Forum Krótkofalarskie PKI

Witam wszystkich.
Ostatnio pomierzyłem w sposób amatorski kilkadziesiąt anten ręcznych i 3 samochodowe w zakresach pasm amatorskich 2m i 70cm.
Zależało mi aby zmierzyć poziom sygnału emitowany przez antenę oraz SWR w rzeczywistych warunkach w jakich ona pracuje, czyli na ręcznym radiotelefonie trzymanym w ręce blisko głowy. Dodatkowym eksperymentem były pomiary na podstawie z przeciwwagami.

Jeżeli znany mi był model anteny, został on napisany, jeżeli nie, a była to antena fabrycznie dołączona do radiotelefonu, użyta została nazwa tego radiotelefonu. Zmierzyłem także anteny, które były mi nieznane, po prostu zmierzyłem wszystko co udało mi się zorganizować do testu.

1) Retevis RHD771 (2.15dBi)
3) Nagoya NA-771 (2.15dBi)
7) Yaesu VX-6R
8) Wouxun KG-UV8D
9) Harvest RH660S (3,0/5,0 dBi)
10) Samoróbka na wzór 771
11) Diamond NR-770H (3.0/5.5dBi)
12) Nagoya NL-770H (3,0/5,5 dBi)
13) Nagoya NL-770R (3,0/5,5 dBi)
14) Nagoya NA-666 (2.15 dBi)
15) Nagoya NA-771 (2.15dBi)
16) Baofeng BFG-A-3
17) Baofeng UV-3
18) ICOM FA-S270C
19) Baofeng DM5
20) Baofeng UV5
21) Nagoya NA-771
22) Kenwood KRA-23M
23) Kenwood TH-D74
24) Yaesu FT-5D
25) Anytone 878
26) Alinco DJ-G7
27) Yaesu VX-2
28) ICOM MARINE?
29) Kenwood NX-320 E2 (KRA-27?) 70cm
30) ?Miniaturowe coś na 70cm
31) Sagem 70cm
32) Yaesu Standard Horizon CAT-460
33) MDVM HS DUAL
35) Diamond RH-771
36) Nagoya NA-771
37) Nagoya NA-701
38) ? bez opisu, podstawa podobna jak Wouxun

Efektem tych pomiarów są 2 wykresy z poziomem sygnału i SWR.
Dla pasma 2m:


dla pasma 70cm:


oraz artykuł na Elektrodzie https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3903436.html opisujący szczegóły testu i zawierający znacznie więcej danych, m.in wykresy Smitha i SWR w zakresach 120-170 MHz i 400-470 MHz.

Zapraszam do dyskusji i życzę dalekich łączności, zwłaszcza w programie SOTA.
djbpm

Świetna robota. Rozumiem, że pozycja nr 36 to antena od Chińczyka?

SQ3DQ pisze:

Świetna robota. Rozumiem, że pozycja nr 36 to antena od Chińczyka?

Nie wiem, koledzy przynieśli, na pytanie skąd to mają, nie raczyli odpowiedzieć, a pytałem. Możliwości są 2: albo Aliexpress albo rynek wtórny z jakichś zlotów i spotkań, czyli nic nie wiadomo o pochodzeniu.
Może jakiś oficjalny dystrybutor się odważy i podrzuci do testu anteny na 100% oryginalne? (haha przecież żaden się nie odważy)

Ja kupowałem NA771 od chińczyka - przychodziły w różnych wersjach, każda z "oryginalnym" logo... i o dziwo każda z nich bardzo fajnie stroiła w naszych pasmach. Znajomy jednak się naczytał wiele złego i postanowił kupić oryginalną NA771 za cenę ok 5x większą niż a ali.... antena stroiła na ok 180MHz... UHF nie pamiętam...
Także świat pełen oszustów...

Ja też kupiłem taką podróbkę NA771, dosłownie za kilka zł (poniżej 10) - działa zaskakująco dobrze.

Dużo pracy, podziw i uznanie.
Mam pytania:
1. Z elektrody: "Typowy "zysk" anteny ręcznej w paśmie 2m jest mocno ujemny i mieści się w przedziale -10 do -20 dBi." Skąd taki wniosek? Antena izotropowa promieniuje we wszystkich kierunkach i przeważnie nawet słabo dopasowany kawałek drutu w kierunku swojej głównej wiązki jest lepszy...
2. "Average RMS power" w dB. Jak to dokładnie było liczone? Sygnałem wejściowym jest napięcie z anteny odbiorczej, w zależności od kolejności zamiany na moc i skalę logarytmiczną oraz obliczenia RMS i drugiego uśrednianie, oraz po czym się uśrednia w mean i average można uzyskać bardzo różne wyniki.

RV12P2000 pisze:

1. Z elektrody: "Typowy "zysk" anteny ręcznej w paśmie 2m jest mocno ujemny i mieści się w przedziale -10 do -20 dBi." Skąd taki wniosek? Antena izotropowa promieniuje we wszystkich kierunkach i przeważnie nawet słabo dopasowany kawałek drutu w kierunku swojej głównej wiązki jest lepszy...

Założyłem, że zysk anteny Diamond NR-770H jest zgodny z prawdą i wynosi 3 dBi. W rzeczywistości może być tylko mniejszy. Jeżeli z w.w. anteny uzyskałem wynik -8 dBFS, to można wyliczyć przesunięcie 3-(-8)=11. Średni poziom sygnału otrzymany z anten ręcznych to -24 dBFS, a -24+11=-13, a więc średni zysk ręcznych anten to w przybliżeniu -13 dBi. Najprawdopodobniej zdecydowana większość mocy rozprasza się w inny sposób niż poprzez wypromieniowanie fali radiowej.

RV12P2000 pisze:

2. "Average RMS power" w dB. Jak to dokładnie było liczone? Sygnałem wejściowym jest napięcie z anteny odbiorczej, w zależności od kolejności zamiany na moc i skalę logarytmiczną oraz obliczenia RMS i drugiego uśrednianie, oraz po czym się uśrednia w mean i average można uzyskać bardzo różne wyniki.

Wydaje mi się, że opisałem to dość dokładnie. Nie wiem o co pytasz. Co znaczy "mean"? Jeśli chodzi o szczegółowy algorytm przeliczania sampli z wav na "Average RMS power" to dokładny nie jest mi znany. Pomoc programu opisuje to tak: "This figure represents the average power of the entire selection. This is a good measure of the overall loudness of the waveform selection."
Być może powinienem użyć "Total RMS Power" którego algorytm jest taki sam jak w otwartoźródłowym programie SoX (Sound eXchange, funkcja: sox file.wav -n stats). Pomoc programu opisuje Total RMS tak: "This figure represents the total power of the entire selection given as RMS amplitude."
Z tego co udało mi się znaleźć, to "Average RMS power" dzieli zaznaczony fragment na mniejsze fragmenty po 500ms (Window Width 500ms), do każdego z nich stosuje "Total RMS Power" i wyciąga średnią z wyników, ale nie mam jak tego prosto sprawdzić.

djbpm pisze:

...szczegółowy algorytm przeliczania sampli z wav na "Average RMS power"...

Chodzi mi o to, że jeśli nie znamy szczegółowego algorytmu, to nie wiemy czym jest wynik. Nie napisałeś, co zawierają sample z wav. Czy jest to chwilowe napięcie w woltach, czy moc w watach, a może napięcie lub moc względna w decybelach? Czy RM(mean)S liczymy z napięcia, mocy, i czy przed czy po logarytmowaniu? Itd... Prosty przykład: przez sekundę wysyłasz moc 1 W (0 dBW), przez drugą 10 W (10 dBW), przez trzecią 100 W (20 dBW). Średnia moc to oczywiście 37 W, ale średnia z decybeli to 10 dBW, czyli 10W. To samo dotyczy średniego zysku z anten. Jeśli przykładowo jedna antena jest zepsuta, to jeśli policzymy średni zysk uśredniając decybele, zawsze dostaniemy minus nieskończoność, choćby pozostałe anteny były rewelacyjne.
Reasumując wniosek jakoby anteny średnio promieniowały tylko pojedyncze procenty mocy w porównaniu z dipolem wydaje mi się mało prawdopodobny, choć mogę się mylić.

RV12P2000 pisze:

Chodzi mi o to, że jeśli nie znamy szczegółowego algorytmu, to nie wiemy czym jest wynik. Nie napisałeś, co zawierają sample z wav. Czy jest to chwilowe napięcie w woltach, czy moc w watach, a może napięcie lub moc względna w decybelach?

Sample w wav są odpowiednikiem chwilowego napięcia. W 16 bitowym wav próbka przyjmuje wartości od -32768 do +32767.
Sinus osiągający próbki na czubkach w zakresie od:
-32768 do +32767 to 0 dBFS
-10362 do +10362 to -10 dBFS
-3277 do +3277 to -20 dBFS
-1036 do +1036 to -30 dBFS
-327 do +327 to -40 dBFS
istnieje jeszcze wariant odnoszący się do prostokąta, dający wyniki mniejsze o 3 dB, ale to nic nie zmienia ponieważ różnica pomiędzy -33 a -3 to to samo co -30 a 0

RV12P2000 pisze:

Prosty przykład: przez sekundę wysyłasz moc 1 W (0 dBW), przez drugą 10 W (10 dBW), przez trzecią 100 W (20 dBW). Średnia moc to oczywiście 37 W, ale średnia z decybeli to 10 dBW, czyli 10W.

Bardzo ważny przykład.
Wygenerowałem przebieg sinusoidalny 50kHz trwający odpowiednio:
1 sekunda 0 dBFS, 1 sekunda -10 dBFS, 1 sekunda -20 dBFS.
Otrzymałem wynik:
Average RMS Power -6.49 dBFS
Total RMS Power -4.32 dBFS
co pokazuje, że powinienem użyć Total RMS zamias Average RMS. Obecnie nie wiem jak jest liczony Average RMS, ale gdy sygnał ma stałą amplitudę, to Average RMS = Total RMS.
Inaczej mówiąc, im bardziej sygnał się waha, tym Average RMS wychodzi słabszy od Total RMS. To może nawet lepiej, ponieważ jeżeli antena ma większe wahania sygnału, jej wynik jest odrobinę słabszy.
Porównałem jeszcze raz 12 próbek anten, i różnica pomiędzy Total a Average to 0,2 - 1,2 dB, Average zawsze jest mniejszy. Na finalny wynik testu to nie ma dużego wpływu, trzeba się trzymać tej samej zasady przy ewentualnych następnych pomiarach. Może nawet Average lepiej oddaje rzeczywistość, ale dobrze by było wiedzieć dokładnie jak to program liczy.
W ekstremalnym przypadku udało mi się na siłę uzyskać 2,94 dB różnicy pomiędzy tymi wartościami jak wygenerowałem sygnał 0dBFS naprzemian z ciszą.

RV12P2000 pisze:

Reasumując wniosek jakoby anteny średnio promieniowały tylko pojedyncze procenty mocy w porównaniu z dipolem wydaje mi się mało prawdopodobny, choć mogę się mylić.

Niestety to smutny fakt. Niektórzy twierdzili, że wyniki były do przewidzenia, a niektórzy, jak widać, są w szoku. Dodam jeszcze, że kilka lat temu, robiłem próby z górki na większej odległości (70km) ale tylko z dwoma antenami:
08) Wouxun KG-UV8D -26,5 dBFS
12) Nagoya NL-770H -11,59 dBFS
i różnica to było raport 57 z NL-770H a kompletnie brak najmniejszego śladu z fabrycznej anteny dołączonej do Wouxun KG-UV8D, a więc różnica poziomu sygnału musiała być znaczna.

Mnie zastanawia czy zamiast metody pomiarowej cytuję ".... Spacerowałem przez około 15 metrów z naciśniętym PTT na pełnej mocy i urządzeniem przy głowie, dokładnie tak jakbym normalnie z niego korzystał wykonując łączność...." nie lepszy byłby pomiar natężenia pola w jakiejś odległości i porównania różnic jakie występują pomiędzy poszczególnymi antenami? Punktem odniesienia mogłaby być jakaś antena referencyjna. Można też użyć do takiego pomiaru dwuportowego VNA. Antena testowana port TX, a antena referencyjna port RX. Wprawdzie ten sposób używa się do badania charakterystyki promieniowania anten kierunkowych, ale myślę że i w przypadku anten dookolnych zdałby egzamin.
To takie tylko luźne pytanie.....

Robert

djbpm pisze:

Total RMS Power -4.32 dBFS

Czyli ok. A tak z ciekawości, czy mógłbyś jeszcze zrobić zestawienie porównawcze maksymalnych sygnałów z anten? Spacerek jest dobrym testem praktycznym, bo to w końcu anteny portable, ale sygnał bardzo się zmienia i maksima mogą też coś powiedzieć.

sq9mda pisze:

Mnie zastanawia czy zamiast metody pomiarowej cytuję ".... Spacerowałem przez około 15 metrów z naciśniętym PTT na pełnej mocy i urządzeniem przy głowie, dokładnie tak jakbym normalnie z niego korzystał wykonując łączność...." nie lepszy byłby pomiar natężenia pola w jakiejś odległości i porównania różnic jakie występują pomiędzy poszczególnymi antenami? Punktem odniesienia mogłaby być jakaś antena referencyjna.

Hmm wydaje mi się, że w moim pomiarze dokładnie tak było.

sq9mda pisze:

Można też użyć do takiego pomiaru dwuportowego VNA. Antena testowana port TX, a antena referencyjna port RX.

Można, ale takie warunki pracy znacznie odbiegają od warunków pracy anten ręcznych. Analizator musi być podłączony do dwóch anten kablami. Ten kabel staje się przeciwwagą i bardzo mocno wpływa na wynik.

RV12P2000 pisze:

A tak z ciekawości, czy mógłbyś jeszcze zrobić zestawienie porównawcze maksymalnych sygnałów z anten? Spacerek jest dobrym testem praktycznym, bo to w końcu anteny portable, ale sygnał bardzo się zmienia i maksima mogą też coś powiedzieć.

Jest to do zrobienia, ale oznaczałoby to kilka godzin pracy, i w sumie mi się już nie chce, bo nie sądzę, że to wniesie coś istotnego. Choć oczywiście mogę się mylić i mocno zdziwić

djbpm pisze:

...Hmm wydaje mi się, że w moim pomiarze dokładnie tak było....

Wcale nie, trzymając radio w ręce byłeś "częścią" układu antenowego, a mnie chodzi o to, by całkowicie wyeliminować "czynnik ludzki"

djbpm pisze:

...Można, ale takie warunki pracy znacznie odbiegają od warunków pracy anten ręcznych. Analizator musi być podłączony do dwóch anten kablami. Ten kabel staje się przeciwwagą i bardzo mocno wpływa na wynik.
......

No cóż, przecież testując anteny z "dorobionymi" przeciwwagami i tak całkowicie zmieniłeś warunki pracy anten ręcznych. I nie o to tu chodzi. Chodzi o to by pokazać różnicę w wypromieniowaniu sygnału. Jeżeli wszystkie anteny do testów byłyby zamontowane na tych samych przeciwwagach to różnica w sygnale powiedziałaby nam wiele.
Co do reszty, ty wybacz, ale dwuportowe VNA stosuje się powszechnie do badania anten.......tyle że w komorach "bezodbiciowych" a przynajmniej można o tym poczytać i pooglądać schematy połączeń. Jako ciekawostka....oprogramowanie VNWA jest do tego przystosowane, a podejrzewam że inne VNA mają to samo.
Tak jak pisałem wcześniej była to tylko luźna propozycja.

Robert

djbpm pisze:

...bo nie sądzę, że to wniesie coś istotnego.

Moja hipoteza jest taka, że czasie spaceru po części deterministycznie, a po części losowo zmieniają się warunki. Zaś niektóre anteny mogą być bardziej wrażliwe na ustawienie, etc. Dlatego porównanie maksimów może dać dodatkową informację, że jednak więcej energii niż parę procent jest promieniowanie, tylko charakterystyka kierunkowa i wrażliwość na elementy zewnętrzne jest bardziej złożona. Włożyłeś już tyle pracy, to może kiedyś, przy absolutnej okazji, znajdziesz parę godzin, by podnieść maksima plików do kwadratu i zlogarytmować...

sq9mda pisze:


djbpm pisze:

...Hmm wydaje mi się, że w moim pomiarze dokładnie tak było....
Wcale nie, trzymając radio w ręce byłeś "częścią" układu antenowego, a mnie chodzi o to, by całkowicie wyeliminować "czynnik ludzki"

Dokładnie. Typowo tak się pracuje z radia ręcznego. Trzyma się go w ręce i do niego mówi, ew słucha. Wówczas operator jest "częścią" układu antenowego. W tym układzie występuje "czynnik ludzki" i pominięcie go doprowadzi nas do złych wniosków. Ale wiem o co chodzi: "czynnik ludzki" wprowadza błąd pomiarowy. Jak proponujesz usunąć "czynnik ludzki" który wprowadza błąd, a pozostawić "czynnik ludzki" będący operatorem? Np manekin wypełniony wodą trzymający radiotelefon?

sq9mda pisze:

No cóż, przecież testując anteny z "dorobionymi" przeciwwagami i tak całkowicie zmieniłeś warunki pracy anten ręcznych. I nie o to tu chodzi. Chodzi o to by pokazać różnicę w wypromieniowaniu sygnału. Jeżeli wszystkie anteny do testów byłyby zamontowane na tych samych przeciwwagach to różnica w sygnale powiedziałaby nam wiele.

No powiedziała by nam bzdury, i byśmy uwierzyli. Chyba niezbyt dokładnie przyjrzałeś się temu testowi. Pierwsze 9 anten było testowanych zarówno na przeciwwagach (tych samych, zdjęcie na Elektrodzie) jak i z ręki w ten sam sposób. Widać dokładnie, że różnice w poziomie sygnału nie są proporcjonalne, czyli to, że antena na przeciwwagach pracuje lepiej od innej nie znaczy, że z ręki będzie pracować lepiej od innej, a już zupełnie nie wykaże w dB chociaż w przybliżeniu.

sq9mda pisze:

Co do reszty, ty wybacz, ale dwuportowe VNA stosuje się powszechnie do badania anten.......tyle że w komorach "bezodbiciowych"

Próbowałem robić wcześniej taki pomiar S21 https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=20090214#20090214
ale OK, w takim razie:
- jak zasymulować "czynnik ludzki" w postaci operatora?
- jak usunąć wpływ kabla który idzie od anten do VNA?
bez rozwiązania tych dwóch problemów te pomiary nie pokażą niczego sensownego. A wpływ kabla jest dwojaki, bo o ile transformację impedancji wprowadzaną przez kabel można sobie odjąć, to jest jeszcze drugi wpływ, którego nie wiem jak usunąć.

RV12P2000 pisze:

Moja hipoteza jest taka, że czasie spaceru po części deterministycznie, a po części losowo zmieniają się warunki. Zaś niektóre anteny mogą być bardziej wrażliwe na ustawienie, etc.

Podzieliłem te nagrania na poszczególne próbki, ale tylko 2m. Wygenerowałem statystyki programem sox.exe %%f -n stats, opis tutaj: http://sox.sourceforge.net/sox.html dane tutaj: https://pastebin.com/NA3mn5mL działaj, i nie zapomnij podzielić się efektami/wnioskami.