Una estación de radio vale lo que valga su antena y su receptor… José Antonio García Sánchez EA7QD Congreso Nacional de URE Granada, diciembre 2012

“Una estación de radio vale lo que valga su antena y su receptor” (EA7DA, Guadix 1963) “Si tienes 100 para montar una estación, gasta 60 en el Rx, 30 en la antena y lo que queda en el Tx”

Objetivos. Dar a conocer los parámetros más importantes que permiten evaluar la calidad de un receptor. Analizar los efectos de cada parámetro sobre el receptor. Mostrar una visión comparativa entre los receptores de los equipos más actuales.

Características de un receptor (antes de los 70) Sensibilidad. Selectividad. Estabilidad.

Hoy día, Sensibilidad. Parámetro que se sigue considerando pero con relativa importancia. Selectividad. Dejó de ser un parámetro definitorio de la calidad. Filtros en las FI (cristal o mecánicos). Filtrado digital con anchos de banda configurables. Estabilidad. Irrelevante. Se ha pasado de los osciladores LC a los osciladores controlados por PLL y últimamente la síntesis digital directa (DDS) que no solo proporciona alta estabilidad sino también elevada resolución.

Situación de las bandas en la actualidad. Saturación. Muchas estaciones próximas. Señales muy fuertes. Uso masivo del amplificador lineal. Antenas de elevada ganancia. Exceso de ancho de banda. Sobremodulación. (Escaso control del ALC o PROC). Banda pasante de audio demasiado ancha (100 a 3000 Hz) Utilización de dispositivos que realzan el espectro de audio. En el DX. Efecto clúster.

Ante esta situación un Rx de los 70/80, Quedaba bloqueado tanto por señales en banda como fuera de ella. La intermodulación era tan grande que solo se escuchaba ruido, especialmente en bandas bajas (80/40). Debido fundamentalmente a: Falta de linealidad y saturación del amplificador de RF. Escasa capacidad de los mezcladores para manejar señales fuertes.

Luz al final del túnel….. A finales de 1981 en HAM Radio. Ulrich Rhode DJ2LR / KA2WEU publica “Receptores de comunicaciones para el año 2000” Eliminación del paso amplificador de RF de entrada. Rediseño del mezclador a base de puentes balanceados de diodos Schottky de alto nivel o utilizando FET de potencia.

Lo que hoy define a un buen receptor…. DOS conceptos fundamentales. Mínima señal discernible. (Minimun discernible signal, MDS). Y sobre todo…. Rango dinámico. (Dynamic range, DR). Rango dinámico de bloqueo (BDR). Rango dinámico de distorsión por intermodulación (IMDR). Reciprocal mixing (RMDR). Ruído de fase.

El concepto sensibilidad. ¿Qué es la sensibilidad?. La sensibilidad se puede expresar de distintas formas. 1.Sensibilidad. 2.Mínima Señal Discernible. 3.Sensibilidad SINAD. 4.Factor de ruido (NF). Es la capacidad de un receptor para recibir señales débiles.

Sensibilidad. Es el nivel de una señal de entrada tal que la diferencia entre la señal + ruido y el ruido es de 10 dB. Se expresa en microvoltios (uV) referidos a un determinado ancho de banda. El FT-2000 presenta una sensibilidad de 0,15 uV para 10dB S+N/N a un ancho de banda de 2,4 kHz (SSB) desde 1.8 a 30 Mhz. Es el parámetro que da el fabricante.

Mínima Señal Discernible. Mínima señal que es capaz de sobrepasar el nivel del ruido interno del receptor en 3 dB Se expresa referida a un determinado ancho de banda, normalmente 500 Hz (CW), y su valor se mide en dBm. El FT-2000 presenta una MDS de -127 dBm en 14 Mhz con filtro de 500Hz en CW.

Rango Dinámico (DR) 1.Rango dinámico de bloqueo (BDR). (Blocking gain compression) 2.Rango dinámico de distorsión por intermodulación (IMDR o IMD3) 3.Reciprocal mixing (RMDR) En general, se relaciona con la capacidad de un receptor para manejar señales de elevado nivel de entrada. 1. Rango dinámico de bloqueo. (Blocking gain compression) Capacidad de un receptor para mantener su sensibilidad intacta en presencia de una señal fuerte, no deseada, situada en una frecuencia próxima.

dBm FREQ. MDS -137 dBm dBm (S9+45) Nivel de la señal no deseada: -27 dBm. Rango dinámico de bloqueo (BDR): 137 – 27 = 110 dBm El rango dinámico de bloqueo (BDR) es la diferencia en dB entre el MDS y el nivel de una fuerte señal, fuera de canal, que produce una disminución de 1 dB en el audio de la señal que se está recibiendo. - 1dB audio-97 dBm (S2)

¿Y qué pasa con la distancia? A medida que la señal fuerte se aproxima a la señal débil… ! El BDR cae en picado espectacularmente! “La capacidad de los receptores de HF para el DX” SP7HT QEX Sept. / Oct. de 2002 QST Julio 2001 la ARRL decide incluir medidas a 20 y a 5 Khz En 2006 la ARRL decide incluir medidas a 2 Khz.

K3FT 2000D BDR a 20 Khz142 dBBDR a 20 Khz136 dB BDR a 2 Khz140 dBBDR a 2 Khz 87 dB d = 49 dB! Un ejemplo…

Rango dinámico de distorsión por intermodulación (IMDR) Fenómeno de la intermodulación. F1 y F2 próximas generan: F1 + F2 y F1 - F2 Productos de intermodulación de 2º Orden. 2F1- F2 y 2F2 - F1 Productos de intermodulación de 3º Orden. Si F1 = 7020 Khz y F2 = 7040 Khz 2F1 - F2 = 7000 Khz 2F2 - F1 = 7060 Khz !! Falsas!! Si son consistentes e incluso mueven el S-meter…. ! Problema con el IMDR !

El IMDR (también IMD3 o IMD de 3º orden) define la capacidad de un receptor para NO crear falsas señales como consecuencia de la presencia de señales fuertes situadas en diferentes frecuencias fuera de la banda de paso del receptor. ¿Por qué se crean estas señales falsas? Por la falta de linealidad de los circuitos del receptor por donde pasan las señales (pasos amplificadores, mezcladores, detectores…etc.).

MDS: dBm dBm FREQ. -28 dBm (S9+40) + 3 dB audio IMDR = MDS – Nivel IM IMDR = 137 – 28 = 109 dB El IMDR de un receptor es la diferencia entre su MDS y el nivel de dos señales próximas entre si e iguales en amplitud, situadas fuera de canal, que generan unos productos de 3º orden de amplitud 3 dB por encima del ruido de fondo.

¿Y qué pasa con la distancia entre las dos señales fuertes?... ! A medida que disminuye, el IMDR se degrada espectacularmente ! K3FT 2000D IMDR a 20 Khz106 dBIMDR a 20 Khz98 dB IMDR a 2 Khz103 dB IMDR a 2 Khz69 dB D= 29 dB! Otra vez…

EL IP3. (Punto de intersección de 3º orden) Es una combinación lineal del MDS y del IMDR. No toma en consideración el BDR. Su valor: IP3 = MDS IMDR El IP3 puede ser negativo, nulo o positivo. Valores próximos a +24 o más, se consideran EXCELENTES. Hoy día valores negativos son INACEPTABLES, especialmente a 5 Khz.

Una vez más… K3FT 2000 IP3 a 20 Khz+29IP3 a 20Khz+26 IP3 a 2 Khz+26IP3 a 2 Khz -16 d = 42 dB!

Reciprocal Mixing (Ruido de fase) Se expresa en dBc/Hz

¿Qué soluciones hay para estos problemas? Mejora en el diseño de la sección frontal del Rx Opcionalidad del preamplificador (on/off) Roofing filter (Bancos de filtros). Mejora en las etapas mezcladoras Sintetizadores con menor ruido de fase

Pero entonces… ¿Cuál es el parámetro más importante?...

1. Rango dinámico de bloqueo (BDR) 2. Rango dinámico de 3º Orden (IMDR 3) 3. Reciprocal Mixing (RMDR) 4. Punto de intersección de 3º Orden (IP3) 5. Precio del equipo.

Elecraft K3 vs Yaesu FT-2000D 1.Mínima señal no deseada que provoca el bloqueo. K3140 dB dBm = +10 dBm S9+80 dB FT-2000D 87 dB dBm = - 40 dBm S9+30 dB El K3 necesita una señal veces más potente que el FT-2000D para comenzar a bloquearse !!! La diferencia son 50 dB !! Esto significa que…

Elecraft K3 vs Yaesu FT-2000D Distorsión por intermodulación (IMDR3) K dBm = - 27 dBm S9+45 dB FT-2000D dBm = - 58 dBm S9+10 dB La diferencia son 35 dB Ello significa que… El K3 necesita unas señales veces más potentes que el FT-2000 para que comience a distorsionar.

Y según todo esto…. ¿Cómo es de bueno mi equipo? Y algo más… Elecraft K3……… € FT- 2000D………… €

Subject of measurement, band: 14 MHz CW 500 Hz 20 kHz blocking gain compression 2 kHz blocking gain compression NEW: 2 kHz reciprocal mixing noise 20 kHz 3rd-order dynamic range 2 kHz 3rd-order dynamic range 20 kHz 3rd-order intercept 2 kHz 3rd-order intercept List Price 1 Yaesu FTdx 5000D Dic dB -104dBc114 dB +41 dBm +40 dBm5.400 € 2 Elecraft K3 Enero dB140 dB-86 dBc106 dB103 dB +29 dBm +28 dbm3.250 € 3 Perseus SDR Dic dB -126 dBc100 dB97 dB +35 dBm 810 € 4 Flex-5000A Julio dB -99 dBc99 dB + 35 dBm +30 dBm2.600 € 5 Kenwood TS-590S Mayo dB121 dB-91 dBc106 dB97 dB +26 dBm +22 dBm1.580 € 6 TenTec 599AT Eagle Agosto dB121 dB-95 dBc98 dB +22 dBm € 7 IC-7700 Set dB102 dB-78 dBc106 dB95 dB +35 dBm +24 dBm6.600 € 8 TenTec Orion II Sept dB N/M92 dB95 dB +20 dBm +21 dBm4.100 € 9 Flex-3000 Oct/Nov dB -112 dBc99 dB95dB +28 dBm +26 dBm1.800 € 10 IC Oct dB111 dB-78 dBc106 dB88 dB +29 dBm +5 dBm2.000 € 11 IC Nov dB102 dB-82 dBc106 dB88 dB +31 dBm +13 dBm3.800 €

Subject of measurement, band: 14 MHz CW 500 Hz 20 kHz blocking gain compression 2 kHz blocking gain compression NEW: 2 kHz reciprocal mixing noise 20 kHz 3rd-order dynamic range 2 kHz 3rd-order dynamic range 20 kHz 3rd-order intercept 2 kHz 3r-order intercept List Price 12 IC-7800 V2 Marzo dB117 dBN/M108 dB86 dB+38 dBm+22 dBm € 13 Yaesu FTdx9000 MP Julio dB102 dB-92 dBc99 dB85 dB+28 dBm+7 dBm € 14 TenTec Omni-VII 137 dB134 dBN/M91 dB82 dB+11 dBm +6,5 dBm € 15 IC-R9500 Enero dB109 dB-92 dBc 5kHz/92 dB 81 dB+32 dBm-4 dBm € 16 Yaesu FTdx9000C Marzo dB97 dBN/M101 dB78 dB+35 dBm+1 dBm € 17 Yaesu FT-950 Marzo dB98 dB-57 dBc95 dB71 dB+21 dBm-4 dBm € 18 Yaesu FT-2000D Oct dB87 dB-76 dBc98 dB69 dB+26 dBm-16 dBm € 19 IC-7200 Junio dB83 dB-85 dBc99 dB67 dB+23 dBm-11 dBm € 20 Yaesu FT-450 Dic dB90 dB-21 dBc97 dB67 dB+13 dBm-31 dBm780 € 21 Yaesu FT-2000 Feb dB92 dBN/M95 dB64 dB+16 dBm-22 dBm € 22 IC-7000 Mayo dB86 dBN/M89 db63 dB+6 dBm-27 dBm €