Co umí a co neumí LNA

Setkávám se pořád s tím, že lidé cpou před dobrý RX dole na stole výborný LNA s cílem zlepšit citlivost sestavy. OK, ale neuvědomují si, že v podstatě o celý zisk LNA zhorší dynamiku sestavy - odolnost proti silným signálům. V době AI se ale stačí dobře zeptat, nemusíš nic počítat. Na dotaz

"Jak se změní šumové číslo a dynamický rozsah celé sestavy, když před přijímač s NF = 1 dB zařadím LNA se ziskem 20 dB a šumovým číslem 0,8 dB?"

mi AI odpověděla:

Zařazením LNA předzesilovače se šumové číslo celé sestavy sníží z 1 dB na přibližně 0,81 dB, což mírně zvýší citlivost přijímače. Naopak dynamický rozsah (DR) sestavy se výrazně zhorší (klesne o cca 13 až 20 dB v závislosti na tom, zda se jedná o "blocking dynamic range" nebo "spur free dynamic range", protože vysoký zisk předzesilovače způsobí mnohem dřívější zahlcení (saturaci) přijímače, resp. vznik intermodulačních produktů 3. řádu v samotném přijímači.

1. Výpočet nového šumového čísla (NF)

Pro výpočet výsledného šumového čísla kaskády se používá Friisův vzorec pro šumový faktor, ... kde hodnoty v dB musíme nejprve převést na lineární vyjádření... (sorry, vzorce a celý výpočet jsem vymazal, slíbil jsem, že není třeba nic počítat)

Šumové číslo celé sestavy se tedy zlepší (klesne) o 0,19 dB. Hlavní vliv na šum má nyní LNA, šum přijímače je díky vysokému zisku LNA potlačen.

2. Změna dynamického rozsahu (DR)

Dynamický rozsah je definován jako rozsah mezi nejmenším detekovatelným signálem (šumovým dnem) a maximálním signálem, který systém zvládne zpracovat bez zkreslení (bod komprese nebo intermodulační bod IP3).

Spodní hranice (šumové dno): Díky poklesu šumového čísla o 0,19 dB se šumové dno sestavy o 0,19 dB zlepší (klesne).
Horní hranice (zahlcení): Protože LNA zesiluje všechny vstupní signály o 20 dB, silné signály na vstupu se do přijímače dostanou stokrát silnější. Přijímač se proto zahltí, resp. začne produkovat intermodulační produkty při signálech o 20 dB slabších, než tomu bylo bez LNA.

Výsledný dopad na dynamický rozsah:

1 dB kompresní dynamický rozsah (BDR - Blocking Dynamic Range) klesne o 20 dB - 0,19 dB = 19,81 dB.
Dynamický rozsah bez parazitních signálů vznikajících v přijímači (SFDR - Spurious-Free Dynamic Range, nebo také Spur-Free Dynamic Range) klesne o 2/3 této hodnoty, tedy přibližně o 13,2 dB (protože směšovací produkty 3. řádu rostou se sílou signálu na nelineárním prvku 3 x rychleji, než užitečný signál, proto ty 2/3).

Pokud tedy nepotřebujete extrémní citlivost pro příjem velmi slabých signálů utopených v šumu, zařazení LNA s takto vysokým ziskem (20 dB) před již tak velmi citlivý přijímač s NF = 1 dB dramaticky sníží schopnost sestavy zpracovávat silné signály bez zkreslení.

Moderní doba: místo složitých výpočtů mohu nahoře uvedený dotaz modifikovat v konkrétních parametrech RXu a LNA, které mne zajímají a dostanu hned odpověď. Takže je důležitější, abych té odpovědi rozuměl, než abych umět šoupat logárem nebo ťukat do kalkulačky.

Že by autoři učebnic přestali mít co žrát? Snad ne, ta AI si akorát vyhledá pár těch učebnic, myslím, že nic nepočítá. Inteligentní je jenom proto, že ví, kde je ta knihovna a ví, do kterého regálu šáhnout pro tu učebnici. A hlavně že pozná (možná, dá-li pánbůh tak většinou) která ta učebnice je dobrá. Nebo jsem naivní a už je to jinak?

Tož tak. 73 Tonda

P.S.

Podobně na otázku "Jak se změní šumové číslo a dynamický rozsah celé sestavy, když před přijímač s NF = 0,8 dB zařadím LNA se ziskem 21 dB a šumovým číslem 0,5 dB?" je odpověď: "Šumové číslo celé sestavy klesne z 0,8 dB na přibližně 0,51 dB, což mírně zvýší citlivost přijímače. Dynamický rozsah (DR) celé sestavy se však výrazně zmenší o přibližně 20,7 dB, protože vysoký zisk LNA způsobí mnohem dřívější zahlcení (kompresi) následného přijímače". Tentokrát se AI vykašlala na odolnost vůči intermodulačním produktům 3. řádu, vznikajících při dvou silných signálech, SFDR, takže to nahoře uvedené je BDR - Blocking Dynamic Range.

Podobně na otázku "Jak se změní šumové číslo a dynamický rozsah celé sestavy, když před přijímač s NF = 1 dB zařadím LNA se ziskem 6 dB a šumovým číslem 0,5 dB?" je odpověď: "Zařazením LNA před přijímač se šumové číslo celé sestavy zlepší (klesne) z 1 dB na cca 0,74 dB, ale dynamický rozsah se zhorší (zmenší) přibližně o 5,74 dB (respektive o 3,83 dB u intermodulačního SFDR)." Tentokrát AI uvedla výsledné NF, BDR i SFDR.

P.S.2

Užitečné odkazy:

RF Calculators - everything RF

Minimum Detectable Signal- MDS Calculator

Cascaded Noise Figure Calculator - everything RF

Spurious Free Dynamic Range Calculator - everything RF

Co je a co není "suchý vzduch"

 V minulých dnech byla horka a nízká relativní vlhkost vzduchu. Vzpomněl jsem si na tvrzení kolegů, že "na mikrovlnách je to nejlepší kolem poledne, kdy je nejnižší vlhkost" a po nějakých pokusech na 76 GHz (mimochodem neúspěšných) jsem se to jal prověřit:

Měrný útlum v dB/km je přímo úměrný koncentraci vodní páry v g/m3. Obecně se do toho sice plete tlak vzduchu, závislost útlumu na obsahu kyslíku a frekvenci, ale s kyslíkem počasí nic neudělá, v našem případě je frekvence daná a vliv tlaku není velký, takže útlum prakticky závisí jen na vodě ve vzduchu. Při hodně špatném počasí se ještě přidá útlum mlhou nebo deštěm, ale to není předmětem tohoto pojednání.

Zjednodušený psychometrický nebo také Mollierův diagram (který zanedbává malý vliv tlaku vzduchu) ukazuje, že maximálně možná vlhkost vzduchu (nasycené páry) silně závisí na teplotě vzduchu a to exponenciálně:

Zdroj: Voda v atmosféře | E-manuel.cz - online učebnice fyziky

Jestliže při 40°C se do vzduchu "vejde" až 52 g vody na m3, tak při 10°C se tam vejde jen asi 10 g/m3. No a odtud se dá přejít jednoduše k relativní vlhkosti, protože ta není nic jiného než poměr aktuální vlhkosti k možnému maximu.

Tedy pokud v minulých dnech bylo 34°C a relativní vlhkost "jen" 25 %, tak ve vzduchu bylo 36 x 0,25 = ca 9 g/m3 vody.

Ale je-li na podzim dejme tomu 10°C a relativní vlhkost 50 %, tak je ve vzduchu 10 x 0,5 = 5 g/m3 a podmínky jsou lepší, i když hodnota relativní vlhkosti vypadá vysoká. Ale při vlhkosti 95 % by už bylo vody také 9 g/m3...

Takže nestačí nízká teplota NEBO nízká relativní vlhkost. Musí být nízká teplota a ZÁROVEŇ nízká relativní vlhkost, ale na teplotě to závisí více.

V praxi stačí pohled na daleký horizont: je-li opar, tak nejsou pro mm vlnky dobré podmínky šíření. A nemusí být pravda, že lepší je to v poledne, kdy klesne relativní vlhkost, pokud zároveň vyleze teplota. Může být, že po ránu, kdy je sice trochu vyšší relativní vlhkost, ale ještě nízká teplota, je to lepší.

Znalci se ušklíbají, že jsem objevil Ameriku, ale mne to baví...

P.S. Ještě jsem našel jeden lepší diagram, kde se formou parametrických křivek již zohledňuje relativní vlhkost a lenoši ani nic nemusí násobit, jenom v diagramu jezdit prstem:

Zdroj: Vlhkost – Škola hrou

Tož tak, 73 Tonda

Polní den 2026

 Hážovické Díly nejsou špatné na 2 m, ale na mikrovlny jsou příliš zarostlé blízkými stromy a některé směry jsou kryté vyššími kopečky. Tak jsem zkoušel novou kótu - nakonec jsem vybral rozhlednu na vodojemu v Kunovicích v JN89VK77TJ, 434 m asl a 8 m agl. Nemá velkou nadmořskou výšku, ale má opticky celkem daleký horizont, ovšem kromě jihu (od jihozápadu přes Kunovickou Hůrku a Kelčský Javorník až po jihovýchod přes Dušnou a Javorníky):

Rozhledna má výhodu, že schodiště nahoru vede po vnějším obvodu, takže nahoře je velký rovný plac, kam jsem se vešel pohodlně s trojnožkou a malým stolkem a nezavazel jsem občasným turistům.

Hned na začátku závodu mi odešla ručka na domluvu na 145,400 MHz FM. Napřed jsem měl podezření na koax na GP magnetku, ale na pendrek to bylo stejné, nešel RX ani TX. Dorazilo mne, když bez antény byl signál blízkých stanic OK2IMH nebo OK2C silnější, než s jakoukoli anténou. Už jsem měl jednou vadný TX hybrid, ale nyní se to chovalo jinak, usoudil jsem, že je uviklaný přívod k BNC anténnímu konektoru. Pokusím se to opravit.

Takže ze začátku zklamání, bez domluvy je těžko a ani stanic nebylo moc, zřejmě všichni vyjeli s nějakým zpožděním. Nakonec 7 QSO na 24 GHz a dvě na 47 GHz. Velmi krásné QSO s OK2R na 24 i 47 GHz, S metr nadoraz, SSB, přitom na 47 GHz mám jen mixér. Ale jinak je to bída srovnatelná s Hážovickými Díly - efekt opticky dalekého horizontu byl potlačen nízkou nadmořskou výškou...

Profil na Martina OK2CMZ (pro 24 GHz):

A na OK2KYZ Dlouhé Stráně:

V neděli jsem tam už nejel, pršelo a čekaly mne povinnosti na Hlaváčkách na 2 m.

Pokud nebude Radhošť, tak mám o čem přemýšlet, kam jezdit.

73 Tonda

P.S. Hned v pondělí jsem nevydržel s nervama a pustil jsem se do opravy ručky Standard C168. Bylo to přesně, jak jsem očekával: uviklaný drátek z plošného spoje na BNC výstupní konektor tisícerým přitentočkováním a odtentočkováním antény. Trošku se povolila převlečná matice a konektor se nepatrně viklal a neštěstí bylo hotovo. Byla to operace náročná na třes rukou a slabé oči, naštěstí mám na takovou práci udělátka a protézy, podařilo se.

Ručka sice nevypadá jako zamlada, vykazuje za těch 35 let používání značné známky ošoupanosti a ten konektor i ožužlanosti sikovkama, ale funguje ke spokojenosti. Závit převlečné matice a tělo konektoru jsem zakápnul dobrým lepidlem, tak se snad nebude viklat a už do té ručky nebudu muset jít znovu.

73 Tonda

P.S.2 Na 24 GHz předběžně 8 OK SO a další dvě MO na špici v IARU Reg.1. Congrats, úžasné! 

Mikrovlnný závod, resp. Memoriál Pavla Šíra OK1AIY

 Odvolání zamítnutí výjezdů na Radhošť stále nevyřízeno, od 6. května to je na MŽP. S vyšším ministerským radou, který to má na stole jsem mluvil telefonicky, orientuje se, zná naše odvolání, domníval jsem se, že na tom již pracuje a že to bude vyřízeno tak nebo tak rychle, ale mýlil jsem se...

Takže opět Hážovické Díly, 704 m asl z trojnožky. Postavil jsem se kousek jinde, ale nepomohlo. Stromy rostou, navíc jsou již ve srovnání s 1. Subregionálem olistěné  a podmínky byly zejména v neděli houpavé.

Potěšila standardní 100 km spojení s OK2R na 24 i 47 GHz, obě SSB a obě jako po telefonu. Hold když je volný horizont, tak to jde. Oba dva sice máme na poslední míli nějaké převýšení, ale prochází to:

Potěšilo i spojení s OK2C na 76 GHz:

Od Polního dne 2024 jsme se nedělali a to ani z Radhoště. Přitom Petr dělal OK2IMH z Veselského kopce a já poslouchal standardně 6. harmonickou z generátoru 12 GHz. Nicméně pomohl asi kontrolní den před týdnem, kdy jsem vyjel na Hlaváčky do přímé viditelnosti Dušné a s Petrem jsme laborovali.

Nepotěšil neúspěch s OK2CMZ - oba jsme se slyšeli na mezi šumu, já se domnívám, že jsem report četl, ale Martin při veškeré snaze ne, úniky šly úplně do nuly:

Marné, jde to přes Libavou, v podstatě přesně přes Fidlův kopec.

Celkem jen 6 QSO na 24 GHz, 2 na 47 GHz a jedno na 76 GHz. Koukám, že mi škrtli QSO s OK2C na 47GHz. Bylo to SSB, přijal jsem 004, vysláno bylo 006. Divné, na ten kousek byl signál S7. Prvotní log na papíře už je skartovaný, že bych se přeslechl nebo přepsal?

No nic, počkám na odvolání CHKO, resp. MŽP a pokud bude negativní, tak to pověsím na hřebík nebo budu hledat jinou kótu.

73 Tonda

2. Subregionál 2026

CHKO Beskydy našemu radioklubu, aktivnímu 75 let v Rožnově, po 30 letech kladných rozhodnutí najednou z ničeho nic nepovolili výjezd na Radhošť. Prý "nelze zcela vyloučit vyrušování druhů... a chronické ovlivňování ... průvodními látkami a jevy spojenými s provozem motorových vozidel".

Přitom před třemi lety v povolení psali, že "jedná se o krátkodobý vjezd a stání na zpevněných plochách, lze vyloučit ...poškozování přírodních stanovišť."

Podali jsme odvolání, asi to leží na MŽP už skoro dva měsíce a žádná odpověď.

Takže OK2KRT jela z vysílacího střediska na Hlaváčkách a já jsem jel opět z Hážovických Dílů a na Radhošť s azurovým nebem bez mráčku jsem se jenom zdaleka díval. 8 QSO na 24GHz, tři na 47GHz, víc se toho nepodařilo, protože ani zdaleka nemám z tohoto kopečku volný výhled do všech žádoucích směrů.

Navíc jsem zjistil, že majitel pozemku podle katastru, u kterého jsem si před lety vyžádal povolení, není ve skutečnosti majitelem, protože jeho kousek leží v rozporu s katastrální mapou kousek dál. Údajný právoplatný majitel přijel v neděli s motorovkou sekat trávu, takže kromě mojí tiché elektrocentrály mi tam za zadkem řvala motorovka, ještě že jsem měl sluchátka. Naštěstí si majitel nechal vysvětlit, co tam dělám a jsa potěšen, že mu na kopečku nebudou nějací provideři nebo WiFisti stavět stožár, mi s radostí moji občasnou činnost posvětil.

Potěšující také bylo, že absolutní digitální kompas a sklonoměr fungovaly po celou dobu přesně, takže nebyl problém se vrátit do původního směru a elevace na první šup i na vzdálenost 100 km na pásmu 47GHz, kde je vyzařování mojí paraboly díky tlumivkovému límečku na ozařovači bez postranních laloků a celkově ostré jak břitva.

  

Tož tak, 73 Tonda

Zimní QRP závod 2026

 Začátek února bez sněhu, takže to bylo easy: Vyjel jsem na Hážovické Díly 704 m asl s IC-706. Na 2 m jsem měl 10 el. Yagi a na 70 cm 15 el. Yagi na ručně točeném stožárku.

Hodilo to 21 QSO na 2 m a 15 QSO na 70 cm, celkem 6. místo mezi 37 stanicemi. Loni sem jel jen na GP anténu a nestálo to za nic - 18 a 5 QSO, 30. místo ze 41 stanic. Rozdíl je podstatný a letos to i více bavilo, takže je třeba nebýt líný a postavit stožárek...

                        

73 Tonda

1. Subregionál 2026

Historie se opakuje: stejně jako loni i předloni v sobotu na 2m z Hlaváček na kolektivku, v neděli s trojnožkou a mikrovlnama na Hážovických Dílech.

Pokazil se mi absolutní digitální kompas. Doma fungoval, na kótě měl ze začátku zamlžený displej a ukazoval akorát "On", ale nic více. Že by nepřežit transport? Nebo ta vlhkost? Takže jsem směroval kompasem v telefonu nebo busolou.

Také mi překvapivě nemoduloval originální ruční mikrofon. Naštěstí jsem měl s sebou náhlavní soupravu, akorát mi trochu komplikovala operativní domluvu přes ručku na 145 MHz FM.

Jinak fungovalo vše, pro kontrolu jsem měl s sebou maják na 24, 47 i 76GHz, takže jsem se mohl zkontrolovat. Opět hezké QSO na 24GHz s Martinem OK2CMZ na 105km a neméně hezká QSO na 24 i 47GHz s Mirkem z OK2R na 97km. Prvé QSO s Luďkem OK2PKD z Hážovických Dílů - je to sice jen kousek, ale Luděk směruje na západ a já byl od něj na JJV, takže to šlo nějakými odrazy, signál byl slaboučký a ještě se k tomu houpal.

Nepovedlo se 76GHz s OK2C a opakovaně se nepovedlo QSO s Petrem OK2STV od Oder - je tam tak špatný profil, že neprošlo ani 24GHz a nějaký fungující odraz jsme nenašli.

Toto je směr na OK2CMZ, rozdíl od minula je tam tyč s kompasovým čidlem a displej kompasu a sklonoměru.

Osm spojení na 24GHz a dvě na 47GHz. Na slyšenou ve 2. Subregionálu, snad z Radhoště po oba dny.

73 Tonda

P.S. Dnes jsem opravoval: U mikrofonu se odlepil jeden kontakt , na který je vyveden tenoučký drátek z cívky dynamické vložky. Jak se pohnul, tak s sebou vzal i ten drátek, volný konec jsem nenašel, protože je vše zalepeno ve futrále. Musel jsem tam osadit pomocí molitanového lože jinou dynamickou vložku, snad bude modulace dobrá. No a digitální absolutní kompas se rozběhl jaksi sám, což nemám rád, taková měkká porucha se může zopakovat. Ničeho jsem se nedoměřil, snad to byl jen špatný kontakt v konektoru.