Bei der Auswahl eines modernen Kurzwellen-Transceivers stößt ein Funkamateur oft auf eine Reihe technischer Parameter. Hersteller geben Empfindlichkeit, Dynamikbereich, Blockfestigkeit, Phasenrauschen, Selektivität oder verschiedene IP3-Werte an. Viele dieser Parameter sind deutlich wichtiger als die Sendeleistung selbst.
Im Normalbetrieb fallen die Unterschiede zwischen Empfängern kaum auf. Beim DX-Betrieb, bei Wettbewerben, bei Verwendung von Beverage-Antennen oder in Umgebungen mit starken Störungen entscheidet jedoch die Empfängerqualität darüber, ob ein schwacher Sender überhaupt empfangen werden kann.
Rauschpegel (MDS)
Der Rauschpegel stellt den niedrigsten Signalpegel dar, den ein Empfänger von seinem eigenen internen Rauschen unterscheiden kann. Er wird oft als MDS (Minimum Discernible Signal – minimales erkennbares Signal) bezeichnet.
Rob Sherwood definiert den Rauschpegel als den Pegel, bei dem ein schwaches Signal noch über dem Eigenrauschen des Empfängers hörbar ist. Seine Messungen verwenden einen 500-Hz-CW-Filter und werden in dBm angegeben.
Auf den Kurzwellenbändern ist ein niedriger Rauschpegel jedoch nicht automatisch von Vorteil. Die Bänder von 160 m bis 20 m sind häufig von atmosphärischem und industriellem Rauschen dominiert, das deutlich höher ist als das Eigenrauschen des Empfängers. Ein extrem niedriger Rauschpegel macht sich daher besonders auf den höheren Kurzwellenbändern, auf 6 m oder bei Verwendung von Empfangsantennen mit geringer Verstärkung bemerkbar.
Empfängerempfindlichkeit
Die Empfindlichkeit bestimmt das kleinste Eingangssignal, das erforderlich ist, um ein definiertes Signal-Rausch-Verhältnis am Empfängerausgang zu erreichen. Sie wird üblicherweise in Mikrovolt oder dBm angegeben.
Während der Messung wird das Signal des Signalgenerators dem Empfänger zugeführt und sein Pegel so angepasst, dass das resultierende Signal-Rausch-Verhältnis 10 dB beträgt. Je kleiner das erforderliche Eingangssignal, desto besser die Empfindlichkeit.
Früher war die Empfindlichkeit einer der wichtigsten Parameter eines Empfängers. Bei modernen HF-Geräten ist jedoch längst ein Niveau erreicht, auf dem der Empfänger empfindlicher ist als das Bandrauschen allein. Daher spielen heute die dynamischen Eigenschaften des Empfängers eine größere Rolle.
AGC-Schwellenwert
Die automatische Verstärkungsregelung (AGC) sorgt dafür, dass die Lautstärke des empfangenen Signals unabhängig vom Eingangssignalpegel annähernd konstant bleibt.
Die AGC-Schwelle stellt den Signalpegel dar, unterhalb dessen der Empfänger mit maximaler Verstärkung arbeitet. Überschreitet das empfangene Signal diesen Pegel, beginnt die AGC, die Verstärkung schrittweise zu reduzieren.
Auf den unteren HF-Bändern ist die AGC-Schwelle weniger wichtig, da das Bandrauschen selbst oft mehrere S-Meter-Einheiten erreicht. Auf höheren Bändern oder in sehr rauscharmen Empfangssystemen kann eine korrekte AGC-Einstellung den Empfangskomfort schwacher Signale deutlich verbessern.
Empfängerblockierung (Blockierungsdynamikbereich)
Eine Blockierung tritt auf, wenn ein starkes Signal außerhalb des Empfangsbandes die Eingangsschaltung des Empfängers überlastet. Dies kann zu einer verminderten Empfindlichkeit oder zum vollständigen Verlust der Empfangsfähigkeit schwacher Signale führen.
Laut Sherwood liegt die Blockierung typischerweise etwa 30 dB über dem Dynamikbereich des Empfängers. Ein Wert um 130 dB gilt als sehr gutes Ergebnis.
In der Praxis zeigt sich dieser Parameter beispielsweise während eines Wettbewerbs, wenn sich sehr starke Stationen in der Nähe der Arbeitsfrequenz befinden. Ist die Abschirmung unzureichend, gehen schwache DX-Signale unter dem Einfluss eines starken Nachbarsignals einfach unter.
Phasenrauschen
Phasenrauschen ist einer der wichtigsten Parameter moderner Empfänger. Es entsteht im Lokaloszillator und äußert sich als Rauschseitenbänder um die Trägerfrequenz.
Befindet sich eine sehr starke Station in der Nähe der Empfangsfrequenz, vermischt sich das Phasenrauschen des Lokaloszillators mit dem starken Signal und erzeugt zusätzliches Rauschen, das die schwache DX-Station überdecken kann. Dieses Phänomen wird als reziproke Mischung bezeichnet.
Pri contestových staniciach, multi-multi prevádzke alebo počas Field Day Phasenrauschen ist einer der entscheidenden Faktoren für die Qualität eines Empfängers. Moderne SDR Empfänger erzielen in diesem Bereich deutlich bessere Ergebnisse als viele ältere synthetische Superheterodyne.
Front-End-Selektivität
Die Eingangsselektivität bestimmt die Fähigkeit des Empfängers, unerwünschte Signale zu unterdrücken, bevor diese in die Hauptverstärkerstufen gelangen.
Bei klassischen Superheterodynempfängern wurde diese Funktion von Bandpassfiltern oder Vorselektoren übernommen. Der legendäre Empfänger R-390A verwendete einen mechanischen Vorselektor, der mit der Abstimmung verbunden war, und gilt noch heute als eine der besten Lösungen.
Bei modernen SDR-Empfängern hat die Bedeutung der Eingangsselektivität wieder zugenommen. Die direkte Abtastung eliminiert Zwischenfrequenzen, stellt aber gleichzeitig höhere Anforderungen an die Eingangsfilter, die verhindern müssen, dass der A/D-Wandler von starken Signalen übersteuert wird.
Sperrbandfilter (Filter Ultimate Rejection)
Dieser Parameter gibt die Fähigkeit des Filters an, Signale außerhalb seines Durchlassbereichs zu unterdrücken.
Bei älteren Empfängern war ein häufiges Problem eine unzureichende Filterflankensteilheit oder Übersprechen des Signals um den Filter herum. Die typische Dämpfung lag bei etwa 70 dB. Moderne Empfänger verwenden mehrere Filter oder digitale DSP-Filter, die deutlich höhere Dämpfungswerte erreichen.
Im realen Betrieb zeigt sich die Qualität der Sperrbandunterdrückung besonders deutlich in Situationen, in denen sich ein starker Sender nur wenige Kilohertz von der Empfangsfrequenz entfernt befindet.
Dynamikbereich
Der Dynamikbereich ist einer der wichtigsten Indikatoren für die Qualität eines Empfängers. Er beschreibt die Differenz zwischen dem schwächsten und dem stärksten Signal, das der Empfänger verarbeiten kann, ohne dass es zu Störungen durch seine eigenen Nichtlinearitäten kommt.
Genauer gesagt handelt es sich um den Pegel, bei dem die durch starke Signale erzeugten Intermodulationsprodukte den Rauschpegel des Empfängers erreichen.
Für den Einsatz im Wettbewerb ist der Nahbereichsdynamikbereich bei einem Signalabstand von 2 kHz am wichtigsten. Dieser Parameter zeigt, wie gut der Empfänger mit hoher Frequenzbandbelegung zurechtkommt. Laut Sherwood erreichen moderne High-End-Empfänger Werte von rund 100 dB und mehr, während ältere Modelle oft nicht einmal 70 dB erreichten.
Weitere Einflussfaktoren, die die Empfängerqualität beeinflussen
Technische Parameter allein beschreiben nicht alle Eigenschaften des Empfängers. Die resultierende Leistung wird auch durch den Pegel des atmosphärischen Rauschens, industrielle Störungen, die Antennenqualität, Verluste in der Stromleitung und die Gesamtkonfiguration des Empfangssystems beeinflusst.
Die Bandbreite des verwendeten Filters spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Eine Verringerung der Empfangsbandbreite führt zu einer Reduzierung des Rauschens und einer besseren Lesbarkeit schwacher Signale. Daher lassen sich in CW- und Digitalbetriebsarten bessere Ergebnisse erzielen als im Breitband-SSB-Empfang.
Darüber hinaus berücksichtigen SDR-Empfänger Parameter, die mit dem A/D-Wandler, seiner Auflösung, Übersteuerung und der effektiven Bitanzahl zusammenhängen. Daher ist es heutzutage nicht möglich, einen Empfänger anhand nur eines Parameters zu bewerten.
Abschluss
Früher galt die Empfängerempfindlichkeit als wichtigstes Qualitätsmerkmal. Moderne Kurzwellenempfänger haben jedoch mittlerweile ein Niveau erreicht, auf dem ihr Eigenrauschen oft geringer ist als das von der Antenne aufgenommene Rauschen. Die resultierende Empfangsqualität wird daher primär durch Dynamikbereich, Blockverhalten, Phasenrauschen und Eingangsselektivität bestimmt.
Für DX-Verbindungen, Contesting und die Verwendung spezieller Empfangsantennen sind diese Parameter wesentlich wichtiger als ein Unterschied von wenigen Dezibel in der Empfindlichkeit. Beim Vergleich moderner Transceiver empfiehlt es sich daher, neben den Herstellerangaben im Katalog auch unabhängige Messungen der ARRL oder von Rob Sherwood NC0B zu berücksichtigen.
Videos
Das Video erläutert detailliert den Zusammenhang zwischen Empfängerempfindlichkeit, Rauschzahl und dynamischen Eigenschaften der Empfangskette.