LNA ATF531

[US4ICI]

Сделал проект МШУ диапазона 2м на транзисторе ATF-531P8: http://www.avagotech.com/docs/AV02-0845EN

Характеристики в проекте MWO:
NF=0.2 dB,  G=25 dB, BW=8MHz (-3 dB), S11<2, S22<1.6 (КСВ по входу и выходу). Абсолютно устойчив.

МШУ содержит фильтр с тремя SMD индуктивностями с подстроечным сердечником серии MC152. Подавление на FM диапазоне не хуже -65 dB, на 430 МГц не хуже -85 dB.
Проект сделан для тока транзистора 75мА, 4V (Fmin=0.15 dB на 500 MHz).  C чуть худшим NF будет работать с током 135 мА, 4V (Fmin=0.18dB на 500 MHz).
LNA с высокой динамикой (OIP3 до 40 dBm).  Если в железе NF удастся достичь не хуже 0.3 dB, получится универсальная конструкция для ЕМЕ, тестов и тропо, для жестких условий по ЭМС.
   Прилагаю Print Screen графиков проекта MWO.

p.s Транзисторы и индуктивности фильтра в пути из США. Развожу плату.  Попробуем что с этим транзиситором можно добиться ..  Возможен проект на 430 МГц.

[ua4fkd Сергей]

кто нибуть пользовал такой  мшу?
http://www.qslnet.de/member/dg0opk/PREAMP_May2012.html

[US4ICI]

Дошли руки до этого проекта.  Первые испытания МШУ обнадеживают.  Усиление 22 дБ (с учетом -3 дБ атт. перед фильтром). Полоса фильтра меньше 8 МГц, подавление FM диапазона более 60 дБ, а 432 MHz более чем 70 дБ.  Режим транзистора установил 130 мА, 4В.  Остался главный вопрос, NF? Займусь позже..  Если получится не хуже чем у ATF54143 (SAV541+), - здорово
    Много времени занимался новым фильтром. При весьма хороших параметрах, схема фильтра проста, а индуктивности самодельные. 3 витка проводом 0.5мм, на оправке 2.5 мм, - добротность явно не велика. Тем не менее узкая полоса, и хорошее подавление получилось  
  Привожу схему фильтра из проекта MWO, и реальный график S21 LNA в узкой полосе (обзор 50 МГц).

[US4ICI]

   Измерения NF LNA 2m не огорчили, - лучше на 0.2 дБ по сравнению с PGA-103, примерно NF=0.3 дБ (как на транзисторе ATF-54143). Позанимаюсь режимом транзистора и вариантами вх цепи..

   Вдохновленный успехом сделал проект LNA 70cm на транзисторе ATF-531P8 в программе MWO.  NF на этом диапазоне хуже 2м на несколько сотых дБ. Вся борьба за КСВ по входу. Если настраивать вход на минимум NF, то КСВ "улетает" за 5.  Остановился на варианте: NF=0.2 dB, G=21db (-3dB att перед фильтром), VSWR IN < 2.6, VSWR OUT < 1.4, подавление 144 MHz более -100 dB, полоса пропускания по -3 dB (BW-3dB)=50 MHz.
Графики проекта и схему фильтра прилагаю.

   В сравнении с транзисторами ATF54143, SAV541+  этот транзистор (ATF-531P8)  средней мощности (напоминает мне АП602). Может работать с током стока до 300 мА. Однако минимальный NF при токе 75-135 мА. МШУ на таком транзисторе более устойчив к сигналам на входе (в том числе от собственного передатчика), и имеет много больший динамический диапазон.  В проекте пытаюсь "убить двух зайцев", - получить LNA с высокой динамикой, и одновременно NF не хуже чем у маломощных GaAs/AlGaAs/InGaAs pHEMT транзисторов.  Его динамический диапазон соизмерим с PGA-103 (SPF5189Z), а вот NF лучше. Наличие узкополосного фильтра позволяет подавлять FM диапазон, и соседние любительские диапазоны. В итоге надеюсь получить LNA на все случаи жизни,  в том числе для EME и тестов.

[US4ICI]

Много времени уделил поиску варианта входной цепи LNA 2m.  Остановился на последовательной L-C цепочке. Для получения NF<0.3 dB КСВ по входу приходится делать не лучше 3. Можно получить КСВ 1.5, но NF будет 0.5-0.6 dB. G=25 dB. BW=12 MHz. Отредактировал плату, закажу небольшую партию.
    Развел плату LNA 70cm. Привожу рисунок платы.

[LZ1DX]

Здравей Павел,
Рад увидет такая хорошая конструкция LNA 432.
Очень интересно с ATF531P8.
Прошу коресподенции с тебя.
Мой Е-маил  lz1dx@lz1dx.org
73 Ned

[UA4FQH]

Много времени уделил поиску варианта входной цепи LNA 2m.  Остановился на последовательной L-C цепочке. Для получения NF<0.3 dB КСВ по входу приходится делать не лучше 3. Можно получить КСВ 1.5, но NF будет 0.5-0.6 dB. G=25 dB. BW=12 MHz. Отредактировал плату, закажу небольшую партию.
    Развел плату LNA 70cm. Привожу рисунок платы.

Павел делайте NF по входу по минимальному КСВ  как вы и делали раньше,  при КСВ 3 изменением  длины кабеля будет непонятно что.   Пусть будет мало, но честно.
  (  Павел  шутка --Если выключить питание с МШУ,  то шумов  совсем   не будет) .                                                                               73. Олег

[US4ICI]

Павел делайте NF по входу по минимальному КСВ  как вы и делали раньше

Олег, вы имели в виду настраивать входную цепь по минимуму КСВ, а не минимальному NF? Увы, для ЕМЕ это не вариант!  Практически все МШУ с рекордно низким значением NF имеют плохой КСВ по входу.  Так устроены транзисторы, похоже на то.
 Отдельный вопрос ошибка измерения NF, вызванная большим КСВ по входу DUT (испытуемого LNA).  Вот интересный On Line калькулятор, позволяющий оценить возможности различных ИКШ, ГШ, и учесть ошибки измерения: http://sa.support.keysight.com/nfcalc/
    Например для ИКШ 8970В с генератором шума 346А основная погрешность измерения NF=0.3 dB при усилении LNA G=20 dB, получается +-0.12 dB.  Калькулятор позволяет вывести график погрешности как функция, например, КСВ МШУ по входу, или выходу.  Привожу график ошибки от КСВ МШУ по входу.  Очевидно, что при КСВ 3 ошибка составляет +- 0.22 dB, что соизмеримо с измеряемым значением NF<0.3 dB.  Так недолго намерять отрицательные значения NF
   Ошибка же от КСВ LNA по выходу зависит от усиления LNA, и при G>20 dB не велика (при КСВ 3 составила +- 0.13 dB).  То есть ошибка за счет КСВ по выходу выросла примерно на 0.01 dB.

  Вывод   
1. Измерения абсолютного значения малых величин NF с помощью ИКШ проблематично.  Лучший промышленный ИКШ PSA серии имеет основную погрешность +-0.083 dB с ГШ N4000 серии.
2. Сравнивая два МШУ с равными NF но разным КСВ по входу получим разные показания NF
3. Единственным окончательным критерием оценки NF EME LNA является измерение отношения шума "холодного неба" к шуму Солнца (др космических источников).
4. EME МШУ с плохим КСВ по входу норма (к сожалению вынужденная). Отражение от входа МШУ приводит лишь к небольшой потере усиления приемной системы, но не потере NF (чувствительности).

Для желающих глубоко разобраться с теорией построения ЕМЕ сетапа рекомендую фундаментальный труд: https://www.google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwia-t78tJrLAhXid5oKHQw_BeEQFggbMAA&url=http%3A%2F%2Fpublications.lib.chalmers.se%2Frecords%2Ffulltext%2F217884%2F217884.pdf&usg=AFQjCNF7tOI-fBV-DbzfewuHyWHwjByybg

p.s. Выводы субъективные. Возможно в чем то не прав..

[UA4FQH]

 Павел какие бы труды  авторов не были, я знаю что такое КСВ 3,  ДА НУ  ИХ. Делайте как и делали.    Отлично у   Вас получается. Есть чему поучиться.  Успехов. 
  Если МШУ непосредственно на голове  что бы  не терять NF   на согласование, то согласен,  а если кабель  то нет.

[US4ICI]

Маленький фильтр диапазона 430 МГц.
Можно использовать в составе МШУ, или отдельно. Вход, выход 50 Ом.
Полоса по -3 dB, BW=60 MHz, подавление 144 МГц в проекте около -100 dB.
Номиналы компонентов видны на плате. Индуктивности содержат 2 витка, на оправке диаметром 2.5 мм, проводом 0.6 мм, длина намотки около 4 мм (подбирать при настройке АЧХ, раздвигая витки). Затухание в полосе пропускания 0.4 дБ достичь не реально, из-за низкой добротности индуктивностей. Можно пробовать SMD индуктивности 6.8-7.2 nH.  Подстраивать придется конденсаторами.
Характеристики в проекте MWO, рисунок и файл платы прилагаю.
Размер платы 20х9 мм, - поместится в RF разъем

[ut5dl Vyacheslav]

  Павел, ты наверное помнишь МШУ DL9KR, DJ9BV с элементами подстройки входа (диапазон 432 МГц).
Может быть есть смысл кроме разумно компромисных МШУ для особо упорных оставить возможность выбора  для оптимизации под свои конкретные антенны, кабели, реле и все остальное между антенной и входом предусилителя?

[US4ICI]

Собрал настроил и испытал LNA 70cm EME на транзисторе ATF-531P8:
http://forum.vhfdx.ru/mshu/lna-atf531/msg247305/#msg247305
S21=20 dB, BW(-3 dB)=40 MHz, NF~0.3 dB, S11~ - 7 dB, S22~ -12 dB

Режим транзистора 135 мА, 4В.  Сравнение с LNA 70cm на микросхеме SPF5122z показало что NF LNA ATF-531 лучше на 0.28 dB.  Соберу LNA на SAV541 сравню с ним. Полагаю NF примерно одинаковый. 
    Таким образом готовы МШУ для EME на E-pHEMT транзисторе средней мощности диапазонов 2м и 70см. OIP3=36 dBm на уровне PGA-103+ (SPF5189z), но с лучшим примерно на 0.3  dB NF.  RF input power +24 dBm  - максимально допустимая мощность на входе.  Этот параметр позволяет использовать ант реле с неважной развязкой портов (как и LNA на PGA-103, SPF5122z) при QRO. Транзистор надежнее чем маломощные ATF54143 (SAV-541) и аналогичные. P1dB лучше на 5 dB.

  Павел, ты наверное помнишь МШУ DL9KR, DJ9BV с элементами подстройки входа (диапазон 432 МГц).
Может быть есть смысл кроме разумно компромисных МШУ для особо упорных оставить возможность выбора  для оптимизации под свои конкретные антенны, кабели, реле и все остальное между антенной и входом предусилителя?

Вячеслав!  Слабо себе представляю методику настройки МШУ на минимум NF, когда он установлен на ЕМЕ антенне.  Измерять нужно отношение "холодное небо" Солнце, подстраивая при этом элементы на входе.  Сторонник иметь ант с КСВ<1.1 и LNA с известным NF.  Температура МШУ, старение антенны, окружающая среда (обледенение например) изменят нагрузку LNA по входу со временем. Для любителей экстрима можно поэкспериментировать
   

[US4ICI]

   По моей просьбе, Олег, UX4IJ испытал новый МШУ на ATF-531P8 диапазона 70см, измеряя отношение Солнце/Небо с ЕМЕ антенной, и сравнил результаты с МШУ на ATF54143: http://vhfdx.at.ua/forum/14-504-29270-16-1462980457
    Результат мною ожидаем, МШУ удался
 

[US4ICI]

   Отредактировал плату МШУ на 2м (70см), и набрал схему.

   Номиналы части элементов зависят от диапазона.
Купил 30 шт транзисторов в США, соберу партию.
Подозреваю что NF этого МШУ на 144 МГц около 0.2 dB.  Пока не удалось найти в Москве ИКШ для измерения (экземпляр МШУ 2м находится у UA3AVR).  У кого есть выход на промышленный ИКШ с калиброванным ГШ отзовитесь!
    LNA 70cm поехал в Ужгород к UT5DL для измерений на ЕМЕ позиции.

[ua1ner]

Интересно...а почему не делается защита по входу и выходу?