МШУ 144 МГц PGA-103 реализация RZ4HD

[RZ4HD]

Здравствуйте. Некоторое время назад я провёл ряд экспериментов с МШУ, выполненных с применением чипа PGA-103. Изготовил несколько МШУ с применением различных фильтров и схем согласования по входу. Сделал измерения, посмотрел, как влияет настройка фильтра после чипа на КСВ по входу чипа. Короче, поигрался с МШУ, предназначенного для системы измерения коэффициента шума. Так, как у меня появилась некоторая интересная информация, то  решил изготовить МШУ для работы в эфире и провести достаточно много измерений и получить различные характеристики. Обычно эти графики никто не приводит и по этой причине я решил уделить графикам большое значение. За основу была взята схемотехника, опубликованная в свободном доступе на сайтах RA3WDK и IS4ICI, за что им большое СПАСИБО. Естественно, были сделаны некоторые изменения. Плата МШУ изготовлена из 1.5 мм FR-4 с металлизацией заклёпками. Корпус МШУ изготовлен из 1 мм меди. Все измерения проводились очень удобным прибором ARINST SSA-TG-LC. Уровень выходного сигнала у него во время измерений был минус 15 dBm.
           Я не применял схемотехнику фильтра, которая была у Ивана и Павла. По этой причине я сначала смоделировал фильтры в программе и посмотрел графики. После этого из-за осторожности к новому я на плате МШУ распаял только фильтр и измерил его АЧХ. Перед фильтром был включён аттенюатор на 3 dB. Я измерил полосу фильтра и понял, что его затухание 2 dB не считая аттенюатора. Полоса, конечно, очень широкая, но измеренные прибором графики полностью совпали с графиками, которые сгенерировала программа. Графики АЧХ фильтра приведены на первых трёх фотографиях. На них можно посмотреть ширину полосы пропускания по уровню 3 dB, 10 dB и расположение графика относительно частоты 108 МГц.
          После этого шага я распаял весь МШУ и поместил его в корпус. Вход МШУ я закорачивал реле РЭС-49. Кроме реле, входной разъём соединён с массой при помощи катушки, которая в некоторой степени может защитить вход МШУ от статического электричества. Монтаж МШУ представлен на фотографиях. Во входной согласующей цепи необходимо применять высокодобротные комплектующие. Я применил конденсатор АТС-100В и многооборотный позолоченный подстроечный конденсатор. КСВ по входу     настроился на 1.008  Графики измерений параметров МШУ представлю завтра. Юрий.

[R2GKH Виталий]

Юрий, добрый вечер!

А какой Коэффициент Шума получился? Есть-ли возможность измерить?
2дБ затухания перед Активным элементом - это слишком много, на мой взгляд.
 

[RZ4HD]

Доброе утро. Виталий. Речь шла именно о фильтре, установленном после чипа. Входное согласующее устройство должно иметь минимум потерь, так как с увеличением потерь ухудшается Кш. Кусок схемы привожу. Фотографию части платы МШУ с фильтром привожу. Юрий.

[RZ4HD]

Здравствуйте. Графиков много, не знаю, кому и что интересно. Представлю пока только пару.
         Как проводилось измерение. На вход МШУ подавался сигнал с прибора. МШУ «переваривает» мощность в минус 15 dBm. Ток чипа 93 мА. Между выходом МШУ и входом прибора для измерения АЧХ подключался 18 ГГц аттенюатор на 20 dB. С учётом всего этого Ку МШУ получился в районе 21 dB. Это практически стандартное значение для МШУ с простым фильтром после чипа.
В МШУ реле РЭС-49 работает так. При подаче питания на МШУ в режиме приёма, нормально замкнутый контакт реле размыкается и вход МШУ отключается от корпуса МШУ. При отключении питания контакт замыкает вход МШУ (вывод входного SMA) разъёма на корпус. Второй график показывает то, как изменяется выходной сигнал при замыкании контакта реле. Попросту говоря, МШУ оставался включенным, а реле отключалось и замыкало вход МШУ на корпус. Второй график показывает, что происходит с выходным сигналом. Так вот, входной сигнал уменьшается всего на 10 dB!!! Не думал, что такое маленькое влияние. Так, что не стоит обольщаться, что реле «коротит» вход. Нет, ослабляет входной сигнал в десять раз по мощности, но и этого может быть достаточно для защиты МШУ при работе QRO и плохой развязке реле. Реле на КСВ входа практически не влияет, точнее это влияние можно скомпенсировать входной согласующей цепью. А вот Кш при применении реле явно ухудшится. Позже попробую откусить реле и посмотреть разницу. Пока на столе нет измерителя Кш.
       Развязка на частоте 144 МГц у реле РЭВ-14 ориентировочно 45 dB. Эти данные взяты из трёх независимых источников. Пусть развязка будет в 43 dB (в 20 000 раз). Таким образом, при проходящей мощности в 1000 Ватт на вход МШУ приходит в режиме передачи 50 мВт мощности. Реле уменьшит эту мощность до значения в 5 мВт. Пока не проводил эксперименты, на какой входной мощности сгорит PGA-103. Как только прикуплю чипы, то обязательно спалю чип по входу. Эти данные будут многим интересны. Может кто и подарит рабочий сэконд хэнд чип для того, что бы его спалить.
         Кш пока не измерялся. Статистика показывает, что этот параметр при такой схемотехнике равен 0.6 dB. Юрий.

[R2AQH]

Добрый день Юрий!
Даташит говорит что можно максимально на вход PGA103+ подавать +21 dBm - CW это больше 0,1 Вт Необходимость в реле сомнительна.
Ничего жечь не надо. Только от статики эти микросхемы вылетают легко.
И ток немного великоват.

[UR8IP Андрей]

Давно это было. Делал МШУ на PGA-103. Так и лежит без дела.

[RZ4HD]

Здравствуйте R2AQH. Спасибо за информацию!
Напрашивается решение не ставить на входе ничего. Типа, как вход на рисунке. Потерь нет и Кш минимален. Но, при этом КСВ не будет равен 1.0 Плохой КСВ – это то же потери. Нужно выбирать золотую серединку именно по Кш. На сегодняшний день я это точно сделать не могу. И есть плохое явление. Настраивая правильно фильтр на нужную частоту, вы обнаружите очень сильное влияние этой настройки через чип на входной КСВ. Настраивая ФСС на выходе чипа на минимум КСВ по входу, характеристика ФСС будет  очень далека от нужной и Ку МШУ становится равным десяти. Фото такого МШУ прилагаю. Графики не прилагаю. Их мало, кто смотрит…
        Пока хочу сделать ещё один МШУ с согласующей цепью на входе, как у RW3WDK и ФСС с применением двух связанных параллельных контуров. Думаю, что через недельку такая железка будет изготовлена. Юрий.
       

[R2AQH]

И есть плохое явление.

Для устранения этого явления необходимо поставить аттенюатор перед вашим фильтром.
3-5 дБ. Очень желательно точно подобрать резисторы аттенюатора согласно расчёта на 50 Ом. Я применяю СМД аттенюаторы для нейтрализации влияния последующего фильтра на КСВ входа.

[RX3DR Александр]

Согласен, что не хватает АТТ.

[UA4FQH]

Юрий, приветствую.  Я не ставлю выходной фильтр в МШУ, только АТТ. От МШУ к трансиверу идёт отдельный кабель и любой узкополосный фильтр можно установить внизу,  как говориться  в тёплых стабильных (от погоды) условиях. И в кабеле  RX, между двух АТТ получается   хороший КСВ.
 Резонансный контур  непосредственно на входе и на выходе МШУ - получается задающий генератор. И может "запеть" в самый неподходящий момент по землям, по ухудшению КСВ  и т.д.

[RW3XL Игорь]

Юрий, здравствуйте!
На 144, если это не EME, можно и вход аккуратно отфильтровать. Кш будет под 0.8, но зато можно УКВ ЧМ сильно подавить.
Вот мои несложные цифры:
На частоте 100 МГц и дистанции 60 км (это расстояние от Калуги до KO74VC, нашей выездной позиции) затухание будет 100-110 db.
Если что, то 13 элементов F9FT на этой частоте не совсем плохи и имеют даже усиление около 2 db.
Передатчики на телевышке в основном 60 dbm, есть 57 dbm. Следовательно на вход МШУ прилетит от -40 до -50 dbm "Хит ФМ" и с десяток другой говорильни. Вроде и не сильно много по уровню, но сильно много по количеству. Как оно все перемножится в самом МШУ и далее в смесителе не известно. Это, повторю, в 60 км от телевышки.
Мне понятнее подход G4DDK http://www.g4ddk.com/PGA144Build2.pdf Тут как бы "contest grade LNA" с полосовиком и пробкой на УКВ ЧМ.

[RZ4HD]

Здравствуйте. Спасибо за информацию.    Я думаю, что поставлю высокодобротный двух или трёхконтурный отдельный ФСС после модуля МШУ, но это будет позже. Пока оставил для тестирования то, что сделал. Всё поместил в пластиковую коробку, склеенную из 6 мм полистирола. Реле обхода  РЭВ-14. Такой вариант включения я использую уже более тридцати лет. Фото старых МШУ на 144 МГц и 432 МГц прилагаю. Применяю один кабель. Во время приёма секвенсор выдаёт питание в 25 Вольт на блок с МШУ и РЭВ-14 переключают антенну на вход МШУ, а его выход подают к трансиверу. При передаче питание снимается и обесточенные РЭВ-14 обеспечивают обход МШУ. Если секвенсор выключен или оборвётся питание, то РЭВ-14  обеспечат режим обхода и МШУ не сгорит. Это не совсем хорошо для РЭВ-14, так как при длительном применении режима приёма, реле очень сильно нагреваются при питании от 25 Вольт, но надёжно. КСВ тракта обхода на частоте 144 МГц около 1.2  КСВ тракта обхода на частоте 432 МГц около 1.05  Такие показания КСВ практически во всех реализациях. КСВ МШУ со стороны антенного разъёма около 1.09
        Для питания модуля МШУ я использую простейший стабилизатор на транзисторе КТ-829, включённом по схеме эмиттерного повторителя. Он уменьшает напряжение с 25 Вольт до 9 и облегчает жизнь стабилизатору 78М05, установленному в модуле МШУ. Кстати, ток чипа 83 мА. Я его измерил более тщательно. Ранее я использовал для снижения напряжения интегральные стабилизаторы, которые по даташиту должны терпеть напряжение в 35 Вольт, но после нескольких сообщений о том, что китайцы пробиваются от 27 Вольт, я от них отказался для использования при напряжениях в 27 Вольт. Мощность, рассеиваемая транзистором, равна 1.3 Ватта, но к этому значению мощности нужно отнестись с уважением. Транзистор привинчен на пасте к 1 мм медной пластине размером 45 х 35 мм и она горячая.
           Как подключены РЭВ-14 видно на фотографиях. Чуть позже напишу ещё информацию. Юрий.

[RW3PX]

...Мне понятнее подход G4DDK...

Давно делал для друга - UA3P, живёт под телевышкой .... метров 800. Эта "приблуда" на входе PGA-103+.
Кстати проверял КСВ  родных усилителей  G4DDK PGA-103+ ( это когда 1000пф  на разъём) , вроде на 144МГц более 10-ти, на 432МГц 5...6 ( или наоборот 144 и 432), и только на 1296МГц что то в районе 2-х. Правда без записей, но характер цифр такой. Вот уровень какой подавал на чип не помню, а это важно!

[RZ4HD]

Привожу измерения КСВ МШУ по входу. Сам модуль МШУ был настроен первоначально на КСВ 1.009 (Так показывал прибор). После инсталляции в корпус и подключения к реле КСВ МШУ со стороны разъёма для подключения антенны стал равным 1.19  Я его немного подстроил до 1.09. Сегодня хочу всё  соединить в единый комплект и с недельку послушать работу  МШУ  по реальному эфиру.Юрий.

[RW3XL Игорь]

Кстати проверял КСВ  родных усилителей  G4DDK PGA-103+

Юрий, у меня есть два МШУ по мотивам G4DDK, один на 144, другой на 432. Цифр не помню, но то, что КСВ большой - факт. Но прибор измеряющий Кш и Ку имеет выход 50 Ом. Т.е. с антенной 50 Ом Кш и Ку получатся такие же. Мне нравится, что эти МШУ устойчивы к возбуду даже с открытым входом. С ATF5х143 надо еще постараться, чтоб с открытым входом не засвистел.