LNA BF 998
Назад-
Вчера закончили исследования.
Для начала, большое спасибо Sergi, RA3WDK и вообще всем, кто принял участие в дискуссии.
Отдельная благодарность Александру RW3AZ.
Кш исходного варианта МШУ был около 2,5 дБ. Ошибка, как всегда, была в методике измерения. Эту методику
мы взяли у буржуйской фирмы и никогда в ней не сомневались, как оказалось, зря. После внимательного изучения
материалов, предоставляемых фирмой Agilent, удалось верифицировать методику измерения и приступить к доработке МШУ.
По случаю удалось раздобыть поверенный Г2-32 (2Д2С), поэтому измеряли и анализатором спектра, и шумовиком.
Результаты измерений можно посмотреть на фотографиях. Теперь о том, как мы мерили и как интерпретировать результаты.
1. Измерения анализатором спектра.
Идея метода простая: отношение С/Ш на входе МШУ известно и, если измерить С/Ш на выходе МШУ, то их разница и будет
равна Кш МШУ. Наш анализатор с предусилителем имеет Кш около 14 дБ, поэтому пришлось сделать еще один предусилитель
на АВА-54563, чтобы перекрыть шумы анализатора спектра.
Генератор ВЧ, используемый в качестве источника сигнала, предварительно был обмерян с помощью того же анализатора
спектра и закрыт 20 дБ аттенюатором. Аттенюатор также был обмерян: фактическое затухание составило 20,2 дБ.
Немного теории: при измерениях шумов спектроанализатором нужно иметь в виду две вещи:полка шума, индицируемая прибором,
меньше фактической на 2,5 дБ. Это связано с тем, что анализатор усредняет после логарифмирования. Вещь вторая: фильтр, в полосе
которого анализатор измеряет (RBW), не идеальный - он "шире" такого-же идеального на 0,5 дБ (для современных анализаторов).
Теперь измеряем:
С/Ш на входе МШУ равен: -90 дБм (показания генератора) - 20,2 дБ (затухание атт.) - (-174 дБм/Гц + 24,77 дБ + 0,5 дБ) = 38,53 дБ
Измеренное спектроанализатором С/Ш = 40,56 дБ.
Фактическое значение С/Ш на выходе МШУ = 40,56 дБ - 2,5 дБ = 38,06 дБ, где 2,5 дБ - описанный выше поправочный коэффициент
Кш нашего устройства: С/Ш на входе минус С/Ш на выходе = 38,53 дБ - 38,06 дБ = 0,47 дБ
2. Измерения генератором шума
Генератор шума имеет выходное сопротивление 75 Ом. При нагрузке на 50 Ом он недодает 0,18 дБ. В то же время, измеренное затухание
в аттенюаторе, на который работает ГШ, составило 11 дБ вместо 11,5 дБ. Значит, к полученному значению Кш надо будет добавить
еще 0,32 дБ. Поправочный частотный коэффициент для 144 МГц практически равен 1.
На фото приведено положение стрелки генератора. Считаем, что это 1,05 кТо. Переходим от шумовой температуры к дБ:
1,05*293 - 293 = 14,7 К, что соответствует 0,21 дБ. Прибавляем сюда вычисленную ранее поправку и получаем
Кш нашего МШУ, равный: 0,21 + 0,32 = 0,53 дБ.
Результаты двух измерений совпадают с достаточной для практики точностью.
Analyzer_SNR_Plot
Положение_стрелки
Предусилитель.jpg
-
Что было сделано:
1. Антенный отвод перемещен на один виток ближе к горячему концу
2. Резистор обратной связи в истоке первого транзистора заменен на индуктивность 5,6 нГн
3. Стабилитроны в эмиттерном повторителе шунтированы танталовым конденсатором
Чего можно добиться:
1. Моделирование показывает, что при использовании двух и более транзисторов параллельно, Кш улучшается
2. Увеличение дросселя в истоке первого транзистора благотворно влияет и на Кш, и на КСВ.
Мы не стали (пока) продолжать исследования в этом направлении, т.к. полученный результат нас удовлетворил (стационар рядом
с городом)
Насчет входного КСВ МШУ лично мне понравились вот эти рассуждения уважаемого господина Гончаренко:
http://dl2kq.de/ant/kniga/326.htm
outdoor_unit_SCH_REV_2.doc
outdoor_unit_BOM_REV_2.doc
S_Parameters.JPG
-
И еще пару слов о результатах измерений:
точно сказать, какой Кш имеет устройство, особенно при его малых значениях, без специального
оборудования крайне затруднительно. Можно лишь сказать, что значение параметра находится в некотором интервале.
В нашем случае, мы оцениваем этот интервал от 0,4 до 0,8 дБ.
Как кто-то (по-моему, RA3WDK) писАл, что точное измерение шумов - проблема не одной диссертации и я в этом с ним
абсолютно согласен.
В принципе, можно было бы заморочиться на жидкий азот и т.д., вопрос лишь в том: а нужно ли? Лет 20-30 назад все мерили
2Д2С и делали хорошую аппаратуру, хотя никто точно не знал, у кого какой Кш, что называется, "в граммах".
Кто-то же получил Нобелевку за исследование реликтового шума, а это и есть задача точного измерения Кш на его
малых значениях!
Но это уже мое личное мнение... -
Здравствуйте, в свое время пытался упорядочить по глубине регулирования найденные двух затворники, вот что получилось:: архив на он-лайн хранилище (т.к. размер больше допустимого) http://www.box.com/s/l5gaxg4q2u3nfl55u8br
Сейчас есть более современные (в основном, низковольтные) аналоги BF998. Можно и их использовать - результат будет похожим.
-
Еще раз здравствуйте!
Пришел к Вам на форум за помощью: так как молодой и неопытный, обращаюсь к профессионалам. В разрабатываемом приемнике УКВ, решил поставить BF998 в тракт ПЧ 10,7МГц перед кварцевым фильтром 8-порядка. Этот двух затворник мне нужен для системы АРУ.
Сделал макетную платку. "Вылизал" (согласовал фильтр очень хорошо), вход транзистора тоже согласовал до КСВ, по-моему, около 1,1. Осталось выход транзистора с последующим каскадом фильтра соединить, но соединяя напрямую через разделительный конденсатор, выстраданная отличная АЧХ фильтра с неравномерностью 0,3 дБ корежится, и неравномерности увеличиваются значительно, что плохо.
Вывод - надо согласовывать выход транзистора с входом каскада фильтра (его сопротивление около 75 -j180, как показал анализатор цепей). НУ и на этом этапе вскрылось множество вопросов, которые новичку жизни не дают((( .. Их я уже задавал на ветке форума вот здесь: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=97980&st=0 . Там и результаты моих измерений и юношеские мысли. Помогите разобраться, как согласовать??? а то порой анализатор цпей показывет отрицательное активное сопротивление выходного полного импеданса транзистора, усиление падает и т.д.. -
Цитировать
Здравствуйте, в свое время пытался упорядочить по глубине регулирования найденные двух затворники, вот что получилось:: архив на он-лайн хранилище (т.к. размер больше допустимого) http://www.box.com/s/l5gaxg4q2u3nfl55u8br
Спасибо за обобщенную информацию , особенно за новые типы двухзатворников и готовых корпусированных МШУ.ЦитироватьПришел к Вам на форум за помощью: так как молодой и неопытный, обращаюсь к профессионалам. В разрабатываемом приемнике УКВ, решил поставить BF998 в тракт ПЧ 10,7МГц перед кварцевым фильтром 8-порядка. Этот двух затворник мне нужен для системы АРУ.
Сделал макетную платку. "Вылизал" (согласовал фильтр очень хорошо), вход транзистора тоже согласовал до КСВ, по-моему, около 1,1. Осталось выход транзистора с последующим каскадом фильтра соединить, но соединяя напрямую через разделительный конденсатор, выстраданная отличная АЧХ фильтра с неравномерностью 0,3 дБ корежится, и неравномерности увеличиваются значительно, что плохо.
Лет 10 назад делал такой же тракт 10,7 МГц ( месяца два назад подобный , но уже на 500 кГц), проблема решается либо установкой трансформатора - но АЧХ фильтра не подстраивается и имеет наклон , и решается ОТЛИЧНО путем установки перед и после фильтра контуров в экранах на 10,7 МГц с отводом или витками связи.
Вращая подстроечник - можно получить абсолютно ровную АЧХ ( компенсируются реактивности и трансформируется в небольши пределах сопротивление).
Это относительно дорогой вариант, современные разработчики обходят намоточные изделия из-за трудоемкости. Но результат всегда лучше с согласующим контурами.
Вот и месяц назад я еще раз в этом убедился. Тракт с пассивным смесителем, трехконтурным полосовиком и двумя ЭМФ позволил получить чувствительность 0,2 мкв, как раз благодаря оптимальному согласованию каждого ЭМФ.
Контур на 10,7 МГц можно выпаять из старых FM-радиостанций ( кстати тех же FM-301 , где можно вообще тракт ПЧ с его же карцевым фильтром взять за основу - там везде согласование производится контурами). -
Лет 10 назад делал такой же тракт 10,7 МГц ( месяца два назад подобный , но уже на 500 кГц), проблема... решается ОТЛИЧНО путем установки перед и после фильтра контуров в экранах на 10,7 МГц с отводом или витками связи.
Уважаемый, RA3WDK. Я сейчас прикреплю схемку каскада фильтра ПЧ (который идет у меня после BF998 и с получившимся входным сопротивлением которого нужно выход транзистора и согласовывать). Подпадает ли схемка под описанный Вами "ОТЛИЧНЫЙ" путь согласования [при помощи контуров, просто не совсем понятно, не могу представить схемку данного Вами описания, а если моя схема подходит под Ваше описание, то и представлять не надо)), значит двигаюсь в верном направлении. к этому и вопрос, собственно]...
Вращая подстроечник - можно получить абсолютно ровную АЧХ ( компенсируются реактивности и трансформируется в небольших пределах сопротивление).
Это относительно дорогой вариант, современные разработчики обходят намоточные изделия из-за трудоемкости. Но результат всегда лучше с согласующим контурами.
Просто отдельно у фильтра получилась хорошая неравномерность 0,3 дБ максимум., а вот если напрямую к входу представленной схемки подрубить выход транзистора и подать на него питание, то - да, хоть сквозная АЧХ всего тракта (этих двух каскадов) и усиливается примерно на 20-24 дБ, но неравномерность увеличивается, что нежелательно для меня..
Approved Scheme.p
-
Еще один вопрос:
Выходное сопротивление у транзистора около 14 Ом (активная часть) и что-то около минус 100 Ом (реактивная составляющая) . Входное у фильтра 75-j80 (выше была опечатка).
обсуждаем выход BF998 и каскад фильтра, следующий за ним, отображенный на рисунке " Approved Scheme".
Сам вопрос: могу ли я поставить в параллель первичной обмотке первого трансформатора 75 Ом и не париться с согласованием активной части полного импеданса двух каскадов??? точнее будет ли это корректно??? ИЛИ же надо поставить резистор сопротивлением 75-14=61 Ом непосредственно с выхода BF998 последовательно к первой индуктивности 3,3 мкГн, как правильно??
Мысль свою изложил в прикрепленных рисунках, где сама мысль выделена красным
Approved Scheme2.
Approved Scheme3.
-
По выходному сопротивлению в 14 Ом для BF998 я не соглашусь, при 12 В питания и 10 мА , выходное сопротивление будет около 600 Ом -1 кОм
Насколько я понял , Вы используете ФП2П4-561-Д-10,7-30.
Это кварцевый фильтр, сопротивление его пока мне не известно, не нашел даташит.
Но думаю, что он подобен монолитным кварцевым фильтрам из станции Лен, Гранит, Пальма.
Так же считаю , что наиболее оптимально с точки зрения коэффициента передачи - это применить параллельный контур в стоке транзистора BF998 , катушкой связи связать со входом кварцевого фильтра.
Можете не делать отвод - а сделать емкостной делитель - я часто так поступаю - когда мотаю в СБ-12А. На 10 ,7 МГц катушки делаются очень легко.
Посмотрите подобную схему , причем даже ЭМФ близок по сопротивлению к Вашему КФ, примерно около 1-2 кОм.
Посмотрите и схему РРУ и АРУ. Это все сейчас реально работает.
http://ra3wdk.qrz.ru/QRP.htm
В этих схемах - все ответы на Ваши вопросы.
-
Это все сейчас реально работает.
пробежался по ссылочке. Спасибо огромное!!!!! Завтра на работе начну штудировать =) и перепахивать вдоль и поперек))
http://ra3wdk.qrz.ru/QRP.htm
В этих схемах - все ответы на Ваши вопросы. -
Но могут еще возникнуть вопросы, надеюсь, поможете =)
-
Насколько я понял , Вы используете ФП2П4-561-Д-10,7-30.
Да, именно, его использую. Прикрепляю даташит на все семейство ФП2П4 и отдельно на этот фильтр, чтоб удобней было
Это кварцевый фильтр, сопротивление его пока мне не известно, не нашел даташит.
В даташите на ФП2П4-561-Д-10,7-30. на рис.4 указана производителем рекомендуемая схема включения... но чего-то она корявая. неравномерность достигается нормальная, а вот ослабление в полосе пропускания ужасно большое (не помню точно, но что-то больше 10 дБ) (это из-за резисторов 360 Ом). Поэтому поставил вместо них 3,3 мкГн, что дает реактивное сопротивление на частоте 10,7 МГц 220 Ом. ну и потом путем метода тыка подобрал остальные элементы и получил заявленные характеристики ( ну не во всем, конечно, но для моих целей устроило вполне)
ФП2П4.pdf
ФП2П4_561_Д_10700.pdf
-
По выходному сопротивлению в 14 Ом для BF998 я не соглашусь, при 12 В питания и 10 мА , выходное сопротивление будет около 600 Ом -1 кОм
да я тоже сам с собой не соглашаюсь и не пойму, откуда прибор измерил такое сопротивление. Ведь из теории известно, что выход - высокоомный. Измеряю Анализатором Цепей E5061A параметр S22. В приборе есть функция отображения этого параметра на Диаграмме Смита, где он автоматически переводит его в R+jX. Может кто пользовался такими приборами?? Конечно, там все интуитивно, документацию на него просматривал, примеры измерений в ней, но в основном там примеры по фильтрам, измерениям неоднородности в кабелях., а по активным элементам ни одного примерчика..
Сам я измерения провожу следующим способом. Вход транзистора я согласовал к КСВ 1,1, примерно, волновое сопротивление платы 50 Ом (считал в AppCAD от Agilent и делал соответствующую разводку платы) и раз КСВ 1,1, то и сопротивление около 50 на входе, поэтому вход при измерении S22 я нагружаю на 51 Ом. и Анализатором подрубаюсь к выходу транзистора, отключив предварительно каскад с фильтром, т.е. выпаяв разделительный между ними конденсатор. Прилагаю схемку установки )) . Что я не так делаю??
BF and analyzer.p
-
вот, что мне ответил уважаемый V_G на другом форуме (ссылку уже давал). " Приведенные вами выходные сопротивления, скорее всего, вычислены по диаграмме Смита в последовательной эквивалентной схеме. Посмотрите то же, но в параллельной схеме замещения. Выходное активное сопротивление будет порядка 1,8...2 кОм, если не больше. Именно эти значения вам нужны. То же можно сказать и о фильтре, используйте параллельную схему замещения! " Но никаких опций по выбору схемы замещения при измерении в приборе я не видел..или я ошибаюсь. кто-нибудь сталкивался?