Preamp/LNA för 144 MHz

RTL-SDR har enligt en del info jag hittat en brusfaktorn på närmare 8dB vilket om jag förstått det rätt är ca 1500 Kelvin. 3,3dB från AMP-15 är 330 Kelvin. Men jag är osäker på hur jag kan använda dessa siffror. Jag petade in det i AppCAD och där tyckte jag det verkade som att 3,3dB i LNA inte var helt förkastligt men jag kan ha misstolkat värdena.

Antennen i det aktuella fallet är en vertikal 5/8 som står inne i en lada där det finns lite olika elektriska system i drift samt även lite WiFi och min 4G-router som är placerad några meter ifrån antennen så det finns helt klart störningskällor i den direkta omgivningen.

En av anledningarna till att jag fastnade för just AMP-15 är att den har separat pinne för spänningsmatning så jag slipper konstruera någon form av bias-tee. Ganska få moderna LNA verkar vara uppbyggda på det viset. Sen är det smidigt med ben man kan komma åt att löda och mäta på. SMD har så klart vissa fördelar men jag tänker att för en glad nybörjare som vill konstruera något för ca 145 MHz så funkar det även om man har några millimeter komponentben.
 
Last edited:
1685353016193.png
"Det möjligas konst" är ett begrepp inte bara inom statsvetenskapen och politiken, utan även
inom "Systems Engineering". Att inse och tillämpa detta är nyckeln till framgång.

Man ska hela tiden vara medveten om en central sanning inom "optimeringsläran"; att man inte kan optimera
allt samtidigt samt att när man försöker sig på att optimera det är viktigt att dels optimera rätt saker
och även optimera i rätt ordning.
 
Det här känns lite motsägelsefullt.
En IC-7000 anges ha 4 dB NF eller 500 K inklusive lite kabel, så om det inte hörs någon skillnad när en 0,3 dB NF preamp, eller 30 K kopplas in så har systembrusfaktorn förbättrats med högst 1 dB.
Var hittar du den siffran?
Jag skrev tidigare att jag uppskattade brustemperaturen från antennen till ca 1100 K. Och IC-7000 tror jag har bättre än 4 dB. Säg 2 dB kanske. Med kabel jag hade (LNA:n var i mitten ungefär av feedern) så får jag brus i mottagaren kanske 1.3 dB med preampen och 4 dB utan. Det ger 104 K respektive 450K. Eller totalt 1200 K alt. 1550K. En diff på 1.1 dB. Och det hörde jag inte.
 
RTL-SDR har enligt en del info jag hittat en brusfaktorn på närmare 8dB vilket om jag förstått det rätt är ca 1500 Kelvin.
Aha, ja RTL-SDR mår nog bra av lite bättre brus. Trodde det var till din FT-817 du skulle ha preampen.
Men ett bias-tee och SMD klarar du säkert av att få till. Bygg med PGA-103!
 
Om vi antar ett idealt mottagarsystem och en antennbrustemperatur av 1100 K
så innebär en mottagarbrusfaktor av 4,2 dB i änden av 10 m kabel en försämring till 1750 K
eller 2 dB höjning av bruströskeln jämfört med en brusfri mottagare.

En 0,3 dB preamp förbättrar systembrustemperaturen till 1240 K eller 0,5 dB sämre än den
brusfria mottagaren, eller 1,6 dB bättre än 4,2 dB-mottagaren. Man bör kunna börja höra denna förbättring.

När vi i stället använder 2500 K som antennbrustemperatur blir skillnaderna mindre;
Mellan en brusfri mottagare och den med 4,2 dB brusfaktor skiljer det 0,9 dB,
och mellan 0,3 dB och 4,2 dB mottagaren 0,1 dB.

Sådant här är notoriskt svårt att mäta, och ännu värre att uppskatta med öronen.
 
Lite svårt att uttala sig om, men antingen mäter man 12 dB SINAD i AM-läge, eller 12 dB SINAD i SSB-läge och använder -3 dB bandbredden.
1685364241283.png
Här har man däremot mätt upp vid 10 dB S+N/N och inte angivit - 3 dB bandbredden. Detta skapar en osäkerhetsfaktor.
Ovanstående figur som kommer ur testen av TS-700 och IC-201 i QTC 1977 hittar vi representativa värden
för SSB-mottagarbandbredder som förekommer i amatörmateriel.

När G3SJX värden stoppas in i den formel som jag brukar använda för SSB-mottagare (kommer ur en Marconi applikationsnot från 70-talet) NF= 61+20*LOG(Signal i µV EMK)-10*LOG(- 3 dB bandbredden i Hz)+(-10*LOG(10*((10^(SINAD/10))/10)-1)) får man värden
som korresponderar väl med de som man får med en brusfaktormeter. Har själv jämfört med Sivers Lab och R&S diodkällor, samt Magnetic automatiska NF-metrar. Även testen i QST 5/2006

1685366043080.png
gav värden som korresponderade med G3SJX.

Har på känn att G3SJX också är gammal nog att ha läst Marconi applikationsnötter och mätt brusfaktor indirekt.
Svårigheten i detta ligger i att avgöra relationen mellan - 6 dB och - 3 dB brusbandbredderna. Min erfarenhet, dock från mottagare med
mekaniska filter, är att 0,8 gånger - 6 dB bandbredden motsvarar - 3 dB. Sedan finns problemet med µV EMK vs. µV polspänning.

Om någon med en brusfaktormeter och en IC-7000 mäter upp den skulle resultatet vara intressant.
 

Attachments

  • 1685366178513.png
    1685366178513.png
    57,6 KB · Views: 1
De här siffrorna är vad jag får när jag försöker jämföra en LNA med brusfaktor 0,3dB och en med 3,3dB i min setup med splitter och rtl-sdr-mottagare. Jag tycker inte att skillnaden är så stor som man lätt kan tro men jag har å andra sidan noll koll på hur man bör tolka siffrorna.

lna_0.3.pnglna_3.3.png
 
Skillnaden mellan en brusfri preamp och en med 3 dB NF är en dryg dB med det omgivningsbrus som kan förväntas
även i glesbygd. Det blir därför en avvägning hur mycket man ska satsa på lågt brus.

Med antenner med riktverkan kan man undvika att få med markbruset och brustillskott från omgivningen, så länge huvudloben eller
stora sidolober inte pekar mot bruskällor eller marken. Detta blir allt mer viktigt vid stigande frekvens när bruset från "kall himmel"
blir allt lägre.
 
Då tolkar jag allt som framkommit och diskuterats här som att bortsett priset så kan man med gott samvete bygga en LNA baserad på en AMP-15 till min setup då förutsättningarna i övrigt inte är dom bästa.
 
Jag har läst på lite om LNA och PGA-103 och funderar lite på det här med "arbetspunkt". Enligt databladet för PGA-103 är rekommenderad bias-ström knappt 100mA vid 5V matning eller 60mA vid 3V. Vad hade hänt ifall man istället för 7805 som regulator kör med en konstantströmsdrivare för LED? Vissa av minicircuits lna/mmic har tom en lista med olika motståndsvärden beroende på matningsspänningen vilket får mig att misstänka att dom jobbar i ren klass A och att det främst är tomgångsströmmen man behöver hålla koll på.
 
Det är inte switchade drivare jag pratar om nu utan seriereglerade. Jag har ganska många CL-2 liggandes så jag tänkte man kunde parallellkoppla 3 för att få till 60mA och se vad som händer?
 
Att använda en konstantströmsregulator med okända egenskaper till att driva en förstärkare för svaga signaler kan vara upplagt för problem. Rent allmänt sett ska man vara lite försiktig med att låta konstantströmgeneratorer driva aktiva kretsar, eftersom de lämnar en utspänning som varierar kraftigt med strömmen vilket kan leda till instabilitet.

I stället skaffar man sig en någorlunda "ren" spänningskälla för, säg, 12 V som får driva resten av kringutrustningen, och sedan tillämpas Ohms lag för att ta fram ett lämpligt seriemotstånd till MMIC-kretsen. Den går mycket riktigt i klass A, och man räknar med c:a
3 V och 60-80 mA som arbetspunkt. Vill man dessutom vara ordentlig
så delas resistansen upp i två halvor med en med smak vald kapacitans mot jord halvvägs.

Spänningsfallet över resistansen ska då vara 12-3 = 9 V och strömmen 70 mA, vilket ger
9/0,07 = 130 ohm. Dela upp den i 100 ohm och 33 ohm och sätt en genomföringskondensator + 0,1 µF chipkondensator.

Ett "trick" som man kan använda är att låta motståndet vara trådlindat, då kombinerar man serieresistans och HF-drossel. Dock måste motståndet vara litet fysiskt
 
Har kikat på lite olika lna-kretsar från minicircuits och pga begränsade löd-skills tänkte jag testa lite olika på minikits LNA-kretskort men dessa säljs inte lösa så jag vet inte riktigt hur jag ska göra. Jag behöver få tag på ett billigt, enkelt kort som passar för SOT89-kapslade mmic/lna men det verkar inte helt smidigt. En annan sak som förbryllar lite är ingångsimpedansen på de olika lna-kretsarna. Jag har ju tänkt testa med lite olika filter innan för att se hur det påverkar slutresultatet men då vill jag väl (antar jag) ha 50 Ohms impedans på ingången av preampen för att den inte ska förändra egenskaperna för filtret? PGA-103 verkar inte ens ligga i närheten av 50 Ohm där jag vill använda den. GALI-52 ser betydligt bättre ut men den har något sämte NF. PHA-13HLN gjorde mig lite nyfiken då den stack ut rejält när man kikade på rekommenderad bias-ström och som jag tolkar det kan den lämna mycket hög utsignal vilket jag misstänker även innebär att den hanterar ganska kraftiga signaler på ingången utan att ge skumma signaler på utgången?

Ska jag bara köpa en färdig LNA? Men i princip den enda jag hittar S-mätkurvor på är minicircuit ZX60-P103LN vilket jag antar i princip är en PGA-103 färdibyggd med kontakter och kapsling. Jag kan inte bygga en billigare själv och jag har än så länge inte kunskapen att rita ett kort i KiCAD och beställa kort för att labba och lära mig.
 
Stirra Dig inte blind på ingångsimpedansen.
Många LNA'er har inte bra ingångsreturn loss
men presterar ändå helt OK i applikation.
Viktigare är att de är ovillkorligt stabila
över hela sitt frekvensområde vilket exvis PGA103+
inte är.

MiniCircuits har ritat in ett litet nät i sin
appnote just pga detta. SOT89 har blivit en de-factostandard
för en uppsjö av olika fabrikat och varianter av drop-in
förstärkarmoduler.

Tänk på att ZX60-P103LN är en bredbandsmodul.
De fungerar men är inte lämpliga för amatörer som behöver
selektivitet. Dessutom är modulen dyr.

Väldigt dyr.

Det finns flera olika "generiska" labkort avsedda för SOT-89
En snabbsökning på nätet gav bla. detta svar:


Kortet går att bestycka för andra typer av byggblock
med SOT-89. Obestyckat kostar det 7.30 Euro men även detta
bör kompletteras med filter.

:)
 
En annan sak som förbryllar lite är ingångsimpedansen på de olika lna-kretsarna. Jag har ju tänkt testa med lite olika filter innan för att se hur det påverkar slutresultatet men då vill jag väl (antar jag) ha 50 Ohms impedans på ingången av preampen för att den inte ska förändra egenskaperna för filtret? PGA-103 verkar inte ens ligga i närheten av 50 Ohm där jag vill använda den


Det här behöver man väldigt sällan bekymra sig över.

Om man plottar S11 hos en PGA103 i Smith-diagrammet så framgår det att
impedansen ligger utefter 2:1 SWR-cirkeln på 144 MHz.

Man kan bortse från den missanpassningen, och skulle man trots det "bry sig" är det bara
att justera den resonanskrets som är närmast preampens ingång så att filterkurvans form återställs. Det är även av vikt att se till att systemet blir ovillkorligt stabilt i hela frekvensområdet, vilket kommer att vara mest märkbart på främst låga frekvenser.


1685806600453.png

Dessutom har den efterföljande SDR-mottagaren så dåliga storsignalegenskaper
att den helt bestämmer systemets uppträdande. Det krävs en mottagare som har bättre
egenskaper för att märka någon skillnad, och en sådan mottagare kan knappast köpas för pengar. En OIP3 av +40 dBm är minst 30 kanske 35 dB bättre än SDR-dongeln, en VHF-mottagare som kommer i "samma härad" som PGA-103 skulle kunna vara AEG/Deutsche Aerospace E1900,

1685807352962.png
vilken "bara" kostade c:a 1/2 miljon på 90-talet.

1685807488166.png
Den inte som är fullt lika spendersam kan anskaffa en Rohde&Schwarz ESVP eller
dess släktingar

1685807742462.png

1685808242257.png

för kanske 1/3 av priset.

Som jämförelse är IC-9700 grovt räknat 10 dB sämre än E1900 på 144 och 432 MHz,
så i detta fall verkade "10 dB dyrare = 10 dB bättre" stämma för en gångs skull,

1685808643493.png
 
Last edited:
Det finns lite data om prestanda hos RTL-SDR här:

1685865920232.png
Det går att se att entonsdynamiken blir fundamentalt begränsad till c:a 80 dB,
och att klippningsnivån varierar påtagligt. Räknar vi om MDS i 500 Hz bandbredd till brusfaktor vid minimum respektive maximal förstärkning så blir den 174-95-27 = 52 dB och
174-138-27 = 9 dB.

Att bandbegränsning före mottagaringången blir nödvändig syns tydligt, och att
dessutom förstärkningen i en LNA behöver väljas "med smak" för att inte försämra dynamiken mer än nödvändigt.
 
Back
Top