Proffessor
augmentation = улучшение....
при этом авторы аугментации-схем очень туманно только разъясняют суть и ограниченность своих схем.
В схеме выше по ссылке
http://www.ik4hdq.net/doc/testi/loop_lb.pdf
это улучшение состоится в том, что сигнал подается не только на эмиттер, в встречно и на базу. Тем самым это всего лишь дополнительны размах у Б-Э с последствием снижения входного импеданса.

Но...
В данной схеме плечи подколючены последовательно к трансформатору и выигрыш от базовых обмоток сразу пожрётся. Далее, последовательное подключение двух ОБ в балансном усилителе имеет нехорошее свойство сужения ДД, так как то плечо , которое уходит в полуволну с меньшим током начинает определять доминирующим образом суммарную нагрузку входного трансформатора. Образно, такой усилитель при больших сигналов сам себя толкает в запирание.
Правильно было бы делать рамочный трансформатор симметричным к усилителю и тем самым эти 2 ОБ работали бы встречно-параллельно. Это не только на порядок увеличит ДД, а снизит входное сопротивление в 4 раза.

Так что под augmentation продают что попало.

Хайо
по моему, в схеме WellGood (входной трансформатор) эмиттерные и базовые обмотки плеч включены параллельно, учитывая сильную магнитную связь между ними

Proffessor
да, тут грамотно сделано, если предполагать грамотный выбор феррита.

Почитал про WellGood, нашел как она выглядит в сборе https://www.george-smart.co.uk/wordpress/wp-content/uploads/2017/02/20170309_135508.jpg

Kiwisdr с этой антенной http://sdr.gb0snb.com:8073/

btr
Эта WellGood, кстати, по результатам моделирования с транзисторами 2N2222A и с рамкой диаметром 1м, имеет Кш ниже внешнего шума во всем КВ-диапазоне

а вот как выглядит Кш АА у нашего знаменитого Чавдара Левкова (диаметр рамки 1м)

начиная с 12 MHz эта АА шумит сильнее внешнего пространства в тихой местности, хотя в городе может быть и получше картина. Схема WellGood намного проще и совершеннее, я здесь не буду приводить графики OIP3 усилителей, но у Левкова OIP3=+30dBm, у WG OIP3=+35dBm

Proffessor
Для 2N3904 можете посмотреть модель?

btr
это в какой схема АА? это надо будет вставить модель транзистора в соответствующую схему, задать режим питания, подключить к усилителю z-параметры рамки и просчитать

Proffessor
WellGood, эти транзисторы просто у меня в наличии есть. Думаю, не сильно должно от 2n2222 отличаться. Имелось ввиду график по шумам.

btr
просчитаю в течении дня, не знаю сколько времени уйдет

btr
с транзистором 2N3904 ситуация хужее





как видим, нормальная чувствительность будет только до 18-20MHz



и к тому же плохо дело с IMD

а попробую-ка я запараллелить по два 3904 в плечо

ситуация явно улучшилась и с NF и с OIP3
при тех же номиналах токозадающих резисторов ток между транзисторами разделился пополам, но общий ток на плечо 52mA







параллельные RL-цепочки в базах имитируют ферритовые бусинки, надетые на базовые выводы транзисторов, последовательные RL-цепочки 160 Ohm - 0.47uH корректируют выходной КСВ до вменяемых значений



в реальной схеме ферритовые бусины надо надеть на базовый вывод каждого транзистора, и в эмиттер каждого транзистора вцепить последовательный выравнивающий резистор 1 Ohm

Proffessor
Тогда не надо изобретать. Брать 2n2222 да использовать. Просто с этим карантином, приобрести компоненты - проблема. Особенно амидон. Где посмотреть схему WellGood с рабочими номиналами под 2n2222?

btr
приобрести компоненты не проблема, если заказывать по интернету, тем более, сейчас такой общемировой тренд - не бегать по магазинам, а заказывать с доставкой на дом
перечень элементов - в статье на сайте https://www.george-smart.co.uk/projects/wellgood_loop/
там в перечне написано ZTX327, но в примечании указана замена на PN2222A. В любом случае, если ток транзистора отличается от 50mA, надо менять/подбирать номиналы резисторов R1R2
если длина фидера больше метра, надо ставить в коллекторы согласующие цепочки 160 Ohm - 470nH, только подключать "земляной" конец резистора не к земле , а к плюсу питания.
Вообще, по моему, нашинские КТ606А не хуже этих 2222, несмотря на то, что КШ у них не нормирован

Proffessor
А рамка диаметром 0,5м до какой частоты будет до нормально работать? Вроде до 4-5 МГц в тихом месте?

Интересная дискуссия про эту антенну нашел здесь:

http://valentfx.com/vanilla/discussion/1064/wellgood-balanced-loop-amplifier-wellbrook-clone

Некий colin99 пишет:

Получил одну из плат - собрал ее, используя точные детали, как указано.
Устройство не работает при первоначальном включении.
Сравнение схемы доктора Смарта с его извилистыми рисунками Тороида показало явную
ошибку - обратите внимание на прикрепленные фотографии

Там же сравнительные замеры дизайна Левкова и веллгуд - http://valentfx.com/vanilla/uploads/editor/f5/zi8lsuqbnaec.png

andory
А рамка диаметром 0,5м до какой частоты будет до нормально работать? Вроде до 4-5 МГц в тихом месте?
с 0,5м не считал, а вот 0,35м с биполярными транзисторами по классической схеме типа Левкова запросто до 8MHz, по схеме WellGood до 10MHz

Proffessor

А в чем заключается "физика" зависимости работоспособности от диаметра рамки?
Например, рамка 0.35м работает, а при увеличении диаметра перестает работать.

Valery
смотря что считать критерием работоспособности рамочной АА, это может быть или коэффициент шума, и связанная с ним чувствительность по полю, или наличие четкой "восьмерочной" ДН. Искажения ДН начинаются при таком диаметре рамки, при котором в периметр рамки укладывается более полволны. Скажем, рамка диаметром 1,5м на частотах выше 30MHz не дает нормальную восьмерку. С чувствительностью сложнее, там получается так, что КШ усилителя зависит от комплексного импеданса рамки и обычно на графике частотной зависимости КШ АА появляется горб-максимум КШ на частоте выше 10MHz, и чем больше рамка , тем он сильнее растет. Чтобы как-то приглушить этот горб, на частотах 10-30MHz уже более оптимальной нагрузкой для рамки является не 1 ом , а 10-100

Proffessor

Понял, спасибо.
Направленность рамки меня мало волнует, а вот изменение Кш от диаметра рамки вводит в ступор :)
(без шуток, потому, как не спец в этих делах)

С чувствительностью сложнее, там получается так, что КШ усилителя зависит от комплексного импеданса рамки

Не могу понять, какая здесь "физика"?
Подключаю анализатор к одновитковой рамке и вижу просто индуктивность порядка L=1 uH.
Откуда там возникает "горб"?

Вопросы не совсем в тему, но разобраться с шумами любой АА считаю полезным.

Valery
Почитайте изыскания Левкова, очень любопытный труд.
https://www.lz1aq.signacor.com/docs/wsml/wideband-active-sm-loop-antenna.htm
Он болгарин, видимо поэтому хорошо пишет на академическом английском и его статьи плагин для хрома переводит на ура.

Вот его выводы в конце статьи:


Основная проблема в активных контурах WSM - это увеличение минимального уровня шума по сравнению с другими антеннами. Причина проблемы заключается в очень малом токе контура и очень малом сопротивлении нагрузки, которое необходимо для получения широкополосной плоской частотной характеристики. Тепловой шум сопротивления нагрузки (который является входным сопротивлением усилителя) является основным фактором ограничения. Это ограничение является фундаментальным. Большая полоса пропускания и низкий уровень шума в этой маленькой антенне являются антагонистическими факторами.

Использование входных транзисторов с очень низким уровнем шума почти ничего не изменит. Моделирование показывает, что увеличение резистора для приема сигнала снижает минимальный уровень шума, но мы теряем коэффициент частоты плоской антенны. Увеличение резистора датчика выше определенных пределов уменьшает ток контура и снижает минимальный уровень шума. Высокое сопротивление срабатывания также увеличивает влияние электрической части поля, что проявляется как отклонение от идеальной малой петлевой диаграммы.

Основные правила:

1. Должны использоваться только однооборотные петли.

3. Сопротивление потере петли не имеет значения, поэтому материал может быть алюминием, а не медью.
2. Круглая форма петли - отношение L / Площадь должно быть минимальным.

2. Для уменьшения индуктивности следует построить «толстую» проводящую петлю с низкой индуктивностью или параллельные петли.

5. Параллельные скрещенные петли являются перспективными. С помощью этой техники можно построить петли с гораздо большей площадью, низкой индуктивностью и высокой верхней частотой. В то же время они демонстрируют диаграмму направленности очень маленькой петли. Таким образом, минимальный уровень шума широкополосной петли может быть уменьшен до приемлемого уровня для коротковолновых частот.

Valery
считается, что на входе усилительного каскада действуют эквивалентные источники шума Vn и In. В зависимости от сопротивления источника сигнала они могут вносить различный вклад в мощность шума (эквивалентного) на входе, и соответственно получается так, что КШ усилителя сильно зависит от сопротивления источника. На низких частотах получается, что наименьший КШ будет, когда сопротивление источника равно Vn/In=Rs.opt. Если для биполярных транзисторов это Rs.opt обычно десятки-сотни ом, то для полевых транзисторв в схеме с общим истоком это уже десятки-сотни килоом. На высоких частотах уже эти эквивалентные источники в какой-то степени раскоррелированы, то есть, у них есть какой-то сдвиг по фазе/времени, поэтому оптимальное сопротивление нагрузки будет комплексное, то есть , будет иметь активную и реактивную часть Zs.opt=Rs.opt+Xs.opt, и вообще на высоких частотах КШ будет зависеть и от активной части сопротивления источника и от реактивной части. Для всех ВЧ-СВЧ усилительных компонентов даются в даташитах шумовые параметры (в зависимости от частоты): Гs.opt - оптимальный комплексный коэффициент отражения от источника, который однозначно определяет величину Zs.opt, и Rn - шумовое сопротивление, определяет крутизну зависимости коэффициента шума от Zs. Формула для расчета КШ громоздка и сложна, кроме вышеуказанных параметров туда входит и Гs - коэффициент отражения реального источника сигнала (в комплексном виде). Если Вы когда-нибудь занимались разработкой приемников, хотя бы в рамках курсового проекта, Вам должно быть знакомо понятие "согласование по шуму/согласование по мощности". В приемниках часто приходится идти на компромисс, разменивая максимальную мощность сигнала на минимальный коэффициент шума. Как-то так это работает. А Ваш 1uH у рамки означает, что на частоте 1MHz рамка будет иметь реактивную часть своего комплексного сопротивления 6.28 Ohm, а на 10MHz уже будет 62.8 Ohm. Чтобы понять, как это скажется на коэффициенте шума, надо взять параметры конкретного усилителя и рассчитать Кш по той самой огромной формуле

btr
Почитайте изыскания Левкова, очень любопытный труд.

Левков, как практик, вызывает огромное уважение.
Нооо.., как "теоретик" никакой.
ИМХО

Для уменьшения индуктивности следует построить «толстую» проводящую петлю с низкой индуктивностью или параллельные петли.

Для уменьшения индуктивности нужно построить толстую проводящую петлю ???

2. Круглая форма петли - отношение L / Площадь должно быть минимальным.

Этот вывод вообще не понятен.

Proffessor

Спасибо, попробую "осмыслить".

Если вы когда-нибудь занимались разработкой приемников, хотя бы в рамках курсового проекта, Вам должно быть знакомо понятие "согласование по шуму/согласование по мощности".

Познакомился с согласованием по мощности только в преклонном возрасте.
Да и то, чисто из любознательности :)

У нас опять пропал экспериментатор, волнуюсь, не засосало ли его Болото? :)))

Proffessor
Левков и пишет, что самая вредная составляющая импеданса для маленьких рамочных антенн это индуктивность. Как раз она является частотно-зависимым параметром, уменьшающим ток антенны с ростом частоты. Меньше ток, больше затухание и меньше Ga. А вот активное сопротивление, наоборот, практически слабо влияет. Т.е. можно изготовить рамку как из меди, так и алюминия. Не в том смысле что рост R это хорошо, конечно наоборот, рамка должна иметь минимальное возможное активное сопротивление, а в том, что разные металлы дадут изменение удельного сопротивления в долях.
Но, а для улучшения шумовых свойств рамки, необходимо использовать большое сечение. Пока физический смысл последнего утверждения, так же как и Valery не совсем понял. Т.е. по принципу, как в теории МШУ, затухание в активном сопротивлении эквивалентно коэффициенту шума? И чем оно больше тем больше NF?

Что-то не очень хвалят антенну WellGood. По ссылке выше, не один радиолюбитель утверждает, что автор умышленно или случайно внес в конструктив искажения. Режимы транзисторов слишком жесткие. Если следовать точной схеме, то транзисторы работают в предельных по токах, перегреваются. Ну и с трансформатором там не все понятно. Поэтому многие советуют, опять-таки схемы болгарина. Дескать они проще и повторяемые.

btr
я бы добавил каскодное удлинение схемы, ставить ОБ уже более крепкими ВЧ-транзисторами. Они обеспечивают работу 2222ых на КЗ. Проблема маломощных БТ - сильный наклон выходной ВАХ при больших токах, чем выходной контур работает не особо линейно. Тогда можно оставить у 2222 напряжение 2...3 В на Uce и ток 50мА не будет проблематично.

Стыквка - прямая гальваническая без трансформатора, чтобы коллекторы 2222ых видели низкоомную нагрузку.

btr
Левков верно сказал о вреде индуктивной составляющей, он еще хотел сказать, что меньшую индуктивность при равной площади будет иметь рамка из более толстого провода, а это значит, что рамки одинаковой площади будут иметь одинаковое значение наведенной ЭДС, но рамка с толстым проводом передаст это ЭДС к нагрузке (входу усилителя) с большим значением, за счет того, что у нее меньше будет сказываться мешающее действие индуктивности. Активная часть сопротивления рамки тут ни при чем, дело в индуктивности. Активное сопротивление рамки тоже не единое целое, оно состоит из двух составляющих, это сопротивление излучения плюс сопротивление тепловых потерь в проводе рамки, если первое слагаемое фактически генерирует полезную мощность сигнала, то второе дает потери и мощности и ЭДС. Для расчета напряжения, поступающего к нагрузке, надо сопротивление потерь провода включить последовательно с индуктивным сопротивлением рамки и посчитать делитель напряжения. Левков там все эти формулы и приводит.

Valery
Для уменьшения индуктивности нужно построить толстую проводящую петлю ???
В первом приближении 2 параллельных индуктивности дадут вдвое меньшую индуктивность. Реально так не получается, т.к. индуктивности связаны по полю, но эффект есть.

2. Круглая форма петли - отношение L / Площадь должно быть минимальным.
Чем большую площадь охватывает рамка, тем больше энергии поля она соберет. Нужна наименьшая индуктивность, охватывающая максимальную площадь (точне,объём). И это именно круг, а не квадрат или прямоугольник. Хотя м.б. и некий квадратный ромб, более удобный конструктивно, от этого потери не слишком большие