Аппаратура на 76гГц

Ответ #135 от UA3TCF 07 Ноя, 2016 08:27
Сергей, поздравляю с очередным успехом! Космическая техника! Потенциальные корреспонденты какую мощность должны иметь чтобы их сигналы принять?
73! Александр
Ответ #136 от RW3BP 07 Ноя, 2016 10:11
Саша, перечитал то, что написал вчера и понял, что не упомянул существенную деталь. Усилитель охлаждается жидким азотом. На фото видна банка - это сосуд Дьюара сделанный из металлического термоса, емкостью 0.5 литра. Туда я азот и заливаю. Температура усилителя опускается до -189 град (84К). Сам азот имеет температуру 77К, но 7 градусов теряется из-за тепло-притока.
В 2013 я принимал эхо от Луны при мощности передатчика 60 Вт. Теперь хватит 10...11 Вт.
Ответ #137 от ua3ats 07 Ноя, 2016 10:32
Сергей Георгиевич, доброе утро!
А как у Вас обстоит дело с конденсацией влаги?
Когда в молодости приходилось заниматься жидким азотом, то снежная "борода" на нетермостатированных частях установки доставляла большие неприятности.
Ответ #138 от RW3BP 07 Ноя, 2016 12:27
Олег, добрый день. Усилитель вместе с рупором облучателя находится в вакуумном боксе. Рупор смотрит через окошко, закрытое каптоновой пленкой, толщиной 50 микрон. Все, что охлаждается жидким азотом находится в относительном вакууме (0.0001 мм рт ст). Такой вакуум - это уже неплохой тепловой изолятор. Так что никакого конденсата нигде нет. Единственное место, где есть небольшой иней, это горловина термоса - место соединения внутренней и внешней колбы. Одной заливки азота (0.4 литра) хватает примерно на 1.5 часа.
Ответ #139 от ua1ccu 07 Ноя, 2016 12:56
Охринеть....
Нет слов...
Константин.
Ответ #140 от UA3TCF 07 Ноя, 2016 13:34
Поискал в интернете, но, видимо, нет еще корреспондента, имеющего ЕМЕ мощность 10Вт на 78ГГц. Наиболее вероятный кандидат - W5LUA.

73! Александр
W5LUA_RIG.JPG
Ответ #141 от RW3BP 07 Ноя, 2016 13:45
Уж не знаю, дождусь ли ответного корреспондента. По крайней мере делаю все что могу. Насчет лбв и клистронов надежды мало. Скорее появятся твердотельные усилители на единицы ватт. Вот тогда охлаждаемый усилитель и пригодится.
Ответ #142 от RW3BP 24 Ноя, 2016 14:42
Вчера, наконец испытал охлаждаемый мшу в ясную, солнечную погоду. Измерил только отношение уровня шума земля / небо. К тому моменту, как я был готов и Луна и Солнце уже ушли. Хотел эти измерения сделать сегодня утром, но погода, вопреки прогнозам, резко испортилась.
Итак вчера я получил отношение земля / небо 4.5 дБ. Расчетная шумовая температура неба вчера была 40К. Отсюда при антенне 10К получается коэффициент шума приемника 1.05 дБ (шум темп 80К).
Для сравнения без жидкого азота получился следующий результат. Земля / небо 2.2 дБ (т.ш. 300К, коэфф шума 3.1 дБ).
Ответ #143 от RW3BP 27 Ноя, 2016 15:59
На днях прочел статью WA1MBA, в которой он пишет как он делал малошумящме усилители на 78 ГГц. В 2010-2012 годах он сделал несколько десятков таких усилителей по предварительной подписке и предоплате 600$. Технических подробностей конструкции усилителя в статье нет совсем. Нет хотя бы фотографии открытого усилителя и типа примененных чипов. Зато есть результаты тестирования и немного о том, как он измерял коэффициент шума.

Фирменный источник шума, который он достал не обеспечивал стабильный выходной уровень. Требовалась калибровка, которая делалась известным методом горячей / холодной нагрузки. На усилитель привинтил рупор с хорошим КСВ и последовательно направлял его на горячее и на холодное. Зная точную температуру горячего и холодного и измерив разницу в уровне шума на выходе приемника можно определить шумовую температуру приемника и соответственно коэффициент шума.

В качестве горячего была комнатная температура, которую легко измерить обычным термометром. Значительно интереснее, как реализована холодная нагрузка. В тексте написано блок RAM в жидком азоте, а на фото коробка из пенопласта. Т.е. кто надо тот поймет. Прежде всего блок RAM это не блок оперативной памяти, а кусок радио-поглощающего материала (Radiation-Аbsorbent Material). Кусок такого материала засунут в пенопластовую коробку и залит жидким азотом. Я давно ходил вокруг этой идеи, но не допер, что жидкий азот прозрачен для радиоволн и имеет диэлектрическую постоянную всего 1.4. Видимо держал в уме воду, у которой эпсилон около 80 и большие диэлектрические потери.

Итак все гениальное просто. Пенопластовая коробка, жидкий азот и поглотитель. В качестве поглотителя нашел на работе черный жесткий (электропроводный) поролон, толщиной 10мм. В свое время в него любили втыкать диповские микросхемы. Промерил на панораме и получил ослабление на проход 7 дБ у одного куска и 13 дБ у второго. Наложил один на другой и получил 20 дБ. для верности добавил сзади пленку от антистатического пакета. Проверил на отражение и получил больше 25 дБ. Вырезал из пенопласта (остался от утепления лоджии) плоскую коробку и запаковал туда поглотитель. Залил жидкий азот и поставил под вентилятор, чтобы не запотевала стенка.

Далее включил по ПЧ анализатор спектра на медленную однократную развертку и стал подносить к входному рупору и убирать эту коробку. Для верности повторил это несколько раз. При этом холодная нагрузка это 77К, а горячая 296К.

Результат:

Для неохлажденного мшу разница 2.1 дБ (1.62 раза), что дает шумовую температуру 276К. Коэфф шума 2.9 дБ
Для охлажденного мшу разница 4.15 дБ (2.6 раза), что дает шумовую температуру 61К. Коэфф шума 0.83 дБ.

От такого результата я уже сам охреневаю, как было сказано в одном из комментариев.
Ответ #144 от NickName 27 Ноя, 2016 16:32
Сергей Георгиевич, и от меня запоздалые поздравления тоже ... У воды на 77 GHz диэлектрическая проницаемость меньше, коэффициент преломления n=3.78 - i 2.44. На гигагерцовом участке от eps=80 при единицах GHz она падает здорово.
Ответ #145 от RW3BP 27 Ноя, 2016 16:50
Дима, спасибо за инфо.
Я просто хотел сказать, что шаблоны иногда мешают найти правильное решение
Ответ #146 от RX3DR Александр 27 Ноя, 2016 17:14
0.83 шум это что-то из фантастики на таких частотах. Сергей Георгиевич,вы не перестаете удивлять!
Ответ #147 от RW3BP 27 Ноя, 2016 18:42
Получив такой хороший результат я вчера весь вечер и сегодня утром перебирал в уме все возможные ошибки. Получилось, что все погрешности работают только на улучшение результата. Основная ошибка, это если температура поглотителя не 77К. Ниже 77К она быть не может, а выше, по разным причинам может. Например поглотитель не полностью перекрывает диаграмму рупора и боковые лепестки с некоторым коэффициентом добавляют комнатную температуру. Или конденсат на стенке, который имеет температуру несколько выше 273К. Потери в воде тоже будут шуметь и делать добавку к 77К. Но если при расчете взять не 77К, а скажем 80К, то это только улучшит результат. Кстати такие эффекты на самом деле есть и результат должен быть еще немного лучше.
Ухудшить результат могла бы неправильная шкала децибел в анализаторе спектра. Поэтому я сравнил анализатор, на котором делал измерения с настольным анализатором FSQ8. Совпадение в пределах 0.1%. Что еще проверять я не знаю. Похоже результату можно верить.
Ответ #148 от NickName 27 Ноя, 2016 20:16
Сергей Георгиевич, а когда поглотитель уже в коробке и залит азотом отражение можно посмотреть? Или именно так оно и измерялось?
Ответ #149 от UA9FAD 27 Ноя, 2016 21:05
Ранее вызывала сомнение возможность создания любительского криогенного МШУ - теперь это свершившийся факт. Не удивлюсь, если однажды в систему охлаждения "случайно" вместо вместо азота будет залит гелий.