воскресенье, 28 января 2018 г.

PL-259 vs. N, round 2: hard testing



PL-259 vs. N, раунд 2: жесткое тестирование


Из блога Davide, IZ2UUF 


Многие OM утверждают, что пара разъемов типа  SO-239/PL-259 на частоте 430 MHz вносит огромное ослабление в полезный сигнал.
Любопытно, что все основные производители радиоаппаратуры, похоже, игнорируют это утверждение. Например, Icom IC2820, IC7000 и новый IC7100, Yaesu FT857/FT897, Alinco DR635, Yaesu FTM-400 и новый Yaesu FT991, среди многих других, имеют версию с разъёмами SO-239 в диапазоне UHF.  
Yaesu FT991  


Motorola Radius R100 Repeater

Даже профессиональный UHF репитер Motorola Radius R100 UHF имеет два SO239 на задней стенке! Речь не идёт сейчас о дешевой аппаратуре: многие из перечисленных трансиверов можно отнести к топовым в своём диапазоне.


В предыдущем посте - PL-259 vs. N on 430 MHz, я попытался проверить эту проблему методом простых измерений. Проведённые мною тесты получили порцию интересной критики, поэтому я провёл дальнейшие исследования: если такое ослабление существует, то должен быть способ «увидеть» это ослабление.

Давайте усложним игру

Моё предыдущее сообщение вызвало много комментариев и критики на форумах и в различных социальных сетях. Некоторые претензии были не по адресу: я не обсуждаю вопросы измерений на частотах, измеряемых в GHz, и передачи QRO EME. Некоторые утверждали, что тест был далёк от практики, поскольку использовались слишком слабые сигналы; другие отметили, что мои разъемы были «дешевым мусором», и это объясняет, почему соединение N-N работает аналогично соединению PL259-SO239.
Поэтому я решил продолжить свои исследования как с измерительными приборами, так и с моим европейским Yaesu FT857, который является одним из трансиверов, продаваемых в Европе с разъемом N, а в остальном мире с SO-239.
Кроме того, я хотел вообще удалить мои N-преобразователи из уравнения: тесты должны быть выполнены при сравнении прямого соединения N> N с N-> PL259-> SO239-> N


Это несправедливо по отношению к PL, поскольку это соединение сравнивается с «его отсутствием». Но какой бы результат эксперимент не выявил, я ожидал, что этот результат не будет хуже, чем у передатчика, оснащённого разъёмами SO-239.

Несколько серьёзных измерений

Разъем N типа, несомненно, представляет собой хороший электрический разъем. Его импеданс остаётся точным и постоянным во всем RF-диапазоне, в то время как параметры  разъема PL выглядят похуже.
Графики S11/S21 моих преобразователей N> PL259-> SO239-> N


На частоте 435 MHz, разъёмы PL вызывают увеличение КСВ до 1.18. На этой же частоте они добавляют ослабление в 0.17dB. Обратите внимание, что это затухание (S21) включает в себя как затухание из-за несоответствия импеданса (S11, отраженная мощность), так и затухание из-за внутреннего сопротивления.
Фактически мы можем увидеть импеданс внутри разъема PL с использованием Time Domain Reflectometry (рефлектометрия во временной области) наблюдая за отражённым сигналом:


Зеленая линия показывает «чистое» соединение N разъёмов: сопротивление почти идеально (50 Ом) во всём исследуемом диапазоне. Черная линия демонстрирует случай, когда в цепочку добавляется пара SO239-PL259: внутри этих разъемов  PL импеданс падает до менее чем 46 Ом. Результирующее преобразование импеданса, вызывающее увеличение КСВ, сильнее проявляется на более высоких частотах, поскольку даже несколько миллиметров становятся важной частью длины волны. Это объясняет, почему, при добавлении этого PL-преобразователя, КСВ на частоте 435 МГц возрастает до 1,18.

Вернёмся в реальный мир

Таким образом  мы установили, что наш PL-преобразователь добавляет несколько миллиметров линии передачи с характеристическим сопротивлением 46 Ом. Мы проверили, что это приводит к увеличению КСВ до 1,18, и мы измерили, что потери при передаче составляют 0,17 дБ.

Хорошо, но что означают эти цифры в реальных условиях? Может ли человек - оператор обнаружить последствия этого, или мы сталкиваемся с каким-то  синдромом аудиофилов ?

Чтобы ответить на этот вопрос, я буду тестировать свой Yaesu FT857, одну из моделей, которые производятся как с SO239, так и с N. Мой трансивер имеет разъем N, и, как и ожидалось, я буду тестировать его с помощью прямого NN соединения против двойного преобразования  N-> PL259 -> SO239-> N.
Прежде всего, могу ли я безопасно запускать трансивер на передачу при КСВ 1,18? В руководстве пользователя FT857 указано:

FT-857D предназначен для использования с любой антенной системой, обеспечивающей резистивный импеданс 50 Ом на желаемой рабочей частоте. Незначительные отклонения сопротивления нагрузки от 50 Ом не имеют никакого значения, схема защиты усилителя мощности начнет уменьшать выходную мощность при отклонениях более чем на 50% от указанного импеданса (менее 33 Ом или более 75 Ом, что соответствует к КСВ 1,5: 1).

В моем случае КСВ составляет 1,18, а импеданс равен | Z | = 44,87 Ом: я хорошо укладываюсь в диапазон «незначительных отклонений». Я должен быть в безопасности и не ожидаю «никаких последствий». В конце концов, КСВ 1.18 подразумевает теоретическое отражение ... 0.682%!

Приёмный тест

Понятно, что я не смог провести приёмный тест, просто настроившись на местный UHF FM ретранслятор и прочитав показаний S-метра, который я слышу с уровнем более 9+60 даже при отключенной антенне. Кроме того, я не хотел настраиваться и на слабую удаленную станцию, потому что естественные QSB сделали бы ошибочными любое измерение. 

Мой маломощный маяк.

Вместо этого я установил свой генератор сигналов на крыше, чтобы получить стабильный сигнал малой мощности, практически получился CW маяк. Я хотел, чтобы тестовый сигнал был слабым, но не подвергнувшимся влиянию прохождения. Затем сигнал принимался вертикальной двухдиапазонной антенной Comet GP-6, установленной на той же крыше на расстоянии примерно 20 м.
Чтобы показания были более точными, чем полученные при помощи моих ушей и внутреннего S-метра, я извлек сигнал промежуточной частоты из FT-857D и подал его на приемник SDR.

Тест 1: +10 метров RG58

В качестве предварительного теста, чтобы проверить, работает ли собранный мною «испытательный стенд», я протестировал прием как с 10 метрами дополнительного дешевого кабеля RG-58, так и без него.

Титры на видео: а) Трансивер подключен непосредственно кабелем к антенне (N->N)
б) Принимаемый сигнал плавает около -111dBm  в) а теперь добавляем несколько метров кабеля RG58  г) Принимаемый сигнал теперь плавает около -111dBm  д) след на водопаде свидетельствует о снижении сигнала 

Как и ожидалось, уровень сигнала значительно снизился. При таком слабом сигнале звук от динамика становится очень шумным. Более слабый сигнал вообще исчез бы в шумах. Разница ощущалась как при просмотре водопада SDR, так и при прослушивании самого радио.  

Тест 2 – маяк, N-N vs N-PL-SO-N

В этом тесте я добавлял и удалял пару преобразователей N-> PL259/SO239-> N.

Титры на видео: а) Следите здесь за уровнем сигнала  б) Прямое подключение N->N 
в) Переключаем разъёмы г) N->SO239/PL259>N  д) Переключаем разъёмы  е) Прямое подключение N->N  ж) Переключаем разъёмы  з) N->SO239/PL259>N 

При такой конфигурации флуктуация принятого сигнала была слишком широка (более 1 дБ), чтобы оценить любую разницу: значения оказались плавающими в том же диапазоне.

Тест 3 – генератор сигналов, N-N vs N-PL-SO-N

В попытке уменьшить плавание показаний, я подключил генератор сигналов непосредственно к антенному входу трансивера. Опять же, я тестировал с преобразователями PL и без них. 

Титры на видео: а) Генератор сигналов подключен непосредственно к разъёму N 
б) Сигнал плавает в основном между -105,1 и -105,6 dBm  в) Переключаем разъёмы 
г) Сейчас генератор сигналов подключен через преобразователь N->PL259 SO239->N
д) Сигнал снова плавает в основном между -105,1 и -105,6 dBm  е) Переключаем разъёмы
ж) Генератор сигналов снова подключен непосредственно к разъёму N  з) Извините, у моего FT857 немного плывёт частота :)  и) Переключаем разъёмы  к) Сейчас генератор сигналов подключен через преобразователь N->PL259 SO239->N

На этот раз колебания dBm были значительно ниже, в основном в пределах нескольких десятых dB. Однако и в этом случае не обнаружено потерь от дополнительного включения преобразователей PL259/SO239.

Передающий тест

Некоторые из критических замечаний по поводу моего предыдущего теста состояли в том, что он проводился при очень низкой мощности (0dBm, 1mW).

FT857/897 может выдавать 20 Вт в диапазоне UHF, в то время как другие устройства, выпускаемые с SO-239, могут выдавать до 50 Вт. Я настроил свой FT857 на максимальную мощность, подключил его к аттенюатору Weinschel 3GHz, а затем подал выходной сигнал на свой анализатор спектра. 

При передаче с включёнными PL-преобразователями FT857 показал увеличенный КСВ, путем высвечивания одной точки в измерителе КСВ:


Однако показания на анализаторе спектра были идентичны, как с PL-преобразователем, так и без них: 

Мой анализатор спектра, несмотря на две десятичные цифры на дисплее, имеет фактическое разрешение 0,3 дБ. Поэтому два полученных значения могут отличаться друг от друга, но не более 0,3 дБ, что является когерентным с 0,17 дБ, измеренным сетевым анализатором. Принимая во внимание ослабление кабелей и аттенюатора, это измерение показало, что мой FT857 фактически выдаёт более 25 Вт.

Окончательные соображения

Моя цель состояла в том, чтобы понять, имеет ли UHF радиостанция, поставляемая с разъёмом SO-239 вместо N, какие-либо недостатки с точки зрения характеристик. В проведённых мною исследованиях я не смог найти ни одного теста с реальным трансивером, даже когда он подключался к измерительным приборам, который мог бы показать какую-либо разницу: и только векторный анализатор цепи, при его точной настройке и калибровке, смог охарактеризовать соединение SO239/PL259.  
Кроме того, я протестировал простое соединение «N-N» в сравнении с «N-> SO239-> PL259-> N»: а параметры трансивера, использующего прямое соединение SO239->PL259 будут немного лучше.

В свете этих фактов я должен сделать вывод о том, что в диапазоне 70 см отсутствует какая-либо разница в характеристиках, если в аппаратуре этого диапазона используются разъёмы N, SO239 или даже PL/N преобразователь.

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Извините, в связи с огромным количеством спама, все ваши комментарии появляются с небольшой задержкой