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Améliorer les performances du système de réception. / Improving receive system performances

Le problème le plus fréquemment rencontré en réception 1090 MHz, est lié aux perturbations apportées par les réseaux GSM à 935-960 MHz, et parfois pour certaines localisations par les fréquences d'interrogation radar à 1030 MHz. Le filtrage de ces fréquences n'est pas si aisé, car il ne doit pas ou très peu dégrader les performances de sensibilité du récepteur Mode-S.
The most common problem encountered in receiving 1090 MHz, is linked to disturbances caused by the GSM network 935-960 MHz, and sometimes for certain locations by interrogating radar frequencies  at 1030 MHz. Filtering these frequencies is not so easy, because there should be little or no performance degradation of the Mode-S receiver sensitivity  .


Si l'on considère le récepteur Beast, avec un facteur de bruit de 2 dB et une bande passante de 30 MHz, le niveau de réception minimum d'un signal mode-S est de -99.82 dBm.
Considering the Beast receiver, with a noise figure of 2 dB and a bandwidth of 30 MHz, the minimum reception level of a mode-S signal is -99.82 dBm.

Tout équipement placé devant le récepteur doit avoir des caractéristiques d'atténuation et de bande passante permettant de
ne pas réduire cette sensibilité,
Any equipment placed in front of the receiver must have attenuation and bandwidth characteristics to not reduce this sensitivity,

Par exemple:
Un filtre de largeur 10 MHz avec une perte d'insertion de 3 dB verrait la sensibilité réduite à -99.52 dBM, soit une dégradation de -0.3 dB.
For example:
A 10 MHz wide filter with a 3 dB insertion loss would  reduce sensitivity to -99.52 dBm (-0.3 dB degratdation).


Avec la même bande passante et un perte d'insertion de 1db la sensibilité serait de -101.2 dBm, soit une amélioration de 0.68 dB
Ce même filtre présentant une atténuation à 1030 MHz de -25 dB et à 970 MHz de -44 dB, verrait donc une amélioration des performances globales du système, par diminution importante des perturbations liées aux fréquences GSM et radar, ainsi qu'une augmentation de la sensibilité du système de réception (augmentation de la distance de couverture)
With the same bandwidth and insertion loss of 1db sensitivity would be -101.2 dBm, an improvement of 0.68 dB
The same filter with attenuation of
-25dB at 1030 MHz and -44 dB at 970 MHz , so would improve the overall performance of the system, with significant reduction of disturbances related to GSM and radar frequencies , as well as increased of the receiving system sensitivity (increased coverage distance)


Un filtre microstrip de 2 dB de pertes d'insertion et de 100 MHz de largeur de bande, verrait la sensibilité descendre à -94.2 dBm, soit une dégradation de 5 dB, sans atténuer fortement les fréquences à 1030 MHz
Sensitivity with a microstrip filter with 2 dB insertion loss and 100 MHz bandwidth, would go down to -94.2 dBm, a deterioration of 5 dB, without significantly reducing the 1030 MHz frequency .







                        
Henrique Miranda design                                                 Reddit user BigReid design



Un filtre à onde de surface de 12 MHz de largeur de bande et 3dB de pertes d'insertion verrait la sensibilité descendre à -98.91 dBm, soit une dégradation de 1 dB

Sensitivity with a 12 MHz bandwidth SAW filter and 3dB insertion loss would go down to -98.91 dBm, a degradation of 1 dB



Un filtre à cavité à 3 pôles permet d'avoir pour une largeur de bande de 13.5 MHz une perte d'insertion de 0.5 dB, permettant une amélioration de 1.2 dB de la sensibilité  (-101.2 dBm). L'inconvénient majeur de ce type de filtre étant ses dimensions (environ 30 cm x 7cm x 4cm).
A three poles cavity filter having  a bandwidth of 13.5 MHz and insertion loss of 0.5 dB will show a 1.2 dB improvement in sensitivity (-101.2 dBm). The major drawback of this type of filter being its size (30 cm x 7cm x 4cm).



              3 poles cavity filter DL4MEA design

Une autre solution serait l'utilisation de filtre céramique tel que celui-ci:
Another solution would be the use of ceramic filter like this one:




Sous réserve de test , ce filtre,  de dimension 41mm x13mm x 10mm, permettrait d'améliorer la sensibilité de 2.8 dB, avec une atténuation importante des fréquences à 1030 MHz et 960 MHz.
Subject to test, this filter of size 41mm x 10mm x13mm, would improve the sensitivity by 2.8 dB, with a significant frequency attenuation at 1030 MHz and 960 MHz.

La difficulté étant de pouvoir se procurer ce filtre de chez Anatech, ces derniers n'étant pas très coopératif avec les "petits développeurs". Difficultés pour avoir des caractéristiques plus détaillées que la datasheet commerciale, pas de réponse sur la demande d'un échantillon,.....

Vu ses faibles dimensions, ce type de filtre pourrait , si les tests étaient concluents , être intégré à l'antenne PCB 1090 MHz, et suivi éventuellement d'un préamplificateur, de 15 à 18 dB de gain permettant ainsi d'avoir une longueur important de câble coaxial bon marché vers le récepteur
Presently, the difficulty is how to get this filter from Anatech, they are not very cooperative with the "small developers." Difficulties in having more technical details than commercial datasheet, no response on the request for a sample or low price for testing,  .....
Given its small size, this type of filter could, if the tests were concluents be integrated into the PCB 1090 MHz antenna, and optionally followed by a preamplifier 15 to 18 dB gain thereby allowing to have a significant length of cheap coaxial cable to the receiver


A suivre ....
To be continue....