Proffessor

Идеи носятся в воздухе, но некому воплощать. Может Вы начнете...
Конструирование и испытание антенн – дело захватывающее и азартное.
Я бы не против, но распыляться во все направления не представляется возможным.
Информации недостаточно. Тут нужен опытный спец. с академическими знаниями.
Хотя бы для того, что_бы направление давал.

Поляков призывает строить так наз. регенеративные антенны
Это Вы о рамочно-лучевой CFA, или о чём?

Silent Hunter

У меня хоть и есть антенное образование (четыре семестра грыз эту науку), но по всем направлениям одновременно двигаться нет возможности и занимаюсь антеннами я не по увлечению, а по необходимости зарабатывать копейки на хлеб насущный. В настоящее время занимаюсь NVIS передающими резонансными магнитными рамками и компактными диполями. До этого были разработки широкополосных ферритовых антенн для мобильных пеленгаторов. В ферритовых антеннах помогли советы израильского коллеги dinlar. Дальнейшие исследования по усовершенствованию приемных магнитных рамок нет смысла проводить, потому как используются они в составе больших антенных решеток 16х2 (шаг 6,4m) и там даже при малоэффективных антенных элементах получается значительный выигрыш по с/ш по сравнению с одиночной антенной за счет КНД и подавления заднего лепестка ДН.

У Полякова была статья о регенеративных антеннах в журнале CQ-QRP, №35.

Proffessor

Всё принято, для кого хобби(по интересам), а кому и хлеб насущный. Всё понятно.
Творческая у Вас профессия, но завидовать не буду. Сам знаю, где и как теряется азарт.
Но тем не менее, если будете периодически подходить с советом, я буду рад.
Всего доброго.

Есть желание собрать в среднесрочной перспективе ещё один экземпляр усилителя. Хочу попробовать использовать вместо отдельных транзисторов "подобранные пары" - некоторые производители выпускают "двойки" или "четверки" транзисторов с очень близкими характеристиками в одном корпусе. Это должно улучшить параметры усилителя. Более того, сам автор конструкции в конце концов пришёл к такому решению (это хорошо видно по фотографиям).

Главный вопрос к форумчанам: что именно можно применить и где это достать... В первую очередь интересуют "пары". :)

что именно можно применить

Может попробовать микросхему, как в этой статье: http://dl2kq.de/ant/3-96.htm

Статью читал...
Микросхему такую можно заказать с eBay, но для апериодической рамки она не подходит т.к. имеет высокое входное сопротивление. Нам же нужно, что Rвх было порядка нескольких Ом.

А что думаете про этот усилитель?

Вчера, копаясь в интернете, видел эту конструкцию. Я не специалист, но как минимум один момент меня смутил: как обеспечить идентичность характеристик верхнего и нижнего плеча усилителя? Транзисторы ещё хоть как-то можно обмерить в домашних условиях и выбрать пару из нескольких штук, а вот с операционными усилителями это сложнее и сильно дороже...

P.S. Некоторые вещи в схеме всё-таки вызывают вопросы: электролиты в цепи ВЧ-сигнала (С14 и C15), странное включение втроричной обмотки T2 и т.д.

syomin
как обеспечить идентичность характеристик верхнего и нижнего плеча усилителя
А о какой идентичности идет речь?
Если по коэффициенту усилиления, то резисторами.
Или речь о другом?

А вообще то сейчас много операционников, где на одном кристалле - два усилителя.
Там идентичность очень высокая.

Статью читал...
Микросхему такую можно заказать с eBay, но для апериодической рамки она не подходит т.к. имеет высокое входное сопротивление. Нам же нужно, что Rвх было порядка нескольких Ом.

Она по даташиту предназначена для работы с витой парой, там около 110 Ом вроде волновое. Наверно можно применить резистор (как КЩ применяет для флага) или трансформатор, как в выше приведенной голландской схеме.

alexis69
А что думаете про этот усилитель?
http://pa3ang.nl/wp/site-overview/wl1030-loop-antenne
Операционный усилитель - это просто и удобно, но несмотря на то, что OPA847 самый малошумящий, но получить с ним коэффициент шума усилителя менее 10dB невозможно, поэтому если мы хочем иметь коэффициент шума усилителя 2-3dB, надо возвращаться к старым и добрым дискретным транзисторам. Например, мне кажется схема Траска http://www.home.earthlink.net/~christrask/Wideband%20Loop%20Antenna%20Amplifier.pdf
более совершенна, чем схема Левкова, хотя бы отсутствием резисторов в сигнальном тракте, которые шумят.

Схему Траска сложно повторить. Я для себя прикидывал количество усилий, которое необходимо приложить, чтобы собрать этот усилитель, и решил, что оно того не стоит...

Делал
http://pa3ang.nl/wp/site-overview/wl1030-loop-antenne
Конструкция оказалась склонной самовозбуждению при неудачном размещении антенны.

prezent
У меня был промежуточный вариант тоже на OPA847 по схеме с нулевым входным сопротивлением. Рамка экранированная диаметром 1,5m. Возбуждение было при расположении рамки в непосредственной близости от металлических предметов.

http://www.radioscanner.ru/uploader/2014/wb_amp.rar
Обзор схем малошумящих широкополосных усилителей от Proffessora.
Все схемы отсимулированы по коэффициенту усиления и уровню гармоник для одинаковых условий: модель биполярного транзистора Gummel-Pun, напряжение питания +10V, ток коллектора 40mA, источник сигнала и нагрузка 50 Ohm, мощность входного сигнала 0 dBm, частота 8MHz.
Коэффициент шума для схем с резисторной ООС будет 5-6dB, для схем с трансформаторной ООС 3-4dB.
Как видно, по линейности (уровню гармоник) выигрывает тот вариант усилителя, у которого приведенное к коллектору сопротивление нагрузки побольше, но при этом снижается максимальная рабочая частота. Это связано с трудностями реализации трансформатора. Зато усилители с Rc=50 Ohm могут работать до 500MHz без проблем, если трансформаторы сделаны правильно. Сами трансформаторы - отдельная песня. Основное, что надо помнить, для расширения частотной полосы транса вверх надо уменьшать паразитную собственную емкость обмоток. Это достигается уменьшением диаметра намоточного провода, увеличением шага между витками и намотка с переменным шагом.

Proffessor, получается, что чем глубже ООС, тем больше нелинейные искажения? Я всегда считал, что ООС уменьшает искажения.

ats52
И я так считал, и вся прогрессивная наука об этом говорит. Но вот столкнулся в реальности...
Мое предположение такое. На уровень гармоник помимо глубины ООС также сильно влияет сопротивление коллекторной нагрузки транзистора Rc. Чем больше сопротивление нагрузки, приведенное к коллектору, тем меньше гармоники. Причем влияние нагрузки больше, чем влияние ООС. В усилителях Нортона и О-Дилла, при повышении коэффициента усиления одновременно уменьшается глубина ООС и увеличивается сопротивление нагрузки, приведенное к коллектору. Второй эффект не только компенсирует первый, но и перевешивает его, поэтому получается улучшение линейности. Другое дело, что трансформатор для этих усилителей при высоких значениях Gp получается трудно реализуемым для заданной полосы частот. Сигнал на коллекторе, который должен быть нагружен на килоомы, шунтируется паразитной емкостью обмотки транса или развязывающего дросселя или банальной емкостью монтажа. В частности, усилитель Нортона с усилением Gp=14dB (соотношение витков трансформатора 1:5:19) уже валит АЧХ выше 20MHz.

Нагрузка в коллекторе просто уже работает фильтром, я так понимаю.

ats52
Ну да, вот к примеру этот усилитель
http://www.cliftonlaboratories.com/Documents/Z10042AV%20Manual.pdf
Там параллельно трансформатору ОС включен развязывающий дроссель с индуктивностью 1mH. Сам трансформатор намотан проводом диаметром 0,4mm на довольно большом сердечнике, что уже подразумевает довольно большую емкость. Поэтому имеется завал на частотах выше 40MHz. На выходе - чистый ФНЧ.

Сегодня собрал балансный вариант усилителя Нортона с соотношением витков 1:5:19. Сердечники для трансформаторов ООС взял бинокли Fair-Rite 2873000302 с проницаемостью 2500 6х6мм, провод 0,12. Усиление получилось 13dB вплоть до 70MHz, дальше завал. Вообще теоретически должно быть усиление 14dB, но 1dB неизбежно и законно съедаются входным и выходным симметрирующими трансформаторами (TC1-42 Mini-Circits). От общего трансформатора ООС для обоих плеч балансного варианта пришлось отказаться из-за склонности к самовозбуждению при работе от реактивного источника сигнала (рамочной антенны).

Proffessor
Сегодня собрал балансный вариант усилителя Нортона с соотношением витков 1:5:19.

Если не секрет, чего удалось добиться в плане NF, OIP2, OIP3?

asv

Транзисторы NE85634, питание +10V, ток коллектора 40mA
NF=3,5dB
Условия измерения интермодуляции: f1=5MHz f2=8MHz P1=P2=0dBm
OIP2=+84dBm (f1+f2=13MHz)
OIP3=+44dBm (2*f2-f1=11MHz)
OIP3=+47dBm (2*f1+f2=18MHz)
OIP3=+45dBm (2*f2+f1=21MHz)

Спасибо. Очень достойные результаты.

Насколько реально их воспроизвести человеку аккуратному, знающему, за какую часть хватать паяльник, но не имеющему опыта в изготовлении широкополосных усилителей?

Насколько реально довести показатель OIP2 до 93 dBm и выше (характеристики некоторых зарубежных образцов)? Возможно, ценой увеличения энергопотребления.

asv
Быть аккуратным - необходимо, но недостаточно. Надо еще иметь в распоряжении дорогостоящие средства для измерения шума, нелинейностей. Без приборов воспроизведение результатов просто нереально. Часть нестандартных приборов, например, фильтры для измерения интермодуляций приходится делать самому.
На одном из экземпляров усилителя Нортона удалось увидеть IMD2=-104dBc (соответствует OIP2=104dBm) после балансировки плеч по постоянному току.

Фильтры, хорошие генераторы, хороший анализатор спектра - в наличии, равно как и понимание методики измерений. А вот опыта нет.

asv
Очень хорошо, теперь можно браться за дело. Начинать надо с постановки конкретной задачи.

Proffessor
У зарубежного образца для подражания характеристики таковы: NF = 4.5, G = 23 dB, IIP2 = 82, IIP3 = 27 dBm. Правда греется, как утюг, но это не так важно.

Меня бы устроило: NF < 5 dB, G = 20 - 26 dB, IIP3 >= 22 dBm, IIP2 >= 73 dBm. Диапазон частот - от 0.5 до 32 МГц. Параметры взяты исходя из требований по чувствительности и линейности приемного тракта в целом.

asv
Для такого усиления надо делать два каскада с G=10-13dB последовательно, на одном каскаде нелегко достичь таких интермодуляционных параметров. Далее надо определить требуемые IP для одного каскада.
Допустим, требуемое общее усиление G=24dB, тогда одного каскада G1=12dB. Общее для усилителя
OIP3=IIP3+G=46dBm. Учитывая, что при каскадном соединении






В общем, как видим IP3 каскадов, приведенные в одну общую точку, складываются точно по такому же принципу, как и параллельное соединение сопротивлений, но с учетом усиления.
Получается, если каскады одинаковы, для одного каскада надо иметь хотя бы OIP3(1)=49dBm. Это не учитывая коэффициент усиления каскада. Если учесть коэффициент усиления, OIP3 первого каскада можно снизить на величину его коэффициента усиления, то есть от него требуется лишь 49-12=37dBm. Таким образом, первый каскад OIP3(1)=37dBm, второй каскад OIP3(2)=49dBm.
Чтобы получить заданный коэффициент шума, оба каскада должны быть с трансформаторной ООС. Оба каскада могут быть сделаны по схеме Нортона с соотношением витков трансформатора ООС 1:4:11, только второй каскад еще и по схеме Траска с прямой связью (см. мой обзор, недавно выложеный).
Если схема предполагается балансная, OIP2 можно не рассматривать.
Ну это если бы делал я, но есть и другие пути
Можно конечно сделать на одном каскаде G=24dB с резистивными цепями ООС и с трансформаторной разгрузкой цепи коллектора, задав достаточно большой ток коллектора транзистора, или в плечо поставить по два транзистора впараллель. По результатам симуляции такого каскада ток коллектора должен быть не менее 150mA, можно поставить по три транзистора впараллель с током каждого 50mA или два транзистора по 75mA. Сопротивления резисторов обратной связи должны быть при этом Rf=863Ohm, Re=4.9Ohm. Какой при этом будет коэффициент шума, не берусь судить, если подойдет вариант, пробуйте. По рассеиваемой мощности двухкаскадный вариант почти вдвое меньше сеет тепла, чем однокаскадный.
Удачи.

Спасибо.

Присматриваемся к усилителю Криса Траска. Главное понять порядок намотки трансформаторов. Схему можно представить в более удобоваримом виде.

Здесь сохранена авторская нумерация элементов. Как видим, некоторые трансформаторы можно разбить на две независимые части (секции), не связанные магнитно. Автор намотал секции скрученными проводами на разных окнах бинокулярного сердечника, но в принципе ничто не мешает мотать на разных кольцевых сердечниках. Транзисторы Q2, Q6, предназначенные для формирования напряжения базового смещения всех транзисторов и термостабилизации его, можно заменить простым резисторным делителем напряжения. Токи коллекторов транзисторов первого каскада должны быть 20mA, второго каскада 30mA. Напряжение питания в фидере +12V. Трудности могут вызвать реализация малых сдвоенных индуктивностей L1 и L2. Мне представляется, L1 (4.3nH) можно мотать без сердечника просто скрученными тонкими проводами, а вот для L2 нужен ВЧ феррит с проницаемостью 30-100. В принципе возможно на ферритовой трубочке из-под разломанного стандартного дросселя типа Д/ДМ.