útlumový článek v pásmu UHF

[Hill]

Příspěvek vlastního šumu je charakterizován šumovým číslem přijímače, které se rovná poměru výkonu šumu na výstupu přijímače k výkonu šumu, který by byl na výstupu, kdyby přijímač neobsahoval žádný vlastní zdroj šumu a zesiloval by pouze tepelný šum vznikající v impedanci zdroje přijímaného signálu. Šumové číslo je možné udávat také v decibelech, pak mluvíme o míře šumu aF=10 log F

.
Platí to i o zesilovačích.
Čili jde o dva různé parametry v decibelech, které spolu nemají pevný vztah:
k šumu antény přidá ten zesilovač jen ten svůj 1dB a to celé zesílí o 18dB. Ale to je také všechno.
Protože nevíš, jaký vlastní šum ti při jaké venkovní teplotě a jaké napětí užitečného signálu leze z antény (těmi je dán skutečný odstup signál/šum), vychází ti nesmyslná čísla, zejména při malém odstupu signál/šum už na svorkách antény. Při silnějším užitečném signálu (a větším odstupu signál/šum na svorkách antény) už můžeš počítat skutečně jen s tím jedním decibelem.

[kapetr]

Vtip je v tom, že já NIKDY o žádných číslech odstupu S/N nemluvil => tato neexistující čísla tudíž nemohou být nesmyslná

To jste si jen chybně vysvětlil můj zápis 18/1 jako S/N a teď s tím stále znovu, i když jsem to vysvětlil, operujete.
Já jen, na rozdíl od Vás, netvrdím, že zesilovač zachová S/N. Jak jste nyní správně uvedl - nezachová, ale zhorší ho šumové číslo (při T=290K)

Definice Vámi uváděná (také tuto knihu mám) je obdobná té na wiki, co jsem uvedl. Oni z ní jen dále odvodili vztah, že šum.č. v dB = S/N_in - S/N_out [dB] při T=290K - a tento závěr já použil toť vše.

Nicméně i mně se zdá tento odvozený vztah divný - i já si myslím, že šumové č. vlastně udává absolutní hodnotu šumu při T=290K přepočtenou na vstup zesilovače, zatímco S/N_in je různé podle podle intenzity el. pole. Vliv šumu zesilovače tak klesá s růstem S/N z antény, což je logické. Leda že by šum antény rostl úměrně s přijatým výkonem anténou, což mi přijde jako nesmysl.

Že by tedy ten vzorec z wiki byla úplná ptákovina ?

[Hill]

Ale ne, nevysvětlil jsem si to špatně: chtěl jsem tím upozornit na to, že zesilovat signál a pak mu zase uměle snižovat úroveň, aby se dal znovu zesílit pro uživení více účastníků sice lze, ale je to zbytečné, protože na vstupu distribučního zesilovače se objeví navíc tepelný šum odporů toho útlumového článku, který se vektorově přičte k šumu distribučního zesilovače.
Je proto lepší použít anténní zesilovač s přiměřeně menším ziskem, tím se také sníží riziko přemodulování a s ním související křížové modulace už v tom anténním zesilovači. Když k nim totiž dojde, už to žádný útlumák na výstupu nezachrání, tam už potřebuješ přinejmenším odlaďovač rušící frekvence mezi anténou a předzesilovačem.
A šumové číslo zesilovače začne být zajímavé v případě, kdy i na anténě je tak málo, že i ten jeden decibel šumu navíc může vadit. Jestli je třeba za zesilovačem úroveň snižovat, je na jeho vstupu zjevně tolik signálu, že šumové číslo přestává mít význam.

A jestli to šlape za každého počasí s tím, co tam máš, vůbec bych to neřešil, protože při dálkovém příjmu je běžné kolísání úrovně signálu na anténě (není vzácností pokles o 8-10dB a takový se ještě pokládá za celkem neškodný). Abys jako pak zase nemusel ten útlumák vyřazovat.

[kapetr]

Ale jo - to s tím lepším řešením slabším předzesilovačem jsme si už přece řekli. To mi je a vždy bylo jasné.

Teď jde o tu definici šum. čísla.

Vychází tedy z našich představ o významu šum.č. zesilovače fakt, že ten vzorec z wiki: šum.č. [dB] = S/N_in - S/N_out [dB] je ptákovina ?

[Hill]

Mezitím jsem už doplnil, že v případě, že za zesilovačem musím ubírat úroveň útlumákem, je na jeho vstupu zjevně taková úroveň signálu, že odstup s/n už na vstupu je dostatečný a jeho míra šumu přestává mít význam.

[kapetr]

A jestli to šlape za každého počasí s tím, co tam máš, vůbec bych to neřešil, protože při dálkovém příjmu je běžné kolísání úrovně signálu na anténě (není vzácností pokles o 8-10dB a takový se ještě pokládá za celkem neškodný). Abys jako pak zase nemusel ten útlumák vyřazovat.

Já to chci utlumit proto, že se bojím, že u těch silnějších kanálů z 1. antény by na vstupech STB/TV mohli být takové úrovně napětí, které by třeba těm tunerům nemusely dělat dobře. Ne snad fyzicky poškodit, ale mohlo by třeba docházet ke zbytečně více chybám (zádrhele, artefakty, ...) - kvůli přebuzení.

[kapetr]

Mezitím jsem už doplnil, že v případě, že za zesilovačem musím ubírat úroveň útlumákem, je na jeho vstupu zjevně taková úroveň signálu, že odstup s/n už na vstupu je dostatečný a jeho míra šumu přestává mít význam.

Ale na se neptám, ptám se, zda jsme tedy společného názoru, že ten vzorec je ptákovina. Pokud si, přese vše co jste řekl, myslíte, že je správně, tak to prosím vysvětlete.

[Hill]

Nene, to jsem napsal blbě. Samozřejmě, že se základní šum antény zvýší o míru šumu zesilovače.
Co jsem tím jeho zanedbáním chtěl zdůraznit, jsem už napsal výše.
Já jen, že jsem si užil s něčím podobným: předzesilovač byl sice výrobcem prezentovaný jako selektivní (pro 45.kanál), protože signál poskytovaný anténou do vstupu STA nestačil k dosažení alespoň srovnatelné úrovně v rozvodu, ale přebudil ho signál AP O2 na 464MHz, tedy o 200MHz níže, jen proto, že původní vysílač byl 70km daleko, ale AP ve stejném směru jen nějakých 300m.
Další, skutečně selektivní, vložka Alcad už dostávala nepoužitelný signál a bylo jedno, že jí na vstupu ubírám attenuátorem.
Spravil to až tříobvodový odlaďovač pásma 464 MHz mezi anténou a prvním předzesilovačem. To bylo v analogové době.
Dnes přijímá táž anténa signál na stejném kanálu ze směru o 5° vpravo, nový vysílač je asi 30km daleko, ale má menší výkon. Anténa je připojená (bez předzesilovače) přímo na vstup vložky STA, attenuátor vytočený na nulový útlum. Tento kanál nám chodí s úrovní cca -6 až -12dB proti ostatním kanálům a nijak to nevadí.
Ale o tom jsem tu už v jiném vláknu napsal dost.
Mimochodem - tuner, který se neumí přizpůsobit vstupní úrovni v rozsahu alespoň 35dB, si nezaslouží být provozován.

[kapetr]

... hmm

Zdá se mi to, nebo se zuby nehty bráníte odpovědět ANO/NE na tu jednoduchou otázku, která by naše závěry zpečetila ?

Vyjádřením jasného stanoviska si přece nezadáte. I kdyby se pak našel někdo, kdo by to vyvrátil.

Tak se zhluboka nadechněte, vydechněte a řekněte:

zda jsme tedy společného názoru, že ten vzorec je ptákovina. Pokud si, přese vše co jste řekl, myslíte, že je správně, tak to prosím vysvětlete.

ANO nebo NE!

[kapetr]

Pozn.: proč fórum uvádí má "Časy uváděny v GMT + 10 hodin" ?!
Teď je druhý den od posledního příspěvku. Ale k věci.

Kolega <Hill> ........ nic, tak jdu do toho sám

Možná, že jsem se pochopení šumového čísla trochu přiblížil a zdá se, že ten vzorec z wiki nakonec dobře bude.

Definice wiki odpovídá té od p. Českého (kniha Antény ...), tedy:

Kód: Vybrat vše

Příspěvek vlastního šumu je charakterizován šumovým číslem přijímače, které se rovná poměru výkonu šumu na výstupu přijímače k výkonu šumu, který by byl na výstupu, kdyby přijímač neobsahoval žádný vlastní zdroj šumu a zesiloval by pouze tepelný šum vznikající v impedanci zdroje přijímaného signálu. Šumové číslo je možné udávat také v decibelech, pak mluvíme o míře šumu aF=10 log F

Vezměme příklad (na jednotkách výkonu nezáleží, řekněme mikro W):

- šum (tepelný) antény 1
- signál (užitečný) 1000
=>S/N_in =1000:1=30dB

-šum. číslo zesilovače FN=3dB, tedy (dle definice) na výstupu je 2x více šumu než by tam bylo, kdyby zesilovač žádný šum negeneroval.

Tedy - má-li zesil. zisk např 10 dB = zesiluje 10x, ta na výstupu je:
2x10x1=20 šumu a
10x1000=10000 užit. signálu
=>S/N_out=10000:20=27dB =

a vida to se = 30 - 27 = S/N_in - S/N_out = 3 = FN

Pokud bude na anténě více užitečného signálu, ale stejně šumu (protože ten závisí jen na teplotě), tak opravdu vyjde totéž! Příklad:

- šum 1
- signál 5000 => S/N_in = 5000:1 = 37 dB
X na výstupu (stejný zesilovač 10 db, FN=3dB) bude:
- šum 2x10x1=20 (opět)
- signál 10x5000=50000 => S/N_out = 50000:20 = 34 db

a opět tedy SN_in - S/N_out = 37 - 34 = 3 = FN

Závěr: S/N se opravdu snižuje o šum. číslo předzesilovače, a to BEZ OHLEDU na úroveň užitečného signálu přijatého anténou, tedy i přesto, že šum (zesilovače i antény) je (při dané teplotě a šířce pásma) konstantní.

Trochu překvapivé, ale je to tak! Vzorec z wiki:

šum.č. [dB] = S/N_in - S/N_out [dB]

je správný a není v rozporu s definicí z knihy p. Českého
a nebylo tedy ani chybou, že jsem z něj vycházel


Pozn.: Ještě si musím ujasnit to, zda ono prosté odečtení šum.č. FN od S/N [dB] neplatí jen pro 1. zesilovač za anténou (předzesilovač). Ačkoli definice vypadá obecně, může se vztahovat jen k tep. šumu na 300 ohm dipólu (tedy konstantní hodnotě =? kxTxB [W]), ne i k nazesilovanému šumu z předchozích zesil. stupňů. Opět viz http://en.wikipedia.org/wiki/Noise_figure - Friisův vzorec řetězce. Teprve pro takto vypočtené úhrnné FN opět platí to "prosté odečítání".

[Hill]

Od začátku tu řešíme dvě různé věci. Ty šum, já účel. Zbytečně tu zasíráme vlákno, které kvůli tomu pak nikdo nedočte.
Teoreticky to všechno může být v pořádku, ale v praxi může nastat zklamání, později dám další příklad, proč.

Odpovídám na tvou otázku a snad už odpovědi rozumět budeš (snad jsem měl nárok se jít konečně vyspat):
Ten vzorec je podle mne v pořádku a není ptákovina.

Zesilovač s mírou šumu 1dB skutečně mezi vstupem a výstupem přidá k šumu přivedenému na vstup dalších téměř 27% šumového výkonu (12,2% napěťově) a tím zhorší celkový odstup signál/šum o 1dB.
A je jedno, jaký má zisk i jaký je odstup S/N na jeho vstupních svorkách.

A teď ta slíbená další poznámka, tentokrát z teorie aplikované v praxi:
je rozdíl, jestli mám na vstupu zesilovače Si/Ni=10dB a na výstupu So/No=9dB nebo jestli tam je Si/Ni=41dB a Si/No=40dB.
Situace: v cestě signálu jsou stromy jednou s mízou a listím, podruhé suché, potřetí povrchově mokré. Úroveň užitečného signálu na vstupu zesilovače v čase kolísá o, řekněme málo, 10dB, to je u dálkového příjmu dost dobrá hodnota, zvlášť, když selektivní útlum způsobený odrazy zasahuje nepravidelně do oblasti přijímaných frekvencí, pak není vzácností zeslabení části kanálu i více, než o 20dB.
Řekněme, že máš signál na vstupu zesilovače 20dB nad úrovní šumu
Na výstupu bude S/N=19dB. Pro analogový příjem signál použitelný s notnou dávkou sebezapření, digitálně ale dekódovatelný s přijatelnou chybovostí.
Ale vlivem kolísání úrovně (mlha, mráz, déšť) ti v průběhu i několika hodin běžně klesne úroveň signálu na vstupu o 10dB a najednou máš na výstupu S/N=9dB. V analogu už jen tušení obrazu, digitál selhává.
Podle toho útlumového článku ale na tom tak zle se signálem (a tedy i s odstupem S/N) nejsi, řekněme, že máš na vstupu typický odstup 40dB S/N, tedy na výstupu zesilovače 39dB, v případě poklesu úrovně užitečného signálu o 10dB tam pořád bude ještě S/N=29dB, což pořád ještě na výsledném dekódovaném obrazu nepoznáš.
Tedy šum u tebe není hlavní problém a neupínal bych se k němu, to ti tu píšu od začátku: příliš výkonným zesilovačem si koleduješ o jiné potíže - vyšší citlivost na různá rušení (například od vn či vvn linky vzdálené až do jednotek km, motorová vozidla s neodrušenou elektrikou atd), proto také trvám na tom, že pokud to teď chodí, a chodí to dobře, nemá smysl signál za předzesilovačem zeslabovat..

Nech to tak a pozoruj signál dlouhodobě. Pokud by přece jen někdy za určitých atmosférických podmínek k přebuzení vstupu nebo výstupu distribučního zesilovače došlo, použij nastavitelný útlumový článek, který se běžně za dvě stovky dá koupit hotový a výrobce u něj zaručuje přizpůsobení v akceptovatelné toleranci v celém rozsahu regulace.
A o tunery se neboj, ty vstupy snesou amplitudu signálu nejméně 0,5V bez omezení funkce, k poruše potřebují nejméně dvacetkrát tolik.

Jo a časové pásmo si nastav ve svém profilu.

EDIT: koukám, žes nevydržel a už to tady mezitím teoreticky rozebral. Musel jsem ještě po ránu od rozepsaného odejít, tak jsem to nečetl.
Nesouhlasím s těmi 300 Ohmy - je snad jedno, na jaké impedanci ta anténa šum generuje. Šumový výkon bude stejný.

[kapetr]

Odpovídám na tvou otázku a snad už odpovědi rozumět budeš (snad jsem měl nárok se jít konečně vyspat):
Ten vzorec je podle mne v pořádku a není ptákovina.

Tak to jsem "rád", že poté, co jste 3x za sebou mou (již jedinou) otázku tak nějak přehlédl, jste se až po té, co jsem to rozhřešil sám, konformně vyjádřil:

Kód: Vybrat vše

 ... a tím zhorší celkový odstup signál/šum o 1dB.
A je jedno, jaký má zisk i jaký je odstup S/N na jeho vstupních svorkách.

byť v přímém rozporu s Vaší dřívější argumentací. Např:

Kód: Vybrat vše

Při silnějším užitečném signálu (a větším odstupu signál/šum na svorkách antény) už můžeš počítat skutečně jen s tím jedním decibelem.

No nic, v každém případě děkuji za jinak užitečnou a motivující diskuzi a přeji hezkou neděli.


------------------- doplňuji:
ano na ohmech nezáleží - výkon zůstává, mění se jen napětí a proud.

P.S. jen by mě zajímal ten výkon šumu antény. pokud jsem jen spočítat kxTxB [W], tak mi vyšlo hooodně malé číslo

[Hill]

Upřesním: tu odpověď jsem začal psát v půl deváté ráno, ale musel jsem odjet a nechal ji rozepsanou. Vrátil jsem se před jedenáctou, odpověď dopsal a teprve po odeslání zjistil, že to tu mezitím je od tebe.
Žádné upozorňování na to, že se během psaní příspěvku objevil další, tu nemáme.
Mimochodem, to že "můžeš počítat jen s tím jedním decibelem", jsem sice napsal poněkud nepřehledně, ale ničemu to neodporuje (proto jsem dlouho nechápal, s čím jako polemizuješ), skutečně k poklesu S/N o jeden decibel dojde, ale při vyšším celkovém odstupu vlivem vyšší úrovně užitečného signálu už to nehraje nijak podstatnou roli. Přijímači bude jedno, jestli je S/N=41 nebo 40dB, ale nebude mu jedno, zda je S/N=10 nebo 9dB - v oblasti prahových úrovní signálu může ten jeden decibel rozhodnout o tom, zda to bude či nebude fungovat.

A ještě drobnost: to šumové číslo zesilovače mohou výrazně zhoršit signály mimo kmitočtové pásmo, které nás zajímá (a někdy i dost kmitočtově vzdálené), i když bezprostředně neruší, pokud jsou o nějaký ten řád silnější, než užitečný signál. Tomu lze odpomoci omezením šumové šířky pásma buď pásmovou propustí nastavenou tak, aby propouštěné pásmo ovlivnila co nejméně, ale také aby propustila na vstup co nejméně z nežádoucích oblastí kmitočtového spektra.
Nebo alespoň potlačením nežádoucích kmitočtů ještě před vstupem do předzesilovače vhodnou zádrží. Přece jen máme na pásmech dost přecpáno a zarušeno na to, aby se dal s jednoduchými a levnými prostředky realizovat dlouhodobě stabilní dálkový příjem. A nejen v pásmu UHF.