Úvod

LNB, který používáme pro amatérské účely a provedli jsme na něm jakoukoliv úpravu je dobré vyzkoušet, zda je funkční a neztratil původní citlivost. Níže popsanou metodou jsem kontroloval všechny konvertory, které jsem modifikoval.

Modifikaci konvertoru jsem popsal v tomto článku. Rovněž a mnohem podrobnějším způsobem ji popsal Zdeněk, OK1DFC zde.

Zkouška

Po úpravě, která spočívá v odstranění krystalu 25 MHz odpájením, po drobných mechanických úpravách a po přivedení injekce z GPS-DO oscilátoru uložíme dosud neslepený LNB do satelitního držáku antény, kterou jsme si předem nastavili na příjem TV satelitu (popis tady):
 

Na stolečku vidíte GPS-DO. Je přesně nastavený při tomto testu na 25000000 Hz. Signál z GPS-DO je přiveden do LNB kabelem s SMA konektory. Je napájen z USB power banky, GPS anténa není připojená a synchronizace GPS se při tomto měření nepoužívá.

U LNB L-201 Twin ECO jde z druhé díry koaxiál potřebné délky s SMA konektorem k GPS-DO.

Pro satelit ES'HAIL 2 samozřejmě kmitočet přeladíme s ohledem na používaný RX jako mezifrekvenci.

Při zkoušce je obraz stejně silný a stejně kvalitní, jako s původním krystalem. Pokud odpojíme napájení GPS-DO, obraz se na mém RX vždy zastavil na několik (asi 2-3) sekund a následně RX hlásil, že signál nepřijímá.

Tento LNB je, podobně, jako předchozí, bez nepříjemné selektivity mezi druhým zesilovacím stupněm a zesilovačem směšovače. Proto se hodí na příjem amatérského satelitu ES'HAIL 2. Některé konvertory mají v tomto místě filtr, který už signál z transpondérů ham satelitu tlumí. Obvykle se dá upravit nebo vyblokovat, ale to už není jednoduchá úprava LNB.
 
Výhodou je:
 
1. Lepší ozařovač paraboly.
2. Nerozkucháte si skalpelem čelo ozařovače, není to třeba.
3. Do odlitku nemusíte vrtat díry, protože si jeden F konektor ponecháte na výstup z LNB a napájení.
4. Dírou po druhém konektoru, který po odpájení vyšroubujete (klíč #11), snadno prostrčíte koaxiál, který připájíte středním vodičem do díry po krystalu a stíněním na GND PCB desky. Detail je nakreslen do fotografie dole.
5. Po vyzkoušení zatmelíte koaxiál silikonovým tmelem v díře po konektoru F.
 

Nevýhodou je vyšší cena LNB v provedení Twin. Dále má tento LNB kravsky udělanou stupnici pro skew polarizační roviny. To vás nesmí zmást, správná poloha je konektory dolů! a pootočit o stočení polarizační roviny podle satelitu (např. 5 až 10 °).

Demontáž LNB před úpravou

1. Rozděláte plastovou krabičku (viz horní obrázek).
2. Vyšroubujete šrouby hliníkového deklíku. Další nevýhodou je, že hliníkový deklík LNB je pečlivě zalepen silikonovým tmelem, takže škrábete šroubováčkem a skalpelem, až vyškrábete tmel natolik, že lze nožíkem nebo šroubováčkem deklík otevřít. Potom vypájíte F konektory, následně je vyšroubujete (klíč 11).
3. Nyní lze snadno vyndat deska PCB a odpájet krystal.
4. Po odpojení krystalu vložíte PCB do odlitku, prostrčíte jednou dírou koaxiál (já to dělal tou spodní podle orientace na fotografii), který má na druhém konci SMA konektor. Zapájíte střední vodič, stínění a v druhé díře živý konec původního F konektoru.
5. Namontujete deklík.
6. Zakápnete díru s koaxiálem silikonovým tmelem.
7. Dáte LNB do plastového futrálu a výše uvedeným způsobem vyzkoušíte s GPS-DO.

Poznámky:

1. U LNB Twin je možné přivádět oscilátorový signál druhým F konektorem, který nepoužíváme jako výstupní. Provedeme jedinou úpravu - po zpětné montáži F konektrorů připájíme k desce jen ten, který slouží jako výstupní a napájecí (mezifrekvence). U konektoru oscilátorové injekce opatrně jemnými kleštěmi vyhneme nad desku střední vodič. Ten podložíme izolační slídovou podložkou, aby byl od plošky na PCB izolován. K vývodu připájíme druhý konec izolovaného drátku. První konec je připájen do díry po krystalu.
2. Předchozí úpravu nakonec nepoužívám. Víc mi vyhovuje prostrčit dírou po F konektoru tenký koaxiál, který mám zakončen SMA konektorem.

2. Na výstupu z LNB mám atenuátor 20 dB, protože moje LNB měly obrovský zisk a byly schopné na pásmu 70 cm vybudit TCVR Kenwood TS-2000 šumem na téměř S9.

1. Bez LNB

Na S metru bez připojeného LNB nevidíme žádnou úroveň signálu a z TCVRu slyšíme slabší šum, stejný jako, když je TCVR bez antény.

V této konfiguraci mi šum vystoupal na hodnotu S9. Takové úrovně šumu nemám rád, nikdy jsem takto transvertory nenavrhoval. LNB má obrovský zisk. Proto jsem do výstupu LNB zařadil útlum 20 dB. Úroveň šumu na S-metru je cca S3 - viz foto vpravo.

Generátor s jednoduchou měřicí anténkou na výstupu mi vybudil S-metr na TS-2000 na úroveň S9+40 dB.

Přeladil jsem lokální oscilátor GPS-DO na kmitočet, který odpovídá převaděči družice ES'HAIL 2 a hledal jsem signál generátoru kolem požadovaného mf kmitočtu. Signál jsem snadno našel. Jeho síla je stejný jako v předchozím případě. Zkontroloval jsem též všechny předchozí úrovně (bez signálu, bez LNB). Byly stejné. Touto vidláckou metodou jsem si ověřil, zda má LNB dostatečnou šířku pásma i pro kmitočet, na kterém ho budeme používat.

Kmitočtu 2622.5 GHz odpovídá příjem na kmitočtu 10 490 MHz, těsně pod tímto kmitočtem je konec NB převaděče ES'HAIL 2 (10.489 8 GHz)
 

Zkouška (orientační měření S/N) pro různé IF kmitočty (leden 2021)

Na satelitním kroužku se řešila otázka příjmu LNB na zrcadlovém kmitočtu.

1. Problém spočívá v tom, že pokud je frekvence místního oscilátoru navržena příliš blízko přijímaného kmitočtu, dojde k nedokonalému potlačení příjmu na zrcadlovém kmitočtu. Na výstupu směšovače se zákonitě objeví požadovaný signál v hustém spektru šumu. Lze předpokládat, že šum má stejný výkon v jakémkoliv pásmu stejné šířky. Proto na výstupu směšovače budeme bez potlačení zrcadlového kmitočtu očekávat dvojnásobný šumový výkon a stejný výkon užitečného signálu. Lepší odstup S/N budeme očekávat u směšovačů s vyšším IF kmitočtem. Taková zařízení by se měla chovat jako zařízení s lepším šumovým číslem.

2. Běžně se používají dvě definice šumového čísla, podle pana Friise a podle pana Franze. Šumové číslo dle definice pana Friise nám říká, jak nám degraduje signál na zesilovacím stupni (nebo směšovači). Šumové číslo je definované jako NF_dB (Noise Figure) = 10.log (F), kde F je tzv. Noise Faktor (česky faktor šumu? Nevím, už jsem dlouho nechodil do školy), nicméně, jde o poměr F =  (So/No/Si/Ni), tedy o poměr S/N za zesilovačem (směšovačem) a před zesilovačem (směšovačem). F je vždycky menší, než 1, protože u analogových signálů nelze udělat jejich regeneraci tak, aby na výstupu byl S/N lepší, hi.

3. Na jedné stránce jsem odvodil známý vztah: NF1 (dB) = NF2 (dB) + S2/N2 (dB) - S1/N1 (dB), který platí pro dva různé zesilovače s různým šumovým číslem. Ten říká pouze to, že např. pokud je jeden zesilovač na šumovém čísle horší o 1 dB, pak bude na jeho výstupu rovněž horší S/N o 1 dB. Podobné měření jsem chtěl zrealizovat pro různé IF kmitočty stejného LNB. Bohužel, LNB, který mám nainstalovaný v držáku paraboly pro QO-100 NB nebyl pro podobné měření, které jsem dělal se zesilovačem, použitelný. Signály z QO-100 jsou dost silné, s celkem slušným odstupem S/N a úroveň šumového spekra je značně zubatá. I s tím bych si nějak poradil, ale přijímací retězec používá různých obvodů v TCVRu, např. modul pro 23 cm a mě se nepodařilo u instalovaného LNB najít rozdílnost v S/N.

4. Provedl jsem jiné měření. Připravil jsem si záložní LNB. Vyzkoušel jsem ho na IF kmitočtech 1260.750 MHz, 432,750 MHz a 144,750 MHz praktickým příjmem středního BPSK majáku QO-100 NB. S novým LNB jsem poslechl audio a zaznamenal dvě náhodné ukázky signálů, které jsou pod úrovní středního majáku. Ukázky Záznam (1) a Záznam (2), příjem s malou offset parabolou.

Kmitočet LO LNB jsem vždy nastavil tak, aby na každém pásmu byl maják 10489.750 MHz na kmitočtech 1260.750, na 432.750 a na 144.750 MHz. Na fotografii vpravo je pohled na stupnici a S-metr přesně na kmitočtu 1260.750 MHz, na fotografiích dole je pohled na stupnice při rozladění mimo BPSK maják o 3 kHz na každou stranu a detaily S-metrů, které nám hrubě ukazují úroveň signálu majáku a úroveň šumu. Bohužel, na 23 cm nelze u Kenwoodu vypnout předzesilovač a tak jsou signály z LNB silné. Nicméně, podle S-metru je signál asi 30 dB nad šumem, což je nesmysl - chyba měření S metrem. Moje offset parabolická anténa má rozměr jen 390 x 350 mm, proto to nepovažuji za možné.

1. Generátor s umělou zátěží byl za peřinou.
2. Měřený LNB byl v držáku.
3. LO byl nastaven podle pásma, např. pro IF = 1296. 750 MHz byl LO = 23.664105 MHz, pro IF = 432.750 byl LO = 25.787179 MHz, atd.
4. Na výstupu LNB byl zapojen nízkošumový LNA s šumovým číslem pod 1 dB na všech kmitočtech.
5. Na konci retězce byl spektrální analyzátor se SW od F4HTQ.

Výsledky měření - stále stejný LNB, typ Zircon 101, pod sebou jsou grafy měření pro IF = 1260, 432 a 144:
 

Různé LNB

Vzpomněl jsem si, že jsem při výběru LNB vyřadil jeden kus. K mé velké lítosti. Při zkoušce s přijímačem DVB-S/S2 na FTA kanálech mi na stejné anténě dával nepatrně lepší BER, z čehož jsem měl radost. Jenže to bylo na tzv. high-bands (od 11700 MHz do 12750 MHz). LNB doporučuji vybírat dle měření BER pro účely modifikace tak, aby vykazovaly lepší hodnoty na tzv. low-bands, tj. na kmitočtech od 10700 do 11700 MHz. S ohledem na použitý filtr LNB je to blíž kmitočtu 10490 MHz (QO-100NB) nebo 10368 MHz. Bohužel, LNB byl dle BER na low-bands nejhorší. Tak jsem ho našel a vyzkoušel porovnání za stejných podmínek, jako měření předchozího LNB.

Výsledky (vpravo je horší, vlevo lepší LNB). Víc, než jeden dB v odstupu S/N je u popsané metody a při měření na stejném kmitočtu vidět.
 

Poznámky:

1. Výstup LNB je frekvenčně závislý. Pro různé IF jsou různé výstupní úrovně signálu. O vysvětlení jsem se pokusil řešením v náhradním schématu výstupu LNB.
2. Free TV kanály, tzv. FTA si najdu na internetu, např.: https://www.parabola.cz/prehledy/televize-digital/19e2/ a nastavím si podle nich měřicí přijímač.
3. Měřící kapesní přijímače BER pro měření DVB-S/S2 se staly dostupnou záležitostí. Od číňana se prodávají od cca 1000 Kč a na českém shopu jsem je viděl za cca 2000,- Kč. Takže už jsem zahodil set top box, který hrubě indikoval BER a udělal si radost, hi.

Stránka je rozpracovaná. Jednak jsem si objednal novější typy LNB, chci vyzkoušet jejich modifikaci. Bohužel, nepřeje mi počasí, hlavně nemám nikde pevně instalovanou anténu pro TV SAT DVB-S a zkoušky musím dělat na zahradě pomocí stativu. Předchozí měření chci rozšířit o měření vlivu oscilátorové injekce LO do LNB na S/N a také chci změřit úrovně signálů, které lezou z LNB, a to včetně zrcadlového příjmu.

6. února 2021

Z předchozích experimentů bylo zřejmé:

1. Že subjektivním poslechem příjmu SSB signálu jsem nebyl schopen poměr signál/šum (S/N) zodpovědně rozlišit. Je pravda, že pro některé IF se mi jeví poslech na klasickém přijímači (heterodyn) příjemnější.
2. Měřením výšky zobáčku signálu na analyzéru jsem nebyl schopen dát ruku do ohně za validní výsledek, protože jsem byl schopen rozlišit rozdílné velikosti spolehlivě ve velikosti 1 dB, nikoliv ve zlomcích dB. Přesto se domnívám, že jsem byl schopen nalézt nejlepší a nejhorší poměr S/N a za nejhorší S/N označit signál přijímaný s nízkým IF (144 MHz).
3. Proto jsem dnes realizoval měření (stejná sestava přístrojů) na několika kmitočtech pro tři hodnoty IF kmitočtu a několik přijímaných kmitočtů:

Měření:

a) Požadovaný příjem byl vždy 10490 MHz, viz řádky tabulky č. 1, 4 a 7.
b) IF kmitočet je uveden ve sloupci II (1260, 432 a 144 MHz).
c) Příjem na kmitočtu LO nebyl možný ani v jednom případě, tj. na kmitočtech 9230 MHz, 10058 MHz a 10346 MHz nebyl nalezen sebemenší náznak signálu, který by musel být silnější, než -80 dBm. Jde o řádky č. 2, 5 a 8 v tabulce
d) Příjem na zrcadlovém kmitočtu (řádky č. 3, 6 a 9) byl možný pro IF = 432 MHz (řádek č. 6, F = 9626 MHz) a úroveň byla cca 3 dB nad hranicí měřitelnosti (ř.6, sl. III., hodnota -76 dBm). Rovněž byl příjem možný pro IF = 144 MHz (ř. 9) a úroveň byla cca 13 dB nad hranicí měřitelnosti.
e) Nejvíce potlačený byl signál s IF = 432 MHz. Jeden z důvodů jsem vysvětlil v předchozích odstavcích, výstupní kabel z LNB má kusy s různou impedancí. F-F jumper má char. impedanci 75 Ohmů, druhý, SMA - SMA jumper má 50 Ohmů. Výstup je frekvenčně závislý. Dále jsem zjistil, že měřený LNB potlačuje kmitočty kolem 9750 MHz, což může být náhoda, možná však i záměr konstruktéra, protože se to až příliš shoduje s kmitočtem LO pro DVB-S/S2 příjem na low band. Výsledkem je, že při IF = 432 MHz ( řádky č. 4, 5, 6) mají signály menší úroveň. Poslech SSB při této hodnotě IF je však velice příjemný. Měřená degradace S/N měřením S/N ve spektru není snadno prokazatelná a výpočtem (viz další odstavec "Úvahy") není pro příjem silných SSB na QO-100 NB až tak podstatná.

Úvahy:

a) Z rozdílu úrovní přijímaného signálu na vstupním a zrcadlovém kmitočtu lze vypočítat poměr Pz/P a z tohoto poměru lze vypočítat přírůstek šumového výkonu na vstupu LNB, který nám způsobí možnost příjmu na zrcadlovém kmitočtu.

b) Pokud bychom znali šumové číslo LNB, které bylo stanovené měřením při známém kmitočtu IF, dokázali bychom pomocí on-line kalkulátoru:

https://www.rfcafe.com/references/calculators/noise-figure-temperature-calculator.htm

stanovit degradaci šumového čísla na vstupu LNB.

Příklady:

1. Pro NF (dB) = 1 dB (IF=1.2 GHz) by nám vyšlo pro IF = 432 MHz NF(dB) = 1.09 dB a pro IF = 144 MHz NF(dB) = 1.3 dB
2. Pro NF (dB) = 3 dB (IF=1,2 GHz) by nám vyšlo pro IF = 432 MHz NF(dB) = 3.22 dB a pro IF = 144 MHz NF(dB) = 3.8 dB

Při úvaze děkuji za technickou pomoc Rasťovi, OM6AA

Závěry:

Signály QO-100 NB jsou silné. Prakticky jsem nebyl schopen poznat sluchem degradaci signálu při příjmu SSB. Podobně jsem nebyl schopen rozlišit dva kvalitativně rozdílné signály analýzou spektra na výstupu TCVRu. Obtížně jsem rozlišoval S/N u signálů s pomocí jednoduchých analyzátorů spektra. Nepřímou metodou jsem však schopen analyzovat kvalitu LNB a stanovit degradaci signálu průchodem skrz LNB, a to přepočtem na degradaci šumového čísla NF(dB) na vstupu LNB.