LNA SPF5122z

[US4ICI]

А обсуждать измерение с CANFI уже нет смысла - точность 0,25дб вполне неплохая для него.

В предыдущем сообщении привел скрин Canfi с удивительно низким значением NF с целью показать как влияет точность калибровки ГШ на результат измерений.  ENR ГШ установил на 0.5 dB ниже, чем дано в градуировочной таблице.
    Касательно точности "свистка" + Canfi...   На самом деле имею стабильные показания измерителя с точностью +-0.02 дБ, при условии стабильной температуры в помещении, и измерениях с одним и тем же усилением тюнера "свистка".  Да, систематическая ошибка возможна 0.25 дБ.  Ее можно учесть изменив ENR в программе.  Проблема в том, что нужно найти способ калибровать измеритель.
   Самый простой и доступный нам способ, обзавестись "эталонными" LNA. Например купить такие: http://194.75.38.69/pdfs/ZX60-P105LN+.pdf   или собрать аналогичный самостоятельно. Требования к выбору МШУ (микросхемы) в широкой полосе частот, - не высокий NF, КСВ по входу, небольшой разброс усиления в полосе.  Этот же МШУ можно использовать как предварительный перед "свистком".  Итак покупаем один МШУ для диапазонов 50, 70, 144, 220, 432, 902, 1296 МГц.  На всех этих диапазонах КСВ по входу не выше 1.3, NF<2.5 На хорошем, промышленном, поверенном ИКШ, измеряем NF на этих частотах.  Ошибка измерения не должна превышать +-0.1 дБ.   С помощью такого эталона при измерении Canfi подбираем значение ENR ГШ, что бы получить NF, соответствующий калибровке.  ГШ можно использовать самодельный.
     Таким образом сможем привести результаты измерений NF самодельными ИКШ близко к реальным значениям.  В противном случае будем созерцать скрины NF, типа моего "липового", и аплодировать очередному "супер МШУ"  ..
     p.s Две недели "страданий" с ИКШ показали, что NF МШУ, которые оптимизировал по минимальному NF,  меняются не существенно. Да, это после того, как вх цепь многократно оптимизирована ранее, после проекта в MWO.  Подстройка входной индуктивности дала 0.06 дБ в МШУ 2м.  Острая настройка только по минимальному КСВ.  Возможно при ухудшении КСВ увеличивается ошибка измерения NF (NF становится меньше).  Эти процессы еще предстоит научиться учитывать.  Однозначно больше доверия к значению NF у МШУ с низким КСВ.

[UA9FAD]

Головка греется, ведь она потребляет ток в режиме измерения. В случае с ЛПД это ~4 вт. Можно, конечно, дождаться теплового баланса, но здесь много факторов, влияющих на неопределенность - в т.ч. и положение головки на столе .
У СПАНФИ для термокомпенсации есть LM35, дополнительный измеритель на выходе детектора (в пермском варианте) позволяет осуществлять контроль линейного участка, а 12-и разрядный АЦП с прецизионной опорой напряжения увеличивает точность и стабильность на порядок. Недостаток пермского варианта - измерения на фиксированных частотах, для каждой из которых используется свой радиотракт. Но в этом и преимущество - можно оптимизировать его по усилению и полосе пропускания.

[RA3WDK]

Касательно точности "свистка" + Canfi...   На самом деле имею стабильные показания измерителя с точностью +-0.02 дБ, при условии стабильной температуры в помещении, и измерениях с одним и тем же усилением тюнера "свистка".  Да, систематическая ошибка возможна 0.25 дБ.  Ее можно учесть изменив ENR в программе.  Проблема в том, что нужно найти способ калибровать измеритель.

Это будет выполняться , если проверяются МШУ с приблизительно одним КУ. Если будут сравниваться МШУ с КУ 15 и 25 дб - будет небольшая ошибка -  из-за переключения аттенюатора внутри чипа. В любом случае - CANFI хорошее подспорье в настройке МШУ.

[US4ICI]

дополнительный измеритель на выходе детектора (в пермском варианте) позволяет осуществлять контроль линейного участка, а 12-и разрядный АЦП с прецизионной опорой напряжения увеличивает точность и стабильность на порядок.

Именно нелинейность характеристики детектора (микросхемы логарифмического детектора, либо детектора SDR приемника) является камнем преткновения в измерении NF Спанфи, или "свистком". 
   Совершенно верно пишет Иван, RA3WDK, о дополнительной ошибке измерения МШУ с разным Ку.  Алгоритм работы Canfi в режиме Калибровка с АРУ, очевидно происходит так,- изменяя усиление тюнера "свистка" от минимально возможного до максимального, программа рассчитывает Y фактор для каждого значения усиления, и когда усиления достаточно что бы Y фактор достиг приемлемой величины (стал больше 1 дБ) калибрует измеритель. Затем мы подключаем измеряемый МШУ, и запускаем программу на Измерение. При  этом программа снижает усиление "свистка" от максимального значения до уровня, когда АЦП выходит из ограничения, и далее пока NF перестает падать.  По моим наблюдениям Canfi устанавливает таки завышенное усиление, примерно на 4-6 дБ.  Если в ручном режиме снижаю усиления на такую величину, показания NF чуть улучшаются.
   Динамический диапазон АЦП "свистка" примерно 40 дБ. При измерении МШУ с Ку 35 дб (мой на 23 см), и Y факторе около 6 дБ (ENR=5 dB) динамики АЦП не достаточно. В помощь приходит регулировка усиления в тюнере "свистка". Но из-за нелинейности характеристики детектора возникает ошибка калибровки в разных точках Ку.
   Проблема осмыслена, остался извечный вопрос "что делать" !?  Не покупать же ИКШ за 60 000 $ !
Однозначно очевидно, что Canfi  является отличным (не дорогим) прибором для сравнения МШУ, и настройки NF на минимум. Вопрос абсолютного значения NF остается открытым. Свое видение решения "по бедности" с помощью "эталонного МШУ" описал выше.

[NickName]

Если будут сравниваться МШУ с КУ 15 и 25 дб - будет небольшая ошибка -  из-за переключения аттенюатора внутри чипа. В любом случае - CANFI хорошее подспорье в настройке МШУ.

Иван, Павел, Виктор, и всем доброе утро. Делал оценку неопределенности Canfi по Y-фактору. Алгоритм в автоматическом режиме там устроен так, что выставляет максимально возможное усиление, как понимаю, ориентируясь на уровень при Thot на входе измерителя, МШУ или что еще на входе может быть. И в этом случае можно дать какие-то цифры по ней, ~ 0.12 dB за счет 8 бит оцифровки, может немного больше, если еще что-то добавится.

Причем, это именно случайная ошибка, не систематическая. Если систематическая, то это как бы и не ошибка вовсе, : ее всегда можно исключить. Она упоминается в новых ГОСТ-ах по оценке неопределенности измерений, но, опять же и по их философии, настоящая ошибка она случайная.

У СПАНФИ для термокомпенсации есть LM35, дополнительный измеритель на выходе детектора (в пермском варианте) позволяет осуществлять контроль линейного участка, а 12-и разрядный АЦП с прецизионной опорой напряжения увеличивает точность и стабильность на порядок.

Узкое место SPANFI - логарифмический детектор. Для AD8307 ошибка в характеристике +- 1 dB, если использовать AD8310, +- 0.4 dB, это по их datasheets.

Говорил про это все, включая калибровку источников, в Тольятти, см. прикрепленный файл. Там же про оценку неопределенности ENR при калибровке источника, для которой нужно знать ошибку Y-фактора и неопределенность NF тестового или эталонного МШУ. Хорошо, если есть процедура, которая может измерить NF приемника и дать его неопределенность. На 10 GHz  у меня был "холодный рупор", ниже, возможно, подойдут методы sm5bsz в качестве эталонных.

[RW3AZ Александр]

Проблема в том, что нужно найти способ калибровать измеритель. Самый простой и доступный нам способ, обзавестись "эталонными" LNA...

Давно пользуюсь этой методой, ещё со времён SPANFI. 
На 144 и 432 в качестве эталонных использую Ваши МШУ на SPF5122 согласованные по входу и выходу, не обращая внимание на  коэфф.шума.   S11 и S22 (измеренные) лучше чем -25 dB без каких-либо реактивностей, что очень важно!  NF  у обоих в  районе 0,7dB. На 23 см в качестве эталона использую свой МШУ измеренный на холодном рупоре у RW3BP.

[RW3AZ Александр]

Это будет выполняться , если проверяются МШУ с приблизительно одним КУ. Если будут сравниваться МШУ с КУ 15 и 25 дб - будет небольшая ошибка -  из-за переключения аттенюатора внутри чипа. В любом случае - CANFI хорошее подспорье в настройке МШУ.

На мой вопрос об алгоритме работы программы,  DL2ALF сообщил мне, что  CANFI рассчитывает NF с учётом формулы Фриза, чего нет в SPANFI.

[NickName]

... у меня еще есть вопрос к SPANFI, связанный с усреднением. Как оно сделано в алгоритме? Среднее логарифма сигнала оно не равно (меньше) логарифма среднего (или среднее геометрическое меньше среднего арифметического). Еще есть интересная заметка, в которой подобный вопрос упоминается, https://www.tablix.org/~avian/blog/archives/2015/04/correcting_the_gnu_radio_power_measurements/ (upd, если переадресация через форум не срабатывает, копируйте ссылку в текстовом виде в адресную строку браузера, она на самом деле рабочая).

[US4ICI]

Часто возникают вопросы по подключению моих МШУ разных вариантов исполнения.

Ниже схема подключения  МШУ, четыре варианта:

а) - без реле обхода, с трансиверами имеющими функцию питания МШУ по фидеру,
b) - без реле обхода для любого трансивера,
c) - с реле обхода до 100 Ватт, питание по фидеру,
d) - с реле обхода до 1500 Ватт (нет возможности питать по фидеру).

Все мои МШУ (всех диапазонов) можно питать как по фидеру, так и отдельным проводом через проходной конденсатор на корпусе. Исключение LNA с реле обхода QRO, - питание по фидеру не предусмотрено.
Все МШУ с реле обхода для переключения в режим TX должны быть обесточены раньше, чем мощность ПРД поступит на их выход!

Что добавить, какое еще остались вопросы?
 

[RA3WDK]

... у меня еще есть вопрос к SPANFI, связанный с усреднением. Как оно сделано в алгоритме? Среднее логарифма сигнала оно не равно (меньше) логарифма среднего (или среднее геометрическое меньше среднего арифметического). Еще есть интересная заметка, в которой подобный вопрос упоминается, https://www.tablix.org/~avian/blog/archives/2015/04/correcting_the_gnu_radio_power_measurements/ (upd, если переадресация через форум не срабатывает, копируйте ссылку в текстовом виде в адресную строку браузера, она на самом деле рабочая).

Дмитрий, это интересный вопрос. Я применял усреднение по антилогарифму от сигнала, но эта функция не помещается
в AVR контроллер, думал сделать антилогарифмическую функцию на аналоговом процессоре, но дрейф ОУ сводит
на нет весь смысл преобразования.
Когда провел эксперимент с true RMS детектор, получил 20 дб динамического диапазона, из которых 10 дб можно закалибровать с высокой точностью. Функцию скользящей средней реализую уже на РС, проще передавать данные измерения с AVR по USB в РС, чем обрабатывать 16 разрядов в AVR в несколько заходов. На алгоритмическую математику
голову пришлось поломать - но зато вспомнил курс 20 летней давности. С обработкой на РС все проще.
Программный ФНЧ (кроме свертки, есть другая еще идея) - это еще пол дела. Мажорирование для устранения выбросов сделать придется на AVR (как и делал на ассемблере), если сгладить выбросы ФНЧ - получится увеличение случайной погрешности.
Часть идей обкатывал еще на USB-Power-meter - это увлекательное занятие, но надо все дела отставлять и погружаться в программирование и расчеты ( а на носу CQ WW и недостаточно нормальный прием на НЧ, на что городится уже вторая приемная рамка )

[NickName]

Когда провел эксперимент с true RMS детектор, получил 20 дб динамического диапазона, из которых 10 дб можно закалибровать с высокой точностью.

Да, Иван, цифры такого порядка у меня тоже выходили с trueRMS детектором, делал измеритель на AD637, фотки есть в конце доклада. Он к тому же низкочастотный, измеритель получился в полосе до 100 kHz (можно использовать его с приемниками с "нулевой IF"). Сверху динамика ограничивается тем, что каскады в измерителе могут обрезать верхушки шума, выше 3.5 v на выходе детектора подниматься нельзя при напряжении питания +-15 v, для гауссова шума оценку ошибки за счёт обрезания я сделал. В самом описании детектора есть цифры ошибки за счёт crest-фактора. Снизу надо бороться с наводками. Плюс из-за небольшой полосы шума приходится делать довольно долгое усреднение, цикл измерения минута и более.

Сейчас, вот, интерес к измерителям с SDR приемниками.

[RA3WDK]

Ремонт (для р/л 6 района) МШУ от US4ICI.
Вышел из строя 103 чип, заменил на SPF5189z с заменой входных цепей.
Внизу результаты ремонта. Для меня это некоторая рутина, а на форуме сохранится информация о параметрах,
если кто будет ремонтировать с заменой на чип SPF5189z.
На входе контур 6 мм диаметром из 0,4мм ПСР , последовательно с контуром 27 pF, параллельно первой ножке чипа конденсатор 1,8 pF. (конденсаторы Murata)

[EU4AX]

Въехал, на конец, что не так с моим МШУ 144 на PGA103+. На четвёртом чипе вернул к антенне, летели как семечки. Конденсатор, стоящий последовательно с входной катушкой, был номиналом 150pF... Вместо 9,1 по схеме. Во вложении КСВ по входу фиолетовым - "авторское", жёлтым - допиленное.

[RA3WDK]

Въехал, на конец, что не так с моим МШУ 144 на PGA103+. На четвёртом чипе вернул к антенне, летели как семечки. Конденсатор, стоящий последовательно с входной катушкой, был номиналом 150pF... Вместо 9,1 по схеме. Во вложении КСВ по входу фиолетовым - "авторское", жёлтым - допиленное.

9.1 pF - это мало,  согласование даже по графику видно в узкой полосе. фильтра за чипом на графике уже почти не видно.
Рекомендую установить аттенюатор 3-4 дб между чипом и фильтром. Если хотите, чтобы МШУ вылетал пореже - замените на
SPF5189z (только оигинальные) с заменой входной согласующей цепи.

Вот отзыв из 6 района :

С момента получения от Вас МШУ US4ICI (после ремонта)сразу подключил между трансивером и усилителем. На Луне прирост децибела 4 по WSJT при декодировке. Стал видеть даже 2 по 10 и 500 ватт, 4 по 7 и 300 ватт и подобных. Раньше я их не видел.

Был заменен сдохший 103 чип на SPF5189z , настроена входная цепь по минимуму КШ , аттенюатор не устанавливал, так как у радиолюбителя
довольно спокойная электромагнитная обстановка и ограничения ДД из-за внеполосных помех нет.

[RN6MA Виктор]

Вот отзыв из 6 района :

Хочу добавить.
С момента получения МШУ после ремонта, за 4 подхода на Луну, провел 45 QSO со станциями которых я раньше ни видел в упор.