andory
формальный (никчемный) параметр 'действующая высота'......Для антенны с усилителем она лишена всякого смысла...
Не тут то было. Действующая длина антенны с системной точки зрения есть коэффициент передачи воздействия, на входе - напряженность поля, на выходе - напряжение. И активная антенна не есть нечто особое, это тоже антенна. Предложите тогда другую характеристику, иллюстрирующую способность антенны преобразовывать энергию пространственой волны в энергию, поглощаемую нагрузкой.

Спасибо, Proffessor!

semizador
Исправлено

Proffessor
И активная антенна не есть нечто особое,
Для пассивных антенн действующая высота - измеримый критерий. Приём станции на антенну h1 гарантирует приём на другую антенну h2>h1. Подключив усилитель, мы сможем для любой антенны получить любую действующую высоту и плавно менять её. И это никак не связано с возможностью приема (слабой) станции. Грубо, по усилению или чувствительности, ограниченной усилением, никто в здравом уме связные приёмники сравнивать не будет, на прием с заданным отношением с/ш это никак не влияет.
То, что мы не смогли обеспечить работу олуши со связным приемником ic-r20 - следствие её малого усиления. Более того, подходящий приёмник даже не был назван, при этом я намекал на то, что такого в нашей галактике не существует, по крайней мере из того, что обсуждается на форуме, выпускается и стоит недорого. Т.е. имея ic-r6, рекламируемые параметры не реализуются даже в теории, в результате легкой недосказанности. Большинство об этом даже не подозревает, видя вдесятеро лучшую чувствительность относительно своих бытовых приёмников. Тем более, что приём станции ~100мкВ/м при с/ш=30 дБ ничем не подтвержден и является прямым обманом. ВЭФ свои 1мВ/м обеспечит гарантировано и без вопросов. Про 310еt гарантировать на могу, но 52дБ показометра при 5мВ/м получено, а при 35дБ ( поле <1мВ/м) радиостанция принимается комфортно, с большим с/ш.
Кстати, вот и удобная характеристика или производная от этих чисел для антенн с усилением: сигнал на выходе в мВ при некоем, достаточно большом Евх и шум в полосе при размещении в клетке или при экранированной фа. Можно через усилитель с 20 - 40 дБ усиления. По этим цифрам можно и чувствительность в сельских районах привести, и предельную, при отсутствии атмосферных шумов и помех.

andory
А как можно было бы поточнее сформулировать требования к приемнику, с которым можно было бы использовать "Олушу"? Если это ограничение в чувствительности приемника, то может надо бы опираться на понятие "достаточная чувствительность приемника", введенное автором антенны в перечень характеристик? Хотя этот параметр вполне имеет право на жизнь, но я сильно подозреваю, что на самом деле чувствительность приемника должна быть гораздо меньше (лучше) заявленных 9,8uV при S/N=30dB. Чуть позже сделаю точный расчет.

Итак, какова же должна быть чувствительность приемника, работающего совместно с «Олушей»?
Предположим, что усилитель антенны шумит на своем выходе на 7K, как утверждает автор. Как я уже раньше посчитал, такая шумовая температура соответствует спектральной плотности минус 169dBm/Hz. Относительно эталонного уровня шума это составляет 174-169=5dBkT или в разах 3,2кТ. В соответствии с принципом стыковки по шумам приемник тоже должен шуметь на своем входе (эквивалентно) на величину 3,2кТ. При этом коэффициент шума приемника должен быть 3,2+1=4,2 в разах или 6,2dB. В полосе приема 10kHz эти -169dBm/Hz превращаются в мощность шума приемника -169+40=-129dBm. Прибавляем сюда требуемое отношение сигнал/шум 30dB и получаем требуемую чувствительность -99dBm или -99+107=8dBuV или 2,5uV. Как видим, это ощутимо ниже заявленных автором 9,8uV. А если учесть, что обычно чувствительность приемников определяется при отношении сигнал/шум=10dB, то и вообще 0,25uV. Не каждый приемник в нашей галактике имеет такую чувствительность, вернее не только лишь все, не каждый умеет это делать…
А вот если после "Олуши" поставить МШУ с коэффициентом шума 3dB и усилением 11dB, можно шумы разогнать до такого уровня, что достаточная чувствительность приемника (опускаю промежуточные цифры расчета) будет 9,6uV при S/N=30dB. Причем усилитель нет смысла строить по балансной схеме, ведь сигналы идут в узкой полосе. Видится каскад по схеме Нортона (с трансформаторной ООС) на 1 транзисторе. При соотношении витков трансформатора ООС 1:4:11 усиление как раз будет 11dB. Чтобы получить коэффициент шума 3dB, достаточно будет дешевого транзистора 2N2222, при токе коллектора около 30mA.

Вот поляк повторил мою антенну.

Глубокая модернизация всем известной ФАП ЯР2.099.096, апериодический вариант. Собственно, от ФАП остался лишь корпус, и крепления болванок. Это так сказать "цывильный" вариант некоего серийного изделия, с заведомо худшими параметрами.

Родные ферритовые болванки, набранные из колец, заменены на стержневые, собранные из 18 стержней 200х10mm каждый, хотя это было и необязательно, просто были уже готовые с обмотками.
По измеренной действующей длине (около 100mm в диапазоне 1.5-30MHz) и измеренному уровню собственного шума усилителя на выходе определена эквивалентная напряженность поля внутреннего шума антенны:
частота 3MHz > 7.8uV/m (17.8dBuV/m)
6MHz > 3.4uV/m (10.5dBuV/m)
10MHz > 3.4uV/m (10.5dB/uV/m)
15MHz > 3.0uV/m (9.6dBuV/m)
20MHz > 6.0uV/m (15.5dBuV/m)
30MHz > 9.6uV/m (19.6dBuV/m)
Чтобы определить чувствительность, к этим значениям эквивалентной напряженности шумового поля надо прибавить заданное отношение сигнал/шум, которое может быть в пределах от 10 до 30dB (какое конкретно - дело вкуса). Как видим, внутренний шум превышает внешний (для жилых районов). Зато можно выносить наружу и не нужен дополнительный кабель управления и питания.
Усилитель - двухкаскадный. Первый каскад - согласующий, с низким входным сопротивлением, на 2П903А. Второй каскад - разгонный, усиление 11dB, транзисторы КТ606А.

Proffessor
По семь параллельных обмоток ленточным проводом на каждой болванке, все понятно. 903 и 610 шумят конечно хорошо, но и токи хорошие. Вполне нормальная конструкция для
профприменения.

Proffessor
Итоговая схема усилителя - гибрид этих трех схем?
http://www.radioscanner.ru/uploader/2015/jfet_current_amp.jpg
http://www.radioscanner.ru/uploader/2015/mtchamp.jpg
http://www.radioscanner.ru/uploader/2016/ampn.jpg
А почему отказались от J310 (несколько в параллель)? Импортозамещение? :)
Какое вх. сопротивление удалось получить?
Ну и мелочи, почему вначале используете бинокли, а потом уже кольца? Есть скрытый смысл? :)

LED_tech
Усилитель делался из подручных материалов, поэтому во всем разнобой. Своего рода импортозамещение, потому что J310 закончились.

Входное сопротивление не измерял, но по результатам симуляции должно быть около 5 Ohm.
Трансы на биноклях в первом каскаде наиболее технологичны, а во втором каскаде усилитель имеет наилучшие характеристики, если трансы на кольцах.

semizador
Вот поляк повторил...
У него дв и св диапазоны выполнены на разных ферритовых стержнях.
В рп "Сокол-403" фа дв-св состоит из одной 2х секционный обмотки, с переключением трансформатором. По этим мотивам был переделан Tecsun-310et, по этой схеме ( Штатная фа св, трехсекционная обмотка, чувствительность дв и св практически одинаковая + телескопическая антенна с усилителем). Можно в вашу антенну добавить, в т.ч. и более чувствительный телескоп.

Proffessor
определена эквивалентная напряженность поля внутреннего шума антенны:
Отлично! Всё прозрачно, собственно, об этом и шла речь, по затребуемым характеристикам:
...По этим цифрам можно и чувствительность в сельских районах привести, и предельную, при отсутствии атмосферных шумов и помех.

Удалось определить оптимальное входное сопротивление? Или при 5 Ом и получается согласование?

andory
Действительно, должно быть такое оптимальное значение Rin, при котором коэффициент согласования достигает максимального значения. Это оптимальное Rin зависит от конкретных конструктивных параметров болванок (размеры стержня, параметры феррита, количество обмоток, количество витков, диаметр провода) и может находиться в пределах 1-25 Ohm. Это стало понятно в результате многочисленных проб и ошибок. В некоторых случаях повысить коэффициент согласования помогает широкополосный трансформатор 4:1 с низким волновым сопротивлением. Всякие попытки решить задачу чисто расчетным путем - безнадежны. Дело в том, что потери на стыке ФА-усилитель определяются не только коэффициентом согласования, но и потерями в феррите, по банальной классической формуле КПД антенны КПД=Rизл/(Rизл+Rпотерь), а эти потери даже электромагнитным симуляторам не по зубам.

Proffessor:
Давайте я Вам расскажу, что это есть такое, эти Ваши 7 град. Видите ли, шумовой температуре 7 град соответствует спектральная плотность шума S=k*7=4e-21*7=2.8e-20W/Hz=-199dBW/Hz=-169dBm/Hz.

Не очень понял эту математику. По-видимому, здесь ошибка или описка. Спектральная плотность мощности шума при шумовой температуре Tш:

s = 4*k*(To + Tш)

В данном случае при шумовой температуре 7^oK значение спектральной мощности шума составит:

s = 4*1,38*10^-23*(290 + 7) = 1,6394*10^-20 Вт/Гц

или

SdBm = 10*lg(s*10³) = -167,9 dBm/Hz

Я ничего не перепутал?

semizador
Перепутали, конечно. Ну ладно, с кем не бывает. Я вот тоже напутал.
Удивительно, что получились близкие результаты. Вообще-то спектральная плотность шума (в единицах W/Hz) вычисляется как k*T, без умножения на 4. Здесь Т как раз и есть шумовая температура, которую нельзя складывать с 290K. В общем, должно получиться минус 190dBm/Hz. И соответственно, требования к приемнику еще более ужесточаются.

Proffessor:
Перепутали, конечно. Ну ладно, с кем не бывает. Я вот тоже напутал.
Удивительно, что получились близкие результаты. Вообще-то спектральная плотность шума (в единицах W/Hz) вычисляется как k*T, без умножения на 4. Здесь Т как раз и есть шумовая температура, которую нельзя складывать с 290K.

Ничего удивительного, я просто пытался понять как вы получили свои цифры...

Proffessor:
^{Вообще-то спектральная плотность шума (в единицах W/Hz) вычисляется как k*T, без умножения на 4. Здесь Т как раз и есть шумовая температура, которую нельзя складывать с 290K. В общем, должно получиться минус 190dBm/Hz. И соответственно, требования к приемнику еще более ужесточаются.}

Мне кажется, что вы снова ошибаетесь. Физический смысл шумовой температуры устройства в том, что она соответствует мощности шума, добавляемого устройством, приведенной к его входу. Приведенная ко входу мощность добавляемого шума означает, что этот шум считается как бы дополнением к шуму источника сигнала. Таким образом, если к мощности шума при To = 290^oK добавить мощность шума при Tш = 7^oK, то получим:

s = k*To + k*Tш = k*(To + Tш) = 1,38 * 10^-23 * (290 + 7) = 4,0986 * 10^-21 Вт/Гц

или

SdBm = 10 * lg(s * 10³) = -173,87 dBm/Hz

Физический смысл шумовой температуры устройства в том, что она соответствует мощности шума, добавляемого устройством, приведенной к его входу
Вот это как раз и неправильно (для антенн). Это не добавляемый, а как раз весь шум, который есть.
Это из учебника Марков-Сазонов. Антенны.

Смотрите ф-лу 5.33.

Proffessor
Вот это как раз и неправильно. Это не добавляемый, а как раз весь шум, который есть.

Согласен, для антенны - да, для приемника или антенного усилителя - нет (см. следующую за 5.33-й формулу). То есть шумовая температура активной антишумовой ферритовой антенны "Олуша-10-СВ-1" как антенны в целом составляет 297^oK, соответственно спектральная плотность шума, приведенная ко входу антенного усилителя, составляет -173,87 dBm/Hz. А вот для расчета достаточной чувствительности радиоприемника необходимо учитывать коэффициент усиления антенного усилителя по мощности...

semizador
Что касается усилителей, здесь в книге Отта все наглядно проиллюстрировано.

Но, судя по Вашей методике измерения, Вы определяли то как раз шумовую температуру на выходе усилителя. Может быть, не нужен этот неизвестный и неопределенный коэффициент усиления по мощности истокового повторителя?

semizador
. То есть шумовая температура активной антенны в целом составляет 297oK

В общем случае это не так. Шумовая температура - температура идеального резистора, который надо подключить на вход устройства. В антенне физически этого резистора нет, поэтому Тш м.б.<290°К. С усилителями ровно то-же самое, его Тш м.б.<290°К. А вот если добавить резистивный аттенюатор между антенной и усилителем, сразу появится 290°К или больше, добавка шума от этого резистора. Мне кажется(считать лень, да и давно этим не занимался), что теоретическая величина Тш Вашей антенны значимо <290°К.
Если Вы делали усилители, то наверняка знаете, что введение резисторной ос увеличивает Кш с 2-3 до 5-6 дБ, в отличие от без резисторной.
Эта теория малоинтересна, надо просто измерить коэф. преобразования на столе и выходной шум в клетке, возможно, через мшу, как уже обсуждалось.

Предлагаю продолжить обсуждение после практического подтверждения обещанной возможности приема станции 10мкВ/м.

Proffessor:
Но, судя по Вашей методике измерения, Вы определяли то как раз шумовую температуру на выходе усилителя. Может быть, не нужен этот неизвестный и неопределенный коэффициент усиления по мощности истокового повторителя?

Еще как нужен! Почему у антенного усилителя получилась такая низкая шумовая температура? Да потому, что одно и то же среднеквадратичное напряжение шума в истоковом повторителе действует и на входе, и на выходе. Но на входе оно приложено к сопротивлению в десятки кОм, а на выходе - к сопротивлению нагрузки 50 Ом. Соответственно коэффициент усиления по мощности истокового повторителя равен отношению этих сопротивлений. Таким образом мощность шума тоже усиливается, а среднеквадратичное напряжение шума не меняется. Поэтому я считаю неуместным в данном случае пользоваться шумовой температурой, спектральной плотностью мощности шума и вообще параметрами с размерностью мощности. Отношение сигнал/шум на выходе антенны "Олуша-10", - на антенном входе радиоприемника, - надо считать как отношение напряжения полезного сигнала к среднеквадратичному напряжению шума. Соответственно надо рассчитывать и реальную чувствительность антенны как минимально необходимую напряженность электромагнитного поля в точке приема когда еще сохраняется заданное соотношение сигнал/шум на выходе антенны.

semizador
Если антенну рассматривать как единое целое и не дробить на составные части (усилитель, излучатель), то нас должна интересовать спектральная плотность шума на выходе антенны (антенна есть двухполюсник, но не чытерехполюсник), и соответствующая этой спектральной плотности шумовая температура антенны. Этот выходной шум складывается из внешнего шума (преобразованного излучателем и усилителем) и внутреннего шума антенны (создаваемого усилителем). Для определения чувствительности нам надо измерить этот внутренний шум антенны, который создается усилителем. Чтобы измерить этот внутренний антенны, создающийся усилителем, надо отключить вход усилителя от ФА, вход усилителя нагрузить на активное сопротивление, равное трансформированному сопротивлению антенного контура в резонансе. И на выходе усилителя измерить спектральную плотность шума.
На самом деле это достаточно просто.
Возьмите Ваш крутой Spectrum Analyser, задайте на нем центральную частоту 1MHz, SPAN=100kHz и включите измерительный маркер в режим NOISE (измеряет в единицах dBm/Hz). RBW=10kHz.Включите режим детектора RMS а также режим накопления/усреднения (AVERAGE=30...50 свипов), чтобы при измерении шума показания не дергались. Подключите ко входу спектроанализатра коаксиальную нагрузку 50 Ohm и измерьте уровень собственного шума спектроанализатора Ssa (dBm/Hz). Подключите к спектроанализатору выход антенного усилителя, нагруженного на входе на R-эквивалент. Подайте питание на усилитель от батарейки. Измерьте суммарный уровень шума усилителя и спектроанализатора Ssum. Переcчитайте значения Ssa и Ssum из dBm/Hz в линейные единицы mW/Hz. Вычитанием определите выходной шум усилителя: Samp=Ssum-Ssa (mW/Hz) и далее шумовую температуру Ta= Samp/k. Это и будет внутренняя шумовая температура антенны.
Точно также можно измерить спектральную плотность суммарного шума (внешнего+внутреннего) антенны, подключив ко входу усилителя ФА-излучатель.
Если прибор позволяет измерять спектральную плотность по напряжению в единицах dBuV/корень(Hz), то зная действующую длину антенны, можно легко пересчитать эту спектральную плотность выходного шума в эквивалентную напряженность поля внутреннего шума. И потом сравнить ее с напряженностью поля внешнего шума.

Только что сделал аудиозапись для сравнения радиоприема любительского эфира в режиме SSB на ферритовую антенну "Олуша-10" и трехметровую "веревку":

Аудиозапись 28 мая 2016 в 00:54 MSK

Дата: 28 мая 2016 г.
Время: 00:54 MSK
Частота: 3670 кГц
Модуляция: SSB
Радиоприемник: DEGEN DE1103
Антенна: "Олуша-10" (модификация на любительский диапазон 1,75..3,8 МГц/160..80м)

На 31-й секунде выдернул штекер из антенного гнезда радиоприемника и около 16 секунд прием велся на 3-метровую "веревку", прицепленную "крокодилом" к месту установки телескопической антенны (отломана). Затем снова подключил "Олушу". Как можно услышать, при приеме на электрическую антенну от помех и SSB не спасает, даже при хорошем уровне сигнала.

Proffessor:
А Вы у своей измерили? Или просто посчитали на кончике пера?

Сначала, разумеется, рассчитал её действующую высоту, а потом проверил расчет:



Переменное магнитное поле высокой частоты создавала вот эта катушка, питаемая от усилителя мощности, подключенного к ВЧ-генератору:



Ток в катушке измерялся по падению напряжения на включенных симметрично и последовательно с катушкой безиндукционных низкоомных резисторах:



Зная геометрические размеры катушки, количество витков и амплитуду высокочастотного переменного тока в катушке нетрудно вычислить напряженность переменного магнитного поля заданной частоты на заданной дистанции. Остается лишь измерить уровень сигнала этой частоты на выходе антенны при помощи анализатора спектра и пересчитать по формулам, приведенным в статье.

semizador
Зная геометрические размеры катушки, количество витков и амплитуду высокочастотного переменного тока в катушке нетрудно вычислить напряженность переменного магнитного поля заданной частоты на заданной дистанции
Вот здесь как раз и собака порылась. Так нельзя измерять, при вычислении напряженности поля Вы никогда не сможете учесть влияние местных предметов. Может Вы считаете, что книжка Хомича морально устарела, но метод измерения действующей длины в стенде равномерного поля, описанный там, вечен и незыблем. У вас же все-таки там типа солидная контора, да и страна побогаче.
Вот так стенд выглядит у нас, нищих украинцев.

Ну вы даете, Proffessor! Вы меня решили катушками Гельмгольца удивить? Или похвастаться? Что до Хомича, так он в своей книжке первого издания про "поверхностный эффект" в феррите написал...

Если у вас монстрообразная измерительная антенна, то её надо калибровать в однородном магнитном поле известной напряженности. Именно для создания такого поля и служат катушки Гельмгольца (и не только Гельмгольца). Но для моей примитивной антенна это всё зачем? Места она занимает мало, достаточно и того метода, что я привел, плюс-минус двадцать процентов.

Кстати, присмотритесь. Две половинки контурной катушки моей антенны выполнены по подобию катушек Гельмгольца...

semizador
Я о том, что не соблюдаете правильную методику измерений, по Хомичу. Дело не в монстрообразной антенне, а в создании однородного магнитного поля с заданной напряженностью. То, что делаете, даст не плюс/минус 20, а плюс/минус все 200%. Удивительно, что у вас там нет такого стенда. Не знаю, что и думать. Эти Ваши методики измерений, что ни возьми, все напоминают какие-то псевдонаучные фокусы, ничего общего не имеющие даже со студенческими лабораторными работами.
Кстати, небольшие кольца диаметром полметра (как раз для маленьких ФА) делаются из кусков коаксиального кабеля РК75-4-11 и деревянной доски за пять минут, но это наверное не для вас.

Proffessor
е соблюдаете правильную методику измерений, по Хомичу.
В ГОСТе предлагается именно такая методика,с единственной рамкой, по крайней мере, на ДВ-СВ. Только её надо применять буквально, чтобы не было ошибок. Подтвердить правильность формул можно по монографии Айзенберга, 1957г.
Я использовал одновитковой рамку Ф104мм, в 50 Ом тракте, удобное расположение получилось, как на выложенных фото. Можно получить>>10 мВ/м на 1 м, поэтому местные помехи(огромные, сначала приёмник повернул по минимуму) совершенно не мешают. Только,естественно, тиски применить не отважился, стремно. И так Е/Н плавает, лучше максимально свободное пространство.( степень свободы можно понять, подвигав мет. Ящики на тумбочкках и линейки в поле установки).

semizador предлагает трактовку hд, как чувствительность, ограниченную усилением. Поэтому и расчетная чувствительность может быть получена сколь угодно высокая, что не соответствует реальности. Мне странно, что заявлено всего 10 см, надо было записать метров 10, и порвать все ФА в этой вселенной. Ну и выложить аудио с Тау-кита 😁, от благодарных покупателей.😍😘😥