Preamp/LNA för 144 MHz

Nog kortis eller öppet någonstans. Ytade komponenters metallering släpper ganska lätt om man petar litet för länge med lödkolven. Sådant syns inte så lätt. Filtret är knappast felräknat.

Det kan skilja ganska markant i prestanda beträffande olika typer av induktorer. Muratas LQW18A (RF, HighQ) är en av de typer jag brukar använda. om det handlar om 0603. CoilCraft har också ett antal trådlindade typer på keramikkärna lämpliga för RF. Ytade kondensatorer för RF skall ALLTID ha dielektrikum NP0/C0G. (!) om man inte lyxar till det med ATC's dyra typer för sändarapplikationer. Notera att exvis Muratas LQW18A har en spridning på +/- 5% och att kondensatorer även dom sprider.

För 144 är det nog inte kritiskt, men induktorer i filter placeras aldrig så att de kopplar mot varandra om inte det är avsikten i konstruktionen. paddarna för 0603 skall vara så små som möjligt för att inte orsaka parasitkapacitanser mot jordplan eller andra komponenter. 0603 (om man väljer en standardstorlek enligt IPC "least" har låga parasitkapacitanser på ett FR4-kort om underliggande jordplan är 1.6mm nedåt. Har man caddat och blaskat ett kort skall man ha ordentligt med jordplan under, åt sidorna och gödsla med jordvior (Borra en massa hål, dra trådar-löda-på-bägge-sidor- tidsödande...jag vet...)

Jag skall erkänna att jag också brukar använda något webbaserat verktyg för att få fram startvärden. Men sedan är det stopp. Lämpligtvis laddas Qucs-studio eller Qucs-S hem för att först börja med idela komponenter enligt nätverktyget. Qucs Studio ger möjlighet till att tuna komponentvärden och se simuleringsresultat i realtid, något som bara Keysight ADS eller Cadence Microwave Office tidigare klarade av. Mycket trevligt och klart vanebildande. Man lär sig var de känsliga komponenterna sitter och får en uppfattning om vad som händer om man går från ett beräknat värde till närmsta tillgängliga i E12/E24 eller vilken serie man nu valt sina komponentsatser från. Dyra cadsystem kan göra spridningsanalyser, dvs man kan ansätta toleransvärden och köra igång en simulering för att se hur eländigt det kan bli om/när alla värden hamnar vid toleransgränserna. Jag vet inte om Qucs kan det men en sådan möjlighet är värdefull. I alla fall kan man tuna de beräknade värdena med de angivna 5%'en och se vad som händer.

När simuleringsresultatet börjar se bra ut byter man ut de ideala komponentena mot sådana där parametrar som förluster/Q är medtagna. För varje steg blir man mer och mer deprimerad eftersom prestanda brukar sjunka men metodiskt kan man kompensera för att filtret flyttar sig i frekvens och att selektiviteten försämras.
 
Jag instämmer med AOM. Du behöver trimkondensatorer för att få resonanserna på samma frekvens.
 
Alla spolar är Coilcraft 0603DC vilket bör vara ett av de bättre valen i deras utbud. Kondingarna är Johanson S-series som är av CG0-typ så valet av komponenter är så bra möjligt inom rimliga gränser.

Jag är med på att man bör ha trimbara komponenter för optimal prestanda och ja, jag är medveten om att 100pF är för mycket och att både strökapacitanser och ströinduktanser påverkar men jag tänker att ifall DET hade varit problemet så hade det sett snarlikt ut oavsett i vilken riktning jag mäter men eftersom det skiljer sig markant och jag har -35dB så är problemet sannolikt kortis eller avbrott som GXV tipsar.
 
Coilcraftspolar kan ibland vara knepiga att löda då det bara är en tunn tråd mot lite förtennad yta. Kolla att du har noll ohm genom dem med en multimeter.
 
SM6VFZ said:
Coilcraftspolar kan ibland vara knepiga att löda då det bara är en tunn tråd mot lite förtennad yta. Kolla att du har noll ohm genom dem med en multimeter.
Click to expand...
Det är svårt/omöjligt att göra när dom sitter fastlödda på kortet. Ska se ifall jag kan löda om eller i värsta fall byta den första/sista spolen beroende vilket håll man ser det ifrån. Den ser lite svajig ut lödningsmässigt. Problemet är lite att jag har ont om nya komponenter.
 
En liten undran. Hade det inte varit en enklare lösning att använda öppna kvartsvågsstubbar av lågförlust koaxer som spärrfilter?
 
Det var en av serieinduktanserna som var problemet.

bp-filter.png

Mäter lika i bägge riktningar så nu känns det bättre. Dock ligger inte frekvensen för passbandet ens i närheten av vad jag förväntade mig men det här var ändå en stor framgång.

Att börja diskutera strökapacitanser när det är uppenbart att något betydligt mer grundläggande är galet känns onödigt. Jag är medveten om att olika faktorer kommer påverka både genomgångsdämpningen samt frekvensegenskaperna.
 
SM0KBW said:
En liten undran. Hade det inte varit en enklare lösning att använda öppna kvartsvågsstubbar av lågförlust koaxer som spärrfilter?
Click to expand...
Då störningarna delvis ligger på för mig okända frekvenser anser jag att bandpass är ett bättre val.
 
Man ska ha klart för sig att chip-induktanser inte är avsedda att
ingå i filterkretsar. Deras låga Q och stora temperaturkoefficient
gör en design med sådana till ett vågspel, och när man jämför resultatet
med simuleringarna där ideala komponenter använts blir man vanligen besviken.

1689665668009.png

Det är här som "engineering judgement" kommer in i bilden.
En betydelsefull del i sådant är att kunna identifiera vad som
är realiserbart och inte, och kunna prioritera mellan egenskaper.

Vi ser när en jämförelse med "modell" och "verklighet" görs att
förlusterna i komponenterna är stora,

1689683556634.png

1689683738758.png
Att det är bristen på Q som är "boven" ser man genom att filterflankernas
lutning är så mycket mindre, och att formen på passbandet har ändrats.
När man kommer långt ner på flankerna så förlorar komponent-Q
i stor utsträckning sin betydelse, och då får man ungefär samma värden som för ideala komponenter.

Vad orsaken till att mittfrekvensen hamnat "fel" är lite svårt att se,
men en rimlig förklaring är ströinduktanser i serie med 15 nH spolarna.
Det behövs inte mycket innan frekvensen sjunker.

Så här mycket jobb för ett mediokert resultat är en handgriplig lektion i
varför trimbara komponenter är nödvändiga i smalbandiga kretsar.
Med två trimkondensatorer och två luftlindade spolar på 300 nH/styck
enligt DJ7VY första schema skulle man fått ett mycket bättre filter som dessutom kunnat trimmas till rätt frekvens.
 
Har begrundat mitt filter-resultat och tolkar allt som att induktanser kan vara bra att ha men man ska försöka att undvika dom i serie med signalen och om dom måste sitta i serie måste man tänka sig för vad gäller induktans och trådtjocklek.

Hur är det om man har dom som avkoppling till jord?

Jag har börjat skissa vidare på själva preampen och om jag vill bygga någon form av impedansanpassning verkar detta realiserbart mha ett C-L-C-filter där kondingarna sitter i serie och induktansen sitter mellan kondingarna mot jord.

Jag verkar få relativt små kapacitansvärden (22-33pF ungefär) och induktans långt över AOM's rekommenderade ca 20nH på 56nH istället. Kan det bli bekymmer?
 
Någon impedansanpassning mellan antenn och LNA behövs knappast, man kan bortse från missanpassningsförlusterna
i moderna MMIC. Man behöver heller knappast mycket ingångsselektivitet heller, så länge som antennen är smalbandig.
Ett C-L-C nät är ett högpassfilter och kommer att undertrycka signaler lägre ner i frekvens, som t.ex FM-bandet.

SA7ELF said:
Hur är det om man har dom som avkoppling till jord?
Click to expand...

Till att börja med så kan endast kondensatorer vara "avkopplingar" eftersom avsikten med en avkoppling är att skapa en väg
till jordpotential för högfrekvens. En induktans har rakt motsatt verkan. Ett specialfall uppstår när man utnyttjar induktansen i
tilledningarna hos en avkopplingskondensator för att skapa en serieresonans, så att den blir extra effektiv vid en frekvens.

1689776596338.png
I tabellen är det längden hos varje tilledning som avses.

Induktanser som kretselement vilka ingår i resonanskretsar behöver ett egen-Q som är minst en 10-potens
högre än det lastade Q-värdet i kretsen för att man ska kunna börja försumma deras förluster, vilket i och för sig gäller alla kretselement,
men kondensatorer har Q som uppgår till hundratal, varför man vanligen försummar deras förluster.

Om ett filter innan en LNA vilket undertrycker potentiella störsignaler från band långt under arbetsfrekvensen är ett krav,blir en
kombination av notch och högpassfilter enligt denna modell, fortfarande DJ7VY en lämplig lösning:

1689773756379.png

Ett sådant "urartat högpassfilter" (Entartete Hochpaß) ger väldigt mycket undertryckning per komponent.
 
Last edited:
SM0AOM said:
Någon impedansanpassning mellan antenn och LNA behövs knappast, man kan bortse från missanpassningsförlusterna
i moderna MMIC. Man behöver heller knappast mycket ingångsselektivitet heller, så länge som antennen är smalbandig.
Ett C-L-C nät är ett högpassfilter och kommer att undertrycka signaler lägre ner i frekvens, som t.ex FM-bandet.



Till att börja med så kan endast kondensatorer vara "avkopplingar" eftersom avsikten med en avkoppling är att skapa en väg
till jordpotential för högfrekvens. En induktans har rakt motsatt verkan. Ett specialfall uppstår när man utnyttjar induktansen i
tilledningarna hos en avkopplingskondensator för att skapa en serieresonans, så att den blir extra effektiv vid en frekvens.

View attachment 10319
I tabellen är det längden hos varje tilledning som avses.

Induktanser som kretselement vilka ingår i resonanskretsar behöver ett egen-Q som är minst en 10-potens
högre än det lastade Q-värdet i kretsen för att man ska kunna börja försumma deras förluster, vilket i och för sig gäller alla kretselement,
men kondensatorer har Q som uppgår till hundratal, varför man vanligen försummar deras förluster.

Om ett filter innan en LNA vilket undertrycker potentiella störsignaler från band långt under arbetsfrekvensen är ett krav,blir en
kombination av notch och högpassfilter enligt denna modell, fortfarande DJ7VY en lämplig lösning:

View attachment 10318

Ett sådant "urartat högpassfilter" (Entartete Hochpaß) ger väldigt mycket undertryckning per komponent.
Click to expand...
Säkert jättebra på alla sätt men kortet jag har för att börja labba har inte plats för denna typ av filter. Däremot finns det pads för att bygga ett C-L-C-filter varför jag undrar ifall det kund vara idé, dels för matchning/anpassning men även för att lära sig konstruera matchningsnätverk och att använda ett Smith-diagram.

Labb-kort att utvärdera LNA med
 
Du börjar i fel ände.

Först tar man reda på vilka filteregenskaper och anpassningsegenskaper som behövs,
sedan väljer man filtertopologi och till sist utformar man kortet efter att ha gjort ett "luftbygge"
för att verifiera att det är rätt värden som beräkningarna gett.

Gör man inte så blir det många misslyckade försök på vägen.
 
SM0AOM said:
Du börjar i fel ände.

Först tar man reda på vilka filteregenskaper och anpassningsegenskaper som behövs,
sedan väljer man filtertopologi och till sist utformar man kortet efter att ha gjort ett "luftbygge"
för att verifiera att det är rätt värden som beräkningarna gett.

Gör man inte så blir det många misslyckade försök på vägen.
Click to expand...
Där har du fel min vän.

Med filtret började jag med att simulera för att få någon form av utgångspunkt eftersom jag helt saknar designerfarenheten du beskriver och nämner flera gånger.

Därefter skapade jag ett kort som en övning i caddande av kretskort eftersom jag har extremt begränsat erfarenhet av detta.

Sedan valde jag ut en tillverkare av kretskort för att utvärdera deras beställningssystem, leveranstider, tillverkningskvalitet etc.

Parallellt med detta etablerade jag kontakt med både Coilcraft, Johanson och Minicircuits som alla varit mycket hjälpsamma.

När kort och komponenter var hemma började jag utvärdera den för mig bästa processen att löda de små ytmonterade komponenterna.

Slutligen analyserades filtret (efter felsökning som även den var värdefull och lärorik) och jag lärde mig att det är fullt möjligt att bygga ett filter på detta sätt men prestandan är mycket dålig. Det lider av främst alldeles för hög genomgångsdämpning.

Att bygga en LNA utan för ändamålet avsett kretskort är inget jag kommer gynnas av i nuläget då det främst kommer sluta i en prövning i tålamod och lödkunskaper (där jag redan har påbörjat övningarna i det senare).

Du måste lära dig att alla inte har pluggat det här i flera år och därefter aktivt jobbat med det i flera decennier. Jag är till stora delar självlärd och vid min ålder har jag lärt vad som är det bästa sättet för mig att lära mig på. Det är inte säkert (eller ens troligt) att det är rätt för andra men det funkar för mig.
 
Last edited:
Nu undrar jag hur det kan vara "fel" att tillämpa "engineering judgement" som varje experimenterande radioamatör bör ha åtminstone något av.

Den process jag beskriver är något man tidigt lär sig att tillämpa;
först bestämma kraven, sedan göra beräkningar därefter verifiera och till sist göra en mer "färdig" konstruktion. Detta behöver man inte ha teknisk utbildning för att förstå.

Om man inte vet vilka krav som ställs på t.ex. ett filter eller förstärkare blir det omöjligt att välja topologi och lämpliga komponenter.
Detta lärde jag mig redan när jag gick i gymnasiet för snart 50 år sedan och skulle konstruera och bygga mina första 144 MHz och 432 MHz konvertrar och sändare. Innan jag skred till verket tog jag ut satsdelarna i artiklar från QTC, QST, OZ, UKW-Berichte samt Dubus.

Detta utlöste en hel del nya frågor samt en del "vilda förslag", och då "terrade" jag mina mentorer och blev sedan vänligt men bestämt återförd till "den smala vägen". Den stora skillnaden mot nu är att då lyssnade man faktiskt till sina mentorer, och tog deras råd på allvar. Vid den här tiden var även jag helt självlärd, men hade inte hunnit skaffa mig alltför många förutfattade meningar.

Att jag senare bibringades den elkretsteori och elektromagnetisk fältteori som behövs för att förstå varför olika kretslösningar får olika egenskaper, och vad man behöver prioritera för att få ett så bra resultat som möjligt är mer en bonus.

I mer modern tid har jag handlett examensarbeten och även undervisat i "systems engineering". När det är frågan om examensarbeten så
händer det av och till att ex-jobbare tar av "tangentens riktning" och då gäller det att på ett skonsamt sätt göra dem uppmärksamma om detta så att onödigt merarbete och försämrad kvalitet undviks.
Inget av detta är någon "rocket science".
 
Du talar fortf om att konstruera mer eller mindre kommersiella produkter. För mig är detta en hobby och det kan vara helt ok att bygga något som inte fungerar för att lära sig något i processen. Som jag förklarade såg det kanske ut som att målet var att ta fram ett bandpassfilter och även ifall det hade varit kul om det fungerat enligt simuleringarna så har jag ändå lärt mig grunderna i KiCad, hur små 0603 är, hur man löder komponenterna, till viss del vilka begränsningar ytmonterade spolar har och en hel del annat. Du misstolkar dina egna och dina ex-jobbbares behov och mål med mina. Jag har inte som mål att ta fram en kommersiellt gångbar och kostnadseffektiv LNA eller filter. Dessutom har jag lättare att tillgodogöra mig praktisk kunskap via egna experiment vilket gör att jag ofta lägger mycket tid och pengar på att konstruera saker som inte fungerar som tänkt men jag lär mig alltid något i processen vilket för mig är viktigt.
 
De processer ELF beskriver vore katastrof i ett företag där syftet var att konstruera och tillverka produkter.

Dock är nämnda processer synnerligen lärorika och i princip de samma som jag tillämpade i början av min radiokarriär. Att börja med att upprätta en kravspecifikation kräver ett stort mått av kunskaper och erfarenheter. Jag är liksom ELF helt självlärd och genom att experimentera, jämföra, felsöka, fundera, läsa om hur andra gjort samlades ovärderliga erfarenheter som till slut blev så stora att det faktiskt var möjligt att börja i ”rätt ände” med att fastställa preliminära krav.

Sett i backspegeln var cut and try metoderna en utmärkt start och så länge det man fördriver tiden med är kul och är meningsfullt för en själv så är allt bra.

Jag kan med hög säkerhet säga att merparten av nya radioamatörer många gånger provar sig fram och när problem dyker upp så finns en ny utmaning att lösa.

Det var först när jag började jobba professionellt med elektronikkonstruktion som arbeter började med att först ta fram en funktionell beskrivning på produkten och därefter en detaljerad teknisk kravspecifikation med mätbara parametrar. Nödvändigt i ett företag där det finns ett vinstintresse inblandat.

Numera tillämpar jag nog en blandning av ELF metoden och den mer professionella med skrivna specifikationer. Många konstruktioner sitter i fingrarna och det mesta som skruvas ihop fungerar tillräckligt bra. Ibland kan massor av tid ägnas åt att optimera en krets bara för att det går, inte för att det behövs. Det ger nya erfarenheter och ännu mer kunskap.
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top