Практика применения LNA в тропосферной связи.

После ПД 2011 удалось провести эксперименты с МШУ 144 МГц с двумя реле обхода на SPF5122z.

МШУ был установлен на UT3IWA вблизи антенны (два ряда по 7 эл, вертикально), фидер 35 метров RG213, трансивер FT847 (Кш=2.4 кТ). LNA NF=0.8 dB  Место приема характеризуется изобилием помех в виде широкополосного шума, достигающего с отдельных направлений уровня S7 (с включенным МШУ). Эксперименты состояли в определении отношения С/Ш при приеме с эфира слабых (на гране разборчивости) станций с МШУ и без него. Установлено, что лишь с благоприятных направлений антенны (где шум эфира минимален) есть улучшение С/Ш до одного балла. В остальных случаях положительного эффекта нет.

Этот же МШУ дважды использовали в Полевых условиях (курган могила “Острая”, 331 метр). В первом случае антенна 10 эл горизонтально, фидер 4 метра, трансивер FT847. Контролировали С/Ш по приему маяков Днепропетровска. В CW режиме поворотом антенны устанавливали уровень сигнала на грани слышимости (информация не принималась) без МШУ. После включения МШУ информация разбиралась, С/Ш лучше на  1 балл (на слух).  Во втором случае антенна была 2 этажа по 10 эл, 10 метров фидер, трансивер IC910H (Кш=3.8 кТ). МШУ давал улучшение С/Ш на 2 бала.  Со стороны Тореза в эфире мощная помеха (днем до S9+10).  В этом направлении МШУ не давал положительного результата.

Вывод. При тропосферных (наземных) QSO реализовать высокую чувствительность приемного тракта с МШУ можно лишь при отсутствии помех в направлении работы. В городах такие условия встречаются все реже, в Поле все сложнее найти “тихое” место!  Остронаправленные антенны с большим подавления задней полусферы, позволяют реализовать низкий Кш МШУ.  Использовать МШУ с не направленными антеннами, особенно в городе не целесообразно.

Для улучшения приема следует начинать с хорошей антенны. Лишь определившись с уровнями помех в вашем QTH, делать вывод о целесообразности установки МШУ.

Максим, UR7IJM приводит формулы для расчета улучшения отношения С/Ш при применении МШУ на примере:

Для простоты возьму для примера два МШУ с Кш, как US4ICI и предложил, то есть имеем Кш1 = 3 db и Кш2 = 0,3 dB. Оперировать буду мощностью шума, приведенной ко входу и отношением сигнал/шум на входе. Для этого, задам какой-то сигнал, который приходит на вход, скажем, пусть он равен “-“(минус) 100dBm. Итак, рассчитаем сигнал/шум на входе усилителя 1. Мощность шума, приведенная ко входу, рассчитывается по формуле:
Pш=k*T0*(10^(0.1*Kш)-1)*deltaf, где ^ – знак степени, k – постоянная Больцмана равная 1,38*10^(-23), Kш – коэффициент шума усилителя, выраженный в dB, deltaf – ширина полосы частот. Для примера рассмотрим ширину полосы частот 1 MHz=10^6 Hz. Подставляем все в выражение, имеем:
Pш1=1,38*10^(-23)*293*(10^(0.1*3)-1)*10^6=4.023*10^(-12) mW=-113.95 dBm, отсюда находим отношение сигнал/шум:
S/N1=-100 dBm-(-113.95 dBm)=13.95 dB.
Теперь посчитаем то же самое, но для другого МШУ:
Pш2=1,38*10^(-23)*293*(10^(0.1*0.3)-1)*10^6=2.891*10^(-13) mW=
=-125.3895 dBm, т.е.:
S/N2=-100 dBm-(-125.3895)=25.3895 dB.
Итак, вывод: если предположить, что уровень сигнала минус 100 dBm это самый минимальный уровень, который может принять приемник с коэффициентом шума 3 dB, то для приемника с коэффициентом шума 0,3 dB, этот порог уменьшиться на 25,3895-13,95=11.4395 dB, то есть -111,4395 dBm. Таким образом, дальность связи с МШУ2 по сравнению с МШУ1 увеличивается почти в 4 раза. Ну конечно не стоит это воспринимать буквально, потому что это все теоретически, понятно, что на практике необходимо обеспечить прямую видимость и т.д. и т.п. Вот такая арифметика.
Ну и на “закуску” приведу еще формулу Фрииса для нахождения общего коэффициента шума многокаскадного усилителя:
Кш=Кш1+(((Кш2)-1)/(Ку1))+(((Кш3)-1)/((Ку1)*(Ку2)))+…+(((Кшn)-1)/((Ку1)*(Ку2)*…*(Куn-1))), где Кшn – коэффициент шума n-го каскада в разах, Куn-1 – коэффициент усиления (n-1) каскада в разах. Из формулы видно, что основной вклад в общий коэффициент шума многокаскадного усилителя будет вносить 1, максимум второй каскады. Ну пока пожалуй все, что хотел сказать. smile

 

Leave a Comment