Hallo ich möchte einen 430 MHz Verstärker für eine Antenne bauen. Ich frage mich jetzt, in welcher Reihenfolge ich was einbauen soll: - Limiter mit PIN-Dioden, damit der Verstärker vor zu grossen Signalen geschützt wird (brauche ich das überhaupt?) - Bandpassfilter für den gewünschten Frequenzbereich - MMIC oder diskret. Habe schon bei QSL.net und hier http://www.qsl.net/va3iul/Homebrew_RF_Circuit_Design_Ideas/Homebrew_RF_Circuit_Design_Ideas.htm paar Ideen gesammelt, aber weiss noch nicht so genau wo ich anfangen soll. Habt ihr paar Tipps?
Ich würde bei Antennenverstärker ( also Verstärker, die direkt das Signal der Antenne verstärken sollen ) immer eine Selektion am Eingang ( also Bandpass ) anordnen. Limiter wird bei einen Antennverstärker eher nicht gebraucht. MMICs rauschen meist mit 3-6db. Da gibt es bessere Lösungen. Galium-Arsenid Feldeffekttransistoren z.B. Eventuell auch normale Dualgate Mosfets. BF981 wäre so ein Kanidat für den Bereich unter 200MHz. Ralph Berres
Hallo danke für die schnelle Auskunft. BF981 ist Dualgate. Da wäre es theoretisch möglich mit dem 2. Gate die Verstärkung zu variieren, oder?
Roberto schrieb: > danke für die schnelle Auskunft. BF981 ist Dualgate. Da wäre es > theoretisch möglich mit dem 2. Gate die Verstärkung zu variieren, oder? Ja aber ich würde den auf höchste Verstärkung einstellen, wenn man mit dem zweiten Gate die Steilheit des Transistors reduziert, verschlechtert sich die Rauschzahl und das Großsignalverhalten. Wenn man unbedingt die Verstärkung regeln will, dann eher mit einen Pindioden-Pi Glied am Eingang des Verstärkers. Dann verbessert sich das Großsignalverhalten, mit zunehmender Abregelung. Ich hatte immer den Tda1053 dafür verwendet. Man kann es aber auch mit drei einzelenen Pindioden machen. Noch was kontrolliere erst mal ob der BF981 sich auf 70cm auch noch so rauscharm verhält. Ralph Berres
ah ja mir fällt noch was ein. Wenn ich am Eingang ein Bandpassfilter verwende. Wie lege ich fest, welche Ordnung dieses haben soll?
Roberto schrieb: > Wenn ich am Eingang ein Bandpassfilter > verwende. Wie lege ich fest, welche Ordnung dieses haben soll? Mit der Anzahl der Filterelemente. Je mehr, desto hoeherer Ordnung entspricht das Filter. Wieviel Du brauchst, haengt von Dienen Anforderungen ab. 73
Ja klar, das ist mir bewusst :-) meine Hauptforderung ist, dass ich möglichst wenig Rauschen will. Daher brauche ich ganz sicher ein Eingangsfilter, denn dieses begrenzt ja dann auch die Rauschleistung. Wenn die Bandbreite schmaler wird, dann wird auch die Rauschleistung kleiner. Aber wie entscheide ich, ob mein Bandpass jetzt 2., 3. oder 4. Ordnung sein soll? die unterscheiden sich ja nur in der Steilheit. Entscheidet man das etwa einfach anhand des Aufwands?
Es gibt auch rauscharme MMIC's: http://www.qrpforum.de/index.php?page=Thread&threadID=6385 73, Wolfgang
Anhand des Aufwandes entscheidet sich eher nichts. Eher entscheidet, was Du machst. Ich selbst kenne den Begriff n-ter Ordnung nur von R-C Filtern. Bei einem schmalbandigem Antennenverstaerker nimm einen Schwingkreis am Eingang und einen am Ausgang. Beide dürfen nicht koppeln. Bei Bandpaessen braucht man mehr Schwingkreise, z.b. 3. Spätestens bei der Auswahl eines geeigneten Transistors läuft es jedoch auf eine ganze Konstruktion hinaus, da kannst Du einmal schauen, was bereits von Amateurfunkern erdacht wurde.googlen
Du solltest ein 2 kreisiges Helixfilter am Eingang verwenden, welches eine möglichst geringe Durchlassdämpfung hat. Jedes FB Durchlassdämpfung am Eingang verschlechtert dir deine Rauschzahl. Man könnte auch ein einkreisiges Filter ( welches man eh zur Anpassung braucht am Eingang verwenden und ein zweikreisiges Filter am Ausgang. Das bringt eine bessere Rauschzahl und trotzdem noch ausreichende Weitabselektion. Ich hatte vor Jahren mal mit den BF907 ein 70cm Vorverstärker mit Topfkreise an Ein und Ausgang aufgebaut. Die Kreise waren ca 5cm lange 5mm Messingrohre mit einen Rohrtrimmer am Ende. Ein Kreis am Eingang ein Bandfilter am Ausgang. Da hatte ich eine schöne 10MHz breite Durchlasskurve hinbekommen. Es könnte sein das ich den Vorverstärker noch irgendwo liegen habe. Verstärkung war irgendwas um 16db. Rauschzahl konnte ich nie messen. Dieser Vorverstärker war für ATV auf 70cm in Einsatz. Ralph Berres
Roberto schrieb: > Aber wie entscheide ich, ob mein Bandpass jetzt 2., 3. oder 4. Ordnung > sein soll? die unterscheiden sich ja nur in der Steilheit. Entscheidet > man das etwa einfach anhand des Aufwands? Wozu dient das Ganze am Ende? Was willst Du empfagne? Welche Antenne verwendest Du? Wo wohnst Du (auf einem Berg, in einem Tal, im Keller)? Wo steht die Antenne? Welchen Gewinn hat die Antenne? Dient die Antenne dem Empfang von Amateurfunk waehrend ganz in Deiner Naehe vielleicht mehrere ISM Anwendungen genutzt werden ist eine hohe Flankensteilheit des Eingansbandpasses anzuraten. Allerdings erhoeht sich die Rauschzahl auch mit jedem passiven Bauelement am Eingang. 73
Dieser Mensch hier hat zwei gute Pläne für 433 und 1296 MHz: http://oz2oe.dk/radio/atf54143/54143.html Die sind mit dem ATF54143, kostet so vier Euro pro Stück. Theoretisch kommt man damit wohl so bis 0.6 dB NF. In der Praxis ist das schwer nachzumessen natürlich :-) Bandpassfilter und Limiter würde ich wenn irgendwie möglich unbedingt nach dem Vorverstärker einbauen. Die beeinträchtigen die Signalqualität schon stark wenn man sie davor macht (Limiter weiß ich jetzt nicht so, halte ich vor dem Preamp eh für Unsinn [wie sollen denn irgendwie mehr als +10dBm in deinen Preamp kommen?], aber Bandpass auf jeden Fall). Ich würde mich wegen des Limiters auf den Standpunkt stellen, wenn ein so extremes Ereignis passiert dass dein Preamp am Eingang überlastet ist, dann baust du dir halt einen neuen. Das wird m.E. sowieso nie passieren.
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Sven B. schrieb: > Bandpassfilter und Limiter würde ich wenn irgendwie möglich unbedingt > nach dem Vorverstärker einbauen. Die beeinträchtigen die Signalqualität > schon stark wenn man sie davor macht Naja aber ein Schwingkreis für die Weitabselektion würde ich schon am Eingang noch anordnen, sonst wird jeder Fernseh und Rundfunksender den Verstärker schon weit aussteuern. Zumal ja am Eingang eh ein Schwingkreis zur Impedanzanpassung Antenne > FET notwendig ist. Ralph Berres
Wie du sagst ist ja da sowieso der Input Matching-Schaltkreis, der eine gewisse Selektion macht. Die Selektion ist meiner Erfahrung nach bei diesem Typ von Verstärker nach unten (niedrigere Frequenzen) recht scharf und fällt nach oben eher langsam ab. Man muss sich eben überlegen, ob man in dem Bereich, in dem der Verstärker noch ordentlich Gain hat, extrem starke Störer erwartet oder nicht. Wenn nicht würde ich nach wie vor dazu raten auf den Bandpass vor dem Preamp zu verzichten. Wenn der Bandpass nur 1.5dB Insertion Loss hat, ist das schon so als ob dein Vorverstärker 2dB NF statt 0.5dB NF hat. Hinter dem Vorverstärker hingegen hat der Bandpass keinerlei Einfluss auf die Signalqualität.
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Sven B. schrieb: > Wenn der Bandpass nur 1.5dB Insertion Loss hat, ist das schon so als ob > dein Vorverstärker 2dB NF statt 0.5dB NF hat Naja so niedrige Rauschzahlen machen allenfalls bei Sattelitenempfang oder EME wirklich Sinn. Bei normalen Terrestrichen Verbindungen ist das Atmosphärische Rauschen und vor allem das Rauschen durch Müll aus sonstigen Geräte größer als die 2-3 dB. Ralph Berres
Ok, von terrestrischen Verbindungen weiß ich nicht viel :-) Warum ist da das atmosphärische Rauschen wichtiger als bei Weltraum-Kram? Weil die optische Weglänge durch die Atmosphäre größer ist?
Nur wenn du an einen Ort wohnst, wo garantiert keine durch technische Geräte verursachtes Rauschen zu erwarten ist, würde eine Verringerung der Gesamtrauschzahl auf unter 3db was bringen. Aber schon in dörflichen Wohngebieten ist der Störnebel sehr viel größer, da due die Antenne ja nicht in den Himmel richtest, und dadurch auch solche Störungen aufnimmst. Was anderes ist das, wenn du die Antenne in den Himmel richtest, ( nicht in die Sonne !! ). Du hast weiterhin im Frequenzbereich bis ca. 800MHz mit starken Rundfunk und Fernsehsender zu tun, welches die Antenne natürlich auch mehr oder weniger stark empfängt. Diese Signale liegen auch am Eingang deines Vorverstärkers und verursachen auf Grund der nicht idealgeraden Kennlinie des Vorverstärkertransistors Intermodulationsverzerrungen und Mischprodukte, die dann Geistersignale produzieren können. Da die Rundfunk und Fernsehsender oft im zweistelligen Kilowattbereich senden, sind die Feldstärken an deiner Antenne dementsprechend höher, als das schwache 430MHz Signal was du empfangen willst. Übrigens gibt es noch CB-Funker, Funkamateure, und nicht öffentliche bewegliche Landfunkdienste , und behördliche Sicherheitsfunkdienste ( BOS also Feuerwehr Polizei usw. ), welches sich warscheinlich auch in deiner Nähe befinden, und dir Ärger machen können. Schon deswegen ist es ratsam am Eingang wenigstens einen Einzelkreis vorzusehen, welches diese Signale abschwächt. Im Extremfall, wenn der 50KW Sender der auf 470MHz sendet in nur ein paar Kilometer Entfernung steht, must du sogar richtige Geschütze zur Eingangsselektion auffahren, weil sonst der Vorverstärker hoffnungslos übersteuert ist. Nicht umsonst schreibt die Bundesnetzagentur in Hausantennenanlagen vor , das Verstärker an die eine Antenne direkt angeschlossen werden soll, Selektionsmittel zur Bandbegrenzung eingebaut sein müssen. Ralph Berres
Hallo zusammen o.k. danke erstmal für eure Tipps. Ich lass den Bandpass erstmal weg und werde es ohne versuchen. Allerdings stehe ich gerade etwas auf dem Schlauch, wie ich den Verstärker mit dem BF998 dimensionieren soll. Ich möchte eine Source Schaltung verwenden. Als erstes habe ich mir das Datenblatt geladen: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BF998.pdf und dann in die Diagramme geguckt. Offenbar muss ich für maximale Steilheit das Gate 2 mit ca. 4 V ansteuern. Dort könnte ich meines Erachtens noch eine Art AGC einbauen, ja? also die Ausgangsamplitude irgendwie messen und dann da eine Rückführung. (Siehe Figur 6 im Datenblatt.) O.K. soweit so gut. Und dann habe ich mir noch überlegt, anhand von Figur 5, wo ich den Arbeitspunkt legen soll. Ich will eine Source Stromgegenkopplung. Dort habe ich als Faustregel mal gelesen, dass über dem Source Widerstand ca. 1 Volt abfallen soll. Und der Arbeitspunkt muss im rechten Teil der Kennlinien liegen, dort wo ID nicht weiter ansteigt mit steigendem VDS, ja? So komme ich auf einen Arbeitswiderstand von 250 Ohm. Das ist recht wenig, vor allem wird mein Gain sehr klein bei einem solch kleinen Drainwiderstand. Soll ich den weg lassen und stattdessen einen Schwingkreis einbauen?
Hallo Ralph Berres, ich habe noch MGA-62563, für die hatte ich mal für eine 2m Vorverstärker einem anderen OM einige Platinen abgetreten. Er war mit dem MGA-62563 sehr zufrieden. Wie schätzt Du den Einsatzbereich des MGA-62563 für 70cm ein ? Vdd = 5V und Idd = 0,06A. An welchen Filtertpye denkst Du am Eingang ? - Bandpass, SAW-Filter, oder andere Topologien? - TP Filter - HP Filter - HP - TP Filter
Sven B. wrote: >Dieser Mensch hier hat zwei gute Pläne für 433 und 1296 MHz: >http://oz2oe.dk/radio/atf54143/54143.html >Die sind mit dem ATF54143, kostet so vier Euro pro Stück. Theoretisch >kommt man damit wohl so bis 0.6 dB NF. In der Praxis ist das schwer >nachzumessen natürlich :-) Genau den hatte ich mir vor etlichen Jahren auch mal gebaut. Funktioniert wunderprächtig, und das Antennenrauschen hört man auch drausen in der Wildnis (wo der Störnebel also eher gering ausfällt). Rauschzahl ist damit also niedrig genug. Da es sich hier aber um einen 12GHz-Transistor handelt, sollte man sich ziemlich genau an die Anleiztung halten, sonst hat man auch schnell einen Oszillator gebaut. @ Ralph Berres (rberres) >Nur wenn du an einen Ort wohnst, wo garantiert keine durch technische >Geräte verursachtes Rauschen zu erwarten ist, würde eine Verringerung >der Gesamtrauschzahl auf unter 3db was bringen. Aber schon in Würde ich so nicht sagen. Zumindest bei mir in dörflicher Umgebung scheint der Störnebel offensichtlich noch rel. gering zu sein, daß irgendwelche 0815 Verstärker (die lt. Anleitung so ein paar dB NF hatten) schon als rel. unempfindlich zu betrachten waren (da war nix von Antennenrauschen zu spüren), während obengenannter Vorverstärker eine deutliche Verbesserung brachte (Rauschen nahm deutlich zu, wenn Antenne angesteckt wurde). Die von Dir genannten 3dB dürften eher für 2m gelten (optimistischere Angaben gehen von 2dB auf 2m aus, unter denen es keinen Sinn mehr macht, soweit ich mich noch richtig erinnern). Aber Achtung: paar m RG58 zw. Antenne und Verstärker machen dessen niedrige Rauschzahl wieder zunichte (im praktischen Test hört man dann kein Antennenrauschen mehr - also unempfindlicher).
Ja, ich würde auch empfehlen den Vorverstärker wenn irgendwie möglich direkt hinten an die Antenne zu schrauben, ohne Kabel dazwischen. Re. Antennenrauschen: bei einem guten™ Setup würde ich erwarten, dass das Rauschen bei Anstecken der Antenne abnimmt (gegenüber "Eingang mit 50 Ohm terminiert"), wenn die Antenne Richtung Himmel zeigt. Richtung Boden oder im Zimmer sollte das Niveau ungefähr gleich sein wie mit der Terminierung. Hier ist das jedenfalls der Fall.
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Sven B. schrieb: > Re. Antennenrauschen: bei einem guten™ Setup würde ich erwarten, dass > das Rauschen bei Anstecken der Antenne abnimmt (gegenüber "Eingang mit > 50 Ohm terminiert") Das must du mir mal erklären, wieso der Fusspunktwiderstand von 50 Ohm einer Antenne weniger Rauschen soll als das thermische Rauschen eines 50 Ohm Widerstand. Betreibst du deine Antenne in flüssigen Stickstoff? Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Sven B. schrieb: >> Re. Antennenrauschen: bei einem guten™ Setup würde ich erwarten, dass >> das Rauschen bei Anstecken der Antenne abnimmt (gegenüber "Eingang mit >> 50 Ohm terminiert") > > Das must du mir mal erklären, wieso der Fusspunktwiderstand von 50 Ohm > einer Antenne weniger Rauschen soll als das thermische Rauschen eines 50 > Ohm Widerstand. Die Antenne ist nicht gekühlt. Ich bin mit dem Konzept des Fußpunktwiderstandes leider nicht vertraut und kann dir deshalb auch nicht so aus dem Stand sagen, wie das ist. Ich schau's mir mal an. Tatsache ist aber, dass man auch mit einem Empfangssystem komplett auf 290K Antennentemperaturen deutlich unter diesem Wert erreichen kann. Bei Radioteleskopen ist auch meist nicht die Antenne gekühlt, nur die Verstärker, und dort hat man Antennentemperaturen deutlich unter 290K (z.B. 60K, und die kommen großteils von der Atmosphäre o.ä.). Das muss irgendwie daran liegen, dass die Impedanz der Antenne kein realer "Widerstand" ist, sondern nur so ein Ersatz-Bauteil und deshalb auch kein Rauschen nach der Nyquist-Formel erzeugt. Ich denke sogar dass die ideale Antenne mit dem idealen Verstärker dahinter in einem strahlungsfreien Raum eine Antennentemperatur von 0K hätte, auch bei Zimmertemperatur. Bin mir aber nicht sicher. Andersherum wüsste ich eben nicht, welche Komponente in dem Setup das Rauschen konkret erzeugen soll. Wenn du mir nicht glaubst, kann ich aber auch gerne nochmal ein paar konkrete Messungen machen und die hier posten. Wobei ich die Antennentemperatur nicht absolut bestimmen kann, nur die Änderung relativ zum terminierten Zustand. Viele Grüße, Sven
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Sven B. schrieb: > Bei Radioteleskopen ist auch meist nicht die > Antenne gekühlt, nur die Verstärker, und dort hat man > Antennentemperaturen deutlich unter 290K (z.B. 60K, und die kommen > großteils von der Atmosphäre o.ä.). Das muss irgendwie daran liegen, Ich bin mir jetzt auch nicht ganz sicher. du könntest recht haben. Die Antenne kann man als eine Art Transformator ansehen, welches die 377 Ohm Freifeldwiderstand in die 50 Ohm Fusspunktwiderstand transformiert. Auf jeden Fall ist eine Leistungsanpassung des Empfängereinganges an den Freifeldwiderstand angestrebt, um die Freifeldleistung maximal in den Empfänger zu bekommen. Der 377 Ohm Freifeldwiderstand rauscht im Weltall natürlich mit seinen 3 Kelvin Hintergrundrauschen. Da macht es dann auch Sinn, den Vorverstärker zu kühlen. Aber auf der Erde sind es ca. 293 Kelvin mit der der Freifeldwiderstand rauscht. Dieses Rauschen wird auf den Fusspunktwiderstand von 50 Ohm transformiert. Hier bringt der gekühlte Vorverstärker m.E. nichts. Hinzu kommt das Hintergrundrauschen, welches durch den technischen HF-Müll von uns Erdlingen selbst produziert wird. Das ist heute selbst im Dorf nicht mehr vernachlässigbar. Auch im Dorf werden Energiesparlampen , Steckdosenwanzen PCs Schaltnetzteile aller Art benutzt, die erheblich zum Störnebel beitragen. Ich hoffe das ich hier jetzt richtig liege. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Die Antenne kann man als eine Art Transformator ansehen, welches die 377 > Ohm Freifeldwiderstand in die 50 Ohm Fusspunktwiderstand transformiert. Ich denke auch, dass so etwas die bessere Betrachtungsweise ist. > Aber auf der Erde sind es ca. 293 Kelvin mit der der Freifeldwiderstand > rauscht. Das ist m.E. nicht ganz richtig. Die 293 K sind das, was man sieht, wenn man auf den Boden schaut. Schaut man in den Himmel, so sieht man _ein bisschen_ Atmosphäre mit 293 K -- die ist aber teilweise durchsichtig. Nur wenn die Atmosphäre quasi jedes Photon von außen absorbieren würde und alles neu abstrahlt würde man die 293 K sehen. Das ist aber bei weitem nicht der Fall, weil sie so optisch dünn ist (bei diesen Wellenlängen). Deshalb sieht man die Strahlung von außen (3K Hintergrund + eventuelle Signale) überlagert mit einem geringen (je nach Wellenlänge auch weniger geringen) Prozentsatz der 293 K Wärmestrahlung. Ich glaube, ein guter anschaulicher Beleg für diese Sichtweise ist, dass ja auch im Weltraum ein bisschen Materie ist (dünnes Gas) mit teilweise sehr niedrigen, teilweise aber auch unglaublich hohen Temperaturen. In über 100km Höhe steigt die Temperatur zum Beispiel erstmal sehr stark an [1] und bleibt längere Zeit so. Könnte man die optische Dicke vernachlässigen, so müssten ja die ganzen Weltraumteleskope die über 1000 K sehen, die da eingezeichnet sind -- das ist aber nicht so, eben weil das Gas so dünn ist. > Hinzu kommt das Hintergrundrauschen, welches durch den technischen > HF-Müll von uns Erdlingen selbst produziert wird. Das ist sicherlich ein Problem. Wenn hier der Fernseher an ist, sehe ich gar nichts mehr. Deshalb bauen die Radioastronomen ihren Kram auch immer im tiefsten Tal, was sie finden können. Grüße! _______ [1] https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e1/Atmosph%C3%A4re_Temperatur_600km.png
Ralph Berres schrieb: > Auf jeden Fall ist eine Leistungsanpassung des Empfängereinganges an den > Freifeldwiderstand angestrebt, um die Freifeldleistung maximal in den > Empfänger zu bekommen. Für die Ankopplung einer Antenne im Empfangsweg ist auf UKW nicht Leistungsanpassung, sondern Rauschanpassung wichtig. Diese kann von der Leistungsanpassun ( ZAntenn = ZVerstärkereingang) abweichen. Dual Gate FETs wurden zwar häufig verwendet, sind aber in Bezug auf das Großsignalverhalten nicht optimal. Hier sind rauscharme hochlineare Cable-TV Transistoren der neueren Generation oder rauschoptimierte MMIC der neuen Generation vorzuziehen. Nachbausichere Vorschläge für Low-Noise-Amplifier mit Messungen und Vergelichen findest du hier: http://www.qsl.net/yu1aw/LNA/bfp196peng.htm Grüße
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