Hur många mellanfrekvenser ska en mottagare ha ?

SM5ZBK

Member
Jag har försökt lära mig lite om skillnaden mellan mottagaren i olika transcivers. Just nu känner jag mig rätt förvirrad när det gäller hur många mellanfrekvenser som man ska ha.
En del har två, en del har tre, DSP-mottagare har ofta två men en del har tre och det finns även analoga mottagare som har två.
Vilket är egentligen bra ?
Jag har läst både att två MF är otillräckligt och att det är bra. Hur är det egentligen?
Tre MF vill man tydligen slippa men det är visst bra ändå och vissa mottagare skulle visst må bra av tre istället för två. Hur är det egentligen?

73 de en något förvirrad SM5ZBK.
 
Ett bra svar vore kanske att en bra mottagare har ingen MF, eller högst en.
Ingen MF kanske vi får i framtiden när en DSP kan jobba direkt på antennen.

En första MF krävs för att överhuvudtaget skapa en superheterodynmottagare.
Med en hög första MF, (40 - 75 MHz) hamnar spegelfrekvensen långt bort och kan dämpas med upp till 110 dB. samtidigt behöver frekvensyntesen bara täcka ett lite frekvensområde i oktaver räknat, vilket gör att den blir ren.

Med en låg första MF kan man skapa en mottagare med god selektivitet redan tidigt i mottgaren, men speglarna och MF genomslaget är ett stort problem. Spegeln kan dämpas 70 dB på låga HF frekvenser vilket ofta inte är tillräckligt. Och sämre på de höga HF banden.
Hembyggen och enklare stationer med bara ett eller få amatörband bygger på den ideen. Nya band, eller bra prestanda utanför amatörbanden kan bli svårt. Extra förslektion kan krävas.

Med hög första MF krävs en efterföljande låg MF för att kunna ha bra filter, exvis då 9 MHz eller 455 kHz. Att hoppa direkt till 455 kHz från den höga MF kräver bra filter i första MF, och blandare av dubbelbalanserad typ. Helst blandare som undertrycker oönskat produkt. Sådan är dyra och patenterade. Finns bla i IC-7800, 7700, 7600.
Men då blandar man ner till 37 kHz, där DSP kan göra det stora jobbet.

Förr fanns upp till fyra MF:ar, med kristallfilter i minst två MF:ar, då kunde man skapa en, eller till och med två passbandstuningar, analogt då. Ibland försågs dessa med fantaisnamn.

Ser vi i QTC där man ser under luppen på TS-590S finner vi en blandning av mottagare med hög och, eller låg första MF. Men med en enklare DSP och mindre utvecklad DSP krävs mer analoga kretsar. Bl.a ser vi att FM detekteras med en gammalmodig FM disktriminator trots att en DSP finns. Ett underligt bygge.

Så det finns nog inget direkt bra svar på exakt vad som är bäst eller mest efterstävansvärt.

Man kan bygga en extremt bra mottagare med bara två MF:ar, exvis IC-7800 och dess efterförljande.
Man kan även använda bara två MF:ar med avsikt att bygga så billigt som möjligt. Med en DSP av enklaste slag i LF delen finns i alla fall ordet DSP med......

För 20 år sedan började man i Amerika att bygga med hög första MF och en eller två 9 MHz MF:ar. Att åstadkomma en LO med hög frekvens var svårt och man blandade med kristaller. Sen kom PLL och det belv enklare och renare mottagare, som dessutom kunde användas utanför amatörbanden. Men då mätte inte RRL IMd på små avstånd. Och de var bra ändå..... HF stegn avskaffades i vis mån då. Någon utredning sade att man inte behövde så hög känlsighet på HF. detta var enligt min mening fel, radioamatöre kan utnyttja mycket högre känlsighet särsklit 21 - 50 MHz. Det var där IC-751A (1983) slog igenom stort. Både känslig och med goda andra egenskaper. Flera MF:ar gav PBT med mera.

Nu är det populärt i Amerika med låg första och enda MF. Nackdelarna är dålig spegelundertryckning, dålig undertryckning av MF genomslag. Hög distorsion då en renare DSP mottgare blir så mycket bättre än gammaldags kristallfilter i MF. Men den statiska mätningen av IMD på korta avstånd gynnas av konstruktionen.

Jag menar att Imd på stora avstånd är en viktigare sak, dvs mellan BC banden och den Imd som hamnar på ett amatörband. Många hör en gröt av BC stationer på 18 MHz exvis.

Ett stort ämne där det finns lika många synpunkter som det finns folk som bryr sig.
Det finns idag oxo fler möjligheter med nya komponeter, som DSP att bygga på olika sätt och få skapliga resultat.

De
SM4FPD
 
Hur vet man om en mottagare "tål" att bara ha två MF ?
Jag har exempelvis läst att IC-718 har två men att IC-7200 har tre. Är det så att IC-718 har finare blandare och "tål" att bara ha två MF, medans IC-7200 behöver tre?

Vad är nackdelen med att ha många MF?
 
Den allra bästa mottagaren har inga mellanfrekvenser alls.

En ren DSP-mottagare som arbetar med "direktsampling" tar hela mottagarens frekvensområde och omvandlar det till en bitström som sedan går in i digital signalbehandling.

När man gör så slipper man alla de problem; spegelfrekvenser, oscillatorbrus samt icke-ideala mellanfrekvensfilter som kännetecknar mottagare som innehåller blandare och konventionella oscillatorer samt filter.

Allmänt sett så blir mottagarna "bättre" ju färre blandningar de innehåller.

Helst skulle man se att en enda hög mellanfrekvens vilken ligger över signalfrekvensområdet användes, så att problemet med spegelfrekvenserna minskade.
Problemet med detta är att det är svårt, för att inte säga omöjligt, att göra tillräckligt smala konventionella filter på dessa frekvenser.

Alternativen är då antingen att lägga mellanfrekvensen mitt i signalfrekvensområdet (t.ex. på 5 eller 9 MHz) och ta problemet med spegelfrekvenserna, eller att blanda en gång till
så att selektiviteten kan åstadkommas på lägre frekvenser.

Om man blandar flera gånger så försämras mottagaren i minst två avseenden, storsignalegenskaper och undertryckning av falska signaler. En mottagare med t.ex. tre eller flera blandningar behöver utformas mycket omsorgsfullt så att inte olika spurioussignaler genereras genom kombinationer av alla oscillatorer som finns i mottagaren.

Dessutom riskerar flera blandar- och förstärkarsteg tidigare i mottagaren att överstyras av starka grannkanalsignaler som kommer att kunna ta sig ända fram till det selektiva filtret som sitter före den sista MF-förstärkaren. Nivåreglering eller AVC fungerar inte som man tänkt sig om man tar ut styrsignalen till denna före huvudselektiviteten.

Ifall man använder en hög första MF-frekvens och en mycket låg andra får man ett problem som sammanhänger med att spegelfrekvensundertryckningen för den andra MF-frekvensen inte är tillräcklig. Detta ställer krav på det första MF-filtret, och det kan även bli nödvändigt att använda en blandare som undertrycker spegelfrekvensen för den andra mellanfrekvensen.

Trenden i materiel med höga prestanda är att hålla ner antalet blandningar.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
SM5ZBK, för att jämföra IC-718 och IC-7200.

IC-718 har bara två MF:ar för att göra den billig. Dock den har kristallfilter i första höga MF och en blandare som undertrycker spegeln som bildas där. Med 455 kHz som andra och sista MF kan man använda billigare keramiska filter som inte alls är dåliga.
DSP i IC-718 arbeterar i LF delen och kan göra dynamisk brusreducering och autonotc. Dvs IC-718 är en vanlig analog radio med filter.

IC-7200 bygger på samma princip vid första och andra blandningen, dvs hög och sen 455 kHz, men behöver en sista låg (26 kHz) MF för att DSP skall klara av det. Här har man valt att göra en tredje MF av det skälet att man inte kan ha en fullvuxen DSP i en radio som inte bör dra 3 Amp i RX. Med mycket goda blandare och bra filter, med måttlig bandbredd och låd distorsion, i de första MF:arna , samt inte minst minimalt med förstärkning i analoga steg före DSP får vi en mycket bra app. Som dessutom har filterfabrik. Här gör DSP MF förstärkning, MF-filter, AGC, dubbla PBT och detektorer, samt det motsatta vid TX.

IC-7600 har två MF:ar men för att blanda från hög 65 MHz till 36 kHz DSP MF krävs mycket påkostad blandare, då blir det dyrt, och patenterat, färre MF:ar ger en extremt god mottagare.

Karl Arne skriver att mottagarna blir bättre ju färre MF:ar, därmed blir det färre lokaloscillatorer, så vinner vi i lägre bredbandigt oönskat brus som kan blanda sig med starka stationer på stora avstånd, +-10 kHz till +-2000 kHz. Man få således inte stanna vid antal MF, vilken MF och filter i respektive MF, utan lokalosc är nog så viktig.
På de dyraste riggarna med mycket ren sådan blir det PLL system. Annars tar DDS synteser mark. Att dubbla en DDS syntes som i TS-590D kan ha sina sidor. Men görs på de band där inte ARRL mäter detta. Vi ser idag riggar där detta brus till och med stiger på större avstånd. Men nu gällde tråden ju mellanfrekvenser.



De
SM4FPD
 
Karl Arne skriver att mottagarna blir bättre ju färre MF:ar, därmed blir det färre lokaloscillatorer, så vinner vi i lägre bredbandigt oönskat brus som kan blanda sig med starka stationer på stora avstånd, +-10 kHz till +-2000 kHz. Man få således inte stanna vid antal MF, vilken MF och filter i respektive MF, utan lokalosc är nog så viktig.

Den stora poängen ur oscillatorbrussynpunkt med att ha en mottagare utan mellanfrekvenser är att brustillskottet nära mottagarens mittfrekvens blir så mycket mindre.

En oscillator med PLL får ett brus som stiger snabbt när frekvensavståndet minskar, vilket beror på att reglerslingan inte förmår motverka brus hur mycket som helst, och på att bruset från referensfrekvensen multipliceras upp.

I DSP-mottagaren finns inte denna mekanism, utan oscillatorbruset blir inte så mycket sämre än den oscillator har som genererar samplingklockan för ingångssteget. Sådana mottagare får överlägsna blockeringsegenskaper, som dessutom är ganska oberoende av frekvensavståndet mellan nyttosignal och störsignal.

Arbete med extremt rena DDS-synteskretsar pågår hos halvledartillverkarna, men ännu har ingen sådan gjorts som kan jämföras med direktsampling.
Man har ännu att välja mellan PLL-baserade syntesers spuriousundertryckning eller brusegenskaperna hos DDS-baserade.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
fler mellanfrekvenser kräver fler blandare,
de flesta blandarna i köperiggar är väl passiva DBMer.
DBMen har ju en del egenheter som är svåra att tämja om man ska nå en perfekt mottagare, DBMen blir liksom roten till allt ont.
DBMen har förluster, likaså finns förluster i filtren som finns före efter DBMen så då måste man addera pre och post förstärkare. Och förstärkare har också en del egenskaper som är svåra att tämja om man ska nå en perfekt mottagare. Ofta sitter ett kristallfilter nära DBMen och enkla kristallfilter har både förluster och egenskaper i samband med DBMer som är svåra att tämja.

Tittar man på kretsschemat på en del köperiggar ser man att filter, kristallfilter, förstärkare och DBM är ihopsatta på enklast möjliga sätt med en dämpsats mellan delarna (det blir billigast så) och trots det så är "konsumenterna" idag bara nöjda?.
Tittar man på kretscheman där man försöker skapa "en bättre mottagarkedja" och har gjort både designsimuleringar och mätningar mellan delarna (filter,xtalfilter, förstärkare, dbm) så hittar man individuella kretstillägg/anpassningar till komponenternas in situ egenskaper - och först då är prestanda förbättrade sett ur mätinstrumentens vy.
men om man kan höra skillnaden mellan den enkla och in situ anpassade mottagaren vet jag inte, spurrarna blir kanske färre och storsignalegenskaperna bättre.

Sen finns andra blandare än DBM, de flesta har i stor sett sämre spegelfrekvensegenskaper. H-mode blandaren verkar bättre än DBM men den är väl ytterst ovanlig i köperigggar och riggar med H-mode har få mellanfrekvenser generellt.

En aktiv DBM löser problemet med kristallfiltrets egenskaper och man eliminerar även en post(IF)-förstärkare med egenskaper som måste kompenseras utanför blandaren.
Aktiva DBMer är väl även den ovanlig i köperiggar. EDIT: K3 har en aktiv 1:a mixer och kanske är det en del av förbättringarna ijfm K2s 1:a passiva mixer.
 
Last edited:
Jag har suttit och titta i en massa broschyrer nu och jämfört vad olika apparater har för mellanfrekvenser.
Något som jag funderar på är hur stor skillnad det gör mellan två olika MF. Är det någon större skillnad mellan första MF på 69,0155, 68,33, 64,455 och 40,455 MHz ? Är det väldigt stor skillnad mellan 64,455 ch 40,455 Mhz ?

Samma sak när det gäller MF:en som går till DSP:n. Har jag förstått rätt att den mellanfrekvensen mest bestäms utifrån vad DPS:n orkar ?
Jag har sett apparater med 36, 30, 24 och 15,625 KHz. Hur stor skillnad blir det mellan
36 och 30 KHz ?
 
Ang. 1:a IF
Om en första IF har en hög frekvens så är det så att LO frekvensen också är hög, och med en hög LO frekvens följer problem med fasbrus från LO, brus som följer med upp till första blandaren i första IF. Brus betyder sämre prestanda i mottagaren.
Att minska LO bruset har varit en utmaning.
Ett alternativ är att ha en lägre första IF och därmed en lägre LO, vilket ger möjlighet till lägre brus - och därmed något bättre prestanda i mottagaren.
VCO & DDS var populärt när det kom men brus har varit ett problem på höga genererade frekvenser.

Ang 2: if + dsp
en DSP IF på 30kHz ger INTE automatiskt bättre mottagarprestanda än en DSP IF på 15kHz.
Det som bestämmer om mottagaren får bättre prestanda är en kombination av flera saker, i kortfattade ord: ADC kretsen i sig måste ha stor dynamik, lågt antal interna spurioser och ett lågt brusgolv. Klockan (DSP LO) som driver ADC måste ha lågt fasbrus samt hög precision för att inte skapa variationer som även det leder till brus i ADC.

Ju nyare apparat desto längre har man kommit på stegen av förbättrade lösningar och komponenter - men det finns även undantag.
Alla(?) DSP i apparaterna som säljs har 24bitars ADC, vilket är ett minimum, samt 32 bit DSP. T.ex K3 har 15kHz IF DSP medan ic-7600 har 30kHz och båda är nära konkurrenter om mottagarprestanda där man jämför IMD och MDS.
 
Valet av första MF i en "heltäckande mottagare" dikteras främst av kraven på spuriousundertryckning.

När MF ligger nära signalfrekvensområdet ökar risken för att distorsionsprodukter av signaler på MF/2 eller MF/3 genereras i blandaren och kommer vidare i mottagarens signalkedja. Dessutom förbättras spegelfrekvens- och MF-undertryckningen genom en hög första MF.

Nackdelen med höga MF-frekvenser (t.ex. 99, 139,3 och 125,2 MHz som förekommer i professionell materiel) är att det blir allt svårare att göra smala filter på dessa frekvenser, och prestanda på dem blir diskutabla. Dessutom kommer spegelfrekvensen från den lägre andra MF:en att bli svårare att undertrycka. En kompromiss ligger i området 40 - 60 MHz.

Valet av andra MF är en ren dimensioneringsfråga. En hög andra MF som matar DSP ställer höga krav på beräkningskapaciteten i efterföljande steg, eftersom Nyquist-villkoret fordrar att samplingstakten är minst den dubbla MF-frekvensen.

Är då upplösningen på A/D-konvertern stor skickas en syndaflod av data till DSP som måste kunna behandla dessa i realtid. En 24 bitars A/D-konverter på en 30 kHz MF skapar ett nettodataflöde av minst 1,44 megabit/s. Tidiga DSP-realiseringar använde olika "knep" som "dithering" för att få ner dataflödet till hanterbara nivåer med dåtidens DSP:er.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Intresssant diskussion, om man tittar rent praktisk på det hela och jämför två "top dogs" i form av ic-7600 med 1:a mf på 64,455 Mhz och yaesu ft-5000som har 1:a mf på 9 Mhz, båda har ju fått lysande rescensioner som extremt bra mottagare.

tydligen två olika tänkande men spelar det nån praktisk roll ?, är nån av dom två en bättre mottagare än den andra ?
 
Tittar man dimensioneringsmässigt på det hela så är det lite lättare att få till
en riktigt bra mottagare om man gör avkall på att mottagaren ska vara "heltäckande" och placerar första MF mitt i signalfrekvensområdet.
Det går som bekant inte att göra en mottagare som går att avstämma genom sin mellanfrekvens.

På t.ex. 9 MHz går det fortfarande att tillverka filter med smala bandbredder och mycket bra prestanda, vilka kommer att avlasta resten av mottagaren från starka grannkanalsignaler.

Det finns inte samma möjligheter att göra detta vid en första MF på t.ex 64 MHz.
Då kommer grannkanalundertryckningen riktigt nära mittfrekvensen att bero dels på oscillatorns brusegenskaper och på storsignalegenskaperna hos den första MF-förstärkaren.

När man har en smal (t.ex. 500 Hz) bred första MF kommer brusegenskaperna hos oscillatorn att dominera, och med moderna synteskretsar är bruset riktigt nära mittfrekvensen åtskilligt lägre än hos faslåsta synteser.

Att kunna avgöra genom lyssning i "praktiken" vilken mottagare som är bättre än den andra är mycket vanskligt, eftersom man inte vet i förväg vilka egenskaper de signaler man lyssnar på har. Endast riktigt dyra signalgeneratorer har sådana egenskaper att de är väsentligt bättre än de bästa mottagarna.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Idag vill alla radioamatörer att en HF station skall ha 50 MHz amatörband.
Gör man då en uppblandande mottagare bör ju första MF vara en bra bit över 50 MHz, 65 MHz verkar vettigt då.
En högre första MF ger en lokaloscillator i VHF området vilken blir mer brusig, och MF:ar på upp till 120 MHz har förekommit.
Med 65 MHz första MF hamnar första Lo på c: a 66 120 MHz vilken är en oktav. Mottagaren lyssnar då 1 - 60 MHz vilket är nästan 6 oktaver. Det är lättare att göra en frekvenssyntes med liten område. Med 65 MHz 1:a MF kan man uppnå 100 dB spegelfrekvensdämpning.
Med 9 MHz som första MF kommer spegeln att bli väldigt dåligt dämpad på 50 MHz, kanske bara 30 dB. De bästa andra banden på HF får en spegeldämpning på max 70 dB, amatörband omkring 1:a MF:en 10,1 MHz exvis kommer att få dålig dämpning av MF:en.
Extra förselektion kan hjälpa den med låg första FM.

De
SM4FPD
 
I många år försökte jag att som hembyggare leta efter den ultimata kompromisslösa multiband, multimode, multieffekt etc -radio. Ett ganska lärorikt arbete, men oj så många oavslutade projekt som finns i vägrenen...

I stället bestämde jag mig för att utnyttja kunskapen om olika band och moder till att börja bygga monoband, monomode, monoeffekt etc, dvs en radio som inte har några avgörande kompromisser. Många tänker säkert att det blir en väldigt begränsad radio, så tänkte även jag, men tänk så fel man kan ha...

När man jämför olika monobandare med traditionella multi - multi stationer inser man snabbt hur mycket som offras på multikompromissradions altare.
När man använt en mottagare utan AGC-hantering vet man hur signaldynamik kan locka fram närmast ohörbara signaler etc.

Visst kräver detta kunskap av användaren, man behöver veta vilka signaler man vill lyssna på/efter osv. Men den kunskapen är möjlig att uppdatera när användning leder till erfarenhet, och erfarenheten ger ökad kunskap som ger möjlighet till ytterligare erfarenhet, osv. Den" AGC-hanteringen" är bättre att sträva efter när den finns hos operatören.
 
För att förstå detta med fördelar och nackdelar med val av MF och antal MF är det viktigt att lära sig hur många radiostationer är uppbyggda.
Ett bra exemplel på fördelar och nackdelar med låg första MF är IC-701, den kom 1977. Men är än idag en höjdare, (om man kan hålla den igång)
Den har 9 MHz fösta MF (obs jag avrundar sifforna).
Den har fem amatörband, varför kommer vi att förstå.
Varje band har en avstämd förstärakre, preslektor, där man för varje amatörband filtrer fram just det frekensområde som behövs, exvis 3,5 - 4 MHz. Där varje HF stegs transistor är optimerad för känslighet etc per band.
Första MF 9 MHz med ett två poligt kristallfilter, lie gain och sen ett SSB huvudfilter. mer gain och en blandare som ger oss 10,7 MHz MF, mer gain och slutligen ett ytterligare SSB filter. sen detektorn, en väl balanserad dubbelbalanserad blandare som produktdetektor.
Vad vi ser är en mottgare med huvudselektivitet väldigt tidigt i mottgaren. Mne för att slippa det bredbndiga brus som sådana konstruktioner ofta ger finns ett SSB filter även sent im mottgaren. med två MF:ar och två SSB filter kan na få ett IF shift, i detta fall som även minskar bandbredden vid användning. Man kan då skapa CW bandbredd och variabel bandbredd.
Två (BARA) mellanfrekvenser men ändå variabel bandbredd.
Nackdelar då?
Lite klen spegelfrekvensdämpning kanske inte mer än dagens mode, med låg MF riggar har.
Inga nya band möjliga, det skulle kräva en ytterliagre PLL ett ytterligare HF steg avstämt till bandet.
Ej överhuvudataget möjligt med 10 MHz bandet då MF skulle sipprra igenom.
Dyrt!
Det krävs ju en PLL per band. IC-701 hade en mycket avancerad frekvenssyntes som har 5 PLL:er med fem VCOer. svårtrimmad och svår att förstå.
Dyrt!
Idag fixas detta med DDS:er dock på bekostnade av spektral renhet. Idag kan na få 1, 10 Hz steg.
De fem olika HF stegn gav jämn känlighet över 1,8 till 29 MHz, vilket är svårt att göra utan denna dyra konstruktion, eller med hög första MF.
Fördelar då?
Smal mottagare i tidigt skede är ju populärt idag.
Bra IMD för signaler från stora avstånd gneom de smala presektorerna.

Idag bygger man inte så, då ett kristallfilter sent i mottagaren blir för dyrt, utan där ersätter en DSP. Av ibland tvivelaktig prestanda.

Då det var populärt med filter tidigt i mottagaren, och även at köra utan HF steg, dvs amerikanska riggar typ Atlas av alla de variationer, då PLL bannlystes, PTO tiden, nackdelen var då ett brett brus från en högförstärkande MF. Något som IC-701 inte gav.
man hörde vääääääässssss trots CW filter i hörlurarna. LF filter gav bara en tredje brusfärg i örat.

Idag skulle en rigg som inte täcker hela kortvågen inte gå att sälja, att det sen kan bli en överraskning att den täcker men med dåliga prestanda är en annan sak. Det krävs då hög första MF.
Kraven idag är att det skall gå att öppna för nya band som kan tänkas komma.


Min avstikt är att bredda kunskap, så att var och en kan bilda sig en egen uppfattning. Jag tycker att IC-701 är ett gott exempel på en seriös konstruktion som tydligen idag blir till del populär igen. Att förstå att det inte går att svara med en siffra på trådrubrikens fråga. Det hela är mer komplext.



Nej! det finns ingen uppgradering för nya band till IC-701.




de
SM4FPD
 
Back
Top