S-enhet - Effekt - antennförstärkning?

SM0AOM

Well-Known Member
"Lingon" var ett stående skämt om både TD90 och CR90. "S-metern" i CR90 torde ha varit en av de allra "snålaste" i mannaminne.
Inte ens riktigt starka signaler gav mer än 4-5 "lingon" av totalt 16.

Däremot var "bananer och tomater" något som jag först hörde på repeatrarna i SM6 1981 måste det ha varit.

Jag hade en Trio FM-apparat i min bil, och den var vanligen på när jag pendlade till ett uppdrag som jag hade söder om Göteborg.
En dag när jag var på hemväg till Landalabergen hörde jag en konversation som gick ut ungefär på detta:

Amatör A hade fått kontakt med amatör B via Guldhedsrepeatern. Signalstyrkerapport efterfrågades, och amatör A rapporterade då
"Du e la fyra bananer å två tomater...".

Efter att ha funderat ett ögonblick så gick det upp för mig att det var LED-staplarna i S-metern hos en nyintroducerad FM-apparat som avsågs.
Det fanns fyra gula dioder som indikerade signalnivåer upp till "S9" och röda dioder för nivåer däröver.
Jag skrattade så att jag fick ont i magen och fick köra in till trottoaren för att inte bli någon större trafikfara än vad jag redan var...
 

SM0AOM

Well-Known Member
Men en fråga uppstår, låt oss säga att vi kör med en DubbelsZepp med stege.
Antennavstämmare, balanserad eller med balun för balansering, jag tillåter mig att tro att en aldrig så fin S-meter med dBm skala visar lite vad som helst efter en sådan impedanskarusell

Det är vid sådana tillfällen som det inte är alldeles fel att ha lite "formella kunskaper", just denna frågeställning behandlades
i "Elkrets C" och "Teknisk Elektronfysik".

Varje antenn har egenskapen att den fångar upp energi från de omgivande elektromagnetiska fälten, vilket man för det mesta
uttrycks så att en viss "absorptionsarea" finns och den finns i en viss "effekttäthet". Effekten som antennen levererar är helt enkelt
absorptionsarean multiplicerad med effekttätheten.

Detta är helt oberoende av vilken impedans som antennen uppvisar mot sin matarledning, och så länge som matarledningen och anpassningsnätet har låga förluster kommer all effekt som antennen uppfångar också fram till mottagaren.

Nu uppstår två fall, det ena när det är effektanpassning mellan antennen via avstämmaren till mottagaren, och då kommer all signal också att levereras, så länge som anpassarens matchningsområde är tillräckligt.
Om det finns -100 dBm att tillgå kommer också en korrekt indikator att visa -100 dBm, eftersom mottagaren endast kan visa den effekt som faktiskt kommer fram.

Det andra fallet är ifall det blir missanpassning från antennen via balunen till mottagaren. Då kommer en del av energin att reflekteras åter, och hur mycket beror på storleken av missanpassningen.

Vi kan här anta att ett SWR (50) av 10:1 finns mellan antennens källimpedans och mottagarens ingångsimpedans.

Då uppstår en missanpassningsförlust av 1-0,81^2 = -4,6 dB så ifall -100 dBm finns tillgängligt så visar indikatorn -104,6 dBm.

Detta gäller så länge som mottagarens ingångsimpedans inte kan ändras från 50 ohm, men om den kan ändras till t.ex. 200 ohm via någon form av "antenntrimmer" så sjunker förlusten till 1-0,42^2 = -0,8 dB.

Nu saknar detta betydelse för mottagning på HF, eftersom både brus och signaler reflekteras lika mycket, så S/N förblir konstant.

Man kan lika gärna se saken i "spänningstermer", antag att den levererade effekten från antennen motsvarar en EMK av 100 µV.

Vid effektanpassning så kommer även nu allting fram till mottagaren, men spänningsdelningen mellan källimpedansen och mottagarens ingångsimpedans gör att hälften, alltså 50 µV kommer fram.

När det inte finns någon anpassningsenhet så finns det motsvarande effekt som vid 100 µV kvar, men nu med en källimpedans
av 500 ohm istället för 50., vilket blir 320 µV EMK. Detta spänningsdelas mellan 500 ohm och 50 ohm, vilket är 11:1, och då blir det 30 µV kvar, alltså dryga 4 dB i amplitudmått, samma som tidigare.

Skulle vi däremot kunna ändra ingångsimpedansen på mottagaren till 200 ohm blir det en spänningsdelning 2:1 och 110 µV kvar.
Mottagarens nivåkalibrering kommer alltså att bero på den valda ingångsimpedansen, vilket man gärna vill undvika.

Vi som jobbar med systemdesign vill väldigt gärna undvika dubbeltydigheter, varför man så mycket som möjligt arbetar konsekvent i effektmått och undviker amplitudstorheter så mycket som möjligt.
 

Per Bengtsson SA7PGB

Well-Known Member
Nu får ni ha överseende med en riktig gröngöling hoppar in i diskussionen:
Sammanfattningen i de här bör bli att en S-enhet är teoretiskt (kan då väl även ses praktiskt med väl kalibrerade instrument) är faktisk.
Men man måste samtidigt förstå att de normala receivrarnas S-metrar bara ger ett väldigt ungefärligt och långt ifrån exakt värde :) ?
 

SM0AOM

Well-Known Member
"S-metrar" är indikatorer och knappast något mer...
Om nålen eller stapeln går mer till höger så är signalen starkare vid detta tillfälle.

Det enda som är riktigt intressant är signalernas läsbarhet vilket avgörs av förhållandet mellan
signal och brus men inte av hur stor amplitud signalen har.

Av denna anledning finns det inga "S-metrar" på professionell materiel annat än som avstämningshjälp.
 

SM7FBJ

Radiotelegrafist och halvdansk
Jag säger ofta att jag inte lyssnar med ögonen eller tittar med öronen, så K-A:s
"Det enda som är riktigt intressant är signalernas läsbarhet vilket avgörs av förhållandet mellan
signal och brus men inte av hur stor amplitud signalen har" stämmer till 100%

Har haft QSO:n med mycket bra ljudstyrka utan att "nålen" rört sig och givit läsbarhet 5 till motstationen som oftast inte har fattat "galoppen".
 

SM4HFI

Well-Known Member
Jag läser i Reg1 VHF handbook länkad från https://www.iaru-r1.org/about-us/committees-and-working-groups/vhf-uhf-shf-committee-c5/ i kap 4 punkt 4 (s 115 i ver 9.01) om rapportsystem lite motstridiga uppgifter, i alla fall för VHF. Dels en specifikation 6 dB per S-enhet och S9 = -93 dBm, dels en rekommendation att S2 = bruset i SSB-bandbredd. Det senare känns ganska rätt, för 144 blir S2=-140 dBm, ungefär en S-enhet mer än specifikationen. För högre frekvenser är bruset svagare, särskilt om man riktar uppåt, så nivåerna blir lägre och även beroende på mottagarsystemets brus.
Det kanske funkar att använda rekommendationen även på kortvåg? Dvs S-meterskalan ändras beroende på bakgrundsbruset?
Jag har inte letat efter motsvarigheten till VHF Handbook för kortvåg. Finns den?
/Jan
 

SM0AOM

Well-Known Member
Problemet är att brusnivån i HF-området varierar så mycket.
Det kan skilja grovt räknat 30 dB mellan 80m och 10m, bara från det atmosfäriska komponenten.

1631545258372.png

Med dagens man-made brusnivåer är "S-meterrapporter" helt meningslösa, och tjänar bara till att förstärka bilden utåt
av radioamatörernas allmänna brist på kunskaper.

S2 brus eller -140 dBm på 144 MHz representerar en systembrusfaktor av ungefär 12 dB, vilket väl inte är så uppseendeväckande idag, men
6-7 dB mer än vad som var vanligt "på den gamla goda tiden".. Då satt man och funderade på hur mycket bättre U310 som HF-steg skulle vara jämfört med TIS88...

"Ur led är tiden".
 
Last edited:

SM4HFI

Well-Known Member
-139 dBm är brustemperaturen hos en konstlast i rumstemperatur vid 3 kHz bandbredd, samma bandbredd som VHF Handbook specificerar. Jag tänkte visst 2,5 kHz bandbredd i förra inlägget. 2m har brus i samma storleksordning som en konstlast om man inte råkar peka på nån bruskälla, på marken eller på himlen. Jag begriper inte varifrån brusfaktor 12 dB kommer? Handboken skriver "thermal noise", jag tolkar det som det brus antennen ger ifrån sig i ostörd miljö, alltså olika för tropo och sattellit/EME på högre frekvenser. Så utan nyttosignal ska S-metern visa S2 i SSB-bandbredd. 750 Hz ger S1 och smalare bandbredd ännu lägre nivå. Våta signalprocessorn mellan öronen har en bandbredd under 100 Hz så därför hörs signaler bra trots att S-metern inte rör sig.

Texten från handboken:
Although not explicitly stated the implication of the recommendation is that on VHF and higher frequencies the S-meter will deviate on the thermal noise only ( S2 in 3 kHz bandwidth, S3 in 12 kHz bandwidth). Although the recommendation is not too complex it seems to be rather difficult to implement by commercial manufacturers.

Sen i 4.1.1 strax efteråt sätter man absolutnivåer som S-metern ska justeras till som ovanstående inte stämmer in på.

Men visst har omgivningsbruset ökat i bebodda områden. Åker man ut en bit från befolkningen undrar man om det är fel på mottagaren, det blir ju tyst... Men sen noterar man att man trots skapligt med effekt ibland inte blir hörd av motstationerna.

/Jan
 

SM0AOM

Well-Known Member
De 12 dB kom ur ett felplacerat decimalkomma för nivån "S2" men är ändå rätt representativt för vad man kan vänta sig i dag,
alltså en systemtemperatur av dryga 20000 K. Moderna mottagare tillför kanske 3-400 K till denna summa, varför man kan bortse från
vad de tillför i dagens störmiljö. Att förbättra mottagartemperaturen från, säg, 200 K (TIS88) till 80 K(U310) gör väldigt lite skillnad.

De stackare som bor nära en oavstörd SolarEdge-anläggning kan räkna med uppemot 100000 K eller ännu högre brustemperatur...

Vid 290 K brustemperatur blir kTB eller bruseffekten -174 dBm/Hz, så för 2 kHz brusbandbredd har vi -141 dBm.
För länge sedan ansåg man att kombinationen himmel+mark i antennernas huvudlob på 144 MHz motsvarade c:a 400 K eller
-172 dBm/Hz, så nivån i 2 kHz blev -139 dBm.

Om vi nu tittar på totalbilden så kunde man tjäna en hel del förr genom att förbättra mottagaren.
Med Tant = 400 K, försumbar feederdämpning samt en ursprunglig mottagartemperatur på 200 K fick man en förbättring av
10*log((400+200/(400+60)) = 1,5 dB när mottagaren förbättrades från TIS88 till U310.

Fullt märkbart ifall man låg nära känslighetsgränsen.

Många SM4or gick under 60-talet från Elfa-konvertern med 5 dB till AF239 med strax under 1 dB och då vann man åtskilligt, nästan 4 dB när man bodde "tyst". Minns hur SM4CMG och SM4AWC gjorde stora antal jämförande mätningar med LA1VHF som signalkälla.

För att återgå till ursprungsfrågan, så är det inget som helst problem att implementera en funktion som tar fram S/N i en SDR, och som skulle kunna normalisera bakgrundsnivån utan signal till "S1", Dock tror jag att en radio som använde denna funktion skulle vara helt osäljbar till dagens radioamatörer, eftersom den endast i undantagsfall skulle visa "S9" eller högre.
 
Last edited:

SM7EQL

Kortvågs- och UKV-tekniker
När det gäller trivselkommunikation så torde uppskattade QRK och QSA rapporter vara ganska optimala att använda. QRK 2-3 betyder att hörbarheten är lite si och så. Läsbarheten kan förbättras genom att tala tydligt och kanske repetera viktig information, bokstavera vid behov osv. QRK5 betyder att man kan prata med varandra obehindrat ungefär som i telefon och man inte behöver bokstavera Stockholm som Sigurd Tore Olof... osv....

QRN och QRM ger tilläggsinformation.

För de mer tekniskt intresserade blir rapportering i form av S/N SNR kanske mer relevant och om man finlirar med mätningar, provar antenner och pysslar med vågutbredningsförsök blir db och dBm mer naturligt.

S-metern bör ses för vad den är, någon form av relativ "styrkemätare" som kan visa precis vad som helst eftersom instrumentets utslag ofta indikerar olika t ex beroende på om Pre-amp är ON eller OFF och andra konstigheter. Hur kan man som konstruktör av plastradioapparater ens komma på tanken att låta S-metervärdet påverkas av om Pre-amp är på eller av. Troligen därför att ju högre värde som visas ju bättre måste den nyinköpta radion vara. Aha, så måste det vara.

-Min nya radio jag köpte på SRS är kanon, alla stationer är S9+++ Helt otroligt bra mottagare, en sån måste du köpa!

S-meterförstärkare kunde bli en vinnare till denna kundgrupp.

För att signalstyrkerapportering i S-enheter skall ha något berättigande krävs att S-metern är kalibrerad t ex enligt IARU-tabellen för KV resp VHF och att man talar om det. Händer inte... -Du e fem nio. -Fem nio vad?
 

SM7NTJ

Well-Known Member
Läsbarheten kan förbättras genom att tala tydligt och kanske repetera viktig information, bokstavera vid behov osv.
Det här är väl kärnpunkten i all kommunikation oavsett vad något instrument visar?
Att utsignalen är så ren och tydlig som möjligt.
Att man använder ett känt telegrafialfabet.

Oavsett vad jag lägger ner i tid och pengar på att förbättra min utrustning för mottagning så spelar det ingen roll om sändningen är otydlig.

Några av de nyare riggarna jag har visar signalstyrka i fåtal steg. De kan kan dock ställas om för att visa dBm.
Jag vet inte riktigt nyttan av detta för vanliga OSOn då mätområdet går från - 230dBm vid stängd squelch till maximala -60dBm.
(Squelchen öppnar runt -125dBm)

Det fungerar dock ganska bra tillsammans med en yttre dämpsats när jag gör jämförande mätningar mellan olika antenner med signal från samma signalkälla.

73 de SM7NTJ Lorentz
 

SM4UKE

Well-Known Member
Jag har också reagerat på att i stort sett alla mottagare har en helt felkonstruerad S-meter som inte kompenseras för om preamp (eller dämpsats) kopplas in. Den inkomna signalen är ju densamma oavsett och då ska förstås instrumentet visa lika. "Du är S9 utan preamp, och S9 + 10 dB med preamp" kan man ibland höra. Det borde stå på instrumentet vad som gäller för att det ska visa korrekt men frågan är om det ens står i manualerna. Gör man motsvarande manöver med en spektrumanalysator så korrigeras avläsningen för preamp/dämpsats.

Tragiskt att störnivåerna ökar så mycket att den tekniska utvecklingen på mottagarsidan i praktiken är helt bortkastad. Från början var försämringen mest kortvåg och lägre och det har man nog i ärlighetens namn struntat i. "Normalt folk" använder ju knappast kortvåg till något längre. Men att det långsamt smugit sig uppåt borde man verkligen oroa sig för eftersom fler än radioamatörer kommer att drabbas. Exempelvis där blåljusradio och mobiltelefoni störs av solcellsoptimerare. Då är man uppe på UHF och uppåt. Operatörerna håller ju egentligen på med samma sak som radioamatörer när de ska lyssna efter signaler på upplänk som är svaga pga att man vill ha lång batteritid. Vanliga kommentarer är "jamen, radiomottagare måste ju också ha immunitet". Hävdar man det så har man nog helt missat vad som är meningen med en mottagare och även vad som är meningen med EMC-direktivet (läs inledningen i direktivet och dess skyddskrav). Men sedan får man nog också inse att det inte varit meningen att det ska bli totalt frihet från störningar överallt heller.
 

SM7EQL

Kortvågs- och UKV-tekniker
Att S-metern visar olika med och utan Pre-amp aktiverad är nog tyvärr ett mycket medvetet val av marknadsavdelningarna och som anpassats till den typiska användaren av fabrikstillverkad utrustning som i nio av tio fall är en pratglad person utan djupare tekniska kunskaper och som saknar intresse och förståelse för vad som finns innanför skalet på radion.

Om S-meterutslaget INTE hade ökat med Pre-amp aktiverad så hade det med högsta sannolikhet tolkats som att Pre-ampen inte fungerat och apparaten hade sänts tillbaka för service.

Det egentliga syftet med en Pre-amp är att förbättra mottagarens brusfaktorn när så behövs. Men liksom i en spektrumanalysator finns det fall då man i stället behöver dämpa insignalen genom att, förutom då slå av Pre-ampen, trycka på knappen ATT 10 dB eller kanske 20 dB.

I en riktigt konstruerad mottagare skall den indikerade signalstyrkan inte påverkas vare sig om Pre-amp eller dämpare är aktiverade. Ty det är ju endast brusgolvet som man flyttar på med dessa funktioner. I läge Pre-amp kan mottagaren höra pyttesvaga signaler och i läge ATT 20 dB minskar känsligheten så att det krävs starkare insignal för att bli hörbar.

Med ATT aktiverad förbättras mottagarens storsignalegenskaper. Särskilt på de lägre banden 1,8 och 3,5 MHz blir lyssningskomforten bättre med 20-30 dB dämpning utan att läsbarheten av de svagaste svaga stationerna påverkas. Dock är det ytterst besvärande att mottagarens S-meterns utslag minskar 2-5 S-enheter. Om vi tar med hela spannet Pre-amp aktiverad till dämpning 20 dB så blir det ju en skillnad av i häradet 30 dB.

-Öhhh, Du blev svagare nu när jag tryckte på ATT.
-Öhhh, märkligt du är vrålstark med Pre-amp på.
Två radioamatörer på 80 m i ett nötskal.

Om man försöker se mottagaren som ett mätinstrument (en mätmottagare) så borde det bli tydligare.

Ingen skulle acceptera att t ex en uteffektmeter försågs med en motsvarande "Pre-amp funktion" som visade att uteffekten från sändaren ökade från 100 W till 1000 W när den funktionen aktiverades. Inte heller vore det rimligt om voltmetern i läge 10 V, fullt utslag, och som visade 0,5 V i ett urladdat batteri plötsligt visade 2 V i mätområdet 5 V. Hoppsan det var ju ett jävla bra batteri, såna skall jag köpa! Eller om hastighetsmätaren i bilen visade olika hastighet beroende på vilken växel som användes. Jag ser för min inre syn Trafikverkets nya hastighetsskyltar för 100 km med tilläggsskylten "Femmans växel".

Sen är ju det indikerade S-metervärdet också beroende av antennfaktorn dvs antennens antennvinst, lobformer, riktning samt dess placering och verkningsgrad. Skillnaden i antennvinst kan ligga i häradet 12 dB motsvarande ca 2 S-enheter genom att lyssna på en halvvågsdipol kontra en ordinär Yagi-antenn båda riktade för max signal. Så även sådan fakta tillsammans med info om huruvida den använda S-metern är kalibrerad eller ej är ju väsentlig att fömedla. Eller inte?

Vi borde ta hänsyn till antennfaktorn och se mottagaren som ett mätinstrument och ge fältstyrkerapporter i dBuV/m istället för relativa S-värden, pinnar, bananer, tomater och vad var det AOM råkade ut för, lingon?
 

SM0AOM

Well-Known Member
SRT CR90 och styrsändaren TD90 är materiel som används av yrkesfolk, och i någon mån av riktiga radioamatörer.

LED-stapeln var en indikator för signalstyrkan, primärt använd som avstämningshjälp, och man kunde med visst fog anta att om fler LED:ar syntes var signalen starkare. Ingen gav veterligen en signalrapport i "lingon".

Jag tror att övertron på S-metern kommer ur fundamentala brister på förståelse för vad S/N egentligen innebär. Här har de som opererat med användning av telegrafi med enkla mottagare och sändaremed låga effekter under sin novistid ett definitivt övertag. Sedan har FM-trafiken, med sin extremt begränsade dynamik och sina olinjära tröskeleffekter bidragit. Många stickproppsamatörer saknar helt "känsla" för hur S/N på HF-sidan påverkar S/N och läsbarhet på LF-sidan.

Som så många gånger tidigare konstaterats hade telegrafikravet en mycket bildande och uppfostrande effekt rent allmänt.
 
Last edited:
Top