Forum: HF, Funk und Felder Energieeffiziente Empfänger mit Zerothreshold MOSFETs


von Stefan H. (Firma: dm2sh) (stefan_helmert)


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Hallo,

ich habe folgendes gesucht und gefunden: 
http://www.aldinc.com/pdf/ALD110800.pdf

Wie gut könnte man mit solchen Bauteilen Empfänger mit sehr geringer 
Leistungsaufnahme bauen?

Oft werden Empfänger nur zyklisch eingeschaltet um wenig Energie zu 
verbrauchen. Im Betrieb brauchen sie oft sehr viel Leistung von 4 mW, 
wodurch Energyharvesting schwierig wird. Ich könnte mir vorstellen, dass 
Direktmischempfänger trotz hoher Selektivität und Großsignalfestigkeit 
mit wenigen µW im Empfangsbetrieb auskommen können.

Ich denke da an ein schmalbandiges SAW-Filter am Antenneneingang um 
Mischer und Vorverstärker nicht unnötig mit Fremdfrequenzen zu belasten. 
Nach dem Filter kommt ein passiver FET-Mischer mit den genannten FETs, 
danach der Vorverstärker, Demodulator und Signalaufbereitung.

Alle Komponenten würden mit diesen Zerothreshold-MOSFETs gebaut. Die 
Betriebsspannung würde man <100mV wählen.

Ob das was werden könnte? Was spricht dagegen?

von .... (Gast)


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Empfänger haben etwas mit Radiowellen zu tun. Heutzutage impliziert das 
meist HF außer du willst auf der MIttelwelle Gewitter mitloggen.

Schau doch mal auf die Kapazitäten dieser Mosfets. Kannste vergessen, 
dass du da mit der subthreshold-steilheit und der Kapazität eine 
halbwegs brauchbare Grenzfrequenz hinbekommst.  Der Zweck der Mosfets 
ist doch im Datenblatt angegeben: nanopower.. ja.. aber bei Messungen 
von irgendwas..

Bau doch erstmal mit normalen Transistoren einen Empfänger und lerne, 
auf welche Kenngrößen es ankommt.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Die Entwicklung der FETs hat sogar mit solchen angefangen, die man
nach derartiger Klassifizierung als “negative threshold” bezeichnen
müsste (depletion type FETs).  Ein typischer Vertreter wäre der BF245.

Mir ist nicht bekannt, dass damit aufgebaute Empfänger nur deshalb nun
energieeffizienter gewesen wären ...

von Stefan H. (Firma: dm2sh) (stefan_helmert)


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Ja, die Dinger, von denen ich das Datenblatt gepostet habe, sind nicht 
so der Bringer.

Man könnte aber auch aktuelle RF-FETs, die für Empfänger gedacht sind 
nehmen und eine Spannungsquelle/Kondensator in Reihe mit dem Gate 
schalten, wodurch die Schwellspannung auf wenige mV verschoben wird. 
Diese Quelle würde nicht belastet, da ja das Gate isoliert ist. Dann 
kann die eigentlich Betriebsspannung auf 100 mV abgesenkt werden.

Was spricht denn dagegen?
Ist dann der Mischer nicht mehr Großsignalfest?
Kommt es zu starken Intermodulationen?

von MaWin (Gast)


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Stefan Helmert schrieb:
> Alle Komponenten würden mit diesen Zerothreshold-MOSFETs gebaut.

Na ja, zero threashold kannst du eher nicht gebrauchen, du willst ja 
gerade wenn kein Empfangssognal kommt, daß auch kein Transistor leitet 
und damit kein Strom verbraucht wird.

Da Transistoren mit niedriger Schwellspannugn selten sind, könnte ein 
CMOS-Komparator bzw. OpAmp helfen: Die brauchen oftmals ersaunlich wenig 
Strom so daß man sie trotzdem dauernd an die Batterie legen kann. Der 
Komparatir entdeckt dann eine Spannung vom Schwingkreis und schaltet die 
Auswertelogik erst ein.

Um so besser die Vorselektion, um so seltener ist er bei Störungen 
aktiv.

von Stefan H. (Firma: dm2sh) (stefan_helmert)


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Mir geht es nicht um zyklisch arbeitende Empfänger, sondern um 
energiesparende Empfänger, die kontinuierlich Daten übertragen, ohne 
Pause.

von B e r n d W. (smiley46)


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Hallo Stefan

In diesem Thread war mal ein energiesparender Empfänger gefragt:
Beitrag "Re: RF FM receiver im 169MHz Bereich"

Bei höheren Frequenzen verschwimmen die Eigenschaften zwischen den 
unterschiedlichen Transistoren. Die Schwierigkeit ist es, die 
Eingangskapazität schnell und stromsparend umzuladen.

Mischer gibt es passive, welche nur angesteuert werden müssen. Oft 
verbraucht eine Frequenzaufbereitung wie Quarzoszillator oder PLL mehr 
Strom, als das Frontend.

Analogschalter wie z.B. der 74LVC4066 sind im Kurzwellen-Bereich sehr 
gut als Schaltmischer geeignet. Sie weisen ein sehr gutes Verhältnis 
zwischen Stromverbrauch und Großsignalfestigkeit auf. Bei diesem hier 
beträgt der ON-Widerstand ca. 6 Ohm, inzwischen gibt es 
Neuentwicklunngen, welche auf ca. 1 Ohm kommen. Damit kann das 
Eingangssignal im Takt des Oszillators umgepolt werden. Übrig bleiben im 
Idealfall die beiden Mischprodukte.

> um energiesparende Empfänger, die kontinuierlich Daten
> übertragen, ohne Pause.

Darf man nach Frequenzbereich, Datenrate und gewünschtem Stromverbrauch 
fragen?

Gruß,
Bernd

PS
Die Mischer in den Empfängern von YU1LM arbeiten fast alle mit einem 
Analogschalter-IC:
http://yu1lm.qrpradio.com/sdr%20rx%20yu1lm.htm

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