Wir haben den besten Empfänger. Mit allen "Neuheiten". Man sollte meinen der ideale Empfänger. Mit allen Bändern und sehr guter Selektion. Aber der beste Empfänger nützt nichts, wenn die Störung genau auf der Frequenz des Nutzsignals sitzt oder das Störspektrum breiter ist als das Spektrum des Nutzsignals...

Das Gerät für die Phaseneinstellung der Antennen

Das Prinzip

Das beschriebene Gerät ist für die Phaseneinstellung der Signale von zwei Empfangsantennen auf dem RX Eingang bestimmt und ermöglicht die Störung, die von einem bestimmten Azimut kommt, zu unterdrücken.

Also ist der ideale Empfänger nutzlos, wenn die Störung das nützliche Signal "bedeckt". In einem solchen Fall kann die Raumselektivität der Antenne helfen. Sie entfaltet ihr Minimum auf die Quelle der Störung. Man kann das Verhältnis Nutzsignal / Störung auf dem Eingang des Empfängers in F/B der Antenne um einiges verbessern.

Damit dies möglich ist, ist es erforderlich/braucht man:

Das in diesem Artikel beschriebene Gerät ist dazu bestimmt (auch mit einer nicht drehbaren Antenne) das Minimum der Störung durch Drehen der Strahlungsdiagramme zu erreichen.

Das Prinzip des Gerätes besteht darin, das Signal (Nutzsignal und Störsignal) aufgenommen mit beiden Antennen, mit verschiedenen Amplituden und Phasen so zu verarbeiten, dass am Ausgang der beiden Kanäle das Störsignal amplitudengleich ist, aber um 180 Grad phasenverschoben. Der Unterschied der Phasen hängt von der Entfernung zwischen den beiden Antennen, der ankommenden Richtung des Signals und den Anordnungen der Antennen bezüglich dieser Richtung ab.

Sind die Amplituden der aufgenommenen Störung gleich, aber wie schon erwähnt um 180 Grad verschoben, ist klar, dass sich bei der Addition im Addierer beide Signale kompensieren. Die Stufe der Abschwächung hängt nur von der Genauigkeit des Gleichgewichts der Phasen und der Amplituden ab, und sie kann leicht >40 dB (wie in einer beliebigen Balanceeinrichtung) erreichen

Die nützlichen Signale haben ein anderes Verhältnis der Amplituden und der Phasen auf den Antennen. Beim Durchgang auf dem selben Weg werden diese nicht kompensiert und weniger geschwächt. Das Verhältnis Signal/Störung auf dem Ausgang des Addierers kann sich zwischen 30...40 dB bewegen (hängt von der Anordnung der Antennen bezüglich des Azimuts der Ankunft der Störung ab).

Das alles ist natürlich gut, aber wozu braucht man die zweite Antenne mit dem selben Umfang?  

Durch die zweite Empfangsantenne wird die Sache vereinfacht. Deshalb kann man als zweite Antenne, Antennen für andere Bänder, oder in abgesonderten Form kleinere Empfangsantennen mit Erfolg ausnutzen.

Das Gerät (unter verschiedenen Bezeichnungen), und die oben dargelegte Idee, ist mehrmals in verschiedener Afu-Presse beschrieben worden. Zum Beispiel, ist in der Zeitschrift CQ in der Juli Ausgabe von 1997 ein " QRN Squansher MK-II " von W1FB beschrieben worden. In der Zeitschrift "Die KW und die KW" vom Februar 2001 ist der Artikel " die Methode der Phaseneinstellung der Antennen " von I4JMY veröffentlicht worden. Kommerziell werden die Geräte MFJ-1026, ANC-4, SEM QRM-Eliminator angeboten.

Die erreichten Ergebnisse hängen in erster Linie von den Antennen und ihrer gegenseitigen Zuneigung ab. Auf dem folgenden Screenshot (GAL-ANA), sind die Ergebnisse der Phaseneinstellung, Polarisation Inverted V in 15 m Höhe und einer kleinen magnetischen Loop aufgezeigt im 80m Band. Die Entfernung zwischen den beiden Antennen beträgt 20 m in Richtung Norden.

Aufgezeichnet sind nur die Strahlungsdiagramme im Sektor 0... 900 (3\4 des Kreises ergeben sich von der Wendung, und der Art des Diagramms. In den ziemlich breiten Sektoren bei den Störungen aus dem Norden kann man die bedeutende Verbesserung des Verhältnisses Nutzsignal/Störung sehen. Für die Störungen aus Westen und Osten ist die Verbesserung weniger zu sehen, deshalb ist es für diese Richtungen für die Phaseneinstellung besser andere zusätzliche Antennen zu nutzen.

Auf dem folgenden Screenshot sind die Strahlungsdiagramme im 160 m Band bei der Phaseneinstellung (verkürzte vertikal mit einer kapazitiven Belastung) und der abgesonderten Empfangs-Senkrechten ähnlich wie im ersten Beispiel aufgezeigt. Die Entfernung zwischen den Antennen beträgt 20 m in Richtung West.

Aus dem vorhergehenden Fall - für den Norden, ähnlich auch für den Süden kann man ein Minimum der Störung im ziemlich breiten Sektor erkennen, und für westliche und der östliche Richtungen ist es vernünftiger andere zusätzliche Antenne zu nutzen. Die Minima der Diagramme auf den Screenshots charakterisieren weder die Qualität des Gerätes der Phaseneinstellung noch die der Eigenschaft des zweielementigen aktiven Systems (beide Antennen). Bei anderen Antennen und ihrer anderen Anordnung kann die Unterdrückung sowohl größer, als auch kleiner sein.

Es wäre sehr wünschenswert beide Antennen mit der gleichen Polarisation zu betreiben.

Die zweite Antenne sollte eine vollwertige Empfangsantenne sein und nicht eine Kompromissantenne, wie sie manchmal genannt wird. Eine Kompromissantenne kann man in Betracht ziehen, wenn die Störquelle in der häuslichen Umgebung ist (TV oder Computer usw.). Eine solche Antenne (Stück Draht, kleine Teleskopantenne) nimmt die unerwünschten Signale die im Haus bzw. in der Nachbarschaft produziert werden besser auf.

Deshalb kann die zweite Antenne kleiner sein , aber sie sollte nicht weit von der Hauptantenne aufgebaut (gespannt) werden. Die minimale Entfernung zwischen den Antennen sollte mindestens 0,05 Lambda betragen. Zu große Entfernung zwischen den Antennen bringt keine Verbesserung der Parameter der Unterdrückung. Optimal sind von allen Standpunkten Entfernungen von 0,15 bis 0,5 Lambda.

Bei der Modellierung mit GAL-ANA ist es notwendig die Quelle der kleineren Antenne manuell, (ungefähr 10V) und die Optimierung nach der Amplitude und der Phase der Quelle (an der großen Antenne), nach dem Kriterium F/B zu bestimmen. Wobei man die Veränderung in sehr kleinen Schritten (etwa  0,00001V)  manuell vornehmen muss.

Das Schema des Gerätes und die erreichten Ergebnisse

Die Anforderungen an das Gerät zur Phaseneinstellung sind:

Mein QTH ist auch nicht in einer besonders günstigen Lage. Das Band 9 bis 30 MHz ist von einer Störquelle S9 beeinträchtig... 9+20.. 40 dB. Die Anwendung eines MFJ-1026 (Kommerzielles Gerät), führte auch nicht zum gewünschtem Erfolg besonders im 49m Band.

Ich war gezwungen das Schema zu kombinieren. Das Gerät ist im Bereich von 1,8 bis 30 MHz arbeitsfähig. Gewährleistet wird die Möglichkeit der gegenseitigen Kompensation der Störung bei mehr als 60 dB und ein IMD Dinamic Range nicht weniger als 110 dB.

Das Gerät ist für die Arbeit in dem Weg RX und der Antenne vorbestimmt und deshalb ist die Umschaltung RX-TX nicht vorgesehen. Die Umschaltung RX-TX kann auch mit einem Relais erfolgen (einfache PTT Schaltung).

Die Signale von beiden Antennen gehen die gleichen Wege, zuerst durch die Schutzschaltungen, danach durch die Dämpfungsglieder und dann durch die Verstärker.>

Die Schutzschaltung besteht aus zwei Lämpchen (6,3 ... 13,2 V/0,1 ... 0,2A) und Dioden als Begrenzer. Beim Empfang ist der Widerstand der kalten Fäden der Lämpchen> niederohmig, und die Dioden sind geschlossen. Beim Senden wird das Signal von der Antenne (Main) ausgestrahlt. Dabei wird das Lämpchen aufleuchten (eine einfache Feldstärkeanzeige ), ihr Widerstand wächst bis zu einigen Dutzenden von Ohm und den Rest "schlucken" die Dioden des Begrenzers. In meinen Fall hat ein solcher Schutz  meine Erwartungen erfüllt:

In einigen Fällen ist das Schutzlämpchen voll aufgeleuchtet. Wenn es aufleuchtet, bedeutet dies, dass mit der Aussendung alles in Ordnung ist.

Für die Dämpfungsglieder werden Teile aus einem Fernseher oder aus einem alten Messgerät verwendet. Zur Not kann man sie mit einem Poti ersetzen (510 bis 680 Ohm).

Die Filterstufe hat eine Ähnlichkeit mit dem MFJ-1026. Es ist eine minimale Filterung der Störungen von den MW - Sendern. Mann kann anstelle eines Verstärkers, auch andere Filter verwenden. Die Berechnung solcher Filter kann man mit dem Programm RFSimm99 leicht durchführen, die Beispiele der fertigen Filter kann man auch hier finden.

Weiter wird das Signal von der ersten Antenne auf den Phasenschieber geleitet (ähnlich der Schaltung nach JA1DI) - C7.. C15, S4, R4. Anstelle eines Drehko ist ein Schalter mit festen Kapazitäten vorgesehen. Die Lösung beseitig zwei Probleme, minimale parasitische Kapazitäten und erreicht einen größeren Abstimmbereich. Es ist möglich, dass auf 28 MHz eine Kapazität von 270 pF > nötig ist, und auf 1,8 MHz nur 1 pF. Alles hängt von der gegenseitigen Zuneigung der Antennen, und auch von der Richtung der Ankunft der Störung ab.

Der Verstärker T2 kompensiert die Verluste im Phasenschieber. T2 ist ein einziges aktives Element (vergleichen Sie es mit MFJ-1026) und bestimmt den dynamischen Bereich der ganzen Schaltung. Der Strom am Ausgang des Verstärkers (Transistor T1) beträgt - 25 bis 40 mA, und seine Linearität ist sehr hoch.

Tr5 und R6 - der Addierer - haben einen hochohmigen Ausgang mit kleinen Verlusten. Der Widerstand der beiden Eingänge beträgt - bis zu 100 Ohm. Wenn am Ausgang T2, 100 Ohm nicht bereit gestellt werden, so muss auf dem zweiten Eingang für die Strecke 50 Ohm Tr2 ein Übertrager 50\100 Ohm hinzugefügt werden.

In der oberen Stellung von S1 wird  das Signal von der zweiten Antenne auf den Eingang Tr5 zugeführt. Bei einem kleinem Pegel wird das Signal dem Verstärker mit T1 zugeführt. Der Eingangswiderstand beträgt 300 Ohm, Ausgangswiederstand 50 Ohm und die Verstärkung 15 db. Er ist für verschiedene Impedanzen der Antenne 2 ausgelegt.

Die Konstruktion und ihre Details

Das Gerät sollte in ein abgeschirmtes Gehäuse eingebaut werden. Die Frontplatte sollte nicht zu klein ausfallen. Sie hat 7 aktive Bedienelemente, wobei 4 von ihnen (R4, S4 und die beiden Dämpfungsglieder) mit einer Skala ausgerüstet werden sollten.

Die Anordnung der Bedienelemente:

Es wäre wünschenswert ( Abb. 1 und 2), mehrere verschiedene Antennen an den Eingang des zweiten Dämpfungsgliedes über einen Schalter anschließen zu können.

Trotz der vielen Regler und Umschalter lässt sich das Gerät leicht für Anforderungen der HF Technik aufbauen. 

Die Abstimmung und die Arbeit mit dem Gerät

Wenn die Montage fehlerfrei erfolgt ist, arbeitet das Gerät sofort.

Die Arbeit mit dem Gerät:

  1. Wählen Sie das Band, wo es die stärksten Störungen gibt. Das kann auch ein Träger einer AM Station sein. Mann kann auch durch eine Weiche ein Signal vom einem Generator auf die beiden Eingange (am RX und unserem kleinem Gerät) zuführen. AGC des Empfängers - ist abzuschalten.
  2. Erstes Dämpfungsglied auf Max der Dämpfung stellen, und zweites - auf Min. Wir merken uns das Niveau der Störung, die von der zweiten Antenne aufgenommen wird.
  3. Zweites Dämpfungsglied in Stellung Max drehen. Mit dem erstem Dämpfungsglied das gleiche Niveau der Störung einstellen wie bei der zweiten Antenne.
  4. Wir stellen das zweite Dämpfungsglied wieder in Stellung Min zurück. Mit dem Poti R4, Schaltern S4 und S3 suchen wir das Minimum der Störung. Das besondere Merkmal des Minimums ist das heftige Wachstum der Amplitude der Störung bei der Umschaltung von S3 (statt gegenphasig werden sie gleichphasig).
  5. Durch vorsichtiges Drehen der beiden Dämpfungsglieder wird das Minimum noch weiter vertieft.
  6. Durch wiederholen der Punkte 4 und 5 wird sich die Amplitude der Regulierung verringern.
  7. Wenn das Minimum nicht erreichbar ist, liegt das möglicherweise an der misslungenen Kombination der Richtung der Ankunft der Störung und der Anordnung der zweiten Antenne (siehe die Abb. 1). Versuchen Sie die Richtung der Störung zu ändern" (mit anders aufgestellter zweiter Antenne).

Bei der richtigen Abstimmung fällt das störende Signal buchstäblich in die "Grube" .Verschwindet ganz oder wird sehr stark reduziert. Wobei das nützliche Signal auch ein wenig an seiner Stärke (um einige db) verliert.

Ein paar Beispiele, für erreichte Ergebnisse mit richtiger Abstimmung stehen im Mp3 Format zum Abhören bereit. Dateigröße ca. 20 bis zu 60 kB, und einer Länge von 15 bis zu 40 Sekunden.

10 MHz CW 14 MHz CW 14 MHz SSB 18 MHz CW 18 MHz SSB
18 MHz CW1 18 MHz SSB1 21 MHz SSB 21 MHz CW 24 MHz CW
24 MHz CW1 24 MHz SSB1 24 MHz SSB    

Das Bild zeigt den Indikator bei PSK31. Der Streifen in der Mitte zeigt deutlich, wie sich das Gerät in der Praxis bewährt. Bei den Streifen oben und unten - ist das Gerät abgeschaltet.

Die AGC in allen Beispielen ist eingeschaltet, um die Verbesserung zu zeigen. Das Verhältnis Nutzsignal / Störung ist deutlich zu sehen.

Der Prozess der Unterdrückung der Störung ist sehr mühsam und stellt uns auf eine Geduldsprobe. Deshalb hat es Sinn, sich eine Tabelle anzufertigen. Aufgezeichnet wird die erfolgreiche Abstimmung auf einem bestimmten Band (Position der Potis und Schalter), um das Gerät sehr schnell wieder abzustimmen.

Hier zum Beispiel, ein Teil meiner persönlichen Tabelle:

Band

S1 +15 dB Gain 2 S4 R4 Phase S3 Gain 1 Die Unterdrückung

10

On 70% 9 60% 1800. 100% 18...24 dB

18

On 60% 3 65%... 75 % 00. 70% 18...24 dB

21

Off 90% 5 70% 00. 100% 25... 30 dB

24

On 20% 2 90% 1800. 100% 30... 40 dB

Bei der richtigen Abstimmung wird sich eine beliebige Veränderung der Stellungen der Potis des Gerätes (sogar die Verkleinerung der Verstärkung in einem der beiden Kanäle) sofort bemerkbar machen (das Gleichgewicht der Unterdrückung ist nicht mehr gegeben).

Das Gerät ist sehr nützlich, besonders für HAM-s, bei denen das lokale QRM den Empfang in manchen Fällen unmöglich macht oder stark beeinträchtigt ist. Bei ersten Test des Geräts gelang mir ein RTTY QSO mit P5/4L4FN auf 21 MHz. Bei abgeschaltetem Gerät ist das Signal in dem lokalen QRM untergegangen.

Die Außenseite des Gerätes:




TNX Christoph Hadamek, DL9DBZ, für seine Übersetzung und die Unterstützung.

 

 

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