Réalisation pratique d'un préamplificateur d'antenne VHF

[Yvan_Delaserge]

Bonjour ,



Entre 1 kHz et 50 Hz , le rapport des bandes est de 13 dB, le bruit mesuré pour 1 kHz devrait être supérieur de 13 dB pour avoir une densité spectrale de bruit constante, comme cela devrait être pour un bruit blanc.

Sur les mesures ci-dessus, lorsque le signal incident est tres bas (c'est-a-dire que l'on mesure du bruit)ca a l'air de coller, la courbe jaune et la courbe violette sont distantes de presque 12 dB.
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[calculair]

C'est en forçant un peu ....

La courbe violette est à -55dB environ et la courbe jaune à - 75 dB soit un écart de 20 dB c'est un peu beaucoup ....

Sur les mesures ci-dessus, lorsque le signal incident est tres bas (c'est-a-dire que l'on mesure du bruit)ca a l'air de coller, la courbe jaune et la courbe violette sont distantes de presque 12 dB.

[calculair]

remarque

Le plancher du bruit est est à -174,6 dBm/Hz

si le facteur de bruit est de 4 dB tu devrait trouver un bruit de -170,6 dBm/Hz

J'ai l'impression tu es loin de compte.... Mais l'exactitude de ces mesures n'est pas certaine.

[calculair]

J'ai trouvé le mode de modulation

Il s'agit d'une sous porteuse modulée en fréquence. Donc en bande de base vous mesurez le bruit derrière un discriminateur. La densité spectrale du bruit démodulé ne peut plus être blanc.

ce qui semble expliquer le fait que la densité spectrale du bruit augmente avec la fréquence.....

[Yvan_Delaserge]

J'ai fait quelques mesures sur le multimètre pour voir s'il affichait correctement la valeur RMS d'un signal sinusoïdal.

A 50 Hz, comme il est censé le faire lorsqu'il est utilisé par un électricien.

Et à 500 Hz, lorsqu'il est utilisé par un électronicien.

J'ai utilisé un générateur BF, dont le signal était appliqué simultanément au multimètre et à un oscilloscope, sur lequel je lisais la valeur p-p du signal. Cette valeur est ensuite convertie en RMS en la divisant par 2*1,414.
L'oscilloscope permet en outre de vérifier que l'on est toujours en présence d'un signal sinusoïdal bien propre, sans écrêtage ou autre distorsion.

Voici les résultats



On voit que l'erreur est faible et plutôt meilleure à 500 Hz qu'à 50 Hz.

[calculair]

C'est une bonne manip. Tu valides ton multimètre jusqu'a 500 Hz en " SINUSOIDAL "

Il faut considérer cela comme un progrès . Malheureusement comme on ne connait pas le protocole de mesure à l'intérieur du multimètre il est difficile de déduire comment il se comporte sur un bruit.

Par exemple si on applique un signal carre , quelle valeur il affiche, si le signal carré est dissymétrique , comment l'affichage évolue ?

Je ne veux pas couper cheveux en 4 , mais s'est juste pour être prudent avec les mesures.

Reste à connaitre le type de démodulateur , s'il s'agit d'un discriminateur ( démodulation FM ) un bruit blanc en entrée est transformée en bruit triangulaire en sortie..

J'ai fait quelques mesures sur le multimètre pour voir s'il affichait correctement la valeur RMS d'un signal sinusoïdal.

A 50 Hz, comme il est censé le faire lorsqu'il est utilisé par un électricien.

Et à 500 Hz, lorsqu'il est utilisé par un électronicien.

J'ai utilisé un générateur BF, dont le signal était appliqué simultanément au multimètre et à un oscilloscope, sur lequel je lisais la valeur p-p du signal. Cette valeur est ensuite convertie en RMS en la divisant par 2*1,414.
L'oscilloscope permet en outre de vérifier que l'on est toujours en présence d'un signal sinusoïdal bien propre, sans écrêtage ou autre distorsion.


Voici les résultats

Pièce jointe 470788

On voit que l'erreur est faible et plutôt meilleure à 500 Hz qu'à 50 Hz.

[calculair]

Je voulais ajouter une mesure de puissance , ce n'est pas rigoureusement pareil qu'une mesure de tension. Dans le cas du sinusoïdal il y a bien une relation entre la tension et la puissance, mais c'est spécifique à la forme du signal.

C'est une bonne manip. Tu valides ton multimètre jusqu'a 500 Hz en " SINUSOIDAL "

Il faut considérer cela comme un progrès . Malheureusement comme on ne connait pas le protocole de mesure à l'intérieur du multimètre il est difficile de déduire comment il se comporte sur un bruit.

Par exemple si on applique un signal carre , quelle valeur il affiche, si le signal carré est dissymétrique , comment l'affichage évolue ?

Je ne veux pas couper cheveux en 4 , mais s'est juste pour être prudent avec les mesures.

Reste à connaitre le type de démodulateur , s'il s'agit d'un discriminateur ( démodulation FM ) un bruit blanc en entrée est transformée en bruit triangulaire en sortie..

[Yvan_Delaserge]

Ok donc maintenant que l'on sait que le multimètre indique des valeurs RMS correctes, voyons ce que nous pouvons faire des mesures réalisées en vue de trouver le facteur de bruit du récepteur RTL SDR.



Je vais utiliser les résurtats obtenus avec le filtre étroit(50Hz).

La doc de l'UIT (#54) nous dit qu'il faut envoyer au récepteur un signal HF de puissance telle que le rapport signal/bruit en sortie du récepteur soit >30 dB. On va utiliser la mesure avec -90 dBm (colonne 1 du tableau), car la puissance de sortie est alors de -44,6 dBm, ce qui se situe 30,6 dB plus haut que le plancher de bruit, qui est à -75,2 dBm.

On calcule le gain: puissance de sortie - puissance d'entrée. -44.6 dBm -90 dBm = 45,4 dB.

On calcule le facteur de bruit:

Pout=densité de puissance de bruit lorsque l'entrée du récepteur est connectée sur une résistance de 50 Ohms, qui est de -1,504 dBm/Hz.

Gain: 45,4 dB.

Et donc, le facteur de bruit serait de 127,1 dB, ce qui est ridicule.

J'ai quand même quelques doutes sur la formule donnée dans la doc de l'UIT.
NF= Pout+174 -Gain.
NF est en dB
Pout est en dBm/Hz
Gain est en dB
Pour trouver des dB, on additionne des dBm/Hz et des dB. On ne serait pas en train d'additionner des pommes et des oranges?

[calculair]

Bonjour,

Si j'ai bien suivi le niveau d'entrée di récepteur n'est pas de - 90 dBm , mais de -110dBm , donc le gain est 65 dB

Le plancher de bruit aprés démodulation est bien de -75,18 dBm

Comme le gain est de 65 dB le bruit en entrée serait d'après vos calculs à -27,2 dBm/Hz

C'est mieux mais toujours incohérent.....!

En fait lorsque le signal est à -110 dBm le niveau démodulé - 44,6 dBm

lorsque seul le bruit est présent on démodulé -75,2 dBm, le niveau d'entrée serait à -75,2 - 65 = -140,2 dBm pour 50 Hz soit -157,2 dBm/Hz. On se reproche de la vérité....

Il reste l'incertitude sur la démodulation + autre problème potentiel




En fait je ne pense pas qu'il soit correct d'apprécier le facteur de bruit sur un signal démodulé.

Comme vous êtes en modulation de fréquence le lien qui existe entre le rapport C/N en HF et le S/B en démodulé est de mémoire S/B = 3/2 C/N (Delta F/ bandebase)**2

et cela s'il n'y a pas de cellule de désaccentuation pour améliorer artificiellement le S/B.

Ok donc maintenant que l'on sait que le multimètre indique des valeurs RMS correctes, voyons ce que nous pouvons faire des mesures réalisées en vue de trouver le facteur de bruit du récepteur RTL SDR.

Pièce jointe 470811

Je vais utiliser les résurtats obtenus avec le filtre étroit(50Hz).

La doc de l'UIT (#54) nous dit qu'il faut envoyer au récepteur un signal HF de puissance telle que le rapport signal/bruit en sortie du récepteur soit >30 dB. On va utiliser la mesure avec -90 dBm (colonne 1 du tableau), car la puissance de sortie est alors de -44,6 dBm, ce qui se situe 30,6 dB plus haut que le plancher de bruit, qui est à -75,2 dBm.

On calcule le gain: puissance de sortie - puissance d'entrée. -44.6 dBm -90 dBm = 45,4 dB.

On calcule le facteur de bruit:

Pout=densité de puissance de bruit lorsque l'entrée du récepteur est connectée sur une résistance de 50 Ohms, qui est de -1,504 dBm/Hz.

Gain: 45,4 dB.

Et donc, le facteur de bruit serait de 127,1 dB, ce qui est ridicule.

J'ai quand même quelques doutes sur la formule donnée dans la doc de l'UIT.
NF= Pout+174 -Gain.
NF est en dB
Pout est en dBm/Hz
Gain est en dB
Pour trouver des dB, on additionne des dBm/Hz et des dB. On ne serait pas en train d'additionner des pommes et des oranges?

[calculair]

Re bonjour. Si votre multimètre mesure la tension sinusoïdale en recherchant les crêtes de la tension, il y a encore 10 dB environ d'incertitude sur la puissance de bruit mesurée.... Lorsqu'on cherche à évaluer le facteur de bruit à 0,5 dB près c'est un peu gênant .... mais on se rapproche de la vérité..!

Bonjour,

Si j'ai bien suivi le niveau d'entrée di récepteur n'est pas de - 90 dBm , mais de -110dBm , donc le gain est 65 dB

Le plancher de bruit aprés démodulation est bien de -75,18 dBm

Comme le gain est de 65 dB le bruit en entrée serait d'après vos calculs à -27,2 dBm/Hz

C'est mieux mais toujours incohérent.....!

En fait lorsque le signal est à -110 dBm le niveau démodulé - 44,6 dBm

lorsque seul le bruit est présent on démodulé -75,2 dBm, le niveau d'entrée serait à -75,2 - 65 = -140,2 dBm pour 50 Hz soit -157,2 dBm/Hz. On se reproche de la vérité....

Il reste l'incertitude sur la démodulation + autre problème potentiel




En fait je ne pense pas qu'il soit correct d'apprécier le facteur de bruit sur un signal démodulé.

Comme vous êtes en modulation de fréquence le lien qui existe entre le rapport C/N en HF et le S/B en démodulé est de mémoire S/B = 3/2 C/N (Delta F/ bandebase)**2

et cela s'il n'y a pas de cellule de désaccentuation pour améliorer artificiellement le S/B.

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,

Si j'ai bien suivi le niveau d'entrée di récepteur n'est pas de - 90 dBm , mais de -110dBm , donc le gain est 65 dB

Le plancher de bruit aprés démodulation est bien de -75,18 dBm

Comme le gain est de 65 dB le bruit en entrée serait d'après vos calculs à -27,2 dBm/Hz

C'est mieux mais toujours incohérent.....!

En fait lorsque le signal est à -110 dBm le niveau démodulé - 44,6 dBm

lorsque seul le bruit est présent on démodulé -75,2 dBm, le niveau d'entrée serait à -75,2 - 65 = -140,2 dBm pour 50 Hz soit -157,2 dBm/Hz. On se reproche de la vérité....

Bien sûr!!! J'avais oublié de prendre en compte l'atténuateur après le générateur!

Il reste l'incertitude sur la démodulation + autre problème potentiel
En fait je ne pense pas qu'il soit correct d'apprécier le facteur de bruit sur un signal démodulé.

Comme vous êtes en modulation de fréquence le lien qui existe entre le rapport C/N en HF et le S/B en démodulé est de mémoire S/B = 3/2 C/N (Delta F/ bandebase)**2

et cela s'il n'y a pas de cellule de désaccentuation pour améliorer artificiellement le S/B.

Les mesures n'ont pas été faites avec le démodulateur FM. Le software permet de choisir entre différents démodulateurs, Modulation d'amplitude, de fréquence, bande latérale unique et CW (onde continue, utilisée pour la réception de signaux en Morse).
C'est le démodulateur CW que j'ai choisi, qui n'est en fait pas vraiment un démodulateur, mais un changement de fréquence du signal incident de 137,5 MHz vers 500 Hz. Toute modification de la puissance du signal sinusoïdal incident se retrouvera à l'identique sur le signal audio sinusoïdal de 500 Hz.

[calculair]

Si je comprends bien , il ne s'agit pas d'une démodulation , mais d'un changement de fréquence. Le fréquence FI serait ici de 500 Hz

J'espère que les OL des divers changement de fréquence n'ont pas un bruit excessif qui perturberait le niveau de bruit.

Dans ces conditions il reste à valider que l'estimation de la puissance de bruit par le voltmètre n'est pas entaché d'erreur.

Vos manip permettent de dire que la mesure du signal par votre voltmètre est correct à quelques % près.


Reste à apprécier correctement le niveau de bruit. Niveau qui me semble le moins fiable.

Il faut aussi être sur du blindage des étages d'amplification pour être sur de ne pas être perturbé par des bruit radio divers

Je rappelle que le niveau du bruit thermique est à -174,5 dBm /Hz

[Yvan_Delaserge]

Si je comprends bien , il ne s'agit pas d'une démodulation , mais d'un changement de fréquence. Le fréquence FI serait ici de 500 Hz

J'espère que les OL des divers changement de fréquence n'ont pas un bruit excessif qui perturberait le niveau de bruit.

Dans ces conditions il reste à valider que l'estimation de la puissance de bruit par le voltmètre n'est pas entaché d'erreur.

Vos manip permettent de dire que la mesure du signal par votre voltmètre est correct à quelques % près.


Reste à apprécier correctement le niveau de bruit. Niveau qui me semble le moins fiable.

Il faut aussi être sur du blindage des étages d'amplification pour être sur de ne pas être perturbé par des bruit radio divers

Je rappelle que le niveau du bruit thermique est à -174,5 dBm /Hz

Les dongles RTL SDR fonctionnent selon un principe assez différent des superhétérodynes classiques.
C'est expliqué ici.

Voici un exemple de schéma-bloc:



Il s'agit d'une conversion directe, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de fréquence intermédiaire.

[Yvan_Delaserge]

Poursuivant mon étude méthodique de la doc de l'UIT et les trois formules du Professeur Sato pour mesurer le facteur de bruit d'un récepteur, je m'arrête sur la seconde formule:



C'est la méthode qui est utilisée par les célèbres appareils Hewlett-Packard.

J'ai dans mes tiroirs une source de bruit, mais non calibrée.
J'ai aussi un préampli dont le facteur de bruit avait été mesuré avec un des célèbres appareils Hewlett-Packard. Je sais que son facteur de bruit est de 0,9 dB.

Je me demande s'il serait possible d'utiliser cette méthode de la manière suivante:

Je fais mes deux mesures avec ma source de bruit non calibrée activée, puis non activée.

J'utilise la formule NF=ENR -10 log(etc... en substituant ENR par un chiffre qui me donne NF= 0,9 dB.

J'obtiens ainsi une source de bruit calibrée, c'est-à-dire que je connais son ENR.

Il va falloir que je retrouve cette source de bruit dans mes tiroirs et que je lui ajoute un blindage et une atténuation assez sérieuse. J'imagine que les sources de bruit calibrées pour faire ce type de mesures doivent avoir des niveaux plutôt bas.

Je me pose quand même la question des unités dans ces formules. Noise density est exprimée en dBm/Hz. Et Noise density difference en dB.

Comprend qui peut.

[calculair]

Bonjour


Si tu as une source de bruit de niveau connu, alors la méthode est simple.

Tu mesures le bruit en sortie du récepteur dans une bande connue lorsque l'entrée du récepteur est sur sa charge

tu injectes du bruit sur l'entrée et lorsque le bruit en sortie augmente de 3 dB , cela signifie que le bruit que tu injectes est égal au bruit propre du récepteur

alors le facteur de bruit est puissance bruit injecté - puissance bruit thermique = KTB

D'apres le schéma du récepteur la bande a prendre en considération est 2 X la bande du filtre en bande base du fait de la fréquence image

[calculair]

Je pense qu'avec cette méthode, même si la mesure de la tension n'est pas strictement relative a la puissance, du fait que l'on fait une mesure différentielle avec des niveaux proches, cela minimise l'erreur ( rappel 3 dB c'est le rapport 1,4 en tension approximativement...

Bonjour


Si tu as une source de bruit de niveau connu, alors la méthode est simple.

Tu mesures le bruit en sortie du récepteur dans une bande connue lorsque l'entrée du récepteur est sur sa charge

tu injectes du bruit sur l'entrée et lorsque le bruit en sortie augmente de 3 dB , cela signifie que le bruit que tu injectes est égal au bruit propre du récepteur

alors le facteur de bruit est puissance bruit injecté - puissance bruit thermique = KTB

D'apres le schéma du récepteur la bande a prendre en considération est 2 X la bande du filtre en bande base du fait de la fréquence image

[calculair]

J'ai pensé à une autre méthode, qui théoriquement devrait marcher, mais je ne l'ai jamais vu pratiqué...

lorsque le récepteur est branché sur sa charge caractéristique , tu mesures le niveau de bruit en sortie.

Tu branches alors un générateur de signal à d'entrée dans la bande de réception . Tu mesures la puissance de sortie. Lorsque cette puissance augmente de 3dB , le signal injecté à le niveau de puissance du bruit présent

Attention la bande de bruit est 2X la bande de base de mesure car il faut considérer la bande image du changement de fréquence

Je pense qu'avec cette méthode, même si la mesure de la tension n'est pas strictement relative a la puissance, du fait que l'on fait une mesure différentielle avec des niveaux proches, cela minimise l'erreur ( rappel 3 dB c'est le rapport 1,4 en tension approximativement...

[Yvan_Delaserge]

J'ai pensé à une autre méthode, qui théoriquement devrait marcher, mais je ne l'ai jamais vu pratiqué...

lorsque le récepteur est branché sur sa charge caractéristique , tu mesures le niveau de bruit en sortie.

Tu branches alors un générateur de signal à d'entrée dans la bande de réception . Tu mesures la puissance de sortie. Lorsque cette puissance augmente de 3dB , le signal injecté à le niveau de puissance du bruit présent

Attention la bande de bruit est 2X la bande de base de mesure car il faut considérer la bande image du changement de fréquence

Mais le signal applique a l'entree du recepteur doit-il etre sinusoidal, ou bien doit-il s'agir de bruit blanc?

[calculair]

Bonjour

Dans la théorie il serait mieux qu'il s'agisse d'un bruit blanc , d'autant plus que la mesure en sortie ne se fait pas avec un wattmètre mais avec un voltmètre

Si t'appliques un signal sinusoïdal de puissance identique au bruit thermique, la puissance en sortie doublera aussi, mais comme tu mesures avec un voltmètre, il se peut que l'erreur d'appréciation de la puissance soit un peu faussée du fait d'une réparation différente des crêtes du signal .

je suis curieux des valeurs que tu mesureras ...

Mais le signal applique a l'entree du recepteur doit-il etre sinusoidal, ou bien doit-il s'agir de bruit blanc?

[Yvan_Delaserge]

Ces derniers jours, j'ai procédé à quelques mesures visant à comparer la sensibilité des quelques préamplis dont je dispose.



Les mesures ont été faites comme précédemment avec un générateur suivi d'un atténuateur, ce qui permet d'atteindre des niveaux >= -160 dBm pour le signal incident.

Plutôt que de mesurer des niveaux de l'ordre du millivolt, donc se situant à la limite inférieure des possibilités de mon multimètre, j'ai préféré observer les indications de niveau du S-mètre du soft SDR Console.
On évite par la même occasion les erreurs pouvant provenir
a) de la synthèse du signal BF par le soft,
b) de son acheminement vers le multimètre (ronflette 50 Hz?) et
c) du multimètre lui-même.

Au niveau du millivolt, inutile d'essayer d'utiliser un oscilloscope, dont la trace à 5 mV/cm présente déjà du bruit.

Le graphique du haut présente les courbes du signal incident et les lectures du s-mètre du soft.

On voit qu'en-dessous de -140 dB de signal incident, les courbes s'aplatissent. Le récepteur RTL SDR seul sans préampli présente une sensibilité remarquable, puisque sa courbe reste bien rectiligne jusqu'à -140 dBm de signal incident.

Pour mieux départager les différents préamplis, j'ai réalisé le tableau et le graphique du bas.
Idéalement, chaque diminution de niveau de 10 dB du signal incident devrait se traduire par une baisse de 10 dB sur le s-mètre du RTL SDR.
Mais le bruit généré par le préampli (ou le récepteur sans préampli) fait qu'en-dessous d'un certain niveau de signal incident, le bruit domine et la baisse de niveau est inférieure à 10 dB.
Plus le facteur de bruit d'un préampli donné sera faible, plus chaque courbe tendra à rester proche de l'horizontale.

On voit qu'à ce petit jeu, la platine "nue" à SPF 5189Z gagne d'une courte tête.
Selon la datasheet, le facteur de bruit du SPF5189Z est de 0,5 dBm.

Le facteur de bruit du préampli à BF981, de construction maison, avait été mesuré il y a plusieurs années au moyen d'un appareil de mesure HP de qualité professionnelle: Il était de 0,9 dBm.

[Yvan_Delaserge]

On a vu précédemment que l'application de la méthode du gain, selon la doc de l'UIT nous faisait arriver à des valeurs improbables.



Le gain est facile à calculer sans ambiguïté.
C'est Pout qui présente une ambiguïté. On peut facilement mesurer la puissance de bruit à la sortie du récepteur, mais comment mesurer la densité de puissance de bruit? On a vu que diviser la puissance de sortie par le nombre de Hz de la largeur du filtre conduisait à des résultats aberrants.

Essayons donc de procéder en sens inverse. Pour trouver Pout, on a forcément dû diviser la puissance de sortie par quelque chose, puisque Pout est exprimé en dBm/Hz. Appelons ce quelque chose x.

Pout = Psortie / X.

où Psortie représente le nombre de dBm affiché par le récepteur lorsque l'on branche une charge de 50 Ohms à l'entrée.
Le filtre utilisé est le même pour toutes les mesures. On pourra donc utiliser X pour calculer le facteur de bruit pour tous les autres préamplis.

Admettons que le facteur de bruit du SPF5189Z soit celui donné par la datasheet: 0,5 dB.
Le gain combiné du préampli et du récepteur est de 107-77 = 30 dB.
Dans ce cas,

0,5 dB = (-119/x) + 174 - 30

x = -119/ (0,5 - 174 + 30) = 0,829

Voyons ce que l'on obtient avec le RTL SDR sans préampli.
NF= (-128/0,829) +174 - 17 = 20


Et pour le préampli à BF981:
NF = (-107/0,829) + 174 - 41 = 3

Pour le préampli POCOM:
NF= (-119/0,829) + 174 - 35 = -0,5!


Et pour le "sardine à l'huile":
NF= (-119 / 0,829) + 174 - 31 = -0.5!

Mouais...


De toutes façons, et c'est le problème principal avec cette "méthode du gain", c'est que l'on cherche à mesurer/calculer un facteur de bruit qui va se trouver entre, disons 0,5 et 1,1 dB. Une fraction de dB.
Pour cela, on utilise des niveaux qu'il faudrait mesurer avec une précision de 0,1 dB, voire moins, ce qui est impossible avec le matériel dont je dispose. La résolution est de 1 dB.

Je vais donc renoncer à calculer/mesurer le facteur de bruit de mes préamplis et me contenter de les comparer les uns aux autres, pour trouver lequel est le meilleur. Voir le message précédent.

[calculair]

Je ne sais pas comment vous évaluez la densité de puissance de bruit en sortie. La bande a prendre en considération doit être le double de la bande de base

En effet le bruit à -F de la fréquence de l'OL sera transposé à la même fréquence en sortie que celui se trouvant à + F

Apres il faut évaluer l'erreur éventuel que l'on fait en évaluant la puissance de bruit a partir du niveau de tension affiché par le voltmètre . Il faudrait mesurer au moins une puissance de bruit connu avec la méthode dérivée du voltmètre

On a vu précédemment que l'application de la méthode du gain, selon la doc de l'UIT nous faisait arriver à des valeurs improbables.

Pièce jointe 471031

Le gain est facile à calculer sans ambiguïté.
C'est Pout qui présente une ambiguïté. On peut facilement mesurer la puissance de bruit à la sortie du récepteur, mais comment mesurer la densité de puissance de bruit? On a vu que diviser la puissance de sortie par le nombre de Hz de la largeur du filtre conduisait à des résultats aberrants.

Essayons donc de procéder en sens inverse. Pour trouver Pout, on a forcément dû diviser la puissance de sortie par quelque chose, puisque Pout est exprimé en dBm/Hz. Appelons ce quelque chose x.

Pout = Psortie / X.

où Psortie représente le nombre de dBm affiché par le récepteur lorsque l'on branche une charge de 50 Ohms à l'entrée.
Le filtre utilisé est le même pour toutes les mesures. On pourra donc utiliser X pour calculer le facteur de bruit pour tous les autres préamplis.

Admettons que le facteur de bruit du SPF5189Z soit celui donné par la datasheet: 0,5 dB.
Le gain combiné du préampli et du récepteur est de 107-77 = 30 dB.
Dans ce cas,

0,5 dB = (-119/x) + 174 - 30

x = -119/ (0,5 - 174 + 30) = 0,829

Voyons ce que l'on obtient avec le RTL SDR sans préampli.
NF= (-128/0,829) +174 - 17 = 20


Et pour le préampli à BF981:
NF = (-107/0,829) + 174 - 41 = 3

Pour le préampli POCOM:
NF= (-119/0,829) + 174 - 35 = -0,5!


Et pour le "sardine à l'huile":
NF= (-119 / 0,829) + 174 - 31 = -0.5!

Mouais...


De toutes façons, et c'est le problème principal avec cette "méthode du gain", c'est que l'on cherche à mesurer/calculer un facteur de bruit qui va se trouver entre, disons 0,5 et 1,1 dB. Une fraction de dB.
Pour cela, on utilise des niveaux qu'il faudrait mesurer avec une précision de 0,1 dB, voire moins, ce qui est impossible avec le matériel dont je dispose. La résolution est de 1 dB.

Je vais donc renoncer à calculer/mesurer le facteur de bruit de mes préamplis et me contenter de les comparer les uns aux autres, pour trouver lequel est le meilleur. Voir le message précédent.

[calculair]

Je pense que la méthode qui consiste a mesurer le bruit en sortie ,lorsque l'entrée est sur son impédance de fermeture peu importe la valeur , puis injecter du bruit avec une source étalonnée, jusqu'a la valeur du bruit en sortie augmente de 3 dB ( on a a faire une mesure différentielle donc plus précise ) , alors la puissance de bruit injecté = la puissance de bruit thermique .

une mesure moins précise consisterait à remplacer la source de bruit étalon par un générateur de niveau étalonné.

Ce type de mesure est une mesure différentielle ce qu'est plus précis qu'une mesure absolue ?

Je ne sais pas comment vous évaluez la densité de puissance de bruit en sortie. La bande a prendre en considération doit être le double de la bande de base

En effet le bruit à -F de la fréquence de l'OL sera transposé à la même fréquence en sortie que celui se trouvant à + F

Apres il faut évaluer l'erreur éventuel que l'on fait en évaluant la puissance de bruit a partir du niveau de tension affiché par le voltmètre . Il faudrait mesurer au moins une puissance de bruit connu avec la méthode dérivée du voltmètre

[calculair]

Bonjour

En me référant à votre tableau de mesure pour le préamplificateur BF981

Si j'interprete bien ce tableau

Pour un niveau d'entrée de -80 dBm à -160 dBm, le niveau de sortie mesuré varie de -43 dBm à -107 dBm

Même quand le générateur est OFF, le niveau reste à -107dBm

J'interprète cela que le niveau de bruit à l'entrée est inférieur à -160dBm car même si on supprime le générateur , le niveau de sortie ne change pas... on est sous le niveau de bruit inévitable.
dés que le niveau augmente au-dessus de 160dBm, le niveau de sortie augmente et pour un niveau d'entée de -150 dBm, le niveau de sortie croit de -107 dBm à -104 dBm soit de 3 dB

Cela signifie que le niveau de bruit est de l'ordre de -150 dBm puisque à ce niveau le bruit augmente de 3 dB. Le niveau injecté est égal au niveau de bruit, d'ou le doublement de la puissance de bruit constaté en sortie.

Reste à déterminer dans quelle bande est faite la mesure de bruit

Si c'est 50 Hz, la mesure correspond en fait à une bande de 100 Hz coté entrée du récepteur cela revient à dire que le bruit serait -170 dBm/Hz, soit un facteur de bruit de -170 dBm- ( -174,5) = 4,5 dB

[calculair]

J'ai refait le calcul pour les autres préamplificateurs ....Il y a effectivement un problème ......!!! ????

Bonjour

En me référant à votre tableau de mesure pour le préamplificateur BF981

Si j'interprete bien ce tableau

Pour un niveau d'entrée de -80 dBm à -160 dBm, le niveau de sortie mesuré varie de -43 dBm à -107 dBm

Même quand le générateur est OFF, le niveau reste à -107dBm

J'interprète cela que le niveau de bruit à l'entrée est inférieur à -160dBm car même si on supprime le générateur , le niveau de sortie ne change pas... on est sous le niveau de bruit inévitable.
dés que le niveau augmente au-dessus de 160dBm, le niveau de sortie augmente et pour un niveau d'entée de -150 dBm, le niveau de sortie croit de -107 dBm à -104 dBm soit de 3 dB

Cela signifie que le niveau de bruit est de l'ordre de -150 dBm puisque à ce niveau le bruit augmente de 3 dB. Le niveau injecté est égal au niveau de bruit, d'ou le doublement de la puissance de bruit constaté en sortie.

Reste à déterminer dans quelle bande est faite la mesure de bruit

Si c'est 50 Hz, la mesure correspond en fait à une bande de 100 Hz coté entrée du récepteur cela revient à dire que le bruit serait -170 dBm/Hz, soit un facteur de bruit de -170 dBm- ( -174,5) = 4,5 dB

[calculair]

je pense qu'il faudrait valider chaque mesure e dans quelle bande la mesure est faite

je propose que 'on s'attaque au préamplificateur Sardine qi donne les chiffres les plus incohérents.

Il faut ^tre sur de ce que l'on mesure et e la précision de ces mesures. Les lois de la physique sont inviolables ....

[Yvan_Delaserge]

J'ai commis une erreur au message #111.
J'ai assume que le facteur de bruit global de l'ensemble preampli suivi du recepteur RTL SDR etait egal a celui du preampli: 0,9 dB.
C'est evidemment faux.
Le facteur de bruit global depend du gain du preampli et des facteurs de bruit du preampli et du recepteur.
Il existe une formule qui permet de calculer cela, mais je n'arrive pas a remettre la main dessus.
On peut etre certain que le facteur de bruit global sera legerement superieur a celui du preampli seul.

La bande passante du recepteur RTL SDR avec le soft SDR console, je n'ai aucun moyen de la connaitre, malheureusement.
Mais de toute maniere, on voit que pour arriver a des valeurs realistes de facteur de bruit, il faut diviser la puissance de bruit par un nombre de l'ordre de 0,8. Or il est impossible qu'une bande passante d'un recepteur soit egale a 0,8 Hz!!!

Mais le principal probleme, celui qui nous fait tourner en rond, c'est l'impossibilite de calculer un facteur de bruit, que l'on sait se trouver entre 0,5 et 1,5 dB, a l'aide de mesures dont la resolution ne saurait etre inferieure a 1 dB.
Et ce 174 de la formule de la doc de l'UIT? Est-on bien sur que ce n'est pas 173,6089? Ou 174,4076? On vise une resolution du dixieme de dB, pas du dB!

C'est un peu comme si on essayait de mesurer le diametre d'un virus au moyen d'un metre ruban. Mathematiquement possible, mais impossible en pratique.

[calculair]

Dans la pratique pour masquer le facteur de bruit , il faut un gain de 10 dB environ

F := F1 +( F2 -1) /G1 +( F3-1)/G1G2 +...

[calculair]

Bonjour,

Tu as raison de te méfier des mesures en absolue . C'est pour cela qu'il faut préférer les mesures par comparaison avec le même protocole de mesure.

Les mesures de facteur de bruit se fond, si on fait cela avec de bon instrument à 0,5 dB près

Ici je pense que si on est précautionneux le dB doit être possible.
Pour cela il faut être sur de l'appareil de mesure et l'utiliser de la même façon dans des plages de mesure identiques
bien savoir la bande de mesure

Dans le schéma synoptique que tu as représenté , la bande dans laquelle tu apprécies le bruit en sortie est 2X la bande du filtre.

Je te propose la méthode suivante pour valider la méthode de mesure.

1) tu mesures le facteur de bruit du récepteur RTI SDR

2) pour détériorer le facteur de bruit de ce récepteur tu ajoutes à son entrée un atténuateur A dB( si possible de A =3dB) et tu remesures le nouveau facteur de bruit. Normalement il devrait être A dB plus important....

J'ai commis une erreur au message #111.
J'ai assume que le facteur de bruit global de l'ensemble preampli suivi du recepteur RTL SDR etait egal a celui du preampli: 0,9 dB.
C'est evidemment faux.
Le facteur de bruit global depend du gain du preampli et des facteurs de bruit du preampli et du recepteur.
Il existe une formule qui permet de calculer cela, mais je n'arrive pas a remettre la main dessus.
On peut etre certain que le facteur de bruit global sera legerement superieur a celui du preampli seul.

La bande passante du recepteur RTL SDR avec le soft SDR console, je n'ai aucun moyen de la connaitre, malheureusement.
Mais de toute maniere, on voit que pour arriver a des valeurs realistes de facteur de bruit, il faut diviser la puissance de bruit par un nombre de l'ordre de 0,8. Or il est impossible qu'une bande passante d'un recepteur soit egale a 0,8 Hz!!!

Mais le principal probleme, celui qui nous fait tourner en rond, c'est l'impossibilite de calculer un facteur de bruit, que l'on sait se trouver entre 0,5 et 1,5 dB, a l'aide de mesures dont la resolution ne saurait etre inferieure a 1 dB.
Et ce 174 de la formule de la doc de l'UIT? Est-on bien sur que ce n'est pas 173,6089? Ou 174,4076? On vise une resolution du dixieme de dB, pas du dB!

C'est un peu comme si on essayait de mesurer le diametre d'un virus au moyen d'un metre ruban. Mathematiquement possible, mais impossible en pratique.

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Facteur de bruit avec préamplificateur

CamScanner 12-03-2022 17.40.pdf