das neue DAB+-Modul von Frontier Silicon, das momentan insbesondere für niedrigen Stromverbrauch umworben wird, zieht sich bei näherer Betrachtung immerhin 0,3W rein. Da gehört der "Hostprocessor" und die DAC's noch nicht dazu. Grösse des Moduls: 21mm im Quadrat. Interessant ist auch der direkt aus dem Datenblatt entnehmbare Systemverlust DAB+ gegenüber FM von 8dB.
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ein interessantes Modul, damit könnte man etwas anfangen, die Komplexität scheint noch beherrschbar zu sein. Zu den Daten habe ich noch folgende Vergleiche:
Empfindlichkeit auf FM nach Datenblatt: -100dBm, das entspricht etwa 2uV an 50 Ohm. Umgerechnet auf 240 Ohm ergibt das 9.6uV, da ist fast jedes Röhrengerät besser.
Stromverbrauch 300mW: Mein Eigenbau-Spitzensuper braucht bei 12V ca. 700mW (inklusive digitale Frequenzanzeige und NF-Endstufe) und wurde auf besten Empfang und nicht minimalen Stromverbrauch entwickelt, allein der Oszillator für den passiven Mischer braucht etwa 100mW. Zwar kein UKW, aber in Transistortechnik brauchen diese Frequenzen nicht mehr Strom als KW. Digitaltechnilk bleibt ein Stromfresser, auch wenn sie viel sparsamer geworden ist.
0dBm entspricht 1mW an 50 Ohm, das ergibt nach dem ohm'schen Gesetz (P = U*U/R) eine Spannung von (1mW*50) = 224mV.
-100dBm ist dann gemäss den üblichen Dezibel-Regeln ein Faktor 10^-10 für die Leistung oder 10^-5 für die Spannung, also 224mV/10'000 = 2.24uV.
Bei anderen Widerständen gilt, dass die Leistung gleich bleibt, also steigt die Spannung mit der Wurzel aus dem Widerstandswert, da ist mir im Vergleich noch ein Fehler unterlaufen. Die korrekte Umrechnung der Empfindlichkeit auf 240 Ohm ist somit:
2.24uV * (240/50) = 4.9uV
Dieser Wert ist schon recht gut und wird nur noch durch gute UKW-Empfänger überboten.
Das Bild sagt alles... Es gibt noch andere derartige Vergleiche, z.B. ein Tiefpassfilter 2. Ordnung, Grenzfrequenz 1MHz: analog: passives LC-Filter, Verluste vernachlässigbar, braucht keine Speisung, spottbillig digital: flotter A/D-Wandler (ab 10MS/s), flotter D/A-Wandler, Anti-Aliasingfilter am Ein- und Ausgang, flotter Prozessor ab etwa 100MHz, Stromverbrauch in der Grössenordung 100mW, Kosten und Platzbedarf ein Mehrfaches.
HB9: Empfindlichkeit auf FM nach Datenblatt: -100dBm, das entspricht etwa 2uV an 50 Ohm. ....
Hallo zusammen,
das Modul hat in FM eine Empfindlichkeit von -108 dBm für ein SNR von 40dB, was wirklich nicht schlecht ist. Die -100dBm beziehen sich auf den Digitalempfang, der bei etwa 10-facher Bandbreite und doppelter Frequenz bei gleicher Rauschzahl logischerweise nicht so gut sein kann.
Hallo HB9, Walter, herzlichen Dank für die Ableitung, ich glaube, dass es auch andere interessiert, die nicht beruflich damit zu tun haben und sich das mühsam zusammenkramen müssen. Jetzt muss ich das noch irgendwo abspeichern, weil das sonst in der Wumpus Daten-Cloud verschwindet.
Das Vergleichsbeispiel Filter passiv analog und aktiv digital ist auch interessant.
Walters Rechnung zeigt, dass auch Sender seitig zuviel Energie vergeudet wird, um Hifi am Ohr zu bekommen...
Viele Grüße, Jan P.S. Den griechischen Buchstaben µ kann man mit ALT m hier lesbar darstellen.
regency: Walters Rechnung zeigt, dass auch Sender seitig zuviel Energie vergeudet wird, um Hifi am Ohr zu bekommen...
Hallo Jan,
ich würde in der analogen FM-Sendertechnik keine Verschwendung von Energie sehen. Ursprünglich war der Ansatz um 1950 von Dr. Nestel (NDR) in einem 300kHz-Raster und einer Wiederbelegungsdistanz von 250 bis 300km Sender mit 100kW EIRP einzusetzen, was bei den üblichen Stockungsabständen der Dipolwände auch bei Rundstrahlung etwa 20kW Senderausgangsleistung entspricht. Der damalige "Chorgeist" brachte es fertig, Senderbauer, Empfängerbauer, Bundespost und Programmanbieter vor Einführung der Technik an einen Tisch zu bringen. Im Nachkriegsdeutschland mussten die Empfänger mit 5-6 Röhren erschwinglich bleiben - das Mass aller Dinge.
Später hätte man die Leistung reduzieren können, aber es kam die Stereofonie, die bei fast dreifacher Bandbreite und eingesetzter Amplitudenmodulation im Basisband oberhalb von 15 kHz einen höheren Störabstand erforderte.
In puncto DAB+ muss man sich immer vor Augen halten, dass wir es (bei mehreren Programmen pro Sender natürlich) mit einem Systemnachteil von minimal 14dB (8+6, praktisch eher 16dB) zu tun haben. Die zusätzlichen 6dB resultieren aus der höheren Freiraumdämpfung der doppelt so hohen Frequenz unter optimalen Bedingungen der freien Ausbreitung. Das ist nicht diskutabel und ein Ergebnis der Physik. Das Märchen des Gleichwellengewinns habe ich selber zu lange geglaubt. Fakt ist, das in jedem Wegeabschnitt ein Sender mit >6dB dauerhaft dominant sein muss, damit es keine Dropouts gibt.
Fazit: Was wir eventuell an Leistung in der analogen Technik zuviel haben, das haben wir in der digitalen Radiowelt zuwenig (Schwundreserve, Indoor-Versorgung usw.)
noch zwei technische Anmerkungen zu DAB+ und anderen digitalen Übertragungsarten:
Energieverbrauch: Ein FM-Sender ist grundsätzlich effizienter als ein AM-Sender, da die Endstufe wegen der konstanten Amplitude in einem wirkungsgrad-optimierten C-Betrieb arbeiten kann. Bei AM ist das grundsätzlich nicht möglich, da ja in der Amplitude Information steckt und somit die momentane Sendeleistung stark schwankt. Die digitalen Übertragungsarten nutzen aber die als Quadratur-Modulation bekannte Kombination aus Amplituden- und Phasenmodulation.
notwendige Sendeleistung: Einerseits ist die benötigte Sendeleistung für einen vorgegebenen HF-Signal-Rauschabstand am Empfänger proportional zur HF-Bandbreite. Daher braucht ein DAB+-Sender (7MHz) etwa die 20fache Sendeleistung gegenüber UKW FM (300kHz). Allerdings braucht DAB+ nicht den gleichen HF-Rauschabstand wie FM, aber wie viel wirklich gebraucht wird, entzieht sich meiner Kenntnis. Weiter ist es so, dass die analoge Übertragung einen recht grossen Grenzbereich hat, wo zwar die geforderte Audioqualität nicht mehr vorhanden ist, aber das Signal für verständliche Sprachwidergabe oder auch Hintergrundberieselung noch völlig ausreichend ist. Bei digitalen Übertragungen dagegen gibt es bei mangelhafter Signalqualität Aussetzer und Pausen bei Synchronisationsverlust, was zu völlig unverständlicher Sprache und damit unbrauchbarer Übertragung führt. Das ist vor allem bei mobiler Anwendung ein Problem, weil hier immer mit kurzzeitigen Signaleinbrüchen gerechnet werden muss. Daher müsste man eigentlich bei DAB+ wesentlich mehr Signalreserve als bei FM einplanen.
Gleichwellenübertragung funktioniert unabhängig von der Übertragungsart grundsätzlich nicht, wenn mehrere Sender mit derselben Feldstärke empfangen werden, da dann schon eine minimale Positionsänderung eine konstruktive in eine destruktive (gegenphasige) Überlagerung ändert. Die Wellenlänge bei DAB+ (200MHz) beträgt 1.5m, somit reicht eine Distanzänderung von 75cm in Richtung eines Senders, um von gleichphasiger in gegenphasige Überlagerung zu wechseln. Die einzige Möglichkeit, wie Gleichwellenübertragung funktioniert, ist die Verwendung von Frequenzdiversität, also das gleichzeitige Aussenden und Empfangen desselben Signals auf mehreren verschiedenen Frequenzen. Hier wird davon ausgegangen, dass nicht gleichzeitig alle Signale ausgelöscht werden und somit immer mindestens ein dekodierbares Signal vorhanden ist. Wegen dem hohen technischen Aufwand bei Sender, Antennen und Empfänger sowie Bandbreitenbedarf ist die Anwendung beschränkt.
um deine Ausführungen noch abzurunden muss erwähnt werden, dass die Filterung eines DAB+ Senders am Senderausgang ernormer Aufwand ist, der überproportional mit der Senderleistung ansteigt (Veränderung der Gruppenlaufzeit durch die Eigenerwärmung). Aus der Erinnerung heraus war das am Standort Köln eine ganze Gestellreihe für das Filter- und Koppelnetzwerk und nur ein halber Schrank für den Sender. Die Ausgangsleistung lag bei 2kW (vgl. 500W Bonn) und wurde durch den Antennengewinn auf 20kW gebracht.
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(1mW*50
) = 224mV.