AMATEURTELE.COM
...if your desired language isn't available, the alternative language will be shown...
Nederlands
informatie pagina voor experimenteel radio-onderzoekers
- - -

SINAD

Nederlandse Toelichting op verschenen artikel in Electron permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1398
In het verenigingsblad Electron van de VERON van september 2020 is de verkeerde versie van het artikel verschenen. De juiste versie staat hieronder. Ter redactionele bewerking voor publicatie in het blad is het artikel aangeboden en door de redactie geredigeerd. Het artikel is door de redactie ter goedkeuring aan mij aangeboden. Het artikel is echter in mijn ogen verknald omdat de inhoud, toon en vorm niet meer overeenkomt met het beoogde artikel. Er zijn feitelijke onjuistheden geïntroduceerd en ondanks mijn expliciet bezwaar om het te publiceren is het alsnog geplaatst. De reactie van de redactie komt neer op: "Oepsie."
Omdat ik hoge eisen stel aan kwaliteit en inhoud van mijn publicaties wil ik mij niet verbinden aan het gepubliceerde artikel in de Elektron. Het vertrouwen in technisch inhoudelijk beoordelingsvermogen, betrouwbaarheid, commutatieve vaardigheden en taalkundig inzicht van de Electron redactie is voor mij onder de maat waarop verdere samenwerking gestaakt is. De juiste versie van het artikel is hieronder weergegeven.

Nederlandse Wat is SINAD? permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1399
Er zijn voor mij twee redenen om een artikel over SINAD te schrijven. De belangrijkste reden is dat kennis van SINAD voor amateurs relevant is en dat de titel “Wat is SINAD” te grappig is om niet te gebruiken. ;-) SINAD staat voor Signal to Noise and Distortion dat vrij vertaald “signaalverhouding in relatie tot ruis en vervorming” betekent. De SINAD waarde geeft het prestatieniveau aan van de ontvanger met betrekking tot ontvangstgevoeligheid én de audio kwaliteit van een ontvanger. De SINAD waarde van een ontvanger geeft aan hoe goed de ontvanger en het audio circuit presteert. Een SINAD meting is in het bijzonder van toepassing op VHF/UHF (zend)ontvangers bij gebruik van FM en AM. Een zender beknopt testen is vrij eenvoudig door het zendvermogen te meten, maar het testen van een ontvanger is dan wel iets lastiger. De SINAD meting biedt uitkomst.

Nederlandse Nut van een SINAD meting permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1400
Met een SINAD meting is het mogelijk om in één keer de ontvanger prestaties test testen en te meten. Met een SINAD meting wordt namelijk de ontvangstgevoeligheid van het radiofrequente deel én het audio pad (demodulator, versterker et cetera) bemeten. Wanneer een ontvanger erg gevoelig is en de audio is zo sterk vervormd dat het gewenste geluid niet hoorbaar is, is een hoge ontvangstgevoeligheid vrij zinloos omdat de gewenste audio alsnog niet goed hoorbaar is. Dus het audio pad is een integraal onderdeel van de meting. Het kan geen kwaad om periodiek een SINAD meting uit te (laten) voeren als periodiek onderhoud van apparatuur. Met een SINAD meting is het mogelijk om defecten in een ontvanger vast te stellen evenals dat fabrikanten de prestaties van een ontvanger weer kunnen geven. Hoe gevoeliger (dus beter) een ontvanger is om een goede SINAD prestatie te leveren, des te beter de ontvanger.

Nederlandse Fabrikant informatie permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1401
Fabrikanten geven de SINAD waarde vaak op in de documentatie. Hieronder staat een representatief voorbeeld van de Yaesu FT-3D portofoon. Per frequentiebereik is de ontvangstgevoeligheid in relatie tot de SINAD verhouding weergegeven.
De SINAD prestaties van de ontvanger wordt uitgedrukt in signaalsterkte in relatie tot de SINAD verhouding. Doorgaans wordt voor frequentie modulatie (FM) modulatie een SINAD verhouding van 12 dB gekozen. Dit betekent dat de verhouding tussen “gewenst en ongewenst signaal” 12 decibel is. Wanneer de verhouding 12 dB is, hoort daar een zekere ontvangstgevoeligheid bij. Deze gevoeligheid in RF signaalsterkte kan uitgedrukt worden in meerdere eenheden zoals dBm, uV of dBuV. In onderstaande voorbeeld heeft de fabrikant gekozen om de waarden in uV weer te geven. Ook is zichtbaar dat voor amplitude modulatie (AM) modulatie gekozen is voor een verhouding van 10 dB. Hoe lager de RF signaalsterkte om een zekere SINAD verhouding te bereiken, des te beter de ontvanger presteert.

image is loading...

Nederlandse Ontvanger; radiofrequente pad permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1402
Ontvangers hebben het risico dat bij overbelasting (een deel van) de ontvanger halfgeleider versterker trappen kapot gaan. Een VHF ontvanger kan vaak al signalen van 200 nV demoduleren en bij meer dan 100 mV is de kans op schade aan de ontvanger denkbaar. Een geïnduceerde spanning van een paar volt als gevolg van een nabije blikseminslag of statische ontlading is aannemelijk als oorzaak van schade. Wanneer er een versterker trap kapot is, wordt de ontvanger populair gezegd doof. Deze “doofheid” wordt niet altijd opgemerkt omdat een ontvanger “maar” 20 dB minder gevoelig wordt. Sterke signalen komen vaak nog wel aan maar zwakkere signalen vallen dan weg in de ruis. Een SINAD meting kan ervoor zorgen dat deze schade snel wordt ontdekt.

Nederlandse Ontvanger; audio pad permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1403
Bij een SINAD meting wordt het audio pad ook bemeten waardoor ook mogelijke problemen in het audio deel opgemerkt kunnen worden. Een demodulator of audioversterker werkt vaak wel of niet, maar werk doorgaans niet half. Dus een kapotte demodulator of audio trap is zelf snel vast te stellen zonder meten omdat het audio dan volledig ontbreekt. Echter zijn er vaak keramische (10,7 MHz/455 kHz) filters opgenomen om de middenfrequent signalen (IF) te ontdoen van ongewenste radiofrequente signalen. Dergelijke filters kunnen wél “half” kapot gaan. Een bekend probleem is dat rond 2007 keramische filters zijn geplaatst in radioapparatuur dat door een productiefout na jaren kapot gaat door elektromigratie. [1] Dit kan herkend worden door knallen en tikken uit de luidspreker zonder dat er een antenne aangesloten is én de ontvanger zal steeds dover worden. Dit steeds ongevoeliger raken van de ontvanger wordt niet altijd opgemerkt omdat het geleidelijk kan gaan. Met een SINAD meting kan dit probleem eenvoudig worden vastgesteld. Ook is het denkbaar dat het audio circuit overstuurd wordt waardoor vervorming door harmonischen ontstaat.

Nederlandse Theorie permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1404
SINAD is een verhouding. Deze verhouding wordt doorgaans uitgedrukt in decibel (dB). De SINAD verhouding is de verhouding tussen het vermogen van het gewenste (1 kHz) signaal en (ongewenste) ruis en vervorming gedeeld door de ruis en verstoring. Hierdoor ontstaat de relatie tussen het gewenste signaal en de ongewenste signalen zoals uit onderstaande formule blijkt.

image is loading...

Doorgaans wordt de SINAD waarde in dB uitgedrukt waardoor de formule als volgt wordt:

image is loading...

In de formule worden de signalen in vermogen [P] uitgedrukt. Praktischer is het om de signalen uit te drukken in de spanning in RMS Volts [U] waardoor onderstaande formule het meest praktisch is in de praktijk:

image is loading...

Bovenstaande formules zijn mogelijk erg abstract en mag je daarom snel vergeten. De praktische toepassing is waarschijnlijk relevanter waardoor hieronder beschreven is hoe de metingen daadwerkelijk uit te voeren zijn.

Nederlandse Meten permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1405
Om de SINAD verhouding te bepalen zijn dus drie signalen nodig: het voltages van het gewenste signaal, de ruis en de vervorming. Doorgaans is 1 kHz gekozen als test signaal omdat het midden in het hoorbare gebied ligt en daarmee veelal representatief is. Door een RF signaal (met 1 kHz gemoduleerde sinusvormige audio toon) in te voeren via de antenne aansluiting van de te bemeten ontvanger, is de 1 kHz toon waarschijnlijk hoorbaar uit de luidspreker. Sluit een voltmeter aan in plaats van de luidspreker om de spanning te meten. De gemeten spanning zijn de optelling van de spanningen van het signaal, de ruis en de vervorming. Door een smal audio filter te plaatsen dat de 1 kHz weg filtert, blijft de spanning van de ruis en de vervorming over. Door deze twee gemeten spanningen door elkaar te delen, is de SINAD verhouding bekend.

image is loading...

Wanneer er een heldere toon klinkt zonder ruis en verstoring, is er waarschijnlijk alleen maar een spanning meetbaar van de 1 kHz toon. Door deze toon weg te filteren, blijft er (nagenoeg) geen spanning meer over. Uit de deling volgt dus een groot getal waardoor de verhouding erg groot is. (Doorgaans is 50 dB de meetbare maximale waarde.) Naar mate er meer verstoring en ruis is, zal in verhouding de signaalsterkte van de 1 kHz toon afnemen. De verhouding wordt hiermee kleiner. Hieruit is te concluderen dat uit de SINAD verhouding af te leiden is hoe groot het aandeel is van het gewenste 1kHz is ten opzichte van het totale signaal. Nu wordt het tijd om deze theoretische kennis praktisch toe te gaan passen.

Nederlandse Metingen zichtbaar maken permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1406
Hieronder staat een oscilloscoop beeld van de gedemoduleerde audio van de ontvanger. Op de bovenste weergave is het audio signaal te zien bij ongeveer -120 dBm @ 12 dB SINAD. De 1 kHz toon is nog duidelijk zichtbaar, maar vervorming en ruis is ook goed zichtbaar. De onderste weergave is van het audio signaal bij -100 dBm. Hier is nagenoeg geen vervorming zichtbaar.

image is loading...

Nederlandse 12 dB SINAD permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1407
De SINAD prestaties zijn doorgaans uitgedrukt in signaalsterkte in relatie tot de SINAD verhouding zoals 12 dB. In theorie kan dit (binnen redelijke grenzen) elke willekeurige factor zijn, maar 12 dB is voor FM en 10 dB is voor AM gebruikelijk. Vastgesteld is dat bij deze SINAD verhoudingen het luisteren naar de audio nog prettig is. Als er meer vervorming en ruis is in relatie tot het gewenst signaal, is het aanhoren niet prettig meer.

Nederlandse SINAD meter permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1408
Met deze wetenschap is het mogelijk om zelf een SINAD meter te maken. Met een aantal opamps en een smalle 1 kHz filter is een schakeling te maken dat de twee signaalsterktes en dus de verhouding kan meten en bepalen. Door de audio van de ontvanger in het meetinstrument in te voeren, is de verhouding te bepalen. Deze SINAD meting wordt pas echt relevant als de RF signaalsterkte bekend is. Hoe meer RF signaalsterkte er is, des te minder ruis en vervorming zal er doorgaans hoorbaar zijn en omgekeerd. Naar mate er minder 1 kHz signaal is ten opzichte van de ruis en vervorming, zal de verhouding gaan veranderen. Wanneer er een verschil van 12 dB is (bij FM), geeft de RF signaalsterkte de gevoeligheid aan. Wanneer er bijvoorbeeld een RF signaalsterkte is van -120 dBm om 12 dB verschil te krijgen, is dit uit te drukken als -120 dBm @ 12 dB SINAD ofwel 0,22 uV @ 12 dB SINAD. Houd er hiermee ook rekening mee dat de signaalsterkte tussen een 10 dB SINAD meting heel anders kan zijn dan een 12 dB SINAD meting, omdat de verhouding anders is! De RF signaalsterkte is hiermee representatief voor de gevoeligheid van de ontvanger met inbegrip van het audio deel. Hoe minder RF signaal er nodig is om 12 dB SINAD te bereiken, des te beter de ontvanger presteert.

Nederlandse Apparatuur/meetzenders permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1409
image is loading...

De meest eenvoudige methode om een SINAD meting uit te voeren is met behulp van een meetzender zoals hierboven afgebeeld. Een meetzender kan het gewenste (1 kHz toon bij vaak 3 kHz zwaai) gemoduleerde radiofrequente signaal genereren én de ontvangen audio bemeten. Meestal is er ongeveer 1 Volt aan audio nodig met uitgeschakelde squelch (!) voor een goede meting. Een “luxe” meetzender zoals de Rohde & Schwarz CMS of CMT kan de meting zelfs automatisch uitvoeren. Door de parameters (zoals de gewenste SINAD verhouding in te stellen en op start te drukken, wordt de RF signaalsterkte van het gemoduleerde RF signaal in stapjes verlaagd totdat de 12 dB verhouding bereikt is. En de af te lezen RF signaalsterkte is vervolgens de SINAD waarde. Oudere instrumenten zoals de Marconi 2955 modellen kunnen ook de SINAD meting uitvoeren, echter moet de RF signaalsterkte manueel verlaagd worden totdat er 10 of 12 dB af te lezen is op de SINAD meter. Wederom is de bijbehorende RF signaalsterkte af te lezen. Er zijn ook apparaten zoals de “Sinadder 3” dat het audio signaal kan analyseren. Hierbij is wel een externe RF generator nodig om het nodige RF signaal op te wekken. De ervaren hobbyist kan ook een SINAD meter bouwen, maar misschien is het rendement hoger om deze energie te besparen en bij de lokale specialist “even” een SINAD meting uit te laten voeren op een meetzender.

Nederlandse Nauwkeurigheid permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1410
Een SINAD meting is ongeveer nauwkeurig op 2 dB. Omdat de ruis en vervorming enigszins onvoorspelbaar is, zal de SINAD meter schommelen. Verstandig is het om een automatische SINAD meting bijvoorbeeld drie keer uit te voeren en de metingen te middelen. Daarbij is de schommeling van 2 dB signaalsterkte voldoende. Meetzenders kunnen vaak automatisch meerdere metingen uitvoeren om de onzekerheid in de meting te verkleinen. Wanneer er een IF filter kapot is of er een versterker trap kapot is, zal de verlaging in ontvangstgevoeligheid al snel teruglopen in een veelvoud van 10 dB’s. Bij een kapotte IF filter heb ik -80 dBm en -100 dBm bij 12 dB SINAD gemeten in plats van -120 dBm, dus de 2 dB onnauwkeurigheid is daarbij niet relevant omdat het verschil dus al snel een factor 100 of meer is.

Nederlandse Quick and dirty testen permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1411
Een meetzender waar een SINAD meting mee uit te voeren is, is vaak een kostbaar apparaat waar niet iedereen de beschikking over heeft. Daarom is het prettig om zelf een snelle en eenvoudige verkapte test uit te kunnen voeren. Gevoel bij getallen is dan prettig. Wanneer er een frequentie gemoduleerd radiofrequent signaal van -120 dBm (ofwel 1 femtowatt) met een 1 kHz toon bij 3 kHz zwaai wordt ingevoerd in de ontvanger, moet de 1 kHz toon nog duidelijk hoorbaar zijn uit de luidspreker. Er mag wel ruis en vervorming aanwezig zijn omdat het signaal al vrij zwak is, maar de toon moet goed hoorbaar zijn. Bij -100 dBm moet het signaal nagenoeg ruisvrij zijn. Bij -130 dBm is de 1 kHz toon vaak niet meer hoorbaar. Dus met een RF signaalgenerator is op gehoor een aardige indicatie te krijgen over de prestaties van de ontvanger. Als er geen RF signaalgenerator is, kan een zender als signaalgenerator worden gebruikt. Dan is een 1.750 Hz toon een goed alternatief in plaats van 1 kHz, dat is arbitrair. Met een (stappen)verzwakker is het mogelijk om het signaal te verzwakken zodat de gewenste signaalsterkte bereikt wordt. Let er op dat de verzwakker het aangeboden vermogen aan kan en dat de ontvanger niet overbelast wordt door te veel signaal! Deze methode met een andere zender als generator is niet aangeraden omdat er risico’s zijn op fouten en daardoor schade door overbelasting. Verstandiger om een “echte” meting uit te (laten) voeren met een passend instrument.

Nederlandse SINAD of S/N meting? permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1412
Naast SINAD metingen is ook een Signal to Noise (S/N) meting mogelijk ofwel een signaal/ruisverhouding. Dit geeft ook de ontvangstgevoeligheid aan, maar het audio pad wordt hierbij achterwege gelaten. Bij een SINAD meting is dus niet de exacte ontvangstgevoeligheid van de ontvanger vast te stellen, maar wel de ontvanger prestaties van de antenne tot de luidspreker. In theorie is het hiermee mogelijk dat een zeer goede ontvanger met een zeer slecht audio pad een slechte SINAD prestaties heeft maar toch een goede S/N verhouding. De S/N meting is interessant om de prestaties van het radiofrequente pad nader te bemeten en/of af te regelen. Voor een algemene diagnose is een SINAD meting een goede start. Wanneer het radiofrequente pad in het bijzonder interessant is, is de S/N meting interessant.

Nederlandse Tot slot permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=311&id=#1413
Bij de voorgenomen aankoop van een(zend)ontvanger is het uitvoeren van een SINAD meting verstandig. Met deze meting is snel “de hele ontvanger” te testen. Door de meetresultaten te vergelijken met de specificaties van de fabrikant is snel vast te stellen of de ontvanger goed presteert. Wanneer een ontvanger geen 12 dB SINAD haalt bij een RF signaal van -120 dBm/0,22uV, is er reden tot actie. Redelijkerwijs klopt er iets niet in de ontvanger en is nader onderzoek nodig. Mogelijk zijn de RF filters onvoldoende afgeregeld, zijn er IF filters kapot of is er een versterker trap kapot.

open de afdrukbare pagina door hier te klikken
klik hier voor de mobiele versie. (Beta test.)


AmateurTele.com - © 1984...2020 - Build: 20190816