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Der optimale Transceiver - Qual der Wahl

(inzwischen mehrfach aktualisiert)
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Jeder von uns hat mit Sicherheit schon mal den einen oder anderen Testbericht in einer Fachzeitschrift gelesen und sich über Angaben wie "Das Gerät hat 17 Regler und 10 Tasten die zum Teil doppelt belegt sind ..." oder "Die Gummierung des VFO Rades ist sehr griffig" gefreut. Auch Praxistests wie "Es war uns möglich in 3 Tagen über 100 DXCC Länder zu arbeiten" helfen uns nicht wirklich weiter. In vielen Berichten vermisst man einfach "ZDF", Zahlen, Daten und Fakten. 

Wer jetzt denkt das Publizieren der korrekten Daten ist doch Sache der Hersteller, wird auch hier schnell enttäuscht. Viele Informationen wie Notchtiefe, Audio-Ausgangsleistung und Impedanz, Anzahl der Speicher e.t.c. findet man in den Hochglanz-Prospekten jedoch selten vernünftige Messergebnisse des Empfängers.

Da aber genau diese Daten in letzter Zeit immer mehr ins Interesse der Anwender und letztlich auch der Käufer gerückt sind, wurden Aussagen genau zu jenem heiklen Thema plötzlich statt von den Entwicklungsingenieuren von der Marketingabteilung getätigt. Aktuellstes Beispiel ist der "pro III" eines namhaften Herstellers, der nach den tatsächlich hervorragenden Messergebnissen seines Flagschiffs, in der Werbung mit einem "Interceptpunkt 3. Ordnung von +30dBm" aufwartet. Leider muss man lange suchen um tief im Kleingedruckten zu finden, dass dieser Wert bei 100 kHz Signalabstand gemessen wurde und somit alles andere als alltagstauglich ist.

Die einzige Möglichkeit einen halbwegs guten Vergleich verschiedener Geräte zu gewährleisten ist das Festlegen und Einhalten eines definierten Messaufbaus. Genau hier kommt die ARRL (American Radio Relay League), der größte Amateurfunkverband der Welt ins Spiel. Im dortigen Testlabor wird seit über 20 Jahren nach der gleichen Methode getestet. Um dem für DX und Konteste besonders wichtigen Punkt "Empfänger-Dynamik" näher zu kommen, wurden hier in der Vergangenheit die Messmethoden angepasst. Die genaue Beschreibung des Messaufbaus hat die ARRL sorgfältig dokumentiert und in der QST vom Oktober 1994 veröffentlicht. Das Dokument steht als PDF auf dem ARRL Webserver unter dem Titel "QST Product Reviews - A look behind the scenes" zur Verfügung und ist sehr empfehlenswert.

Die meisten Testergebnisse auf diesen Seiten basieren auf den ARRL-Messungen. Auf die Art der Messung möchte ich nicht näher eingehen, da Vergleich und Bewertung der Messergebnisse im Vordergrund stehen soll.

Worauf sollten Sie beim Transceiverkauf achten?


Sicher haben Sie schon mal den einen oder anderen OM nach seinen Erfahrungen gefragt? Jeder wird gesagt haben, dass sein #%&$$$@#& das Beste sei, was es je gab (so oder so ähnlich).
Aus diesem Grund reduziere ich die Frage hier auf Kurzwellen-Transceiver und auf deren Empfänger-Messdaten. VHF/UHF-Transceiver haben noch nie die Performancewerte der KW-Transceiver erreicht, sodass Anwender, die eine gute Empfänger-Performance auf VHF/UHF benötigen, wie z.B. UKW-Konteststationen, im Normalfall heute mit großsignalfesten Kurzwellentransceivern und vorgeschalteten großsignalfesten Transvertern arbeiten.


Welche Performance-Werte sind beim Empfang wichtig?
Es sind:


Unter der Empfindlichkeit (MDS) eines Empfängers versteht man seine Fähigkeit auch kleinste Eingangssignale noch hörbar zu machen. Sie kann in verschiedenen Arten gemessen/angegeben werden. Manche sind gebräuchlicher als andere. Die beiden gebräuchlichsten sind die Angaben in "Microvolt an 50 Ohm" (Bsp: 0,15 µV für ein Signal mit 10 dB Signal-Rausch-Abstand) oder "dBm" (dB-Wert relativ zu 1 mWatt an 50 Ohm). Gut sind Transceiver mit Empfindlichkeiten von 0,2 µV oder weniger oder -130 dBm oder weniger.

Der Blockingdynamikbereich (BDR) (in dB relativ zum Rauschflur des Empfängers angegeben) gibt an, wie stark ein Eingangssignal werden darf, bevor es den Empfänger übersteuert und ihn unempfindlich macht. Je größer dieser Wert, um so besser ist der Empfänger. Gute Empfänger liegen über 130 dB. In der Vergangenheit gab es 3 Testgeräte bei denen der Blocking-Dynamikbereich nicht zu messen war, weil man Angst hatte mit Signalen größer 10mWatt die Empfängereingänge zu belasten. Es handelte sich also um die drei Geräte die selbst mit extremen Eingangssignalen noch keine Blockingeffekte zeigten. Die drei genannten Transceiver waren der FT-1000D von YAESU, der Kenwood TS-850S und der ICOM IC-765.

Der intermodulationsfreie Dynamikbereich (IMD) gibt an, wie stark zwei identische, gleichstarke Eingangssignale werden dürfen, bevor sie den Empfänger übersteuern und Phantomsignale produzieren. Dieser Wert wird ebenfalls in dB relativ zum Rauschflur des Empfängers angegeben. Je größer der Wert ist um so besser. Gute Empfänger haben einen intermodulationsfreien Dynamikbereich von über 90 dB.

In modernen Transceivern mit Synthesizern sind die Freiheit von ungewollten Mischprodukten aus der Frequenzaufbereitung, hohe Linearität und geringes Eigenrauschen die Schlüsselkriterien für einen guten Empfänger. Die Einführung digitaler Signalaufbereitung brachte eine neue Quelle von Störsignalen wie Phasenrauschen, die erst im Laufe der Zeit durch Weiterentwicklungen, wie den DDS-Synthesizer in den Griff zu bekommen waren. Solche Effekte können u.a. auch Pfeifstellen sein oder ein Eigenrauschen des Transceivers, das mit starken Empfangssignalen zusätzlich ansteigt. Dabei überlagert das stärkere Rauschen dann leise Empfangssignale bis zur Unhörbarkeit.

Der Interceptpunkt 3. Ordnung ist eine rechnerische Kenngröße, die sich aus dem Rauschflur des Empfängers und dem intermodulationsfreien Dynamik-Bereich errechnet. Der IP3 wird nicht "gemessen".

WICHTIG !!! Bei den Performanceangaben sollten Sie auch immer eine Angabe in "kHz" finden. Dieser Wert gibt beim Dynamikbereich an, in welchem Abstand vom "Testträger" der BDR gemessen wird. Genauso gibt man beim IMD den Abstand der beiden Testträger voneinander an. Die japanischen Transceiverhersteller haben früher bei 20 kHz gemessen und wollen inzwischen oft die Werte erst bei 50 kHz Abstand angeben, da diese sich für die Vermarktung besser anhören. Dies ist für die Praxis jedoch absolut irrelevant. Sie wollen doch wissen, ob sie von einem Empfänger hohe Performance z.B. bei einem DX-Split-Betrieb oder in einem Kontest mit vielen nahe beisammen liegenden starken Signalen erwarten können? Für die heute übliche Bandbelegung z.B. im 40m-Band, ist es notwendig den Messabstand zu verringern anstatt zu erhöhen um aussagekräftige Messwerte zu erhalten. Die ARRL hat dies rechtzeitig erkannt und misst zusätzlich zu den seit 20 Jahren üblichen 20 kHz seit 2002 auch bei einem Abstand von 5 kHz und seit 2005 mit einem Trägerabstand von 2 kHz. Diese Aussage ist für das Verhalten eines Empfängers z.B. im Kontest oder im Split-Betrieb (up 1-2 kHz) wesentlich wichtiger und aussagekräftiger als die 20 kHz Angabe und erklärt das eingangs erwähnte Beispiel mit dem "pro III".

Welcher Transceiver hat nun welche Messwerte?

Die folgende Tabelle gibt die oben beschriebenen Messwerte für gängige handelsübliche Transceiver (ohne Modifikation, wenn nichts erwähnt ist) an. Die wichtigen Performancewerte werden wie oben beschrieben nicht nur bei 20 kHz Abstand, sondern auch bei 5 kHz angegeben, um der heutigen Bandbelegung speziell bei Pile-Up oder in Kontesten gerecht zu werden. Die Auswahl orientiert sich an der Verbreitung und Verfügbarkeit der entsprechenden Transceiver in Deutschland.

Die Tabelle mit den Messwerten wurde auf eine eigene Seite ausgelagert. Bitte hier klicken.

Zum Vergleich hier noch ein paar Messwerte von gebräuchlichen VHF-/UHF-Transceivern, die sehr deutlich zeigen, dass man von solchen Transceivern keine Großsignal-Performance erwarten darf:

Wenn nicht anders angegeben beziehen sich die Messwerte auf das 2m-Band, also 144 MHz



Name
(alphabetisch)
Rauschflur
(Empfindlichkeit)
Pre-Amp on
BDR
(20 kHz)
Pre-Amp off
IMD
(20 kHz)
Pre-Amp off
IP3
(20 kHz)
Pre-Amp off
BDR
(5 kHz)
Pre-Amp off
IMD
(5 kHz)
Pre-Amp off
IP3
(5 kHz)
Pre-Amp off
getestet in
QST-Ausgabe
               
K144XV (EinbauTransverter für K3) -147 dBm 123 dB 91 dB -10 dBm 119 dB 86 dB -15 dBm 08/2010
IC-271 - 138 dBm 108 dB 84 dB - 12 dBm - - - 05/1985
IC-275 - 139 dBm 111 dB 89 dB - 5,5 dBm (Werte wurden bei 40kHz Abstand gemessen!!!) 10/1987
IC-706 MKII G - 142 dBm 111 dB 88 dB - 3 dBm - - - 07/1999
IC-820h - 145 dBm 104 dB 85 dB - 17 dBm - - -- 03/1995
IC-821h - 144 dBm 100 dB 84 dB - 8,2 dBm - - -- 03/1997
IC-910 - 141 dBm 106 dB 85 dB - 6,4 dBm n.v. n.v. n.v. 05/2001
IC-746 - 139 dBm 122 dB 89 dB - 2,8 dBm - - -- 09/1998
IC-7400 - 141,8 dBm 113,7 dB 88,8 dB - 5,3 dBm 99,9 dB 75,1 dB - 19,9 dBm 05/2002
IC-7000 - 142 dBm 113 dB 88 dB - 2 dBm 89 dB 78 dB - 16 dBm 05/2006


TR-751 - 137 dBm 114 dB 84 dB - 6 dBm - - - 03/1987
TM-255 - 139 dBm 121 dB 86 dB - 6 dBm - - - 05/1995
TS-790 - 143 dBm 126 dB 79 dB - 24,5 dBm - - - 04/1991
TS-2000 - 140 dBm 115 dB 89 dB + 12 dBm 94 dB 65 dB - 17 dBm 07/2001


FT-817 - 139 dBm 108 dB 88 dB - 11 dBm - - - 04/2001
FT-847 - 142 dBm 103 dB 88 dB - 11 dBm n.v. n.v. n.v. 08/1998
FT-857/FT-897 - 140 dBm 102 dB 83 dB - 9 dBm 83 dB 63 dB - 37 dBm 05&08/2003




Was fällt auf?

Die endgültige Bewertung der Messwerte hängt von Ihrem persönlichen Einsatzziel Ihres Wunsch-Transceivers ab. Für optimale Empfängerperformance z. B. bei einem Kontest haben die japanischen Hersteller in letzter Zeit etwas zugelegt. Allerdings liegen sowohl IC-7800 als auch der FT-DX9000 für viele Amateure in unerreichbaren Preiskategorien. Nicht schlecht schlagen sich die amerikanischen Transceiver z.B. der K2 von Elecraft (siehe Bild oben), sein Nachfolger K3 oder ein Orion von Ten-Tec (siehe Bild unten). Die KW-Transceiver unterteilen sich im Prinzip in drei Performance-Gruppen:
  • · Die schlechteste Performance dieser drei Gruppen bieten die Geräte mit breitbandig ausgelegtem Empfängereingang, wenig Selektivität vor der ersten Stufe und meistens von 0-30 MHz durchgehend empfangsbereit.

  • Die zweite Gruppe bilden die sog. High-End-Geräte aus der Werbung. Es handelt sich meistens um die "teureren" Transceiver, die viel Aufwand zur Filterung vor der ersten Eingangsstufe treiben, oft geschaltete Bandpässe einsetzen und danach aber leider "sehr breit" in die erste Stufe gehen. Sehr breit heißt mindestens 15-20 kHz Bandbreite, da diese z.B. auf 10m für die Betriebsart FM benötigt wird. Diese Transceiver bzw. Empfänger werden auch oft als Dreifach- und Vierfach-Super beworben. In dieser Klasse haben vor allem die japanischen Hersteller bereits vor 10 Jahren gute Geräte produziert. Da diese heute vermehrt auf den Gebrauchtmarkt kommen, kann man hier das eine oder andere Schnäppchen machen, von Yaesu die FT-1000-Familie, von Kenwood der TS-850 aber auch die 950er und von ICOM der 765, 775 und 781.

  • · Die dritte und relativ neue Gruppe bildet die neue Generation von Transceivern, wie der K2 von Elecraft (übrigens nur als Bausatz erhältlich), sein Nachfolger K3, der Orion von Ten-Tec, die IC-7700 und IC-7800 von ICOM und die FT-DX 9000-Familie von Yaesu. Sie haben sehr kleine Eingangsbandbreiten um soviel "Schmutz" wie möglich bereits von der ersten Verstärkungsstufe des Empfängers fern zu halten. Das Ergebnis läßt sich in den 5- und 2 kHz-Messwerten eindeutig dokumentieren. Der K2 arbeitet hier mit einem festen kleinen Filter und verzichtet damit auf die Betriebsart FM. Alle anderen haben schaltbare Roofing-Filter, was die noch bessere Lösung darstellt. Hier kann man also immer das Eingangsfilter benutzen, das der gewünschten Betriebsart entspricht. Transceiver, die mit INRADs Roofing Filter nachgerüstet wurden kann man ebenfalls in dieser Gruppe einordnen.


Sollten Sie hier die Daten des einen oder anderen "Super-Transceivers" vermissen, bitte kurze Mail an mich (ws "at" dk9vz.com) und ich werde versuchen, die Tabelle zu aktualisieren. Weitere Bewertungen überlasse ich Ihnen, weise nur noch auf einige wichtige Punkte hin:
    • zu den KW-Transceivern
        • Der K3 von Elecraft scheint unter Contestern derzeit sehr beliebt
        • Den K2 von Elecraft benutzte ich von 2003-2004 selbst. Da ich nicht die Zeit habe ein solches Bauprojekt zu Ende zu führen, habe ich ihn "fertig" gekauft. Nähere Infos gibt es auf der eigenen K2-Seite.
        • sehr mäßige Performancezahlen der meist japanischen Alltagsgeräte bei 5 kHz
        • Einbruch des Blocking-Dynamikbereiches bei den im Empfänger baugleichen ICOM 7400 und 756 pro II
          (bis zu 20dB unter der Konkurrenz ist für Konteste ungeeignet)
        • stolze Performance-Werte der bereits über 10 Jahre alten Kenwood-Serien TS-850 und TS-950
        • Der Ten-Tec Orion zeigt sehr gute Performance-Werte. Neuerdings ist er auch wieder in DL zu beziehen und der Service findet auch wieder in DL statt und zwar bei APELLO Funk in Hamburg.
        • APELLO Funk liefert natürlich auch den ganz neuen OMNI VII von TenTec.
        • Sehr interessante Werte für den "Kleinen" FT-817, die man einem Gerät dieser Gewichtsklasse auf den ersten Blick nicht zutrauen würde.
        • Bei der FT-1000-Serie fällt auf, dass der "alte" D deutlich bessere BDR-Werte hat als die neueren "MP", "Mark V" und der "Mark V Field". Es drängt sich der Eindruck auf, als hätte YAESU in der kompletten Familie "rückwärts entwickelt"
    • zu den VHF/UHF-Transceivern
      • deutlich schlechtere Empfänger-Performance von originären VHF/UHF-Transceivern im Vergleich zu KW-Transceivern
      • Der gute Messwert des TS-2000 kommt von einer ungewöhnlichen Auslegung des Empfängers. Die hier angegebenen Messwerte sind mit ausgeschaltetem Vorverstärker gemessen. Ohne Vorverstärker ist der TS-2000 jedoch leider so unempfindlich, dass der angegebene IP3-Messwert keine Aussagekraft mehr hat.
      • schauen Sie sich die auf UKW stark abfallende Performance von weit verbreiteten Transceivern wie FT-847 oder IC-910 an
      • bei ICOM ist absolut unverständlich, warum die Empfängerperformance des IC-910 hinter der des wesentlich preiswerteren IC-706 MKII G zurück fällt?
      • Der FT-817 performt beim Portabeleinsatz sicher nicht schlechter als seine "größeren Brüder"




Wie schön wäre es, wenn alle Messwerte vergleichbar wären???
(Herzlichen Dank für den Input zu diesem Part an Uli Graf, DK4SX)

Haben Sie auch schon festgestellt, dass die hier publizierten Messwerte der ARRL und die z.B. aus dem cqDL sich stark unterscheiden? Meistens scheinen die im cqDL und anderen deutschsprachigen Publikationen angegebenen Messwerte deutlich "schlechter" zu sein?
Grund sind sehr unterschiedliche Messverfahren. Die ARRL misst die von der Bandbreite des Empfängers abhängigen Messwerte wie z.B. den Rauschflur bei einer Empfängerbandbreite von 500 Hz. In DL wird üblicherweise mit einer ZF-Bandbreite von 2,4 kHz, im kommerziellen Bereich sogar teilweise bei 3,2 kHz gemessen.

Minimum discernible Signal (MDS), Noise Floor und die Empfindlichkeit sind die bekanntesten bandbreiteabhängigen Empfänger-Eigenschaften. Sie werden üblicherweise mit einer Eintonmessung bestimmt. D. h., ein einzelner Träger wird dem Empfänger zugeführt und seine Spannung so eingestellt, dass sich ein bestimmtes Signal-Rauschverhältnis einstellt. Dieses wird messtechnisch als (Signal + Rauschen)/Rauschen ermittelt. Da die dabei mitgemessene Rauschleistung proportional zur Bandbreite ist, ist es offensichtlich, dass die Bandbreite das Messergebnis beeinflusst, und zwar um den Bandbreitenfaktor; dieser beträgt bei einer Messung mit 500 Hz Bandbreite im Vergleich zu einer Referenzbandbreite:

fBB = 10 * log (BBref/500) dB

= 7,32 dB (BBref = 2,7 kHz)
= 6,81 dB (BBref = 2,4 kHz)
= 6,23 dB (BBref = 2,1 kHz)

Durch die verringerte Bandbreite der ARRL-Messungen, werden dort im Vergleich z.B. zum cqDL ZU GUTE Messergebnisse ermittelt! Um sie mit denen z.B. aus der CQ DL vergleichen zu können, müssen dort den *Empfindlichkeitswerten und denen des MDS rund 7 dB hinzuaddiert werden*!
Vergleicht man dann die dBm-Angaben mit den früher gebräuchlichen Spannungswerten an 50 Ohm, so kann man schnell einschätzen, wie empfindlich "tatsächlich" ein dort gemessenes Gerät ist. Es entsprechen

-107 dBm = 1,00 uV / 50 Ohm (1 Mikrovolt)
-110 dBm = 0,71 uV
-113 dBm = 0,50 uV
-115 dBm = 0,40 uV
-120 dBm = 0.22 uV
-125 dBm = 0,13 uV
-130 dBm = 0,07 uV

Werte dazwischen können einfach errechnet oder interpoliert werden. Der klassische Standardwert von 0,5 uV an 50 Ohm früherer Geräte wird auch heute von den Geräten neuester Machart OHNE VORVERSTÄRKER nicht immer erreicht.

Diese Empfindlichkeitsangaben werden bei (S + N)/N = 10 dB ermittelt. Das Grundrauschen des Empfängers (MDS) wird für ein (S + N)/N = 3 dB gemessen. Dann ist das Eintonsignal genauso stark wie das Empfänger-Grundrauschen. Für den MDS gelten daher bei gleicher Messmethode dieselben Angaben wie für die Empfindlichkeit. Leider wird der MDS bei vielen Messungen als Referenz herangezogen. Das bedeutet, dass alle diese Messungen bandbreiteabhängig sind und beim Vergleich mit europäischen Messwerten rechnerisch korrigiert werden müssen. Die wichtigsten dabei sind die intermodulationsfreien Dynamikbereiche.


Der Interceptpunkt 3. Ordnung als klassisches Vergleichskriterium bei der Beurteilung der Großsignalfestigkeit von Empfängern ist bandbreite-UNABHÄNGIG und daher unmittelbar vergleichbar. Aus der Berechnungsformel für den Interceptpunkt erkennt man aber:

IP3 = 3/2 * IMD3 + MDS

mit IP3 = Eingangsintercept 3. Ordnung und IMD3 = Intermodulationsfreier Dynamikbereich 3. Ordnung

Hier ist bei konstantem IP3 bei einem Korrekturbetrag um x dB des MDS der IM3-freie Dynamikbereich um 2/3 * x dB zu korrigieren. Das bedeutet, dass von den von der ARRL gemessenen *IM3-freien Dynamikbereich rund 4,5 dB abgezogen werden müssen* (auf eine Bandbreite von etwa 2,5 kHz bezogen). Dieser Zusammenhang lässt sich auch leicht aus dem log. Diagramm für den Verlauf eines linear ansteigenden Nutzsignals und der IM2 Produkte mit doppelter Steigung und derjenigen 3. Ordnung mit dreifacher Steigung entnehmen.

Hier noch ein paar interessante Links und Feedback zu diesem Thema:

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