Apparati UHF con il PL: quanto si perde?

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Yaesu FT991

[Also available in English] – Praticamente tutti i principali produttori di ricetrasmittenti, sia radioamatoriali che civili, hanno in catalogo modelli UHF 400-470 MHz dotati di serie di connettore SO-239, cioè la femmina del vetusto “PL”. In molti casi, forniscono connettori diversi in base al mercato: N in Europa, PL nel resto del mondo. Ad esempio, l’Icom IC2820, l’IC7000 e il nuovissimo IC7100, lo Yaesu FT857/FT897, l’Alinco DR635, lo Yaesu FTM-400 e perfino il nuovo Yaesu FT991 e molti altri hanno una versione dotata di SO-239 per le UHF.

Motorola Radius R100 Repeater
Motorola Radius R100 Repeater

Perfino i ripetitori professionali UHF Motorola Radius R100 UHF hanno due SO239! Non stiamo parlando di radio da due soldi, ma di apparati venduti come “top di gamma”!

Molti OM, però, sostengono che le perdite introdotte dai connettori PL in UHF 430 MHz siano inaccettabili per i loro standard e che per niente al mondo vorrebbero operare con tali connettori.

L’argomento è interessante: sono Yaesu, Motorola, Kenwood, Icom, Alinco e tutti gli altri ad essere impazziti o siamo di fronte ad un caso di sindrome dell’audiofilo? Al di la dei legittimi gusti personali, quanto paga in termini di prestazioni reali un OM che ha acquistato un FT857 dotato di PL rispetto ad uno che ha la versione con N?

Il setup

Un mio precedente articolo in inglese, in cui confrontavo una giunzione N-N con una PL259-SO239 tramite analizzatore di spettro e VNA, scatenò numerosi critiche dai puristi del connettore N. Alcuni erano completamente off-topic: non stiamo qui discutendo di connettori su strumenti di misura, né di trasmissioni EME con kW, ma di apparati medio piccoli FM o all mode venduti con il SO-239 di fabbrica. Altri invece sostennero che il mio N aveva le stesse prestazioni del PL solo perché era scadente e non di marca.

Per questo i test proposti in questo articolo saranno eseguiti sia attraverso strumenti di misura, sia tramite un reale apparato di quelli commercializzati in versione N e PL. Inoltre, ho voluto togliere del tutto dall’equazione i miei presunti scadenti connettori N. Il confronto sarà tra connessione N diretta e connessione con interposti due convertitori: un N->PL259 e un SO239->N.

connectors

Questo confronto, ovviamente, è del tutto ingiusto nel confronti del connettore PL: infatti lo stiamo confrontando con “nessun connettore”. Però fornirà dei parametri pessimistici interessanti: certamente una radio con SO239 di serie, peggio di così non potrà fare.

Qualche misura seria

Il connettore N, da un punto di vista elettrico, è certamente migliore del PL. L’impedenza dentro il connettore N è mantenuta costante a 50 per tutta la tratta, mentre nel PL essa è fuori controllo.

Eseguendo una misura S11/S21 sui convertitori N->PL259->SO239->N, questo fatto appare immediatamente:

PL_S11_S21

A 435 MHz, il PL fa alzare il ROS a 1.18. Alla stessa frequenza, i due convertitori provocano una attenuazione di di 0.17dB. Ricordiamoci che la misura (S21) contiene sia l’attenuazione causata da riflessione per disadattamento (S11) che l’energia dissipata in calore per effetto Joule.

Con una misura riflettometrica nel dominio del tempo (TDR) possiamo letteralmente “vedere” i cambi di impedenza all’interno del PL:

N_and_PL_time_domain

La linea verde mostra i soli connettori N: la loro impedenza è praticamente perfetta (50Ω) dappertutto. La linea nera, invece, mostra l’impedenza interna quando viene inserito il PL. Dentro al PL, l’impedenza sende a meno di 46Ω! Questa variazione di impedenza interna è la causa dell’aumento del ROS, che sale a 1.18 a 435MHz.

Scendiamo nel mondo reale

Abbiamo capito che il PL introduce aggiunge qualche millimetro di linea di trasmissione a 46Ω e abbiamo visto che il tutto causa una attenuazione di 0.17dB. La cosa non è certo una novità: diversi OM in passato hanno eseguito le stesse misure e riportato i loro risultati.

Ok, ma questi numeri, cosa significano una volta applicati ad uno dei nostri apparati radio? La differenza può essere percepita nell’operatività del sistema o si tratta principalmente di un effetto psicologico?

Per cercare di rispondere a questa domanda, eseguirò dei test sul mio FT 857 in versione europea, cioè dotato di connettore N. Come anticipato, il confronto verterà tra connessione diretta N con N e connessione interponendo un N->PL259 e un SO239->N.

Prima di tutto, verifichiamo che operare in queste condizioni di disadattamento sia compatibile con le specifiche dell’apparato:

FT-857D user manual

Nel mio caso, il ROS è 1.18 e l’impedenza |Z|=44.87Ω: sono ampiamente dentro il “minor excursion range” e non dovrebbero esserci conseguenze alcune. Dopo tutto, un ROS di 1.18 implica una riflessione teorica dello… 0.682%!

Provvederò pertanto ad eseguire dei test di ricezione e di trasmissione cercando di trovare una qualunque evidenza che dimostri che la differenza tra le due configurazione possa essere percepita adoperando l’apparato.

Test di ricezione

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My low power beacon.

Ovviamente non potevo eseguire la prova sintonizzandomi su RU7 Milano, che mi arriva fondoscala anche senza antenna collegata. Allo stesso modo, non potevo cercare un segnalino lontano: il QSB avrebbe cancellato ogni pretesa di misura.

Così ho messo il mio generatore di segnali sul tetto, l’ho dotato di un dipolino e l’ho usato come beacon: bassa potenza per avere un segnale debole, corta distanza per annullare il QSB. Il segnale veniva quindi ricevuto dalla mia GP6 ad una ventina di metri di distanza..

Per avere letture più accurate delle mie orecchie e del grossolano S-meter dell’857, ho prelevato il segnale dalla media frequenza e l’ho mandato ad un ricevitore SDR.

Test 1 – 10 metri di RG58

Come test preliminare, giusto per vedere se questo setup funzionasse, ho provato a verificare le differenze tra una connessione N-N diretta e una con l’interposizione aggiuntiva di una decina di metri circa di RG58.

Come atteso, il segnale è sceso in maniera significativa. Dall’altoparlante dell’apparato, la nota è diventata molto rumorosa. Se il segnale fosse stato molto debole, con i dieci metri di RG58 in più esso sarebbe sparito sotto al rumore di fondo e il collegamento sarebbe stato impossibile. La differenza è immediatamente percepibile sia guardando il waterfall, che ascoltando l’altoparlante della radio.

Test 2 – Beacon, N-N vs N-PL-SO-N

In questo secondo test, ho eseguito la misura alternando più volte il solo N con l’N+convertitori PL:

Nonostante il setup particolare, la fluttuazione del segnale ricevuto, di più di 1dB, impedisce di apprezzare la differenza. In entrambi i casi i dBm ricevuti oscillano tra gli stessi valori. Guardando questi dati è impossibile distinguere il solo N dalla connessione N-PL-SO-N.

Test 3 – Generatore di segnali, N-N vs N-PL-SO-N

Nel tentativo di ridurre la fluttuazione della lettura, ho quindi collegato il generatore di segnali direttamente alla radio ed ho rieseguito il test.

Questa volta la variabilità dei dBm è stata più contenuta, nell’ordine di qualche decimo di dB. Nonostante ciò, nemmeno in questo caso sono stato in grado di rilevare la differenza tra N e N+PL dato che i numeri oscillavano sempre tra gli stessi valori.

Test di trasmissione

Alcune critiche dei miei precedenti test si fondavano sul fatto che essi erano stati eseguiti a bassa potenza (odBm, cioè 1mW).

Questa volta ho eseguito i test con l’FT857/897 alla massima potenza (20W). I test sono sicuramente significativi anche per gli apparati da 50W, che è la massima potenza genericamente disponible sugli apparati forniti di serie con SO239. L’FT857 alla potenza massima trasmetteva in un attenuatore Weinschel da 3GHz entrando quindi nell’analizzatore di spettro.

Andando in trasmissione con i PL, l’FT857 rileva un lievissimo innalzamento del ROS accendendo la prima barretta del suo rosmetro interno:

857_display

Nonostante ciò, la lettura sull’analizzatore di spettro è identica:

spectrum_analyzer

Il mio analizzatore di spettro, nonostante sfoggi due decimali nella figura dei dB, ha una risoluzione di 0.3dB. Pertanto, i valori potrebbero essere diversi tra loro, ma non più di 0.3dB, che è coerente con i 0.17dB misurati dal VNA. Tenendo in considerazione l’attenuazione di cavi e attenuatore, la misura mostra che il mio 857 sta emettendo più di 25W.

Considerazioni finali

Il mio obiettivo era di capire se un modello di radio UHF dotato di serie di SO-239 avesse sofferto di svantaggi prestazionali nei confronti del medesimo modello ma con N. Con le mie indagini non sono riuscito a trovare neanche un test, che coinvolgesse anche l’apparato e non solo strumenti di misura, che sia stato in grado di mostrare una qualunque differenza di prestazioni tra l’N e la sequenza di convertitori PL.

Alla luce di questi fatti non posso che concludere che un apparato UHF dotato dalla fabbrica di connettore SO239 non presenti alcun deficit prestazionale rispetto ad uno dotato di connettore N. Devo anche concludere che inserire una conversione N-PL o PL-N dietro all’apparato non porta alcuna differenza rilevabile nelle prestazioni del sistema.

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11 Commenti

  1. Ciao carissimo Davide,
    Ad ulteriore dimostrazione di ciò, c’è il mitico ICOM IC-275E, da molti “guru” delle vhf ssb ritenuto il miglior rtx monobanda vhf allmode…che monta di serie il PL!!
    Ora sarebbe interessante scoprire le perdite dei “pigtail” per collegare antenne ed rtx ai gicanti coax serie celflex.
    Ciaooo

    • Ciao Fiodor, tutto quanto riportato ha uno stretto senso scientifico, ma .. a volte l’orecchio umano fa brutti scherzi, ovviamente solo in casi estremi, quali DX in 70 cm o collegamenti EME in 2 m e superiori, anche 1 dB fa la differenza (CW docet) .
      Certo è che, per fare collegamenti via ripetitore, in paket o in altri modi tra computer, la differenza è inesistente.
      Come solito dipende sempre da quale tipo di collegamento vuoi realizzare, in casi estremi tutto è necessario, dai connettori N (molto ben collegati) al cavo celflex o similari e via discorrendo ..
      Per le VHF (6 m o 2 m) il discorso cambia, la riprova è, come tu stesso affermi, gli apparati maggiormente performanti esistiti ed esistenti in commercio, a parte il tipo di cavo (celflex o similari) per evitare le perdite di attenuazione, nessuno si è mai sognato di usare convettori N per fare DX (anche estremi) in VHF, la differenza con i PL si riduce a pochi decimi di dB, praticamente inutili anche nei collegamenti EME.
      Un ultima considerazione (tutt’altro che personale) .. il migliore apparato VHF vintage è e resta il BRAUN SE600 o meglio ancora il BRAUN SE400, veramente un’altro pianeta rispetto alle solite giapponesate sempre di moda .. l’unico apparato “moderno” giapponese che sia riuscito ad avvicinarsi agli apparati BRAUN è lo YAESU FT736R che, guarda caso, copia la stessa struttura di media frequenza degli apparati BRAUB di 15 anni prima.
      Per consolarti ti assicuro che anche questi apparati hanno dei connettori PL sulle gamme VHF.
      Un caro saluto de IW4AJR Loris

  2. Caro Davide,
    articolo molto interessante, come gli altri del resto 🙂
    Tra l’altro si evince come le diverse connessioni non inducano attenuazioni significative, come invece spesso si teme.
    A tal proposito, pur se riferito alle HF, ho trovato molto interessante questo test:
    https://www.youtube.com/watch?v=ZEl8QP2IB_o

    Ancora complimenti
    Ciao
    Fil

  3. Ciao Davide,

    beh… gia’ la variazione d’impedenza per quanto sia magari visibile solo strumentalmente e poco o niente impatti nel mondo reale gioca a favore del N.

    Mi permetto di aggiungere una nota a favore dei connettori N : l’impermeabilita’ che, secondo me, e’ nettamente superiore a quella del PL.

    Ciao
    Fabio
    F5VKV

  4. Provate a mettere su un semplice ripetitore GSM/UMTS domestico (900/1800 Mhz) usando i connettori PL al posto degli N, e poi vi renderete conto della differenza che c’è in termini di perdite.
    I connettori N dovrebbero rappresentare il gold standard per TUTTE le apparecchiature da VHF in poi.
    Anche per il fatto della impermeabilità, gli N surclassano i PL in lungo e in largo.

    • Ciao Francesco.

      Non riesco a trovare l’attinenza del tuo commento con l’articolo in questione che tratta il fatto che alcuni apparati commerciali a 430 MHz montino il SO-239 invece che l’N. Non capisco cosa c’entrino i ripetitori GSM domestici a 900-1800MHz, dato che sono frequenze ben diverse non oggetto di questa disamina. Non capisco neanche cosa c’entri l’impermeabilità, dato che nessuno degli apparati in esame può essere lasciato in esterno sotto l’acqua. Infine non leggo nel tuo argomento alcuna argomentazione di tipo sperimentale o documentale a supporto della tua affermazione “I connettori N dovrebbero rappresentare il gold standard per TUTTE le apparecchiature da VHF in poi”, che è in palese contrasto con quanto da me verificato e documentato.

      Grazie e saluti
      IZ2UUF

  5. D’accordo sulle misure. Un decimo di dB è niente, è inavvertibile facendo misure di sensibilità su un apparato, e le mie misure confermano i tuoi dati. Aggiungerei solo che ci sono infiniti PL e quasi infiniti modi di montarli, mentre l’N è più standardizzato e si offre meno a “fantasie”. Altra cosa, tu hai provato un N/PL e PL/N, non un PL saldato su un cavo. Nella mia esperienza saldare bene la calza di un cavo dentro un PL non è cosa banalissima, ci va un signor saldatore e un pò di manico. Nel mondo reale ho visto ogni tipo di porcherie sui PL, meno sugli N.

    73 de IK1ODO

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