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Amateurfunk Sulingen
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   Author  Topic: dBm/Hz display  (Read 4413 times)
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Re:dBm/Hz display
« Reply #30 on: 01. July 2016, 14:29:51 »

Hallo Thomas,

habe die Kalibrierung ein µ geändert, vielleicht hilfts ja bei der Genauigkeit Deiner Anzeige. (Andreas hat mal wieder ultraschnell die neueste snapshot gebaut, vielen Dank!)

Allerdings ist vermutlich die Variabilität zwischen den Bändern (aufgrund der Bandpässe) und zwischen den unterschiedlichen mcHFs höher als das, was ich jetzt hoffentlich genauer kalibriert habe ;-).

Ich sehe das Ganze auch als eine Art Test, welche Genauigkeit mit einem doch recht einfachen SDR möglich ist. Beobachtungen bisher:

- Relativmessungen sind als zuverlässig anzusehen: auf +-1dB genau (bei Pegeln > -100dBm)

- Absolutmessungen je nach Bandpassfilter / Konfiguration / Mods jedoch höchstens +-3dB genau, in vielen Fällen vermutlich ungenauer.

73 de Frank
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Re:dBm/Hz display
« Reply #31 on: 02. July 2016, 08:03:45 »

Ich will hier mal kurz von meinen Erfahrungen mit der dBm / dBm/Hz -Anzeige berichten...

Ich habe mein S-Meter auf "old school" gelassen und die Anzeige in dBm oder dBm/Hz dazugeschaltet. Wohl wissend dass 73dBm == S9 habe ich zunächst meine KW-Antenne über einen Antennensplitter ( == -3dB) sowohl an meinen mcHF als auch parallel an mein kommerzielles Yaesu FT890 gehängt. Dann habe ich munter Signale verglichen.

Als erstes ist sofort aufgefallen, dass das mcHF-S-Meter auf einer leeren Frequenz im 40m Band auf S7 verharrte, während das des FT890 auf S3 stand. Alles, was unter S7 ankam, erzeugte auf dem FT890 eine S-Anzeige, auf dem mcHF war es nur laut und deutlich zu hören - die S-Anzeige bewegte sich nicht. Die dBm-Anzeige hatte auf der leeren Frequenz ein -115dBm/Hz. Bei Signalen war ein Anstieg des Pegels zu sehen.

Interessant wurde es bei stärkeren Signalen. Das S-Meter des FT890 und das des mcHF waren fast übereinstimmend, die dBm/Hz-Anzeige stets etwa 4...7 S-Stufen niedriger. Signale, die auf den beiden S-Metern mit (auch subjektiv brachialem Signal) S9 ankamen, waren in der dBm/Hz-Anzeige bei S2...S5 zu hören.

Das war durchgängig zu beobachten.

Als Letztes folgte der "Praxistest" im Betrieb.

Die ersten paar QSOs habe ich meinem Gesprächspartner den Rapport der dBm/Hz - Anzeige gegeben - was dazu geführt hat, dass er mir 5/9 gegeben hat und ich ihm 5/6. Und das trotz der Tatsache,dass er mit 100W gesendet hat und ich mit 10W. Auf dem "old school S-Meter" passte die Anzeige: dort hörte ich ihn ca. 10 dB lauter als er mich. Nach ein paar QSOs wurde mir das peinlich und ich habe die Rapporte wieder mit dem "old school S-Meter" gegeben. Nun stimmten die Verhältnisse wieder. Die dBm/Hz-Anzeige habe ich stets im Auge behalten. Die dort angezeigten Werte waren allesamt viel zu niedrig - gemessen an den Rapporten, die ich bekommen habe.

Als Fazit kann ich ziehen:
Es ist richtig, dass das "neue" S-Meter des mcHF die RICHTIGEN Pegel anzeigt. Aber kein anderes Instrument scheint das zu tun. Im Ergebnis wirken die ausgetauschten Rapporte unschlüssig und unlogisch. Einige OMs wollten gar Fehler in ihren Anlagen suchen (es kann ja nicht sein dass ich mit 10W besser zu hören bin als die mit 100W). Ich werde die neue Anzeige aktiviert lassen - aber das S-Meter auf "old school" - weil damit die "Rapportwelt" passt...

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Andreas
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Re:dBm/Hz display
« Reply #32 on: 03. July 2016, 07:24:24 »

Was mich stört, ist die Tatsache daß das S-Meter
schon ohne Antenne Werte bis zu S5 anzeigt

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Joachim
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Auch der längste Marsch beginnt mit dem ersten Schritt.
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Re:dBm/Hz display
« Reply #33 on: 03. July 2016, 07:27:42 »

Hat mich auch immer gestört. Zumindest mit Dummyload sollte es stets unter S2 sein. Wenn es mit Antenne mehr wird, kann das schon korrekt sein. Aber bei mir sind es schon nur mit Dummy S3...S7.

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Andreas
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Re:dBm/Hz display
« Reply #34 on: 04. July 2016, 15:05:39 »

Hallo Andreas, hallo OMs,

sehr schön, dass die dBm-Anzeige auch mal im praktischen QSO-Betrieb eingesetzt wird!

Meine Vermutung ist allerdings, dass hier noch ein kleines Missverständnis besteht, da möchte ich gerne ein bisschen erläutern:

Das S-Meter soll ja die Anzeige in dBm darstellen (S9 = -73dBm). Wenn Du jetzt die dBm/Hz-Anzeige als Grundlage für den Vergleich mit der S-Meter-Anzeige und den Rapport verwendest, bist Du bei SSB-Bandbreite (2.4kHz) dann bei dBm/Hz-Werten, die um ca. 34dB niedriger liegen (also ca. 6-S-Stufen) und genau das hast Du ja auch berichtet!

So kann man das händisch umrechnen:

Anzeige in dBm/Hz = Anzeige in dBm - 10 * log10 (Filter-Bandbreite in Hz)

-->  10 * log10 (2400Hz) = 33.8dB

Daher wundern sich Deine QSO-Partner berechtigterweise, wenn ein Signalstärke-Wert zugrunde liegt, der 34dB zu niedrig ist.

Auf der anderen Seite kommt es beim Rapport natürlich auch und vor allem auf den SNR an, der ja sehr unterschiedlich sein kann . . .


Leider zeigt das S-Meter in old school-Einstellung Fantasie-Werte an. Das hat es mit einigen kommerziellen Transceivern gemein. Ich sehe darin aber überhaupt keinen Grund, diese Anzeige für voll zu nehmen. Mit Fantasie meine ich, dass das S-Meter abhängig von den RF-gain-Einstellungen und der AGC-Einstellung völlig verschiedene Werte bei GLEICHEM Eingangspegel anzeigt. Daher spreche ich von Fanatasie, weil die Anzeige damit völlig unzuverlässig ist.

Das äußert sich auch bei Abschluss des Rx mit einem dummy load und den relativ hohen Anzeigewerten des S-Meters . . . oder wenn es Pegel über S9+30dB sind, da wird die Anzeige ganz unrealistisch . . .

Das kann man ändern und verlässliche S-Meter-Werte bekommen, wenn man im Menü das S-Meter auf "based on dBm" einstellt.

Ich habe überhaupt nichts dagegen, wenn das old school S-Meter für Rapporte und den QSO-Betrieb eifrig genutzt wird, denn es reagiert ja offensichtlich für viele Nutzer genau so, wie sie es gewohnt sind. Es ist somit hilfreich für viele Nutzer, das ist doch die Hauptsache!

Aber: wir sollten bei der Angabe von Signalpegeln nicht das old school S-Meter verwenden, sondern die dBm- oder die dBm/Hz-Anzeige, denn dies sind zur Zeit die einzigen halbwegs zuverlässigen Pegelmeseinrichtungen am mcHF, die unabhängig von Einstellungen (RF gain, AGC) die Messung erledigen. Dabei ist die dBm-Anzeige abhängig von der Filterbandbreite (siehe Formel oben!) und die dBm/Hz-Anzeige ist unabhängig von der Filterbandbreite.

Eine Umrechnung der angezeigten Werte der Anzeige in S-Stufen würde ich ausschließlich für die dBm-Anzeige empfehlen, denn ein Signal von -113dBm/Hz kann bei SSB-Bandbreite schon S8 entsprechen! (-113 + 10 * log10(2400) = - 79  dBm = S8)

So, nun ist aber Schluss mit der Rechnerei ;-)

Ich wünsche mir, dass jeder mit seiner spezifischen Einstellung des S-Meters und des dBm-displays glücklich wird, und erhoffe mir, dass möglichst viele auch verstehen, wie die Einstellungen und Umrechnungen zusammen hängen.

Und bitte: nutzt das old school S-Meter, wenn Ihr wollt und wie Ihr wollt und sofern es für Euch hilfreich ist.

Aber messt bitte keine Pegel damit und wundert Euch nicht über merkwürdige Werte bei Abschluss mit dummy load und auch bei Pegeln über S9+30dB!

Das könnt Ihr alles verhindern, wenn Ihr im Menü S-Meter "based on dBm" einstellt ;-).   

Have fun!

73 de Frank

« Last Edit: 04. July 2016, 15:06:45 by DD4WH » Logged

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Re:dBm/Hz display
« Reply #35 on: 04. July 2016, 18:12:47 »

Hallo Frank,

danke für deine Aufklärung mit dem Unterschied zu dBm <--> dBm/Hz.

Ich habe die letzte halbe Stunde mal auf dBm umgeschaltet und musste enttäuscht feststellen, dass die dBm-Anzeige bei Anschluß eines Dummyloads genauso umgerechnet "S7" angezeigt hat wie das "old school S-Meter". Das war auch der Grund, warum ich die dBm/Hz - Anzeige eingestellt hatte: dort stand das S-Meter bei "leerem" Band auf S2...S3 - genau dem Wert, den ich gefühlt erwartet hatte...

Also habe ich mal mit meinen Pegelgenerator das old-school S-Meter und die dBm - Anzeige verglichen und musste feststellen, dass die Abweichungen maximal eine S-Stufe betragen haben (oder 6dB - wenn man oberhalb von S9 gemessen hat).

Und auch ich möche noch ein Missverständnis aufklären:

Das "old-school S-Meter" ist sozusagen ein Kombiinstrument.

Wenn der Empfänger in den als "normal" definierten Parametern betrieben wird (== AGC auf ON und RFG auf maximale Empfindlichkeit, beim mcHF "50") dann - und nur dann - zeigt es den S-Wert der Gegenstation an. Dies ist die hauptsächliche Betriebsart, denn zu 99,9% ist eben die AGC auf ON und die RFG auf "50".

Sollte man jedoch daran mal geschaltet oder gedreht haben und ist darüber hinweg gekommen, die "normalen" Werte wieder einzustellen, dann kommt die Warnfunktion des old-school S-Meters: es geht in den Sprechpausen der Gegenstation oder bei leerem Band nicht auf NULL oder nahe NULL zurück, sondern es verharrt auf höheren Werten. Damit wird einem klar und unmissverständlich angezeigt, dass hier etwas nicht stimmt und man vermutlich schwache Stationen nicht mehr hören kann - weil man die die AGC abgeschaltet hat und manuell die Empfindlichkeit reduziert hat oder die RFG verdreht hat.
Ohne eine solche Anzeige kann es ehr leicht passieren, dass man eine "verdrehte" Einstellung vergisst und sich wundert, warum der Empfänger so taub ist

Ich werde in Kürze nochmal mit der Anzeige in dBm vergleichen - bin aber jetzt schon enttäuscht, dass ohne Antenne oder mit Anschluss einer Dummy-Load  -107 dBm in der Anzeige steht (das old school S-Meter steht auf "4"). Ohne Antenne bzw. mit Abschluss erwarte ich S1 - max. S2 (resp. -115...120 dBm). Mit Antenne kann es natürlich deutlich mehr sein.

Ich werde nochmal im praktischen Betrieb testen

73
Andreas
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Re:dBm/Hz display
« Reply #36 on: 04. July 2016, 19:06:06 »

Hallo Andreas,

danke für die Erläuterungen zum Kombi-Instrument S-Meter und zur Abhängigkeit der Anzeige von den Einstellungen. Wie gesagt, wer das gewöhnt ist und damit gut arbeiten kann, soll das old school S-Meter gerne nutzen. Nur bitte die Pegelmessungen nicht ernst nehmen, denn unter S6 und über S9+30dB stimmen die dann auch gar nicht mehr.

Dass bei Dir die dBm-Anzeige bei Abschluss mit dummy load 50Ohm dann bei S7 steht, ist bei mir nicht nachvollziehbar . . . Ich habe gerade eine 50Ohm dummy load an meinem mcHF dran und sehe -119dBm = etwas über S1 (dBm-Anzeige).

mit dummy load: -119dBm = -153dBm/Hz in 2.3kHz Bandbreite = S4 old school

mit Antenne (AAA-1 Active Antenna mit Doppelloop) ohne Signal:
-73dBm = -108dBm/Hz in 2.3kHz Bandbreite = S9+5dB old school

Dass die Antenne ohne ein Signal schon bei -73dBm liegt, ist der hohen Verstärkung der Antenne UND dem hohen man made noise-Pegel hier bei mir zu Hause geschuldet.

Stutzig macht mich wirklich der hohe Pegel bei Dir mit dummy load-Abschluss . . . Kann das noch jemand anders nachvollziehen? Das würde ich wirklich gerne wissen, woran das liegt!?

73 de Frank


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Re:dBm/Hz display
« Reply #37 on: 04. July 2016, 19:07:24 »

@Andreas: fällt mir gerade noch spontan ein: kann das an Deinem modifizierten MMIC-Vorverstärker liegen?

73 de Frank
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Re:dBm/Hz display
« Reply #38 on: 04. July 2016, 20:13:19 »

Hi,
ich habe mit Dummy-Load am Eingang folgende Werte:
40m, LSB, 2,3K Filter, Wasserfall Display, S2 old school, -117dBm
40m, LSB, 2,3K Filter, Spectrum Display, S2-S3 old school, -117dBm
Am S-Meter "sieht" man die "Hubschraubergeräusche" die das Display verursacht.

Den RX habe ich mit dem PGA103+ und der Relais TX/RX Umschaltung modifiziert.
Das ganze im Metallgehäuse und mit dem Abschirmblech zwischen den Platinen.

Noch was zu den angezeigten/gemessenen Pegeln:
bei einem Generatorpegel von -53dBm: Anzeige S9+20 / -51dBm
bei einem Generatorpegel von -33dBm: Anzeige S9+40 / -31dBm
bei einem Generatorpegel von -13dBm: Anzeige S9+50 / -22dBm

Irgendwo zwischen -33dBm und den -13dBm ist bei der Kiste irgendwie Ende mit der Linearität.
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73 de Klaus
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Re:dBm/Hz display
« Reply #39 on: 04. July 2016, 20:41:28 »

Ich habe auch gerade mal getestet:
Gerät noch ohne Gehäuse und Abschirmblech, PGA103+ eingebaut, Antennenbuchse offen,
auf allen Bändern zappelt das Old School S-Meter zwischen S1 und 2 und zwischen -120 und -117 dBm.
Nur auf 15m ist etwas "Hubschrauber" zu hören bei -115 dBm.
Ich hatte das S-Meter mal auf S 9 bei 50µV am Eingang eingestellt, das bedeutete Max RX Gain =6
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73,  Harri
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Re:dBm/Hz display
« Reply #40 on: 05. July 2016, 04:20:33 »

"Hubschrauber" höre ich nur, wenn ich weiß, dass das Geräusch da ist. Auf die Pegelanzeige hat das keine Einfluss, und bei Anschluss einer "echten" Antenne (im Gegensatz zum Dummy) ist das Geräusch vom atmosphärischen Rauschen völlig überdeckt. Auch andere Störgeräusche der ui-Platine sind im Betrieb nicht feststellbar, weswegen ein Abschirmblech hier entbehrlich ist. Einzig der 16 MHz-Oszillator der MCU ist deutlich vernehmbar - aber den brauchen wir ja vielleicht noch (Auto-Twinpeaks-Erkennung...).

Die dBm-Anzeige steht je nach Band auf -107...-111 dBm, das old-school S-Meter habe ich jetzt durch eine Einstellung "Max RX Gain 5" auf S2...3 gebracht. Damit deckt es sich jetzt mit der dBm-Anzeige (vorher stand max RX Gain auf 2). Nach ersten Tests /Vergleichen zeigen old-school S-Meter und dBm-Anzeige jetzt fast identische Werte an. Allerdings war noch kein Signal stärker as 9+20 dabei...

Der heutige Tag wird mehr Erkenntnis bringen.

Aber auf Werte unter -111 dBm komme ich nicht - auf keinem Band, mit keinem Abschluss... Ich hatte als besten Wert (keine Ahnung, wovon das abhing) mal -115 dBm. Das bekomme ich aber aktuell nicht mehr hin. Das S-Meter keines meiner kommerziellen Geräte steht auf etwas > S1 wenn ich das Gerät ohne Antenne bzw. mit 50 Ohm Abschluss betreibe. Ich habe noch nicht ausgerechnet, wieviel Widerstandsrauschen ein 50 Ohm Widerstand erzeugt - aber ich denke, mehr als S1...S2 sind es auf keinen Fall. Und das wären Werte -115 dBm oder niedriger.

3
Andreas
« Last Edit: 05. July 2016, 05:19:00 by DF8OE » Logged

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Re:dBm/Hz display
« Reply #41 on: 05. July 2016, 08:01:59 »

Hallo Andreas, Harri, Klaus,

vielen Dank für Eure Beobachtungen.

Da scheint ja noch ein wenig Musik drin zu sein bei der Empfindlichkeit des Empfängerteils. Offensichtlich sind da je nach verwendeten Bauteilen, Schirmungen etc. Unterschiede in der MDS von 11dB (-118dBm vs. -107dBm) drin!

Das sind allerdings alles Empfindlichkeiten, die für 99.9% der Fälle völlig ausreichend sind, weil die Antennen meist sehr viel höhere Rausch-Signale von den vielen Fernsehern, DSL-Leitungen, Schaltnetzteilen etc. einfangen, so dass diese Empfindlichkeit nicht wirklich ausgereizt werden kann.

Nur in fast völlig störungsfreiem Gelände (Waldgebiet: > 2km zur nächsten festen Behausung) und einer extrem niederpegeligen Empfangsantenne (K9AY ohne Verstärker) hatte ich mal Probleme mit zu wenig Empfindlichkeit des mcHF (aufgrund der Störungen durch die Aktualisierung des spectrum display), aber das war auch ein Signal von den Salomonen Inseln ;-) (SIBC auf 5020kHz).

Übrigens sind die Hubschraubergeräusche stark unterdrückt, wenn man das spectrum display ausschaltet! Das kann bei extrem leisen Signalen manchmal hilfreich sein.

Ich kann einige Eurer angegebenen Werte nicht gut interpretieren, weil nicht angegeben ist, wie sie gemessen wurden.

Könntet Ihr bitte immer angeben, auf welcher Grundlage Euer S-Meter arbeitet? Also etwas so:

S8 (old school) oder S8 (dBm)

Und bitte dBm-Werte nur von der dBm-Anzeige ablesen, nicht die S-Werte in dBm umrechnen, sonst könnte es sein, dass wir aneinander vorbei reden.

Bitte auch nicht vergessen, den Eingang mit 50Ohm abzuschließen, wenn man die "Referenz" des eigenen mcHF misst.

Die Messung mit dummy load misst aus meiner Sicht nicht nur die Rauschspannung des 50 Ohm-Widerstands (das wären -174dBm/Hz, entspricht also in SSB-Bandbreite: -174dBm + 10 * log10 (2400Hz) = -140dBm), sondern vor allem das Rauschen aller Empfänger-Bauteile bis zum ADC (und ist auch noch limitiert durch die dynamic range des ADC, wenn ich das richtig verstanden habe: wir erwarten da Wunder von unserem simplen Codec: Pegel von -140dBm bis -10dBm sollen richtig verarbeitet werden, das sind 130dB dynamic range, das ist utopisch für dieses simple Bauteil)! Und diese Bauteile machen dann das Hauptrauschen aus. Daher ist es völlig richtig, wenn der mcHF im dBm-display dieses Rauschen anzeigt und der Pegel wesentlich höher ist als -140dBm. (übrigens liegt der noise floor des Hilberling PT-8000 (ohne Vorverstärker bei 500Hz Bandbreite) schon bei -128dBm ! http://www.sherweng.com/table.html).

Auch bei Anschluss einer Antenne ist es völlig richtig, wenn der mcHF die Summe des Rauschpegels des Empfängers plus das Rauschen der Antenne = atmosphärisches Rauschen + man made noise anzeigt. Das kann dann durchaus mal -73dBm = S9 (based on dBm) sein!

Daher sollte man sich aus meiner Sicht daran gewöhnen, dass ein Pegelmessgerät wie ein S-Meter bei angeschlossener Antenne OHNE SIGNAL einen Pegel von S1 bis S9 (oder sogar noch höher) anzeigen kann, je nachdem wie die Antennen-/Störsituation ist. Alles andere wäre dann kein Pegelmessgerät.

Wir sind das allerdings nicht gewöhnt von einem S-Meter, weil sehr viele kommerziellen Geräte die Pegel genau so wie das old school S-Meter falsch messen (zur Begründung und empirischen Daten bitte ins mcHF-Wiki schauen).

Ich finde es auch nicht verwerflich, wenn man ein S-Meter (wie es beim old school S-Meter geschehen ist) so entwirft, dass es nützlich und hilfreich für die Abwicklung von QSOs ist. Aber aus meiner Sicht gibt es keinen Kompromiss, der das old school S-Meter in irgendeiner Weise zu einem verlässlichen Pegelmessgerät machen würde (vor allem, weil die Anzeige abhängig von Nutzereinstellungen wie RF gain, AGC, RFgainMax ist). Die Zuverlässigkeit gibt nur die dBm-Anzeige her (und auch diese hat ihre deutlichen Schwachstellen bei der Genauigkeit unter -110dBm und über -30dBm ;-)).

Daher ist ja auch beides einstellbar im display menu:
S-Meter (oldschool oder based on dBm oder based on dBm/Hz)
dBm-Anzeige (OFF oder dBm oder dBm/Hz)

Aber was die Empfindlichkeit der verschiedenen mcHFs so unterschiedlich macht, würde mich dann doch interessieren . . . bei meinem mcHF habe ich den Standardvorverstärker drin, die Diodenumschaltung für RX/TX und kein Abschirmblech . . .

73 de Frank
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Re:dBm/Hz display
« Reply #42 on: 05. July 2016, 08:17:25 »

Ich habe bei allen Geräten mittlerweilen eine Relaisumschaltung, bei dreien ist es der PGA103-Vorverstärker, bei den anderen die Standard-Transistorschaltung.

Ich habe das Glück, hier in so einer ruhigen Gegend zu wohnen. Ich habe keinerlei (!!) Störungen durch manmade-noise bei mir in der Umgebung. Keine Schaltnetzteile, keine PLC-Modems - es ist RUHE.

Aktuell höre ich auf 40m.

Dort habe ich mit Dummy -110 dBm.
Das old school S-Meter zeigt (nach Korrektur des max RF Gain auf 5) S3 an.

Wenn ich meine Antenne anschließe (Dipol 2 x 27m, Speisepunkt 16m über nassem Grund, gespeist mit 26m Hühnerleiter, davor angepasst mit Automatiktuner CG3000 und symmetriert mit Balun), habe ich
-90 dBm
Das old school S-Meter zeigt S7

Bislang konnte ich keine bemerkenswerte Differenz zwischen der dBm - Anzeige und dem old school S-Meter in exakt dieser Betriebsweise feststellen. Das stärkste Signal war 9+20 - was darüber passiert, weiß ich noch nicht. Ebenso sind Feldstärken unter S7 nicht nachvollziehbar, weil dort heute mein Rauschteppich liegt.

73
Andreas
« Last Edit: 05. July 2016, 08:24:12 by DF8OE » Logged

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