielleicht ein Fehler im Plan, oder verstehe ich etwas noch nicht richtig (wovon ich ehrlich gesagt eher ausgehe)? Gruß,Torro
Ueff = sqr(4*Kb*T*R*dF) Ueff = 0,043µV = -134 dBm Möglicherweise werden die Innenwiderstände der Signalquelle und der Eingangswiderstand des Empfängers parallel gerechnet. Dann komme ich auf -137 dBm, es fehlen aber noch 3 dBm zu -140. Boltzmann-Konstante Kb = 1,3806504 · 10−23 Temperatur T = 290K Widerstand R = 50 Ohm Frequenzbereich dF = 2400 Hz 1. Mischer Grob gesagt, produziert der Mischer den gleichen Betrag an Eigenrauschen, wie seine Dämpfung (7 dB). Wenn sich also der Rauschabstand nicht verschlechtern soll, muß vor dem 1. Mischer verstärkt werden. Rauschspannungen werden quadratisch addiert: Nges = sqr(Na^2 + Nb^2) Dadurch fällt der kleinere Betrag kaum ins Gewicht. 2. Mischer Vor diesem wird insgesamt um 16 dB verstärkt. Das Rauschen des 2. Mischers hat jetzt nur noch einen Einfluß von 0,1 dB. >Wieso 13 dB Gain und Rauschleistung nur um 11,8 dB http://dl7mwn.de/doc/Pegelplan%20HSDR-4512%20V0.1.pdf Im Plan kann ich nur eine Anhebung der Rauschleistung um 0,8 dB entdecken. Vermutlich ist der 1. ZF-Verstärker so rauscharm, daß seins gegenüber dem verstärkten Rauschen des 1.Mischers nicht ins Gewicht fällt.
Die Rauschleistung am Eingang verstehe ich noch. In 1 Hz Bandbreite beträgt das thermische Rauschen -174 dBm. Für eine Bandbreite von 2,4 kHz bedeutet das Pn = -174 + 10 * log(2400) = -140,1 dBm, also exakt den angegebenen Wert. Für die restlichen Punkte hast du dich glaube ich auf die Noise Figure (NF) bezogen, nicht auf die Rauschleistung?! Die Werte für die Noise Figure kann ich nachvollziehen, die Entwicklung der Rauschleistung nach der Antenne verstehe ich nicht richtig. Ich unterlege meine Fragen mal mit den entsprechenden Zahlen aus dem Pegelplan, damit klar ist, worauf sich meine Fragen beziehen: ### Wieso wirkt sich eine Dämpfung / negativer Gain in einem Fall auf die Rauschleistung aus, aber im anderen Fall nicht? Preselektor: Rauschleistung (Pn) Eingang -140,1 dBm / Ausgang -140,1 dBm 1. Mischer: Rauschleistung (Pn) Eingang -140,1 dBm / Ausgang -140,1 dBm 2. Mischer: Rauschleistung (Pn) Eingang -113,5 dBm / Ausgang -120,5 dBm Tiefpass: Rauschleistung (Pn) Eingang -120,5 dBm / Ausgang -122,4 dBm -> Beide Mischer haben -7 dB Gain (=7 dB NF), Preselector und Tiefpass haben je -2 dB Gain (=2 dB NF). Preselektor und 1. Mischer haben jedoch laut Pegelplan keinen Einfluss auf die Rauschleistung, 2. Mischer und Tiefpass hingegen schon. Wieso? ### Wieso heben die 13 dB Gain vom ersten ZF-Verstärker die Rauschleistung nur um 11,8 dB an, während Sie das Nutzsignal um 13 dB anheben? -> Die Signalleistung wird von -116 auf -113 dBm angehoben (13 dB), die Rauschleistung allerdings nur von -140,1 auf -128,3 dBm (11,8 dB). Müsste die Rauschleistung hier nicht um 13,8 dB angehoben werden (um Verstärkung + NF)? Ich hoffe mal, damit wird klarer, wo ich noch meine Verständnisprobleme habe!
Die zweite Frage hat sich erledigt, ich sehe gerade, das sich da ein Tippfehler im Blockschaltbild eingeschlichen hat. Im eigentlichen Pegelplan (danke für den Link Bernd) beträgt die Rauschleistung am Ausgang des ersten Verstärkers -126,3 dBm (nicht -128,3 dBm wie ins Blockschaltbild übertragen). Damit komme ich auf den erwarteten Anstieg der Rauschleistung von 13,8 dB. Bleibt noch meine erste Frage, wieso sich eine Dämpfung / negativer Gain in einem Fall auf die Rauschleistung auswirkt, aber im anderen Fall nicht?
Um mein obiges Posting zu vervollständigen: Der Widerstand kann als rauschende Spanungsquelle mit dem Innenwiderstand R=50 Ohm aufgefasst werden Leerlaufspannung: Uo = sqr(4*Kb*290K*50*2400Hz) Uo = 0.043µV = -134 dBm Leistungsanpassung: Ueff = Uo / 2 = 21,5nV = -140.1 dBm Rauschleistung: Der Mischer verhält sich im Prinzip wie ein Dämpfungsglied, ein passives Bauteil. Fällt durch die Dämpfung die Rauschleistung unter die -140.1 dBm, so sieht die folgende Stufe den Widerstand seiner Quelle, welcher ebenfalls als rauschender 50 Ohm Widerstand angesehen werden kann. Dadurch werden die -140.1 dBm nicht unterschritten. Vor dem 2. Mischer beträgt die Rauschleistung -113.5 dBm. Dieser Betrag wird um 7 dB gedämpft. Signal: Bei beiden Mixern ist ein Signal oberhalb der Grasnarbe vorhanden und deshalb wird es jeweils um 7 dB gedämpft. Gruß, Bernd
Tolle Erklärung, vielen Dank! Das hört sich logisch und nachvollziehbar an, mir fehlen glaube ich die Zusammenhänge noch ein wenig - aber deswegen schaue ich mir die Sache ja auch an.
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