LNA 10Ghz
Назад-
Идеи более 50 лет. Горячие ГШ по этому принципу и работают. На НЧ (до 4 ГГц) на газоразрядную лампу намотана спираль, нагруженная с одного конца на 50 Ом, другой конец - выход ГШ. До 12 ГГц, в качестве ответвителя - проложенная рядом с лампой петля связи. Выше, лампа помешается внутри волновода.
-
Есть такие соображения по оптимизации LNA на итальянской платке. Пока все на основании расчета, расчет делал с помощью Smith Chart.
Если внимательно посмотреть на дорожки, то видно, что около транзистора они тоньше, а там, где они точно 50 Ом, потолще (на фото это место в районе сумматора помечено цифрой "50"). То что они там именно 50 Ом подтверждается написанным об этой плате, см. тут (pdf-файл, 4.8MB), а также расчетами сопротивления дорожки, исходя из ее ширины, и того, что материал платы это армированный фторопласт 1 мм, eps=2.55.
В результате получается, что дорожки вокруг транзистора что-то около 57-58 Ом, и если мы привязаны к 50 Омам входа и выхода, то их длину надо учитывать. Где нужно обрезать платку и ставить разъемы или подпаивать кабель 50 Ом показано на фото белыми толстыми линиями.
Для того, чтобы вход 50 Ом был согласован приблизительно на Гopt транзистора (NE32584 на частоте 10 GHz), т.е. согласован по минимуму шума, нужно снести ближайший к затвору транзистора стабик, это показано тонкой белой линией под углом. Datasheet на транзистор прилагаю, может кто-то захочет повторить расчет.
Согласование выхода можно сделать удлинением линии стаба на стоке транзистора, флажок приблизительно той же толщины и длиной около 5 мм, припаивается к концу (показано прямоугольником на фото). Нужный для согласования стаб по расчету получается индуктивным, и теоретически там допустим закороченный стаб, но боюсь, что сверлить пару отверстий на конце того стаба, что есть на плате, а потом запаивать туда проволочки или полоски фольги будет не очень технологично, возможности подстроить стаб вручную нет, да и толщина платы сравнительно большая.
LNA_italian_mods.
NE32584_datasheet.pdf
-
Sorry, тут правильное фото. Забыл пометку "50" на том месте, где 50-омная дорожка.
LNA_italian_mods.
-
Тут модель каскада LNA на итальянской sat-плате от RFelettronica. Где обрезан вход и выход на фотках показано. Входные и выходные дорожки отличаются по ширине от 50-омных, от их длины кое-что зависит. Согласование в большей степени, шум в меньшей.
Материал платы RT5880, 0.031", 1 oz, во всяком случае, он подходит по параметрам и по замеренной толщине к ширине 50-дорожек. Такие все-таки есть на этой платке, но только в сумматорах дальше, уже за каскадами.
Файлы проекта тоже прилагаю, версия MWO 9-я. Дорожки посчитаны в EM-симуляторе, блоками. Графики NF, усиления и согласования по EM-модели. Картинка с дорожками из модели там внизу.
LNA_10GHz_sizes_p
LNA_10GHz_test_pc
LNA_10GHz_NFcalc.
LNA_10GHz_VSWR&ga
LNA_10GHz_viewcal
LNA_it_MWO-model.zip
-
МШУ с волноводным входом на этой платке. МШУ предполагался как эталонный для измерений, так, чтобы его можно настроить с более-менее хорошим согласованием по входу, пусть и потерей коэффициента шума. Три винта в волноводе сделаны для такой подстройки.
Зонд сделан из входной линии (того каскада на плате, где она длинная, срез прямо у закругления линии), фольга снизу подложки под зондом аккуратно стравлена. Размеры, если интересны: отверстие под зонд d=3 mm, расстояние от стенки 6.4 mm, длина зонда 6.8 mm, начинается он внешней стенки волновода, ее толщина 1 mm, волновод 23x10 mm.
Цифры NF можно и меньше получить, это пытался настроить по наилучшему согласованию.
upd. Да, еще. Для коэффициента шума режим этого транзистора (NE32584c) с немного большим током стока лучше. В отличие от стандарного, прописанного в datasheet (Id=10 mA, Vds=2 V). Пробовал Vds=1.65 V, Id=11 mA: вниз NF уходит точно, дальше ток не увеличивал.
LNA_NFmeas_sys01.
LNA_NFmeas_sys02.
LNAtest_10GHz_01.
LNAtest_10GHz_02.
LNA_NFmeas_sys03.
LNA_NFmeas_sys05.
LNA_NFmeas_sys00.
-
Дима, приветствую !
Попробуй вместо старых 32584 применить NE334S01 (буква К) или еще лучшие NE334S01 (буква С) . Я давно не применяю старые NE32584 , так как через 5 лет после изготовления у транзисторов меняются параметры, а дальше по нарастающей.
-
Да, Иван, спасибо. Добрый день. Попробую их вставить расчетные проекты, посмотрю насколько сильно нужно будет менять плату для замены NE32584c. В принципе, у меня есть пара MGF4953A (thanks Сергею RT5D), они, наверное, еще поновей будут. Правда, в монтаже они труднее.
-
Цитировать
Да, Иван, спасибо. Добрый день. Попробую их вставить расчетные проекты, посмотрю насколько сильно нужно будет менять плату для замены NE32584c. В принципе, у меня есть пара MGF4953A (thanks Сергею RT5D), они, наверное, еще поновей будут. Правда, в монтаже они труднее
Да, посложнее их паять, но что интересно - никогда их не видел в первых каскадах LNB !
Почему ? Чаще всего стоят вторыми. А первыми NExxxx с буквами L,K,C . Хот 0,35 у MGF и те же 0,35 у NE (у некоторых 0,25). Я просто вырезаю платку из LNB и либо SMA разъем ставлю
с другой стороны, либо просто на свой волновод переставляю.
http://ra3wdk.qrz.ru/LNA/2stage_LNA10G.jpg
http://ra3wdk.qrz.ru/10ghz.htm
МШУ на 10 ГГц самые простые в изготовлении для Ham Radio
-
А как они по шумам на родных платках получаются?
-
А как они по шумам на родных платках получаются?
Это смотря какая платка попадется. Судя по расчету, итальянская от RFelettronica она на грани. Тонкие линии с флажками-стабиками, через которые режим транзистора по постоянному току задается, коротковаты для 10.368 GHz. Для более высоких частот она проектировалась.
У меня был опыт перестройки платы конвертера Cambridge, она тоже не самая современная, несколько покрупнее тех, что выпускаются сейчас. В общем, можно было взяться за переделку. Пытался сделать из нее что-то вроде переносчика спектра + low noise converter. LO у нее был до перестройки 10.75 GHz, фильтр внутренний полосковый можно было немного вниз сдвинуть полосками из фторопласта на нем и использовать полосу ПЧ выше 500-600 MHz, чтобы ни фильтр, ни цепи дальше сигнал не ослабляли. DRO вполне подстраивался в промежутке +- 500 MHz.
Но шум хороший не получился, входные цепи мешали, видимо, и на low noise converter это не тянуло точно. Подстройка входа нужна была, но сделать ее было уже не так удобно. Либо можно пожертвовать входными каскадами и фильтром, а сигнал пускать сразу на смеситель, если кроме простого переносчика для анализатора спектра ничего не нужно.
-
Сделал ещё один.С УВ RD4HI
IMG_0012 (2)_thum
-
Пробовал вот такой рупор в качестве холодного. Как ни странно, результаты близки к тем, что получаются на столе (NF ~ 0.9 dB для голого LNA, на картинках результаты измерений для полного NF системы). Диаграмма рупора все-таки широковата, под 90 градусов, и единственная возможная элевация для него 45 градусов с окна, при этом краями диаграммы (-10 dB) он что-то с горизонта и стены дома мог цеплять. Причем, попало дважды, пару дней назад мерил при плохой погоде, там простора для случайностей было еще больше: плотные облака, причем, непонятно какой плотности, и снег шел. "Горячая" температура - это рука в "варежке" из итальянского пенного поглотителя перед рупором, ближе 1-1.5 lambda к нему не приближалась, но сектор главного лепестка перекрывала, все дрожания показаний статистически учтены в погрешности Y-фактора.
Там еще в файлах программка для расчета NF, шумовой температуры приемника для таких случаев (там Excel-файл в zip-архиве). Считает погрешности, статистическую (RMS) и на всякий случай сделал абсолютную (наихудшую, где все погрешности друг с другом суммируются напрямую), добавку к холодной температуре за счет потерь в рупоре. При открытии файла в Excel надо разрешить макросы, формы вычислений вызываются по левой верхней кнопке. Результаты можно прописать на лист, сохранить в отдельном файле или распечатать с листа, добавить какие-то пометки к результатам или данным, этим Excel в качестве оболочки удобен.
Она сыровата еще, наверное, в тестовом режиме, если кто-то попробует ее и будут глюки или неудобства, или что-то непонятно, отпишите мне, пожалуйста.
cold_horn_beta00.
cold_horn_beta05.
NF_meas_Yfact_unsert_(cold_horn).zip
-
Цитировать
Пробовал вот такой рупор в качестве холодного. Как ни странно, результаты близки к тем, что получаются на столе (NF ~ 0.9 dB для голого LNA, на картинках результаты измерений для полного NF системы). Диаграмма рупора все-таки широковата, под 90 градусов, и единственная возможная элевация для него 45 градусов с окна, при этом краями диаграммы (-10 dB) он что-то с горизонта и стены дома мог цеплять. Причем, попало дважды, пару дней назад мерил при плохой погоде, там простора для случайностей было еще больше: плотные облака, причем, непонятно какой плотности, и снег шел. "Горячая" температура - это рука в "варежке" из итальянского пенного поглотителя перед рупором, ближе 1-1.5 lambda к нему не приближалась, но сектор главного лепестка перекрывала, все дрожания показаний статистически учтены в погрешности Y-фактора.
Дмитрий, отличный результат ! Но диаграмму рупора желательно обузить.
Вот моя старая поделка - 30 градусный рупор. С ним настраивал свои первые МШУ на 10 ГГц.
Завтра сфотографирую свой новый комплект - 40 см длиной холодный рупор и волноводный переключатель с ГШ.
chorn.jpg
-
Цитировать
Там еще в файлах программка для расчета NF, шумовой температуры приемника для таких случаев (там Excel-файл в zip-архиве). Считает погрешности, статистическую (RMS) и на всякий случай сделал абсолютную (наихудшую, где все погрешности друг с другом суммируются напрямую), добавку к холодной температуре за счет потерь в рупоре. При открытии файла в Excel надо разрешить макросы, формы вычислений вызываются по левой верхней кнопке. Результаты можно прописать на лист, сохранить в отдельном файле или распечатать с листа, добавить какие-то пометки к результатам или данным, этим Excel в качестве оболочки удобен.
Она сыровата еще, наверное, в тестовом режиме, если кто-то попробует ее и будут глюки или неудобства, или что-то непонятно, отпишите мне, пожалуйста.
Дмитрий, попробуй сравнить ее результаты с моей программкой :
http://ra3wdk.qrz.ru/NoiseFigure.xls -
Дмитрий, попробуй сравнить ее результаты с моей программкой :
http://ra3wdk.qrz.ru/NoiseFigure.xls
Да, Иван, спасибо. Пробовал ее. Кельвины в ней получаются, а децибелы почему-то не выходят у меня. Для обычных головок при комнатной температуре с заданным ENR нормально получается.