Rumore di fondo, ovvero perché il ricevitore più sensibile non è sempre il migliore.

Ai radioamatori piace confrontare i parametri tecnici. Le schede tecniche includono IMD, gamma dinamica di blocco, rumore di fase, architettura ADC, filtri di tetto, DSP e molto spesso anche MDS (Minimum Discernible Signal). Non è raro imbattersi in discussioni in cui si sostiene che un ricevitore con un MDS di -132 dBm debba essere automaticamente migliore di un modello con un MDS di -125 dBm.

Ma la realtà della radio amatoriale al di fuori del laboratorio funziona diversamente. Se la tua antenna invia rumore al ricevitore a -116 dBm, la domanda è semplice: perché il tuo ricevitore è in grado di captare -132 dBm?

È qui che inizia la differenza tra i parametri di laboratorio e la ricezione DX reale.

MDS contro realtà: cosa state davvero ascoltando?

Cominciamo con un esempio specifico.

Immaginiamo un ricevitore con la seguente dichiarazione:

• MDS = -132 dBm

E allo stesso tempo, un sistema di antenne che capta il rumore ambientale su una determinata banda:

• Livello di rumore = -116 dBm

La differenza è:

16 dB

Ciò significa che il rumore esterno è 16 dB più forte del limite interno del ricevitore. In altre parole: il ricevitore non sta più ascoltando il proprio rumore, ma quello che gli viene inviato dall'antenna.

In tal caso, il segnale più debole praticamente rilevabile non sarà di -132 dBm. Sarà approssimativamente al livello del rumore esterno, o leggermente inferiore, a seconda della modalità utilizzata.

Praticamente:

• SSB: il segnale deve essere generalmente di qualche dB superiore al livello di rumore di fondo
• CW: utilizzabile anche in prossimità del livello di rumore
• FT8/MSK144/Q65: decodifica possibile anche in presenza di rumore grazie al guadagno di integrazione DSP

Ciò significa:

Un ricevitore con un MDS di -132 dBm in un ambiente con un rumore di -116 dBm non offre alcun vantaggio reale rispetto a un ricevitore con un MDS di -125 dBm.

Entrambi sono limitati dall'ambiente circostante, non dall'elettronica.

Che cos'è esattamente il rumore?

Il termine "rumore" è molto usato nel mondo delle radioamatoriali, ma tecnicamente si riferisce a diversi fenomeni.

Sulle bande troviamo un mix di:

• rumore termico
• rumore atmosferico
• rumore cosmico
• RFI industriale e digitale
• smog elettromagnetico locale

Nelle bande HF, il rumore intrinseco del ricevitore è, nella maggior parte delle situazioni normali, inferiore al rumore ambientale captato dall'antenna. Questa è un'osservazione fondamentale. Nelle bande HF, il limite tipico è spesso definito dall'ambiente, non dalla sensibilità del front-end.

rumore termico

Ogni resistore genera rumore termico. MOSFET, bipolárny tranzistor či iný aktívny prvok vo vstupnom stupni prijímača zvyšuje šumové číslo. ADC v SDR I ricevitori hanno un proprio livello di rumore di fondo. L'elaborazione digitale del segnale (DSP) può aiutare nella decodifica, ma non può annullare le leggi della fisica.

Si tratta di un rumore che i produttori cercano di minimizzare nella progettazione dei TCVR.

rumore atmosferico

È dominante sulla banda KV. La fonte sono i temporali e le scariche elettriche in qualsiasi parte del pianeta. La ionosfera trasmette questi impulsi su lunghe distanze. Pertanto, le bande a 160 m e 80 m sono spesso inondate di elettricità statica durante la stagione estiva. Si tratta di un fenomeno del tutto naturale.

Rumore cosmico

Il rumore cosmico è un'altra componente naturale. È presente in HF, ma di solito meno dominante del rumore atmosferico. In VHF/UHF la sua importanza cambia. Gli operatori EME lo sanno molto bene.

Rumore naturale contro rumore artificiale

Questo è forse l'argomento più pratico al giorno d'oggi.

rumore naturale

Ha un'origine fisica:

• attività temporalesca
• fenomeni ionosferici
• risorse galattiche
• Fondo cosmico a radiofrequenza

È essenziale. Non lo si elimina spegnendo gli interruttori automatici di casa.

rumore artificiale

Questo è ciò che oggi uccide i ricavi. L'ambiente urbano moderno genera enormi richieste di informazioni (RFI):

• alimentatori commutati
• Illuminazione a LED
• inverter solari
• caricabatterie
• VDSL
• adattatori powerline
• Convertitori CC/CC
• Alimentatori switching economici
• ricarica induttiva
• fotovoltaico

Le interferenze elettromagnetiche urbane rappresentano oggi un fattore dominante in molte località.

Sia le misurazioni del rumore ambientale che gli studi di esperti sulla compatibilità elettromagnetica dimostrano che l'ambiente elettromagnetico urbano può essere notevolmente più rumoroso rispetto a quello di una zona rurale.

Mestská stanica vs stanica na vidieku: prečo remote station dáva zmysel

Un ottimo esempio pratico è fornito dal confronto tra due stazioni FLEX-8600 identiche.

Stazione cittadina:

• FLEX-8600
• HF-6V verticale
• 40 m

Stazione di campagna:

• FLEX-8600M
• 40 m orizzontale EFHW ad un'altezza di circa 10 m

Entrambi stavano ascoltando lo stesso segnale. Il segnale era approssimativamente: S6. Ma la differenza nel livello di rumore era: circa 10 dB a 40 m

E anche a 20 m: circa 20 dB

Questa è una differenza abissale. Perché ciò che conta è il rapporto segnale/rumore (SNR), non la sensibilità assoluta del ricevitore. Se un operatore di una città perde 20 dB di SNR, può avere un ricevitore da premio Nobel e comunque perdere contro una semplice stazione rurale.

Che effetto ha l'antenna sulla ricezione del rumore?

Grande. Enorme. E spesso più grande del ricevitore stesso.

Antenne verticali

Vertikály sú výborné DX antény. Majú nízky vyžarovací uhol, fungujú dobre na lov DXCC, CQ WW contest aj low-band prevádzku. Ale majú reputáciu hlučných antén. Prečo? Pretože sú citlivé na:

• rumore polarizzato verticalmente
• interferenza delle onde superficiali
• EMI locale

Dipoli orizzontali

Un'antenna dipolo orizzontale è spesso più silenziosa. Predilige la polarizzazione orizzontale ed è meno sensibile alle interferenze verticali urbane. Ciò non significa che risolverà automaticamente i problemi di interferenze radio urbane. Il test pratico FLEX lo ha dimostrato chiaramente. Anche un'antenna EFHW orizzontale in città può essere rumorosa.

Antenne di sola ricezione

È qui che inizia il DXing serio. BevandeAntenna a loop piccolo, K9AY, array di ricezione a fase. Queste antenne spesso non sono adatte a superare le sovrapposizioni di segnali, ma migliorano drasticamente il rapporto segnale/rumore (SNR). Ed è proprio questo il punto.

Una migliore ricezione non significa un segnale più forte.

Migliore ricezione = migliore rapporto segnale/rumore.

Misuratore S Mente più di quanto immagini.

IARU Region 1 definuje:

S9 = -73 dBm

Ogni stadio S: 6 dB

Quindi: S1 ≈ -121 dBm

Ma Misuratore S misura un segnale calibrato a banda stretta. Il rumore è a banda larga. Confrontare l'S-meter e il rumore reale può essere fuorviante. Soprattutto con SDR waterfall displejoch.

Perché un ricevitore supersensibile potrebbe non essere un vantaggio

Se il ricevitore abbassa il proprio livello di rumore di fondo al di sotto del rumore ambientale, ulteriori miglioramenti della sensibilità diventano irrilevanti.

Inoltre, sorgono altri problemi:

• sovraccarico del ricevitore
• intermodulazione
• Clipping ADC
• problema con segnali radio forti
• rumore di fase del ricevitore
• Pompaggio AGC

Pre contest operátora môže byť dôležitejší:

• BDR
• RMDR
• rumore di fase ravvicinato
• resistenza IMD

Non si tratta di un MDS estremo. Ecco perché non valutiamo K3S, IC-7610, FLEX, FTDX101, SunSDR e macchine simili solo in base alla sensibilità.

La moda digitale cambia le regole, ma non la fisica.

FT8, FT4, Q65, MSK144 tvrdia, že sono in grado di decodificare segnali al di sotto del livello di rumoreNon è magia. È il risultato:

• integrazione temporale
• Correlazioni DSP
• Principi della FEC
• larghezza di banda ristretta

Ma resta comunque valido: meno rumore esterno = più stazioni decodificate.

Quindi il ricevitore più sensibile è sempre il migliore?

No. E molto spesso nemmeno lontanamente.

Il miglior ricevitore è quello che offre il miglior rapporto segnale/rumore (SNR), la migliore resistenza al sovraccarico e la migliore usabilità pratica in un particolare ambiente elettromagnetico.

Un ricevitore con un MDS di -132 dBm in un condominio con un rumore di fondo di -100 dBm è come un telescopio astronomico puntato attraverso una finestra sporca.

Il potenziale c'è. Ma il mezzo lo annulla. Al contrario, un ricevitore più semplice in una posizione tranquilla con una buona antenna ricevente può dare risultati fenomenali.

Conclusione

Se si possiede un ricevitore con un MDS di -132 dBm e l'antenna produce un rumore di -116 dBm, il limite effettivo è dato dal rumore, non dal ricevitore. La differenza tra una scheda tecnica cartacea e la realtà del DX è proprio lì. Il miglior aggiornamento per una stazione radioamatoriale spesso non consiste in un nuovo TCVR.

È:

• posizione migliore
• antenna RX più silenziosa
• Eliminazione delle interferenze radio
• remote station

Ecco perché un operatore DX esperto non cerca solo il ricevitore più sensibile. Cerca il sistema più silenzioso. E questa è la differenza fondamentale.