Radioamatéři rádi porovnávají čísla z datasheetů. MDS, IP3, Blocking, DR3 a v posledních letech stále častěji i RMDR – Reciprocal Mixing Dynamic Range. Zatímco kdysi se při porovnávání přijímačů mluvilo zejména o IP3, dnes se velká část diskusí točí právě kolem RMDR.
Proč? Protože právě tento parametr rozhoduje o situaci, kterou zná každý contestman. Slyšíte slabý násobič, a vtom se 500 Hz vedle něj rozjede silná stanice. Slabý signál zmizí v šumu. Kilowatt ani velká směrovka vám nepomohou. Pokud protistanici neslyšíte, spojení neuděláte.
Právě zde začíná rozdíl mezi citlivým přijímačem a přijímačem, který obstojí v přeplněném pásmu.
V článku se dočtete
RMDR versus realita: co se děje v přijímači?
Začněme konkrétním příkladem, který uvádí DC4KU. Přijímač má vlastní šum v šířce pásma 500 Hz:
- MDS = −130 dBm/500 Hz
Na vstup přivedeme velmi čistý testovací signál s odstupem 1 až 2 kHz od přijímaného kmitočtu a zvyšujeme jeho úroveň. Šum na výstupu stoupne o 3 dB při úrovni:
- Pi = −20 dBm
Rozdíl je: RMDR = 110 dB
To znamená, že silný signál na daném odstupu může být o 110 dB nad úrovní MDS, zatímco šumové pozadí přijímače stoupne o 3 dB. Pokud je ještě silnější, šum dále roste a slabá stanice se v něm ztrácí.
Pozor na jeden detail. Testovací generátor musí mít fázový šum alespoň o 10 dB nižší než měřený přijímač. Vzájemné míchání totiž funguje oběma směry. S horším generátorem byste naměřili jeho šum, ne šum přijímače.
Co je vlastně fázový šum?
Každý přijímač, který signál překládá na jinou frekvenci, potřebuje lokální oscilátor (LO). V priamo vzorkujúcom SDR tento úkol plní hodinový signál A/D převodníku. Jenže žiadny oscilátor nie je dokonalý.
Namísto čisté sinusovky na jednom kmitočtu obsahuje jeho signál drobné náhodné kolísání fáze. Na spektrálním analyzátoru ho uvidíte jako šumové „sukně“ kolem nosné. To je fázový šum.
Udává se v dBc/Hz, tedy o kolik decibelů je šum v šířce pásma 1 Hz slabší než nosná, na určitém odstupu od ní. Údaj −139 dBc/Hz při 1 kHz znamená, že 1 kHz od nosné je šum v pásmu 1 Hz o 139 dB slabší než nosná.
Když do přijímače vstoupí silný signál mimo přijímaný kanál, smíchá se s tímto šumem oscilátoru. Vzniklý šum padne přímo do propustného pásma. A to je klíčové.
Šum ze vzájemného míchání leží ve stejném pásmu jako užitečný signál. Žádný úzký filtr ho od něj neoddělí.
RMDR, BDR, DR3: tři různé dynamické rozsahy
Slovo „dynamic range“ se v testech objevuje v několika zkratkách. DC4KU důrazně upozorňuje, že RMDR, BDR a DR3 si v žádném případě nelze zaměňovat. Každé z nich popisuje jiný mechanismus:
- MDS – vlastní šum přijímače, vždy s uvedenou šířkou pásma. Zúžení pásma z 500 Hz na 50 Hz sníží výkon šumu o 10 dB.
- RMDR – jeden silný signál na odstupu a fázový šum oscilátoru.
- BDR (Blocking Dynamic Range) – jeden silný signál, který způsobí, že slabý užitečný signál ztratí 1 dB.
- DR3 – dva silné signály a jejich intermodulační produkt třetího řádu přímo na přijímaném kmitočtu.
Jaké hodnoty jsou dobré? ZL3DW uvádí:
- RMDR: 100 dB dobré, 140 dB vynikající,
- BDR s vypnutým předzesilovačem: 100 dB dobré, více než 120 dB vynikající,
- DR3 s vypnutým předzesilovačem: nad 90 dB velmi dobré.
ZL3DW si zároveň všímá, že jeden silný sousední signál má často větší vliv než dva silné signály v testu IMD. RMDR je proto v mnoha případech tím, co výkon přijímače v praxi omezí jako první.
DC4KU dodává druhý pohled. V moderních přijímačích klesl fázový šum natolik, že dynamický rozsah dnes většinou určuje intermodulace třetího řádu. Pokud je však šum oscilátoru vysoký, překryje IMD produkt dříve, než jej stihnete změřit. Výsledek je „noise limited“ a hlavní slovo má opět RMDR.
Superheterodyn nebo přímo vzorkující SDR?
Starší text ZL3DW tvrdí, že přímo vzorkující SDR bez lokálního oscilátoru jsou vůči vzájemnému míchání imunní. Novější zdroje to upřesňují. RF.Guru i DC4KU říkají, že v takovém přijímači přebírá roli oscilátoru hodinový signál A/D převodníku.
Analogový přijímač
Má pevný dynamický rozsah, IP3 i BDR. Nejlepší RMDR dosáhne oscilátor s nízkým fázovým šumem. Yaesu při FTDX10, který pracuje s analogovým mixérem a vzorkovanou mezifrekvencí, uvádí všechna tři čísla: RMDR 116 dB, BDR 141 dB a DR3 109 dB.
Přímo vzorkující přijímač
Zde platí jiná pravidla. Podle DC4KU nemá IP3 ani BDR, protože A/D převodník se přetíží dříve, než by nastalo blokování. Jeho dynamický rozsah navíc závisí na úrovni vstupního signálu. IC-7300 vykázal v měření DC4KU:
- 74 dB při prvním IMD produktu nad šumem,
- 94 dB těsně před přetížením A/D převodníku,
- 103 dB se zapnutou funkcí dither (IP+).
Proto v katalozích IC-7300, IC-705 či IC-7610 nenajdete BDR ani DR3. Icom uvádí pouze RMDR. Nejlepší RMDR zde dosáhne hodinový zdroj s nízkým jitterem.
PLL, DDS a hodiny: kde vzniká čisté spektrum
Kvalita oscilátoru je klíčem k vysokému RMDR. ZL3DW připomíná, že přijímače se syntézou PLL ze sedmdesátých a osmdesátých let měly často velmi zašumělé oscilátory, horší než starší VFO i nové syntézy DDS. Typický znak? Měření blokování je při odstupu 2 kHz výrazněji omezeno šumem než při 20 kHz. Fázový šum totiž nejvíc škodí těsně vedle silného signálu.
Yaesu u modelů FTDX101 používá 400 MHz HRDDS (High Resolution Direct Digital Synthesizer). Signál oscilátoru vzniká přímým dělením kmitočtu 400 MHz, bez klasické smyčky PLL. Výrobce udává:
fázový šum −150 dBc/Hz při odstupu 2 kHz
Icom u IC-7300 a IC-7610 vsadil na hlavní hodinový oscilátor s extrémně nízkým fázovým šumem a nízkošumový obvod v jeho napájení. Dvě různé architektury, stejný cíl: co nejčistší referenční signál.
Co říkají laboratorní testy
Nejčastěji citovaná měření naleznete v recenzích ARRL v QST, v tabuľke Sherwood Engineering a v měřeních DC4KU. Metodika ARRL zvyšuje rušivý signál na odstupu, typicky 2 kHz alebo 20 kHz, kým šumové pozadie nestúpne o 3 dB.
Yaesu odkazuje na tabulku Sherwood a FTDX101MP označuje jako „#1 Highest Performing Receiver“. Výrobce při odstupu 2 kHz udává RMDR 123 dB a více, BDR 150 dB a více a DR3 110 dB a více. Icom u IC-7610 uvádí RMDR 110 dB při 2 kHz, což se podle jeho grafu blíží vlajkové lodi IC-7851. IC-7300 má podle stejného zdroje něco přes 100 dB. Jedná se o údaje výrobců.
Jednotka není celý výsledek. Užitečný výsledek tvoří číslo, postup testu, kritérium a konkrétní provozní situace. – ON6URE, RF.Guru
ON6URE doporučuje při každém srovnání sledovat šířku pásma, odstup rušivého signálu, nastavení předzesilovače, atenuátoru, AGC a ditheru i kritérium měření. Pokud se něco z toho změní, změní se také číslo. Rádio přitom zůstalo stejné.
DC4KU jde ještě dál. Tabulka Sherwood podle něj neobhajitelně uvádí iu přímo vzorkujících přijímačů pevnou hodnotu dynamického rozsahu. Při nich doporučuje sledovat křivky IFSS (Interference-Free Signal Strength), které publikuje Adam Farson, AB4OJ.
RMDR v pile-upu: test na 14,200 MHz
Teorie je hezká, ale jak to zní ve sluchátkách? Odpověď dává srovnávací test Icomu, který zveřejnil PF9Z.
Na 14,200 MHz CW byl slabý DX signál nastaven tak, aby jej S-metr neukazoval, ale byl slyšitelný. Silná stanice s úrovní S9 + 40 dB sa potom posúvala nad DX stanicu po krokoch 100 Hz.
- IC-7600: při odstupu 200 Hz je DX jen těžko slyšitelný, na spojení to nestačí.
- IC-7300: při 200 Hz spolehlivý příjem, při 300 Hz čistý signál.
IC-7610 přijímal slabou stanici zřetelně již při odstupu 200 Hz, stejně jako IC-7300.
Ve druhém testu byl rušivý signál ještě o 10 dB silnější. IC-7600 nedokázal DX přijmout ani při odstupu 1 kHz. IC-7610 jej přijímal již při 200 Hz.
To je obrovský rozdíl. A přesně toto zažíváte při split provozu, kdy místní stanice volá DX 1 až 2 kHz nad ním. Přijímač s vyšším RMDR vám dává šanci slyšet i odpověď na vaši výzvu.
ATT není tlačítko na ozdobu
Na dynamický rozsah má vliv i to, jak přijímač nastavíte. FlexRadio to vysvětluje jednoduše: Předzesilovač posune okno dynamického rozsahu dolů. Přijímač slyší slabší signály, ale spíše se přetíží. V jejich příkladu posun o 30 dB snížil hranici přetížení z +12 dBm na −18 dBm.
Na spodních pásmech platí opak. Při městském šumu na 2 MHz je přijímač zbytečně citlivý a plýtvá dynamickým rozsahem. Řešením je útlum, který okno posune vzhůru.
ZL3DW to shrnul s humorem: pokud protistanice není extrémně slabá, vypněte předzesilovač a zapněte Atenuátor. Desenzibilizace může zmizet. K tomu slouží tlačítko ATT, které mnozí nikdy nepoužijí.
Silné signály mimo pásma tlumí také předselektory a roofing filtry. FTDX101 má Preselektor VC-Tune s maximálním útlumem −70 dB a volitelné roofing filtry 300 Hz a 1,2 kHz, které odlehčují A/D převodník. DSP filtry zvládnou odstranit mnohé sousední signály, ale mají své limity. Šum ze vzájemného míchání už sedí v propustném pásmu.
Jak tedy vybírat transceiver?
ON6URE radí začít jednou větou o vlastním provozním problému. Teprve potom číst testy, které jej reprodukují. Pokud řešíte přeplněné pásmo a silné sousedy, přednost mají:
- RMDR při malém odstupu, ideálně 2 kHz,
- DR3 při úzkém rozestupu tónů,
- blokování a vstupní filtrace,
- porovnání výsledků pouze při shodných podmínkách měření.
Podle SZ1A by přijímač na contesty nebo do prostředí se silným QRM měl mít dynamický rozsah nad 100 dB. ZL3DW si zase všímá, že cena nemusí souviset s kvalitou přijímače. Některé levnější modely v testech porazily mnohem dražší vlajkové lodě.
Takže rozhoduje jen RMDR?
Ne. Ale v přeplněném pásmu patří mezi parametry, které rozhodují nejvíc. FlexRadio to vystihuje přesně: dokud je v pásmu jen slabý signál, přijímač se chová, jako by problém s RMDR neexistoval. Když však vstoupí silný signál, citlivost přestává platit a limitem se stává RMDR.
Lepší příjem ≠ níže MDS.
Lepší příjem = slabý signál slyšitelný i vedle silného.
Závěr
RMDR přímo souvisí s tím, zda slabou stanici vedle silného souseda uslyšíte nebo ne. Závisí na fázovém šumu oscilátoru nebo hodinového signálu a moderní transceivery v něm dosahují výrazně lepších výsledků než starší generace. Laboratorní testy jsou však mikroskop, nikoli křišťálová koule. Čtěte je spolu s podmínkami měření a ptejte se, zda vaše anténa a QTH někdy dostanou přijímač až na hranici, kterou test popisuje.