Всем интересующимся темой магнитных рамочных антенн рекомендую:
ARRL Antenna Book

Кто сможет объяснить такую несуразицу. Сделал ферритовую апериодическую антенну,без усилителя. КСВ в пределах 2. Подключаю к анализатору спектра Anritsu ,наблюдаю пороговый уровень шума на свободном участке 13.990 кгц в районе -1100 дБм. Полёт нормальный.
Но включаю к трансиверу IC-703 и вижу на S-метре постоянный шум 7 баллов(-85 дБ) в режиме АМ и 5 баллов_-97дБ) в режиме SSB.Откуда взялся этот шум?

Побочные каналы приема 703.

Такой дрянной приёмник?

По сравнению с Anritsu?
Вам, РодойиШварцем нужно смотреть.
Частотой желательно побегать.
Хотя, в условиях Москвы?
Тащите на улицу. и 703 и антенну.
Метров 5 хотябы.

Где же Родешварц то взять). А что 5 метров? Просто кусок проволоки и сравнивать с магнитной антенной? Я что-то не понял суть эксперимента.

А что 5 метров?
Вытащить 703 и антенну на улицу. Метров на 5 от стены здания.

Радиал
Вы лучше расскажите, как намерили -1100dBm на спектроанализаторе и при каком RBW, может лишний нуль впопыхах добавили.

Ой,прошу пардону,очепятка). Конечно,-110 дБм. Кстати,хороший вопрос про RBW. Я так и не понял,почему от этого параметра меняется входной уровень. Данный уровень в -110 дБм был при RBW 300Гц. Если снижать его до 10 Гц,то шумовой порог опускается до -125 дБм.

Радиал
RBW есть разрешение по частоте, или ширина элементарной инструментальной полосы анализа сигнала. Естественно, что если мы измеряем уровенть шума, то чем меньше RBW, тем меньше будет мощность шума в этой полосе, в соответствии с формулой P=kT*B (B-ширина полосы). В вашем случае при сужении RBW с 300Hz до 10Hz Разница в мощности шума и будет как раз 15dB, потому как 10*log(300/10)=14.8dB.
Теперь о том, что такое хорошо и что такое плохо. Спектроанализатор у Вас неплохой. Кстати, я еще не видел родешварцевского спектроанализатора с коэффициентом шума меньше 20dB. Может последние модели...
С внешним шумом тут не так все однозначно. Наличие большого уровня внешнего шума, принятого на конкретную антенну, подключенную к конкретному приемнику, свидетельствует о том, что приемник совместно с этой антенной видит внешний шум (если это только не внешняя помеха а именно непрерывный по спектру шум), а значит способен принимать самые слабые сигналы на фоне внешнего шума, то есть баланс шумов внешний/внутренний в системе положительный, и это есть хорошо. Вот если уровень шума на выходе приемника при подключении антенны не изменяется, это плохо.
Согласно МККР-вским данным, в тихой местности внешний шум на частоте 14MHz составляет 34dB*kT или -140dBm/Hz. Вы же намеряли -110dBm в полосе 300Hz. В пересчете к 1Hz это будет -135dBm/Hz, что означает положительный баланс шума 5dB, и это есть хорошо (для конкретной системы антенна+спектроанализатор). Когда Вы подключили антенну к приемнику, баланс шума может измениться в лушую или в худшую сторону в зависимости от коэффициента шума конкретного приемника.
Кстати, если не секрет, как Вы добились КСВ обмотки нерезонансной ферритовой антенны не более 2?

Proffessor
Большое спасибо за разъяснения. Эту теорию я пытаюсь постигнуть в процессе освоения аппаратуры на 5,7 ГГц,там очень важно понимать шумовую температуру . Но то что на КВ с этим придётся общаться,я не думал.
Тогда всё же остаются не ясными два вопроса.
1.Получается,что верить данным с прибора об окружающем шумовом пороге по прямым показаниям с анализатора нельзя? Требуется ещё пересчитывать его соответственно к полосе RBW? Окружающий шум-это параметр не существующий сам по себе,а только в комплексе с полосой измерения?
2.Почему на приёмнике IC-703 этот шум на 15-20 дБ выше,тоже из-за полосы?

Кстати, если не секрет, как Вы добились КСВ обмотки нерезонансной ферритовой антенны не более 2?
Сам удивляюсь,возможно это "антинаучно",но сделал чисто экспериментальным образом,методом тыка.
На стержне диаметром 20 мм намотал около 60 витков провода диаметром 1 мм. На втором таком же стержне намотал 10 витков. Проницаемость не помню,но чтото около 600. И третью катушку всего из 1,5 витка на колечке 20 мм проницаемость 3000.Все катушки включил в параллель!
В результате по КСВ 2 полоса от 7 до 28 Мгц.
Возможно,это всё игра на потерях. Но подключение к приёмнику или анализаторы даёт много станций,хотя шума тоже не мало.

Радиал Окружающий шум-это параметр не существующий сам по себе, а только в комплексе с полосой измерения?

Безусловно, именно так!
Посмотрите вот эту формулу (ссылка):



E - макс. достижимая чувствительность, мкВ
N - Кш, коэффициент шума приемника
Ra - сопротивление излучения антенны, Ом
dF - полоса приемника, МГц

Не помню откуда выписал её себе в блокнот, она дает возможность прикинуть по сути своей не передельную чувствительность, а именно уровень шума в зависимости от принимаемой полосы, выше которого поднимать чутьё нет смысла. Конечно это относится только к условно "чистому" эфиру, т.е. не содержащему искусственных помеховых сигналов.
И просьба к ув. Proffessor проверить правильность этой формулы. С какой точностью можно ей доверять?

И третью катушку всего из 1,5 витка на колечке 20 мм проницаемость 3000.Все катушки включил в параллель!

Было бы очень интересно попробовать без этой "третьей" катушки, какая тогда выйдет полоса?

Было бы очень интересно попробовать без этой "третьей" катушки, какая тогда выйдет полоса?
импеданс резко "раскручивается" от центра в 50 ом,но на слух приём наоборот только улучшается...чуть-чуть.
Судя по приведённой формуле,чем выше входное сопротивление антенны,тем тупее приёмник. Разве такое может быть?

В формуле не входное сопр., а сопротивление излучения, т.е. как я его понимаю - параметр, напрямую характеризующий эффективность антенны. Ведь бывают же антенны с высоким входным импедансом (из-за реактивности), но при этом Rизл всего доли Ома. Поэтому вполне закономерно, что чем лучше антенна "собирает" всё (S + N) из окружающего пространства - тем больше напряжение будет на её выходе, и соотв. меньше потребуется чутьё электронной схемы.

На стержне диаметром 20 мм намотал около 60 витков провода диаметром 1 мм. На втором таком же стержне намотал 10 витков. Проницаемость не помню,но чтото около 600. И третью катушку всего из 1,5 витка на колечке 20 мм проницаемость 3000.Все катушки включил в параллель!
В результате по КСВ 2 полоса от 7 до 28 Мгц.
Возможно,это всё игра на потерях.
Это такая игра с несогласованной нагрузкой?

http://dl2kq.de/ant/kniga/315.htm

........ Кажется, что входной импеданс антенны (Zа=Rа+jXа) – понятие настолько очевидное, что не требуется никаких пояснений. Za – это то, что покажет измеритель импеданса (ВЧ-мост например), подключенный непосредственно ко входным зажимам антенны.

Но к сожалению, в литературе очень часто путают активную часть входного импеданса антенны Ra и сопротивление излучения Rизл. Причем грешат этим не только любители. А на базе этой путаницы делаются далеко идущие, но ошибочные выводы.

Многое станет яснее, если представить антенну в виде эквивалентной схемы: сложного колебательного LC-контура в который включены резисторы Rизл и Rп. Разберем несколько примеров.

- Антенна диполь от полуволны и короче. Её эквивалентная схема представляет собой обычный последовательный LC-контур, в который последовательно же включены Rизл и Rп. Если Rп пренебрежимо мало по сравнению с Rизл, то в этом случае Ra действительно равно Rизл.

- Волновой диполь с питанием посередине. Эквивалентной схемой антенны является параллельный колебательный контур с резисторами Rизл и Rп в одной из ветвей. На резонансе входное сопротивление Ra достигает нескольких тысяч Ом. А для Rизл график рис. 3.1.3 даёт величину чуть более 200 Ом. То есть в данном случае Rизл и Rа отличаются почти на порядок.

- Сильно укороченный диполь (несколько сотых l) с настроечной катушкой и большой ёмкостной нагрузкой в виде сходящихся широких пластин (это коммерческая антенна ISOTRON производители которой вещают о её "чудесных" свойствах). Эквивалентная схема: последовательный LC-контур с последовательно включенным Rизл менее 1 Ома (см. рис 3.1.2) и малой ёмкостью. Параллельно этому контуру включен большой конструктивный конденсатор ёмкостной нагрузки пластин. Получающаяся сложная эквивалентная схема имеет два близких по частоте резонанса – последовательный и параллельный (очень похоже на эквивалентную схему кварцевого резонатора). На параллельном резонансе входное сопротивление сложного контура достигает нескольких десятков Ом. Которое её авторы ошибочно принимают за Rизл и на этом основании делают вывод о аномально высоком КПД антенны, и ссылаются на некую «таинственную» (для них, вероятно) физику этой антенны. На самом же деле несколько десятков Ом это входное сопротивление Ra. А сопротивление излучения как было 1 Ом, так и осталось. И КПД антенны, исходя из именно из 1 Ома сопротивления излучения, на самом деле оказывается очень низким.

Запомним: сопротивление излучения Rизл (определяющее КПД) это одно, а активная часть входного сопротивления антенны Ra – это совершенно другое. В некоторых частных случаях они могут совпадать но, как правило, Rизл меньше Ra.

C вышеизложенным трудно не согласиться. И в случае с ферритовыми антеннами можно всё списать на потери в феррите,дескать,греется и и мы теряем бОльшую часть наведённой энергии.
Но вот с Изотроном мне уже не понятно.Какой элемент этой антенны можно обозвать активным сопротивлением? Не может в медной катушке быть столько обычных резистивных Омов! Если мощность идёт по кабелю и не отражается,значит она излучает и что-то греет. Но если нечего греть-значить полностью излучает. Что не так?

Тема: Антенны Изотрон, миф или реальность.
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=10733

При соединении разъёмы, зажимы, клёпка .... не годятся
http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attachmentid=87618&d=1310989522

Возился с МА в ATS909х. По аналогии со схемой МА появилась вот такая схема:
Номиналы не указаны специально; тем, кому понравится идея и так знают , что куда ставить. Транс должен иметь индуктивность основной обмотки не менее, чем в 10раз больше, чем подключаемая рамка.

xman
Уважаемый коллега, Ваша формула предполагает, что единственным источником шума антенны является сопротивление излучения самой антенны. Только, чтобы соблюсти размерность, надо под корень еще добавить множитель kT. Получается, что в согласованном режиме антенна будет шуметь на уровне -174dBm/Hz. Это справедливо для очень высоких СВЧ, но на КВ это не так, за счет внешнего шума антенна шумит куда сильнее, в зависимости от характера местности:

Это есть частотная зависимость спектральной плотности внешнего шума в единицах dB*kT в нагрузке идеальной антенны по экспериментальным данным МККР. Уровень 0dB*kT соответствует уровню спектральной плотности -174dBm/Hz. Это усредненные графики, на самом деле они еще плавают по уровню в зависимости от времени суток и сезона (+/-5dB). Предполагается, что идеальная антенна - это некая всенаправленная согласованная с нагрузкой антенна, не имеющая тепловых потерь в проводах (КПД 100%). Если антенна имеет КПД<100% за счет потерь и рассогласования, мощность шума в нагрузке антенны снижается на величину этого КПД. И это общий подход вне зависимости от типа и конструкции антенны. К примеру, коэффициент шума идеальной антенны (он же есть спектральная плотность мощности шума) на данной частоте 14MHz в тихой местности равен Fa=34dB*kT. Допустим, у нашей реальной антенны за счет рассогласования и потерь КПД=-10dB(10%). Предположим, что антенна соединена с приемником коротким фидером, потери которого можно не учитывать. Тогда уровень внешнего шума, приведенный ко входу приемника, будет Fr=Fa+КПД=34-10=24dB. С другой стороны, приемник обладает собственным шумом, уровень которого, пересчитанный на вход приемника (эквивалентный шум приемника, приведенный к его входу) численно равен коэффициенту шума приемника Nr. Получается, чтобы не добавлять в систему своего внутреннего шума, или ухудшить его всего на 3dB, приемник должен иметь коэффициент шума не более величины Nrmax=Fa+КПДа=24dB. Это соответствуе балансу шумов приемной системы 0dB, когда мощности внешнего шума и внутреннего шума на входе приемника равны. Хотя, например Э.Рэд в "Схемотехнике радиоприемников" на стр.1 рекомендует оптимальный баланс шумов +3dB в пользу внешнего шума. Очевидно, что дальнейшее снижение коэффициента шума приемника и тем самым увеличение баланса шумов не приведет к улучшению чувствительности системы по полю, но увеличение коэффициента шума приемника и уход баланса шумов в минус однозначно загрубляет эту чувствительность.

ats52:
Возился с МА в ATS909х. По аналогии со схемой МА появилась вот такая схема:
Это Вы уже реализовали или это "голая" идея?

Proffessor
Действительно забыл уточнить, что формула для УКВ диапазона, там я публиковал её в теме как раз про авиасвязь на УКВ.

Насчет добавления множителя kT.
Прикидочный расчет по следующим условиям: Rизл 50 Ом, Kш 10 единиц (не дБ), полоса 10 кГц (0.01 МГц) - получается уровень шумов 0.28 мкВ, что примерно соответствует реальности. И куда тут вводить kT непонятно...

Разбираюсь с вашим материалом, вот появились вопросы.

Сначала немного отступлю от темы, неободимо уточнить:

Уровень 0dB*kT соответствует уровню спектральной плотности -174dBm/Hz

Если пересчитывать к реальному приемнику, с полосой скажем 9 кГц - надо увеличивать в корень из полосы раз? Ну т.е прибавлять тем децибелам log ( sqrt ( 9000 Гц ) ) ?

Теперь возвращаясь к основному вопросу - мне кажется говорим о разных вещах. Что такое Кш понимаю (это насколько ухудшается отношение С/Ш в приемном тракте), и у вас всё привязано к Кш.
Но изначально-то вопрос ставился, насколько понимаю, о другом. Какое будет напряжение шумов на входе Rx (приведенное) в таком-то диапазоне, при такой-то полосе приемника, с учетом эффективности антенны. Последнее давайте пока примем за единицу, чтобы не усложнять.
На практике понятно, что Кш чем меньше - тем лучше. Но тут вопрос шел о чувствительности, а не о Кш. Скажем для примера выше, не смысла делать чутье 0.1 мкВ (это либо усложнит и удорожает аппарат, либо ухудшит динамику), когда можно обойтись 0.28 мкВ. Т.е. практически надо знать порог, лучше которого чутье нет смысла делать.

Вдогонку:
Сейчас покурил-подумал, ведь полоса на входе не 9 кГц, а значительно больше - это определяется входными цепями преселекции, и частотной избирательностью самОй антенны... Что-то я вообще запутался...

2 Professor
Снимал АЧХ, заменив МА ее эквивалентом на кольце. Вспомнил, что когда-то использовал транс для получения ОС постоянной в диапазоне частот в широкодиапазонном генераторе (менялась только внешняя индуктивность) . Здесь тоже работает (при увеличении ООС полоса расширяется Кпер падает ) , но оценить по чувствительности в городских условиях с уровнем помех 9+10dB сложно. Очередной выезд на природу будет только через 2недели, за это время кто-нибудь активный сляпает эту а.а. и опробует.

xman
Этот загадочный множитель kT не мною придуман и он имеет размерность W/Hz и при нормальной температуре 290K равен 4*10e-21W/Hz. Еcли его игнорировать, то в результате у Вас получатся омы умноженные на герц (под корнем), из которых вольты или микровольты никак не получатся. Итак, под корнем (W/Hz)*Ohm*Hz, далее Hz cокращаются и получаем W*Ohm, корень из ваттов (мощности), умноженных на омы (сопротивление) дает в результате вольты (микровольты).
Спектральная плотность шума есть мощность шума в полосе шириной 1Hz. Если известна спектральная плотность шума F и надо вычислить мощность шума в какой-то полосе df, надо умножить F*df, или если F выражена в dBm/Hz, надо прибавить F+10*log(df).
Если уровень шума выражен в спектральной плотности по напряжению (Vnf), например в nV/sqrt(Hz), напряжение шума считается через корень из полосы: V=Vnf*sqrt(df).
Коэффициент шума приемника NF - это не просто так его придумали, он как раз тесно связан с чувствительностью приемника по напряжению. Пересчитывается просто. Для этого надо знать входное сопротивление приемника R, полосу пропускания его df (результирующую, по последней ПЧ, а не широкополосного тракта до первого смесителя и не антенны) и отношение сигнал/шум SNR, при котором определяется чувствительность. Истинно говорю Вам: чувство по напряжению: Vs=SNR*sqrt(NF*kT*R*df). Здесь sqrt(NF*kT*R*df) - это всего лишь напряжение эквивалентного входного шума приемника в полосе df в согласованном режиме.
И не говорите, что я опять Вас запутал.

Черновой рабочий вариант. Катушка порядка 20 витков. Крайние витки замкнуты. В середине ( 10+10 ) сделан разрыв и к короткой витой паре подключен штекер стерео с замкнутым корпусным и средним контактами, к которым и подключен один из выводов катушки, второй вывод на крайний вывод штекера.
По эффективности заменяет одно-два колена телескопа, но с лучшим SNR.
Работоспособна от 3кГц до 8кГц.
Обладает заметной направленностью. Катушка образует с входной ёмкостью приёмника контур.
На диапазоне 41м катушка сдвигается на край стержня, но можно и не сдвигать.

С родным 2SK2394 в УВЧ G3-его такая система взвывает при точной настройке перемещением катушки на максимум сигнала.
Такая конструкция работает с доработанным G3 в котором переделан вход внешней антенны и заменён транзистор во входном УВЧ на BF998 с доработкой его смещения. С BF998 система устойчивая.
Проверял с ферритом 400НН и с китайским ферритом из приёмника донора. Эффект почти одинаковый.
С ферритом 400НН немного лучше было, т. к. он был длиннее на 60мм ( 160 против 100 мм).

ats52
.....через 2недели, за это время кто-нибудь активный сляпает эту а.а. и опробует.
Можно не стараться.
Предложенная схема точно проиграет ферритовой антенне в 909-ом с треском в прямом и переносном.

Proffessor И не говорите, что я опять Вас запутал

:))) Запутываться у меня и без посторонней помощи отлично получается :) А вот обратный процесс... Наоборот пытаюсь разобраться, но с учетом собственного практического опыта, и что формулы в моем восприятии обретают смысл только при понимании их физического содержания.
Вообще начинаю просекать вашу игру с абстракциями - насколько понимаю, вы пытаетесь образно говоря вынести шум за пределы приемника. Т.е. вместо реального прм. с внутренними шумами, вы строите модель идеальной железяки без них, а эти шумы изображаете подающимися на вход Rx как-бы извне. Должен признать, теоретически это действительно кажется эквивалентным.

Но практический опыт упирается немного в другое. Допустим надо принять ВЧ сигнал с полосой 9 кГц приемником с Rвх 50 Ом, получив в конечном итоге на выходе 1В демодулированного.

Если ожидаемая амплитуда входного сигнала скажем 1 мВ - тут особой связи между Кш и Кус приемной системы не нахожу. Можно хоть вывести две ручки регилировки :) чтобы как угодно играться отдельно с Кш и отдельно с Кус, т.к. технически еще имеем огромный запас по вариациям того и другого. Можно сделать чутьё с большим запасом и высокий Кш, или наоброт чутьё по минимуму с малым Кш - в результате сигнал все равно примем.

А вот когда входной сигнал ожидается в районе 0.2 мкВ - в этом случае практический опыт уже в точности по вашей теории, и на первое место выходит только Кш. Получается что Кш приобретает первостепенную важность, по сути только он уже и опредляет чутьё Rx - когда работаем на технически предельных режимах, сигнал еле заметен на фоне эфирных шумов, да и шумы входных каскадов уже с трудом поддаются уменьшению. С этим не раз приходилось экспериментировать, и закономерность более чем очевидна.

В общем осталось выписать формулы в более удобочитаемом виде, и думать, думать, думать, чтобы паззлы сложились в целостную картину с математикой...

TUL : ..."Предложенная схема точно проиграет ферритовой антенне в 909-ом с треском в прямом и
переносном." -по полосе она уже выигрывает и по ДД не должна проиграть. В 909х я часто использую оригинальную с отключенным УВЧ. В 909х если убрать резистор в стоке или заменить на больший шунтирующий , то неравномерность будет более 20дБ (на НЧ ДВ горб).
Вообще-то я предлагаю рамку (она более эффективна) подключаться, а не катушку на феррите.

Вообще-то я предлагаю рамку (она более эффективна) подключаться, а не катушку на феррите.
ats52
Во первых: рамка без экрана - это не для городских условий.
Во вторых: не резонансная рамка работать не будет, т. к. её эффективность равна куску провода.
И дополнительно: в 909-ом и ему подобных в части входного каскада на ДВ и СВ, антенная катушка на феррите сделана не с потолка. Есть предположение, что её индуктивность совместно с суммарной межвитковой ёмкостью образуют контур настроенный на частоту между СВ и ДВ.

Попробуйте практически сделать свой вариант, тогда и расскажете, что эффективней.
Тут в теме столько вариантов наБредлагали, что некоторые варианты без смеха сквозь слёзы читать невозможно:-)

xman
Игра с абстракциями - это когда омы умножают на мегагерцы и получают микровольты в квадрате. Это все равно, что литры умножать на градусы и получать километры. Арифметику знать мало. Надо понимать еще, как стыкуются между собой и преобразуются разные физические величины и их единицы измерения.
Хотите ощутить коэффициент шума? Найдите мощный сигнал с антенны уровнем 1mV. В Вашем приемнике есть регулируемый входной аттенюатор? Это инструмент регулировки не только усиления, но и коэффициента шума. Предположим Ваш приемник имеет коэффициент шума 10dB и чувствительность 1uV. Чтобы принимать сигнал без искажений, Вы выставили входной аттенюатор на 40dB. Тем самым коэффициент шума приемника увеличили на 40dB и он стал 50dB. Еще больше добавляя аттенюатор, скажем до 60dB, Вы дойдете до предела, когда в динамике будет прослушиваться собственный шум приемника вместе с сигналом. Несмотря на мощный уровень сигнала Вы искусственно увеличили Кш приемника так, что сигнал принимается на фоне собственного шума. Таким образом Вы увеличили чувствительность приемника c 1uV до 1mV и коэффициент шума до 70dB.
Справка: если последовательно соединить нешумящий функциональный узел (аттенюатор) с затуханием A dB и вслед за ним - шумящий активный функциональный узел (приемник, усилитель и пр.) с коэффициентом шума NF dB, то результирующий коэффициент шума такого соединения будет NF[dB] + A[dB], то есть в логарифмическом масштабе больше NF на величину затухания (потерь) A.
Еще справка: коэффициент шума по определению NF=(Pc.вых/Рш.вых)/(Рс.вх/Рш.вх), где Рс.вх, Рш.вх - мощность сигнала и мощность шума на входе устройства соответственно, Рс.вых и Рш.вых - то же самое на выходе. Если избавиться от многоэтажных дробей, получается: NF=(Рс.вых/Рс.вх)*(Рш.вх/Рш.вых). Отношение Рс.вых/Рс.вх - не что иное, как коэффициент усиления по мощности G. В качестве Рш.вх берут обычно стандартную мощность шума согласованной резистивной нагрузки при нормальной температуре Рш.вх= k*T*df. В полосе 1Hz это 4*10e-21W/Hz или -174dBm/Hz. Итак в результате NF=G*k*T*df/Рш.вых. Эту формулу часто используют при измерении коэффициента шума. Измеряют мощность шума на выходе в полосе df и зная коэффициент усиления G, считают NF. Или можно пересчитать мощность выходного шума в полосу 1Hz и посчитать без df: NF=G*k*T/Рш.вых.

Proffessor разошелся не на шутку :)