Автор Тема: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором  (Прочитано 11114 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн NickName

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 921
  • Репутация: +124/-9
  • Оставил форум в начале 2018
  • QRA: EARTH
Написал об измерениях. Думаю, еще будут дополнения по результатам с рупором Скобелева и новым измерениям. В тексте есть шумовые характеристики разных рупоров, полезные ссылки, есть кое-что об использовании калькулятора для холодного рупора. Какие мог глюки вычистил, на системах с десятичным разделителем запятой (вместо точки) они были. 
Подписывался фразой "Scio me nihil scire", но здесь и теперь она лишь означает, что написанное мною можно игнорировать или не читать, я точно не обижусь, :).

Оффлайн ua4hts Toly

  • Silent KEY (SK)
  • Ветеран
  • *
  • Сообщений: 971
  • Репутация: +215/-2
  • QRA: LO43mo
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #1 : 04 Январь 2014, 14:34:55 »
Дима спасибо, очень интересная статья. Ждем продолжения
73!
Toly
http://ua4hts.ru
+79272686090
skype: ua4hts
email: ua4hts@gmail.com

Оффлайн UA9FAD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 9065
  • Репутация: +1580/-103
  • QRA: LO88AA
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #2 : 04 Январь 2014, 15:18:28 »
Дима мы тоже твои внимательные читатели, спасибо!

UA9FA
UA9FAD
Victor Виктор

Оффлайн RW3BP

  • Очный чемпионат
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1033
  • Репутация: +756/-20
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #3 : 04 Январь 2014, 15:40:48 »
Сразу видно, что это результат большой проделанной работы!
73! Сергей

Оффлайн NickName

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 921
  • Репутация: +124/-9
  • Оставил форум в начале 2018
  • QRA: EARTH
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #4 : 05 Январь 2014, 11:04:10 »
Да, спасибо большое за внимание к этим работам.

Продолжение будет. Вот, ищу материал для рупоров Скобелева, думаю какой предпочтительнее. Можно взять длинный и короткий, с узкой диаграммой или пошире, разница между ними пока в полградуса-градусе шумовых характеристик на земле. Но узкая диаграмма может натыкаться на какие-то космические источники горячие, суточные колебания температуры будут заметнее, видимо, и их хотелось бы по возможности минимизировать.
Подписывался фразой "Scio me nihil scire", но здесь и теперь она лишь означает, что написанное мною можно игнорировать или не читать, я точно не обижусь, :).

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 4530
  • Репутация: +763/-214
  • Дружу с паяльником 57 лет
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #5 : 05 Январь 2014, 11:39:27 »
Добрый день. Дмитрий. Помогу безвозмездно с материалом. Общее дело делается. Медь листовая на птичьем рынке есть самой различной толщины. Есть и латунь. Цена одинаковая. Может по латуни на взгляд больший выбор. Но лучше брать то, что требуется. Есть и большой выбор советских медных труб. На крайний случай можно выточить трубу в нужный размер. Остальное по Скайпу.
      Интересна такая игрушка и на 5760 МГц. Юрий.RZ4HD.
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн UA9FAD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 9065
  • Репутация: +1580/-103
  • QRA: LO88AA
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #6 : 05 Январь 2014, 11:49:23 »
В моей ситуации - думаю лучше взять узкую. Горячие источники можно посчитать и выбрать время, когда они уедут. Не взять ли маленькую тарелку, а то свободного неба из окон совсем мало :(
Victor Виктор

Оффлайн noise1

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 534
  • Репутация: +30/-26
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #7 : 05 Январь 2014, 11:52:16 »
Сейчас Государственный эталон имеет погрешность у нас и в США 0,04 дБ (1%). Реально измеряют шумы в 0,3-0,4 дБ.
При измерении очень малых шумов надо исключать переотражение и модуляцию шума самим МШУ. Развязка должна быть не менее 60 дБ. Если ставим вентили, то возникает проблема точного измерения потерь в развязке.

При использовании холодных( азотных) ГШ еще и трудно учесть изменение температуры на соединительных линиях ГШ- МШУ. Если кто то хочет экспериментировать с азотным ГШ, пишите на почту, есть несколько штук.

Оффлайн RW3BP

  • Очный чемпионат
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1033
  • Репутация: +756/-20
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #8 : 05 Январь 2014, 15:05:42 »
У нас действительно большая проблема. Коэффициент шума МШУ опустился до значений, при которых стандартная измерительная аппаратура дает слишком большую погрешность. Мои лучшие экспериментальные образцы на 1296 МГц обеспечивали около 0.12 дБ при комнатной температуре. Это значит, что при хорошем морозе -15...-20 градусов коэффициент шума преодолевал барьер 0.1 дБ. Во всяком случае после морозилки (-18) я намерял 0.09 дБ. Здесь стандартная, даже самая дорогая, измерительная аппаратура уже врет нещадно. Причем она не годится даже для относительных измерений. Поэтому так интересны измерения с холодным рупором. При шумовой температуре рупора менее 10 К  можно забыть про развязки и про ксв по входу МШУ. Не требуется длительное усреднение шумов и долгое ожидание результата измерений. Подстройку можно делать в реальном масштабе времени.
73! Сергей

Оффлайн noise1

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 534
  • Репутация: +30/-26
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #9 : 05 Январь 2014, 23:43:19 »
Я не от себя все это привел, специально переговорил с ВНИИФТРИ. Именно при малых шумах НЕЛЬЗЯ забывать о развязке.Это довольно распространенное заблуждение. Я ведь писал, что не только КСВ влияет. Чем меньше усреднение, тем менее точный результат. Шум, вероятностный процесс и от этого не уйти. При таких шумах, точные измерения возможны только в точке( на одной частоте), да еще и вариационные потери при при пересоединение ГШ и МШУ.  Переход уже в 2-3 см. от азотного ГШ до МШУ дает погрешность измерения.

Оффлайн RW3BP

  • Очный чемпионат
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1033
  • Репутация: +756/-20
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #10 : 06 Январь 2014, 11:47:56 »
Развязка нужна прежде всего для устранения эффекта модуляции выходного сопротивления ГШ при переключении "включено/выключено". Сопротивление шумового диода при нулевом токе и рабочем токе очень сильно отличается. Спасает то, что мощность шумов, генерируемых диодом очень высока. Поэтому можно добавить аттенюатор, который улучшает ксв и уменьшает модуляцию выходного импеданса ГШ. Но при измерении малых значений коэффициента шума этого может не хватить и тогда требуется дополнительная развязка с помощью ферритового вентиля. Все это справедливо для стандартных измерений при комнатной температуре около 300 К.
Если проводить измерения при температуре 10 К (гелиевый охладитель или "холодный" рупор), то разязки с помощью аттенюатора более чем достаточно. Требования к точности измерений существенно снижаются. Очевидно, что ловить разницу в 0.1 К на уровне 10 К намного проще, чем на уровне 300 К.  Снижение температуры до уровня жидкого азота (около 80 К) тоже помогает, но существенно уступает измерениям при температуре жидкого гелия.
73! Сергей

Оффлайн khach

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 466
  • Репутация: +60/-7
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #11 : 06 Январь 2014, 14:56:02 »
В книге нашел очень наглядное представление о оптимальной связи МШУ
Цитировать
Three-dimensional representation of noise factor versus source reflection coefficient and noise
circles on a Smith-Chart.
Как видно, Гопт может быть где угодно на диаграмме Смита. Чтобы ее найти, нужны тюнера полного импеданса, малошумящие. Поделитесь методикой поиска Гопт в домашних условиях (без автоматических тюнеров Mauri)
И по поводу развязки источника шума с помощью аттенюатора, разве сам аттенюатор не шумит? Поэтому предпочитаю развязывать криогенную нагрузку и источник шума направленным ответвителем 30 Дб. В случае рупора наверно лучше поставить волноводный направленник сразу после рупора.
Александр

Оффлайн RW3BP

  • Очный чемпионат
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1033
  • Репутация: +756/-20
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #12 : 06 Январь 2014, 16:56:19 »
Да, конечно после холодного рупора у меня стоит направленный ответвитель  -27 дБ. Все это описано в 3й части статьи, которая лежит на данном сайте. МШУ я оптимизировал методом перебора вариантов, полагаясь на опыт, интуицию и подсказки Microwave Office.
Впрочем для способа, который описывает Дмитрий, генератор шума не требуется. Главное, это аккуратность и обстоятельность, с которой Дмитрий проанализировал все источники ошибок. Теперь данный способ годится не только для прикидочных оценок, но и для реальных измерений.
73! Сергей

Оффлайн NickName

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 921
  • Репутация: +124/-9
  • Оставил форум в начале 2018
  • QRA: EARTH
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #13 : 07 Январь 2014, 02:49:01 »
Насчет ошибок там остался еще "черный ящик" - программа VK3UM для расчета потерь и шума атмосферы. Специально сравнил описание методик в help-е и рекомендации ITU (файл pdf, ок. 2 MB): Даг VK3UM использует приближенную методику из Приложения 2 рекомендаций, а там речь идет о 10%-ной погрешности. Пока эта погрешность затерялась среди других, посерьезнее, и не сильно картину бы портила, если добавить ее к остальным. Но дальше ее, наверное, стоит учитывать явно.

Еще один момент, который у меня вызвал вопрос, это температура атмосферы. В таблице 1 моего текста, в последней колонке она выведена. Посчитана просто через формулу шума аттенюатора: добавка шума от него Tatt * (Latt-1)/Latt, Latt - затухание аттенюатора. Программа выводит ослабление в dB и величину шума атмосферы, т.е. этой добавки, и восстановить Tatt проблем нет.

И выходит эта температура все время около 280 K. Если на улице около 4 C, т.е. 277 K, то это, вроде, и не очень смущает. Но эти 280 K получаются и при других температурах, что уже кажется странным. В тексте рекомендаций ITU описана лишь методика расчета затухания с выходным результатом в dB, о шумовых температурах речь не идет. Подозреваю, что программа просто берет эту цифру, 280 K, умножает ее на (Latt-1)/Latt, и выдает результат в виде температурной добавки от ослабления в атмосфере.

В тексте D.B. Leeson (ссылку на него давал, здесь тоже файл приложу) температура атмосферы для расчета ослабления в ней и шума берется 150 K, ниже почти в два раза. Но похоже, что тоже немножко с потолка. Тем не менее, берется, и какие-то соображения, чтобы взять ее именно такой были, наверное.

В общем, не исключено, что и результаты программы VK3UM придется корректировать.
« Последнее редактирование: 07 Январь 2014, 02:54:05 от UA3AVR Dimitry »
Подписывался фразой "Scio me nihil scire", но здесь и теперь она лишь означает, что написанное мною можно игнорировать или не читать, я точно не обижусь, :).

Оффлайн RA3WDK

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6993
  • Репутация: +780/-84
Re: Измерения шума на 10 GHz холодным рупором
« Ответ #14 : 25 Январь 2014, 14:30:52 »
Дмитрий , молодец ! Отличную работу проделал и все систематизировал !

Как и обещал - вот несколько фото моей установки для настройки МШУ для 10 ГГц.
Оптимальный рупор длиной 45 мм, измерительный волноводный переключатель с малыми потерями и КВП для ГШ и МШУ. Между ГШ и КВП включен аттенюатор 10 дб.
Иногда после МШУ включаю вентиль для проверки влияния фидера и последующих трактов.

Нашел два теплоотвода - установил винт, которым можно менять угол к горизонту, но это необязательно, диаграмма рупора очень чистая.

Здесь фото старых рупоров, что использовал до этого:
Цитировать
http://ra3wdk.qrz.ru/LNA.htm
« Последнее редактирование: 25 Январь 2014, 14:33:32 от RA3WDK »