Methode de test de l'IMD

[VE2PID Pierre]

Histoire de "réveiller" un sujet dormant...  et pour ceux qui ont toujours à cœur la propreté de leur signal...

Dans la foulée du WRTC 2014 et dans les échanges qu'il a générés sur d'autres forums (devinez lesquels), Jim K9YC a fait une compilation de données graphiques de l'ARRL. Les analyses de QST présentent presque toujours un graphique de l'enveloppe CW du signal émis par les TX en tests.. Ce graphique est un excellent indicateur de l'intensité des intermodes d'ordres impairs, source de pollution spectrale et de perte d'efficacité sur nos ondes. Problème qui s'accentue depuis l'arrivée des 'linéaires' chinois à prix économiques . . 

Comme le mentionne l'auteur, 15 dB de pollution réduit à 100 W un signal de 1,5 kW et un autre 10 dB l'atténue à 10 W.
Pensez-y lors de vos achats/aubaines!

Cliquer ici pour télécharger le fichier pdf:

K9YC-Analyse spectrale de quelques radios.

PS: Le "Phase Noise" est une anomalie dans la phase du signal produit par l'oscillateur, comme le montre ce graphique.
   
Idéalement on devrait avoir une sinusoïde parfaite dont la période est constante.

[VA2AM Rejean]

Bonjour Pierre,
Intéressant les graphiques évidemment ils pourraient varier tout dépend de la date ou la version du logiciel lors des essais.
Pour Ftdx5000, il y a eu une correction pour le cw avec le temps de monté, entre la puissance maximale Tx et la réception pour semi-full Bk-In et la proportion de longueur 3:1.

Moi je garde le temps au maximum à 6 msec (rise time shape) qui a un impact positif sur la limitation de sa bande passante du transmetteur. Je le conseille à ceux qui peuvent adjuster ce paramètre.

D'autres radios ont des problèmes de limiter la puissance lorsqu'elle est moins de 100% et une source de pollution en utilisant un amplificateur.

[VE2PID Pierre]

Lu sur autre fil :

De VE2LH Sylvain: si on réduit la puissance de sortie de x dB, on aura une diminution de 2x dB des produits d'intermodulation de troisième ordre...
Il s'agit d'une règle approximative ...

Effectivement, et en voici deux exemples. Les 'meilleures' performances dans le tableau des résultats d'IMD3/TX et IMD9/TX compilés de QST par PA1HR sont obtenues par le Yaesu FTdx5000D (-43 dBc et -72 dBc) et par le Yaesu FT-2000D (-41 dBc et -65 dBc).

Or une lecture plus attentive des articles de QST montre que ces résultats ont été obtenus en réduisant la puissance d'émission à 75 Watts et en opérant en classe A. Mais si ces deux radios émettent à leur puissance maximum de 200 Watts, alors les résultats  (3e, 5e, 7e et 9e ordre) ne sont pas aussi spectaculaires, et sont même 'ordinaires':

Pour le FTdx5000D, on retrouve HF, 200 W, –30/–48/–46/–47 dB sous PEP.
et pour le Yaesu FT-2000D, 200 W, –31/–47/–52/–47 dB sous PEP.

Un passage de 200 à 75 W représente une chute de  8 dB. Et selon la règle (approximative) énoncée, il devrait y avoir une 'chute' de 16 dBc dans l'intensité des IMD₃.
On n'est pas trop trop loin de ça ...  (-13 et -10 dBc respectivement).
....

[VE2PID Pierre]

...
Pour ceux qui se soucient de la pureté spectrale et de la linéarité de leur émetteur, le numéro de QST de Novembre 2014 présente des résultats intéressants concernant deux produits européens analysés en laboratoire (selon la méthode des 2 tonalités de l'ARRL).

La première analyse concerne le Hilberling PT-8000A (allemand), ce lourd et dispendieux transceiver qui trône au second rang de la liste de Sherwood Engineering. QST a beaucoup d'éloges pour la partie récepteur... mais pour l'émetteur, il y a moins d'enthousiasme. En particulier, les résultats pour les IMDs d'ordres impairs TX ne sont pas faramineux ... -26/-41/-50/-52 dBc (le pire cas sur 160 mètres) pour les ordres 3, 5, 7 et 9.

La seconde analyse porte sur un PA HF pleine puissance légale 1500W qui lui semble très propre côté spectral. C'est le OM Power OM2500A (Slovaque).
Les IMDs impaires: -43/-44/-60/-56 dBc.

Tous les détails dans les pages 43 à 56 de QST, Novembre 2014.

Pour les intéressés: PT-8000A: 17,500$ US + expédition etc et poids de 84 lbs (incluant le bloc d'alimentation).
OM2500A : 7,995$ + exp etc 92 lbs.
______________________
Hilberling (panneau avant offert en choix de couleurs).



Avec bloc d'alimentation:



OM2500A

[VA2JOT Jacques]

La seconde analyse porte sur un PA HF pleine puissance légale 1500W qui lui semble très propre côté spectral. C'est le OM Power OM2500A (Slovaque). Les IMDs impaires: -43/-44/-60/-56 dBc.

La méthode de mise-a-l'essai d'amplis implique l'injection des deux tonalités RF d'essai super propres (bien sous les -60dBc d'IMD) à partir de générateurs de qualité de laboratoire.

Les chiffre d'IMD se gâtent rapidement lorsqu'on branche une vraie radio comme exciter comme c'est la cas dans la vraie vie.

A date on aura vu un RX super sensible à IMD-RX super basse (voir Sherwood) et certains amplis linéaire à l'autre bout avec IMD-TX super basse . Il ne manque plus que l'adoption at large de méthodes de conception de tranceivers utilisables comme exciter capables d'IMD-TX assez basse pour ne pas tout foutre en l'air ces efforts dans les autres éléments de la chaine. Une radio de qualité "exciter" si on veut avec PA en classe A par exemple.

Malheureusement, c'est pas la mission du FCC de promouvoir cette excellence. Sa préoccupation demeurera toujours la protection des services commerciaux. Ce qui se passe à l'intérieur de nos bandes au niveau QRM "fortuit" (non-intentionnel) ne les intéressera jamais.

De toute façon, on n'a qu'à porter une oreille attentive aux "as" du contesting en BLU lors de leur sorties pour constater à quel point ils profitent des "largesses" du FCC pour se donner amplement d'espace (elbow room) en ajustant leurs modulation pour qu'elle soit la plus agressive possible pour écarter les adeptes de la promiscuité spectrale.

La communauté RA n'est pas encore rendue là je crains.

[VE2PID Pierre]

un RX super sensible à IMD-RX super basse (voir Sherwood) et certains amplis linéaire à l'autre bout avec IMD-TX super basse

Guillaume VA2NA a affiché un lien donnant une analyse de RadCom du ANAN 100-D et du Flex6700:
https://www.dropbox.com/s/6asi8vit6htjcdu/-radcom_Anan_flex6700_oct14.pdf?dl=0

À partir de ces données, il semble que la tête de liste des récepteurs de Sherwood (le Flex) donne aussi de bonnes perfomances en TX avec des IMD3 variant entre -34 et -45 dBc. C'est donc actuellement le meilleur choix pour les deux analyses (Sherwood et RadCom). L'ARRL (QST) n'a pas encore publié de résultats pour le Flex 6700.

Pour le ANAN, reste à voir ce que Sherwood et l'ARRL en diront.

[VE2PID Pierre]

Hans Remeeus PA1HR vient de mettre à jour sa compilation des résultats de l'ARRL (m-à-j 12 octobre 2014). Nouveautés: Hilberling PT-8000A, Novembre 2014, Icom IC-7100, Juillet 2014 et Alinco DX-SR9T, Octobre 2014. En particulier, c'est la colonne des Transmit 3rd-order IMD qui nous renseigne sur la pureté et la linéarité des émetteurs en cause.

Voir QST Magazine Product Reviews - Key Measurements Summary - HF-Transceivers or Receivers.

[VA2JOT Jacques]

Frequencies close to the transmit signal are affected the most, but depending on the amount of IMD, large portions of the band can suffer from one poor transmitter** Pour ceux qui l'ignoraient comme le démontre le tableau sur le renvoi de Pierre, et ils sont légion.

En passant, une autre méthode pour mesurer l'IMD consiste à injecter du bruit blanc à la place des deux tonalités. C'est comme si on se servait d'une multitude de tonalités et ça permet de constater en même temps, la courbe de réponse en fréquences du modulateur 

[VA2AM Rejean]

Une recherche et des expériences faient par NR0V nous démontre qu'il est possible d'obtenir de très bons résultats de correction de linéarité des amplificateurs RF en ssb et am. La voie est véritablement avec les radios SDR et en conversion semi-SDR avec des circuits ADC-DAC.
Il restera à voir si ses recherches seront disponibles à tous ou sous license privée / exclusif.

Resumé travail sur la prédistortion en transmission SSB &  AM:
http://homepage3.nifty.com/ji3gab/english/dpd.html

Présentation à Freidrichshafen GE 2014
http://video.openhpsdr.org/HRF2014/PureSignal1.2.mp4

[VA2JOT Jacques]

Around 2006 I heard for the first time about an amplifier linearization technique called DPD (Digital Pre-Distortion). It has been widely utilized in the mobile phone industy. Je crois que les premiers travaux de recherche visaient à linéariser les amplificateurs pour la modulation QAM utilisée dans les liaisons pour les satellites de diffusion de la TV numérique.

On n'a qu'à imaginer à quel point dans une constellation de 512 points ou davantage les non-linéarités peuvent causer des erreurs de décodage dès que les non-linéarités de phase ou d'amplitude se manifestent au modulateur.

Sans mitigier ces non-linéarités, on atteint assez rapidement un point ou il devient inutile de tenter de "pacter" plus d'information dans un canal car le besoin d'ajouter encore plus de précorrection consomme la quasi totalité du gain réalisable par l'augmentation du taux de débit.

Y'a eu passablement de recherches effectuée au Centre National de Recherche à Ottawa, aux U d'Ottawa et de Sherbrooke à la fin des années 80 et début des 90.

...

[VA2AM Rejean]

je pense que j'ai copié un nouveau champion pour faire de l'interférence d'après son accent il est du sud USA opérant sur 26.500 MHz en LSB signal 10 db +S-9 et le bruit fond de chaque côté était 500 kHz donc +1mhz de spectrum avant de descendre à S-1. Surement IMD -0....**

[VE2PID Pierre]

 ... retour ...

Lu dans un autre fil: Quand on cite des chiffres et y'a risque de confusion, on indique en même temps la méthode de mesure puisqu'il y en a deux et qu'elle produisent des résultats différents.

... Bon ... j'avais pourtant écrit que c'était des chiffres pris dans QST donc produits avec la même méthode de mesure....? En tk ...

Pour reprendre cette 'polémique': Il existe deux méthodes principales pour quantifier l'IMD/TX à l'aide du test des 2 tonalités.

Une de ces méthodes (appelée la 'méthode militaire) consiste à prendre comme seuil de référence la valeur lue à la pointe des tonalités, et ensuite de mesurer l'écart entre ce seuil et les IMDs.
Une autre méthode consiste à prendre comme seuil de référence la position virtuelle de la porteuse 'supprimée' et de mesurer l'écart. C'est la méthode qui est utilisée par l'ARRL/QST dans ses reviews depuis des années.

La seconde méthode donne toujours (Fourier) une différence de 6 dB versus la première, c'est mathématique .. une loi de la nature.

Je trouve très étrange qu'un de nos lecteurs semble y voir une fraude et persiste.... Comme si cette différence de 6 dB était perçue comme un leurre. Pour moi, c'est comme si on disait que le passage du système Fahrenheit au Celsius avait été inventé pour nous faire croire que ce matin il fait plus froid. .. Avant il faisait 32°F et maintenant il fait 0°C...
On s'est fait avoir ! ( ).

Sérieusement, les OMs ne sont pas dupes; le standard adopté par l'ARRL est clairement décrit dans toute leur documentation. Impossible de s'y méprendre. Si on adoptait l'autre, ça ne changerait strictement rien à des classements comme celui que je mets en référence. Pour les 'insatisfaits offusqués' qui voudraient utiliser la première méthode, reprenez la colonne Transmit 3rd-order IMD et ajouter le 6 dB à chaque résultat. Par exemple Pour le K3 Janvier 2009, ça deviendrait  -29+6= -23 dB... etc.

QST Magazine Product Reviews - Key Measurements Summary - HF-Transceivers or Receivers.

La tête du peloton, les intermédiaires et les bas de gammes vont tous rester à leur même position relative.

En passant la méthode de l'ARRL serait vue comme un standard proposé. Tous les détails de ça sur ce document de Motorola * mais qui vient pas d'eux mais d'ailleurs et que l'on retrouve sur d'autres sites. ln the proposed EIA standard, the amplitude of the distortion products is referenced to the peak envelope power, which is 6 dB higher in power than that represented by one of the two tones.
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* Voir le document suivant: Motorola. Daté de 1993, il reste toujours valable et non 'contredit' .

[VA2JOT Jacques]

En passant la méthode de l'ARRL serait vue comme un standard proposé. N'est-ce pas toi qui écrivait plutot récemment qu'il y avait deux standards? La raison que je reviens sur la méthode actuelle est que les chiffres publiés pour les radios "d'époque" étaient basés sur la valeur RMS du plus bas des deux tonalités d'essai par rapport au plus haut des produits de 3è ordre. Va de même pour la méthode standard utilisée dans l'industrie des télécoms.

Ca va de soit, on cherche la marge en dB qui sépare l'information de l'interférant le plus rapproché.

En transmission numérique, la marge entre les symboles et leurs interférants est déterminante dans l'estimation de la capacité de débit du système. Le recours à un hypothétique niveau de porteuse risque d'embrouiller davantage le réel enjeu qui vise à estimer la capacité de charge utile (information payload) d'un canal.

Pour terminer, quand y'a ambiguïté, on précise la méthode utilisée surtout lorsqu'elle se semble pas être standard par dessus le marché. On fait de même pour le gain d'antenne (dBd vs. Dbi).

[VE2OLM]

Hi

c'était des chiffres pris dans QST    ---> le Yaesu FT-991  a deja eter tester par le ARRL / QSL  ?

ont a 1 des element du tableaux mesurer avec un setup quit "PEUX" etre diferent
et javoue que si la methode et pas presiser  ses comme dire il fait 32  , sa peux etre soit froid ou chaud  hi hi
de ou le F  ou le C quit fait la diference ....

[VE2PID Pierre]

N'est-ce pas toi qui écrivait plutot récemment qu'il y avait deux standards?

Je n'ai pas tout relu mais c'est possible. C'est en tous cas ce que l'on peut lire dans le document de Motorola en référence: Measurement Standards
As indicated earlier, there are two standard methods of measuring the IM distortion ... etc.. J'ai utilisé le terme 'méthode' pour traduire 'standard methods'.

Pour QST, il n'y a pas d'ambiguïté. Exemple: La dernière livraison (Décembre 2014) passe en revue le PA Hardrock-50 et les résultats sont décrits comme ceci pour les IMD-3 14 MHz 38 dB below PEP. Parfois, ils sont mentionnés en ajoutant le suffixe c comme dans 38 dBc (dB below carrier.) pour bien clarifier les choses...

La méthode de lab de l'ARRL qui est à la base des résultats publiées dans QST est entièrement et clairement décrite dans la documentation disponible sur leur site. Elle est uniformisée justement pour que les comparatifs puissent se faire. Et ce ne serait pas pertinent de répéter les détails de cette méthode à chaque édition de QST.

Pour le FT-991, c'est un nouveau produit qui n'a pas encore été analysé par l'ARRL (à cette date).