Warum leistungsfähige Antennen auch leistungsfähige Empfänger benötigen

Die Antenne ist das erste Glied in einer Empfangskette, noch weit vor dem Empfänger. Was die Antenne nicht anliefern kann, kann auch der beste Empfänger danach nicht mehr hörbar machen. Aber auch umgekehrt: Oft überfordern leistungsfähige Antennen wie z.B. unsere MegaLoop auch einfache Empfänger.

Das Zauberwort heißt Dynamikbereich. Der Dynamikbereich ist nichts anderes als die Pegeldifferenz, die ein Empfänger noch unverzerrt verarbeiten kann. Das untere Ende des Dynmikbereichs wird durch das Eigenrauschen des Eingangsteils bestimmt, während das obere Ende durch das stärkste noch verzerrungsfrei zu verarbeitende Signal bestimmt wird.

Geht es darüber hinaus, entstehen ganz schnell Übersteuerungseffekte (Overload), die den Empfang massiv beeinträchtigen oder ganz unmöglich machen. Viele SDRs zeigen bei Overload auch einen entsprechenden Warnhinweis in der Bediensoftware an.

Bei den heutigen eingesetzten Software Defined Radios (SDR) lässt sich der Dynamikbereich (Dynamic Range = DR) relativ einfach abschätzen, wenn man die Auflösung des eingesetzten Analog-Digital-Wandlers (ADC) kennt. Ein Bit ADC-Auflösung entspricht in etwa 6dB Dynamikbereich.

Die genaue Formel lautet: Dynamic Range (DR) = 6.021 x N (Bit) + 1.763 dB wobei N die ADC-Auflösung in Bit ist

Daraus folgt grob gerechnet folgender maximal erreichbarer Dynamikbereich:
Einfacher USB DVB-T-Stick mit 8Bit-ADC: ca.50dB
Besserer Stick/SDR mit 10Bit-ADC: ca. 62dB
SDR mit 14Bit-ADC: ca. 86dB
SDR mit 16Bit-ADC: ca. 98dB

Klein, aber leistungsfähig: AM-Signal im 49m-Band mit ca. 90dB Signal-/Rauschabstand (SNR) nachts an einer MegaLoop mit 63cm Ringstrahler an einem Empfänger mit 16Bit-ADC

AM-Signal MegaLoop FX

Während ab UKW aufwärts selten mehr als 50-60dB SNR erreicht werden, sind auf Kurzwelle Pegeldifferenzen von mehr als 90dB keine Seltenheit, gerade in den Abendstunden und nachts.

Dazu kommt noch, dass die Maximalpegel durch die Tageszeiten bedingt um 20-30dB schwanken können.

Das heißt, dass für ernsthaften Kurzwellenempfang ein SDR mit mindestens 14Bit-ADC eingesetzt werden sollte.

Warum?

Natürlich zeigt die Praxis, dass brauchbarer Kurzwellenempfang auch mit einfachen 8Bit-ADC DVB-T-Sticks möglich ist. Das stellt aber dann immer einen Kompromiss dar, da entweder die Parameter der internen Verstärkung so eingestellt werden müssen, dass entweder maximale Empfindlichkeit erreicht wird, mit der Gefahr der Übersteuerung bei stärkeren Signalen; oder umgekehrt, das Eingangsteil muss soweit in der Verstärkung reduziert werden, dass starke Signale nicht übersteuern können.
Gerade in letzterem Fall hätte man sich eigentlich eine leistungsfähige Antenne sparen können, da nun z.T. bis 30dB abgeschwächt wird, wobei dann schwache DX-Signale einfach „untergehen“.

Wir bekommen manchmal Nachfragen von Kunden, die mit der Leistung der von ihnen neu erworbenen Antenne unzufrieden sind, da ihre bisherige Antenne ja „auch nicht viel schlechter“ war.

Dabei wird dann einfach nicht erkannt, dass der bisherige Empfänger mit der neuen Antenne schlichtweg überfordert ist oder der Empfänger auf Grund seines hohen Eigenrauschens die Performance der neuen Antenne gar nicht ausnutzen kann. Meistens wird dann softwaremäßig via AGC dessen Verstärkung soweit abgesenkt, dass zwar starke Signale den Empfänger nun nicht mehr überfahren, aber dadurch gleichzeitig schwache Signale einfach unter dem nun künstlich erhöhten Eigenrauschflur verschwinden.

Hierzu ein Beispiel mit einem AM-modulierten Rundfunksignal:

FuncebeDongle

Während man beim oberen Bild  mit einem einfachen SDR gerade noch die Modulations-Spitzen des hoch verstärkten Signals sieht, die aus dem -100dBm hohen Rauschflur ragen, zeigt das untere Bild bei einem besseren Empfänger mit 16Bit-ADC die volle Modulationsbandbreite, die sich bis zum Rauschflur von -130dBm erstreckt.

RadioJet1305P

Der obere Empfänger kann den hohen angelieferten Signal-/Rauschabstand der magnetischen Loop (hier: MegaLoop FX) also gar nicht voll nutzen, da das Signal bereits um 30dB von seinem eigenen Rauschflur überlagert wird.

Fazit

Es sollte beachtet werden, dass Antenne und Empfänger betreffend der Leistung immer optimal zueinander passen. Wer sich eine leistungsfähige Antenne gönnt, sollte auch beim Empfänger nicht auf die Minimalvariante setzen.

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