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Forum: HF, Funk und Felder Röhre vs Transistor


Autor: Capitän Ahab (Gast)
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Hallo,
es gab da mal eine Spanngitter-Röhre PC900.
Mich würde mal interressieren ob die in HF-Vorverstärker-Anwendungen 
gegen einen Dual-Gate-MOSFET anstinken kann.

Vergleichskriterien währen Rauschen und Linearität.
Also exakt messbare Grössen und kein gefühlter warmer Klang.

OK, dies ist mehr ein Mikrocontroller als ein Elektronik-Forum.
Trotzdem währe eine einigermassen kompetente und wohlwollende Antwort 
ganz nett.

Autor: Thomas (Gast)
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Ich denke,
dass Du hier auch nicht mehr die richtige Altersklasse triffst.

Ausser der Reinkarnation der Röhre bei Nixies und Audioprojekten wird 
Dir hier kaum jemand helfen können.

Aber versuch es doch mal in der NG de.sci.electronics.
Da tummeln sich jede Menge Experten der "alten Schule" ;-)

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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http://www.mif.pg.gda.pl/cgi-bin/vs4.pl
zwei PDF-Datenblätter zur PC900
PC900 Philips (>1965) 162 kB
PC900 Mazda Belvu (1968) (fr) 36 kB
"Triode intended for use in V.H.F. television receivers"
Miniatur-Gehäuse 41mm*19mm Durchmesser
der Klang ist also Nebensache, zum Rauschen steht da nichts. Verstärkung 
etwa 80 (wie die zu messen ist steht hier nicht).

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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und das zweite Datenblatt sagt nur aus, dass außer der Heizung alles im 
Datenblatt zur EC900 steht. Sie wird hier als "Neutrode" bezeichnet.

Autor: Capitän Ahab (Gast)
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Zusatzfrage:
Würde es sich lohnen, einen Kurzwellenempfänger vor dem ersten Mischer
mal mit einer PC900 anstelle vom Dual-Gate-MOSFET BF891 zu testen?

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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Vermutlich wird es in der Realität egal sein, ob Röhre oder Transistor
am "Front-End" eingesetzt wird.
Treibt man nicht sehr grossen Aufwand ( Abstand zu allen möglichen 
Störquellen, Handy, PC usw. usw., Schirmung etc., wird die 
Empfangsqualität von LW bis UHF vermutlich vom Störnebel bestimmt und 
wenig davon abhängig sein, ob man eine nur "sehr gute", oder doch eine 
"perfekte" Eingangsschaltung hat. Auch hier gilt immer noch: "Eine gute 
Antenne ( bei guter Schirmung gegen lokale Störungen ) ist der beste 
HF-Verstärker".

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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So ganz egal ist das nicht, da die Anforderungen teilweise doch recht 
unterschiedlich sind. Unter 30MHz spielt die Rauschzahl eher eine 
untergeordnete Rolle, da ist es von der Empfindlichkeit egal, ob Röhre 
oder Transistor. Da kommt es auf andere Eigenschaften an, speziell an 
größeren Antennen ist es wichtig, eine gute Großsignalfestigkeit zu 
haben. Und da kann die Röhre mit modernen Transistorkonzepten nicht 
mithalten. IP3-Werte von +30 - +50dBm sind für eine Röhre nicht 
erreichbar. Auf UKW/UHF können Röhren ebenfalls nicht mithalten, hier 
fehlt es an der Empfindlichkeit. Rauschzahlen und Verstärkungswerte, wie 
man sie von modernen DG-MOSFETs oder GaAs-Fets erwarten kann, erreichen 
Röhren auch mit allen Schaltungstricks nicht. Auch die besten Nuvistoren 
kommen da nicht mit, obwohl aufgrund der Baugröße für den UHF-Bereich 
noch am ehesten geeignet. Sorry, Transistoren waren schon in den 80ern 
besser. Also, wozu Röhren? Nostalgiefaktor und im Audiobereich für die 
kontrollierte Klangverfärbung. Was anderes ist der typische Röhrenklang 
nämlich nicht.
Und dann waren noch die, die den AM-Klang vom Omas Röhrenradio so toll 
finden, das hat auch einen Grund: AM (LW, MW, KW) waren früher noch 
wichtig. Und die Gerätehersteller haben es auch noch für wichtig 
erachtet und entsprechend Aufwand getrieben. Im heutigen 
Plastikchinapressmüllwegwerfzeitalter reicht es, wenn irgendwas aus dem 
Lautsprecher kommt, Qualität egal, Hauptsache billich.

@Capitän Ahab: Nein, es lohnt sich nicht. Der DG-Mosfet is mit 
Sicherheit besser.


Gruß
Jadeclaw.

Autor: 6632 (Gast)
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Obwohl ich auch schon zu den Aelteren hier zaehle hatte ich nie wirklich 
mit Roehren zu tun. Mit fiel auf, dass sich Roehren nur noch in 
abgehobenen Spezialanwendungen gehalten haben. Dies sind Hochspannung 
und Mikrowellen, wobei das Zweite auf dem Ersten beruht wenn man noch 
etwas Geometrie und Felder hinzunimmt.

Autor: Martin L. (Gast)
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Den einzigen Vorteil den ich bei einer Röhre als LNA sehe ist die große 
Robustheit gegen ESD. Ansonsten wird man bzgl. IP3 und NF nicht an die 
pHEMTs rankommen.

Martin L.

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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Der einzige Punkt, wo Röhren wirklich überleben könnten, wäre ein EMP 
(Elektromagnetischer Puls) wie er bei einer Nuklearexplosion entsteht. 
Nur - Wenn es bei so einer Explosion die Elektronik zerlegt, ist man mit 
Sicherheit noch nahe genug dran, um an den Folgen der Verstrahlung nach 
kurzer Zeit zu versterben. Da hat man dann auch nichts von, wenn das 
Radio heile bleibt und man sich trotzdem die Radieschen von unten 
anguckt. Also was bleibt? Moderne Konzepte verwenden und hoffen, daß 
kein Politiker durchdreht.

@6632: Aber auch im Hochspannungsbereich gewinnen Halbleiter die 
Oberhand. Im Grunde bleiben nur Senderöhren hoher Leistung, Magnetrons 
(Mikrowellenherd) und Wanderfeldröhren (Satellitensender) übrig. Wobei 
auch bei dicken Kurzwellensendern die Röhre ausstirbt. Siehe digitales 
Modularkonzept bei Transradio und Thomson.

Gruß
Jadeclaw.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ein Vorteil hat eine Röhre: Man kann die Maximum Ratings deutlich 
überschreiten, ohne dass die Röhre sofort kaputt geht. Es mag zwar nicht 
gut für die Lebensdauer sein, wenn die Röhre rote Backen bekommt, aber 
überleben tut sie das fast immer.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Wenn ein Panzer gegen eine Wand fährt, bleibt er auch weitgehend 
unversehrt. Es ist halt ein Panzer ;-) Versuch mal, eine Röhre mit 
Batterie zu speisen und in einem Kugelschreiberkopf unterzubringen. Es 
ist alles eine Frage der Anwendung und auch der Ökonomie.

Autor: Paul Baumann (Gast)
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Es kommt immer auf die Größe des Kugelschreibers an:
http://www.restposten.de/article-3095834.html

;-))

In diesem Zusammenhang stellt sich noch die Frage: Wie heißt der Bär mit 
Vornamen?  Richtig: Kugelschrei

MfG Paul

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Kartoffelpü

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

@Christoph Kessler: das hast Du jetzt mit dem Reh verwechselt... ;-))

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Netbird (Gast)
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Benedikt schrieb:
> Ein Vorteil hat eine Röhre: Man kann die Maximum Ratings deutlich
überschreiten, ohne dass die Röhre sofort kaputt geht. Es mag zwar nicht
gut für die Lebensdauer sein, wenn die Röhre rote Backen bekommt, aber
überleben tut sie das fast immer.

Jadeclaw Dinosaur schrieb:
>Wobei auch bei dicken Kurzwellensendern die Röhre ausstirbt.

Das stimmt sicher beides!
In den "normalen" Transceivern (typische Ausgangslesitung: 100W) der 
Funkamateure arbeiten heute keine Röhren mehr. In den "Nachbrennern" 
(PAs der 1000W- Klasse) sieht das anders aus.

Dazu berichtet in einer der letzten cq-DL ein Funkamateur, dass er 
lieber wieder mit einer Röhren-PA arbeitet, weil die MOSFet-PAs bei 
Fehlanpassungen schnell den Geist aufgeben. Da in dieser Leistungsklasse 
ohnehin aufwändig gespeist werden muss (einmal mit Hochspannung, das 
andere Mal mit kräftigen Stromdtärken), kann die "Gutmütigkeit" der 
Röhre ein Kriterium sein, sicher aber nicht ihre technische 
Überlegenheit.

Für die Anfangsfrage dürfte die Antwort sicher nicht pro Röhre ausgehen.
Es kommt halt immer darauf an, was eine Schaltung unter welchen 
Umständen leisten soll.

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Freunde des spielerischen Gedankens "was wäre, wenn..."

hier in der Form "...wir eine Pentode an die Stelle eines 
Dual-Gate-MOS-FET in die erste Stufe des Kurzwellenempfängers packen...

Da fallen mir zwei Gesichtspunkte auf, die mit unterbelichtet scheinen:
1. Nichtlinearitäten assoziieren wir gern mit Halbleiter statt mit den 
physikalischen Vorgängen im Halbleiter. Deswegen könnte man leicht auf 
den Gedanken kommen, eine Röhre aus Metall, Vakuum und ein wenig Chemie 
auf der Kathode müsse linear sein, weil eben keiner der verdammten 
Halbleiter drin. Nix da. Ich erinnere mich noch an Rückwirkungseffekte 
von Elektronenwolken auf der Reise zur Anode, wie sie die Feldstärke an 
Kathode und Gitter verändern, und da war irgendwas mit der 
"Austrittsarbeit" an der Kathode.
2. So hochohmig das Gitter, so selten breitbandige Eingangsstufen mit 
Röhren. Niederohmige Gitterbasisschaltungen habe ich nur selten gesehen. 
Könnte man eher in alten Antennenverteilerverstärkern vermuten, 
vielleicht im Bundespresseamt der Röhrenzeit.

So fazinierend der mentale Ausflug "was wäre wenn..." und "...vielleicht 
ja doch!..." - mentale Umwege könnte sich sparen, wer alte Bücher 
entstaubt und sich die physikalischen Vorgänge erneut im Detail 
vornimmt.

3. Ein Dual-Gate-FET in der HF-Eingangsstufe ist nicht meine erste Wahl. 
Schon gar nicht geregelt. Wenn, dann würde ich einen Norton-Verstärker 
bauen. (Der mit dem BFT66 oder besser in Basisschaltung mit der 
rauschfreien Gegenkopplung und der phantastisch hohen Linearität, wenn 
man nur die Basis kalt kriegt.)

Dann aber dominierte immer noch der IP3 des ersten Mischers.
Der E1800 von Telefunken war da Spitze mit dem aktiven Mischer mit 
Power-MOS-Transistoren von Siliconix - aber die Ansteuerung war sowohl 
eine Meisterleistung als für den Nachbau grauenvoll.

Sollten sich mit Röhren doch noch höhere Linearitäten erreichen lassen, 
dann werden sie im Mischer gebraucht.


Ciao
Wolfgang Horn

Autor: peter-neu-ulm (Gast)
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> Rauschen von Röhren
Röhren arbeiten mit einer auf 600K und mehr aufgeheizten Kathode. Wegen 
dieser höheren Temperatur ist bei ihnen das thermische Rauschen deutlich 
höher als bei Halbleitern.
in kT0 ausgedrückt, kommen Röhren nicht unter drei, Halbleiter erreichen 
kT0-Werte knapp über eins, also wenig mehr als das Rauschen des 
Eingangswiderstandes.
Einen Vorteil gegenüber Halbleitern bieten Röhren nur in Hinsicht auf 
ihre elektrische Robustheit. (EMP, Überlastung )

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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Hallo,

Wolfgang Horn schrieb:

> "Sollten sich mit Röhren doch noch höhere Linearitäten erreichen lassen,
> dann werden sie im Mischer gebraucht."

Verständnisfrage: Zum "Mischen" in der Sprache der HF-Technik
ist doch die Nichtlinearität der Mischstufe zwingende Voraussetzung ?!

Bei linearer Addition zweier Sinussignale unterschiedlicher Frequenz 
ergeben sich doch keine neuen Frequenzen, also
auch keine Zwischen- ( Differenz-) Frequenz.

MfG.

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, "nicht-alter-Hase",

"nicht-alt" - naja, für schalkhaft spitze Fragen alt genug...


Du: "Zum "Mischen" in der Sprache der HF-Technik
ist doch die Nichtlinearität der Mischstufe zwingende Voraussetzung ?!"

Ja. Der ideale Mischer besteht aus einem Reed-Relais mit zwei 
Umschaltkontakten und Übertagern. :-)
Reedrelais wird mit der Überlagerungsfrequenz angesteurt, im Rechteck 
wird das Eingangsignal um 180° gedreht.

Deshalb müssen hochlineare Double Balanced Diodenmischer mit hoher 
Leistung durchgesteuert werden. 23 dBm sind 200 mW HF - mehr, als 
mancher QRP-Sender braucht, um Morsezeichen um die Welt zu senden.

Der krumme Teil der Diodenkennlinie muß möglichst schnell passiert 
werden.

Deshalb können für batteriebetriebene Empfänger nicht die Dynamikwerte 
erreicht werden, die mit Geräten von der Steckdose erzielt werden 
können.

Geklärt?

Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Martin L. (Gast)
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Das ist doch jetzt kein Widerspruch. Ein Schalter ist, wenn er 
geschaltet wird, nun mal kein lineares Bauteil. Ist wohl am einfachsten 
mit der charakteristischen Eigenschaft von linearen Zweipolen welche 
sagt, dass ein harmonisches Signal nur in Phase und Amplitude von dem 
Zweitor geändert werden darf, zu belegen.
Das ist beim Schalter ja offensichtlich nicht der Fall weswegen er 
nichtlinear ist und damit mischen kann.

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: Andreas P. (mechaot)
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>Verständnisfrage: Zum "Mischen" in der Sprache der HF-Technik
ist doch die Nichtlinearität der Mischstufe zwingende Voraussetzung ?!

>Bei linearer Addition zweier Sinussignale unterschiedlicher Frequenz
ergeben sich doch keine neuen Frequenzen, also
auch keine Zwischen- ( Differenz-) Frequenz.

...mischen ist aber keine Addition, sondern Multiplikation, wenn ich 
jetzt nicht ganz falsch liege. Und da treten auch bei linearen Bauteilen 
genannte Frequenzvielfache/Differenzen auf...

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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Hallo,

"Mischen" im Sprachgebrauch der HF-Technik ist natürlich Multiplikation,
in diesem Fall entstehen neue Frequenzen ( Summe/Differenzen der 
ursprünglichen Frequenzen und deren Vielfache ).

"Mischen" im Sinne des Tontechnikers ist Addition, bei der keine neuen
Frequenzen entstehen sollen, sonst hätte ich ja Klirrfaktor.

Bei idealen linearen Bauteilen ist die Funktion Strom=f(Spannung) eine 
Konstante, gäb's solche, hätte ich Null Klirr.

Nochmal anders gesagt:
Lege ich beispielsweise die Reihenschaltung zweier 
Wechselspannungspannungsquellen U1 + U2 mit verschiedenen Frequenzen an 
einen "idealen" Widerstand R an, fliesst durch ihn der Strom
(U1 + U2)/R.
Es entstehen keine neuen Frequenzen.

Ein Beispiel für einen nichtlinearen der Widerstand ist etwas 
komplizierter, Additionstheoreme ...

(Beim "realen" Kohleschicht- oder Metallschichtwiderstand,
erhalte ich je nach Aussteuerung eine Klirrdämpfung von ca. (120 ... 140 
)dB, Metallschicht ist "klirrärmer".)

Viele Grüsse

Autor: Paul Baumann (Gast)
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@Wolfgang

>Der ideale Mischer besteht aus einem Reed-Relais mit zwei
>Umschaltkontakten und Übertagern. :-)
>Reedrelais wird mit der Überlagerungsfrequenz angesteurt, im Rechteck
>wird das Eingangsignal um 180° gedreht.

Das ist so schön erklärt, trotzdem habe ich Tränen gelacht. :-)))

Das wäre prima, wenn es wirklich so ginge.

MfG Paul

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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Selbstverständlich geht die Sache mit den Reedrelais.
( Halt nur bei relativ niedrigen Frequenzen, bei 1 GHz vermutlich
nicht mehr ... )

Viele Grüsse

Autor: Martin L. (Gast)
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Auch wenn das nachichtentechnische Mischen prinzipiell eine 
Multiplikation der beiden Signale ist kann man es an (fast) jedem 
nichtlinearen Bauteil machen. Der Trick ist, dass man beide Signale 
addiert und dann das nichtlineare Bauteil passieren lässt. Die Kennlinie 
des Bauteiles kann man mathematisch u.a. als Taylorreihe entwickeln und 
diese hat bei den Nichtlinearen immer auch ein x^2 Term. Und wenn man 
die beiden Signale f1(t) und f(2) in den x^2 Term einsetzt bekommt man 
(f1(t)+f2(t))^2 heraus. Dies ausmultipliziert ist dann 
f1(t)^2+2*f1(t)*f2(t)+f2(t)^2.
Und da haben wir unsere Multiplikation f1(t)*f2(t). Der ganze Rest stört 
natürlich und muss weggefilter werden. Alle Weiterentwicklungen der 
Mischer (balanced, double balanced etc.) haben dann zum Ziel eben die 
unerwünschen Terme zu minimieren.
Und wenn man einen Quadraturmische benutzt kann man gleich mit einem 
komplexen Basisband arbeiten und hat so die doppelte Kanalkapazität. (Im 
Gegensatz zu den "alten" Modulationsverfahren wie ASK, AM, FM etc.)

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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Nicht_neuer_Hase wrote:
> Selbstverständlich geht die Sache mit den Reedrelais.
> ( Halt nur bei relativ niedrigen Frequenzen, bei 1 GHz vermutlich
> nicht mehr ... )

Statt eines Reedrelais kann man CMOS-Schalter verwenden, dann sind wir 
bei Konzepten wie diesem hier:
http://www.elexs.de/iq1.htm
Hierbei wird von der HF direkt in den Audiobereich heruntergemischt, das 
aktuelle Signal und das Quadratursignal gehen per Soundkarte in den PC 
und werden dann per Software so gegeneinander verrechnet, daß 
Spiegelfrequenzen unterdrückt werden. Bei der Gelegenheit wird dann noch 
gefiltert, mit Selektionswerten, an die Quarzfilter bei weitem nicht 
herankommen.
Der Mischvorgang als solcher ist vielleicht nichtlinear, im 
durchgeschaltetem Zustand muß der Mischer aber sehr linear sein, im zu 
verhindern, daß sich die  Eingangssignale gegenseitig mischen.

Gruß
Jadeclaw

Autor: Martin L. (Gast)
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All diese Zero-IF Konzepte kranken aber an der Großsignalfestigkeit, dem 
Dynamikbereich und der Rauschzahl. Gegen einen echten SAW, Helix oder 
Quarzfilter kommt in Bezug auf Linearität halt kein DSP an.
Für diesbezüglich wirklich gute technische Daten wird man IMHO an einem 
Doppelsuperhet noch eine ganze Zeit lang nicht vorbei kommen.

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: Netbird (Gast)
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>Für diesbezüglich wirklich gute technische Daten wird man IMHO an einem
Doppelsuperhet noch eine ganze Zeit lang nicht vorbei kommen.

Das könnte bald nicht mehr zutreffen: Siehe Vorstellung des PERSEUS_SDR 
in der letzten cq-DL, das ist ein echter Direct Conversion Receiver. Ob 
das aber noch "richtig" Radio hören ist mit Knöpfen und so ...?!

Autor: Martin L. (Gast)
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Irgendwie bekomme ich die CQDL gerade nicht mehr - ich glaube ich habe 
vergessen meinen Mitgliedsbeitrag zu zahlen.
Aber wie beim Perseus ein IP3 von >31dBm mit einem ADC clipping Level 
von -4 dBm zu vereinbaren ist, ist mir ein Rätsel. Die Lösung ist aber 
fast offensichtlich wie bei so vielen anderen Marketingangaben. Man 
nimmt zur Bestimmung des IP3 Frequenzen die so weit auseinander liegen, 
dass eine schon im ersten Filter extrem stark gedämpft wird. Deswegen 
findet man auch so selten Angaben mit welchem Frequenzoffset der IP3 
gemessen wurde. (Oder hat da jemand beim Messen die beiden 
Dämpfungsglieder mit 20db und 10dB angeschaltet? Ein Schelm wer Böses 
denkt...)

Dass sowas sich dann aber nicht an den wirklichen Bedürfnissen 
orientiert wo die Conteststation nebenan mit 0dBm empfangen wird, man 
aber gerne die extrem leise Station aus Neuseeland empfangen möchte (die 
am Rauschteppich krazt) wird geflissentlich ignoriert. Der schönen 
Zahlen wegen. (Da hätte man dann wohl viel lieber eine richtig gute 
Großsignalfeste HF und ZF Stufe mit einem schmalen Quarzfilter. Der 
PT-8000 (als Beispiel) ist ja nicht ohne Grund so groß und schwer und 
brauch sicher auch nicht wenig Strom.

Und 100 dB Dynamikbereich mit einem 14Bit Wandler geht vielleicht gerade 
noch wenn man die fehlenden 2-3 Bit via Oversampling herausholt. Aber 
dieser Empfänger soll ja bis 30MHz arbeiten und bei einer 
Samplingfrequenz von 80MS/s geht Oversampling ja offensichtlich nicht. 
Also wird diese Angabe nur für niedrige Frequenzen zutreffen - steht 
aber nicht dort. Und wieder hat "das Marketing" die Zahlen geschönt.

Ich denke dieser Direct-Sampling SDR Empfänger ist schon, für das was er 
kostet und kann, sehr gut. Aber wie gesagt - so bald wird kein 
Direct-Sampling oder Zero-IF Empfänger dem Doppel (oder Dreifach-) 
Superhet Konkurenz machen. Erst Recht nicht oberhalb von VHF.

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: JensG (Gast)
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@ Martin L. (Gast)
>Aber wie beim Perseus ein IP3 von >31dBm mit einem ADC clipping Level
>von -4 dBm zu vereinbaren ist, ist mir ein Rätsel. Die Lösung ist aber
>fast offensichtlich wie bei so vielen anderen Marketingangaben. Man

Der IP3 ist ja kein wirklich direkt gemessener Wert, sondern wird bei 
vergleichgsweise niedrigen Pegeln gemessen (also nicht bei dem Wert, der 
als IP3 angegeben wird). Das Ergebnis wird dann einfach hochgerechnet, 
um den gedachten Schnittpunkt Inputpegel-Mischproduktpegel zu ermitteln, 
was der IP3 ist. In die Begrenzung gehts in der Praxis meist schon weit 
vorher.

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