Активная антенна, проектирование согласующего устройства Опции

[DEM_ALEX]

Доброго дня.

Стоит задача сделать активную приемную антенну. Диапазон частот 50 МГц- 3 ГГц. В качестве самой антенны есть симметричный вибратор с входным сопротивлением порядка 200 Ом.
Возник вопрос. Как лучше сделать 1. Поставить симметрирующее устройство (и трансформатор), а затем уже усиливать сигнал. или 2. сделать дифференциальный усилитель в качестве входного каскада и симметрирующего устройства как описано в этой ветке

Что можно использовать в качестве симметрирующего устройства в таком широком диапазоне частот? Трансформатор по типу что стоят в "польских" антеннах? или можно балун на длинной линии с феритовымы кольцами как на картинке?

[Proffessor]

Доброго дня.

Стоит задача сделать активную приемную антенну. Диапазон частот 50 МГц- 3 ГГц. В качестве самой антенны есть симметричный вибратор с входным сопротивлением порядка 200 Ом.
Возник вопрос. Как лучше сделать 1. Поставить симметрирующее устройство (и трансформатор), а затем уже усиливать сигнал. или 2. сделать дифференциальный усилитель в качестве входного каскада и симметрирующего устройства как описано в этой ветке

Что можно использовать в качестве симметрирующего устройства в таком широком диапазоне частот? Трансформатор по типу что стоят в "польских" антеннах? или можно балун на длинной линии с феритовымы кольцами как на картинке?

Вряд ли возможен вибратор с активным входным сопротивлением 200ом в полосе 50-3000MHz. Обычно импеданс даже самых широкополосных вибраторов довольно прилично гуляет по частоте. Чтобы общий коэффициент усиления антенны имел минимальную зависимость от частоты, в особенности чтобы не проваливался на нижних частотах, надо пойти по варианту 2: подключить вибратор непосредственно к балансному усилителю на полевых транзисторах, а на выходе - симметрирующий трансформатор. Сам недавно макетировал подобную антенну на полосу 30-1000MHz. Поставил два транзюка ATF-54143 (питание 5V, ток 60mA), на выходе последовательно два трансформатора 4:1 и 1:1. Вибратор - плоская "бабочка" на стеклотекстолите.
Успехов!

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 26 2011, 06:58

[DEM_ALEX]

Спасибо за ответ.
Появились еще вопросы. Сигнал с одного из плеч вибратора нужно подать на затвор транзистора через разделительный конденсатор. Туда же подать смещение через дросель. Нужна ли там цепь согласования и что она из себя будет представлять.

А транзисторы лучше биполярные или полевые? Коэффициетн шума не очень принципиален, но меньше - лучше.

[Proffessor]

Спасибо за ответ.
Появились еще вопросы. Сигнал с одного из плеч вибратора нужно подать на затвор транзистора. Туда же подать смещение через дросель. Нужна ли там цепь согласования и что она из себя будет представлять.

Цепь согласования не нужна. Без нее коэффициент усиления близок к 0dB во всей полосе.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[DEM_ALEX]

А резисторы R7 и R10 для выравнивания плеч?
С6, С9 и L22 - это выходная цепь соласования с нагрузкой 390 Ом?
Вопрос еще по трансформаторам: нашел у M/A такой, но он до 2500 Мгц, у минисекитс не нашел ничего подходящего. У кого еще посмотреть можно готовый до 3000 МГц? Или наведите на литературу как самому сделать.

[Proffessor]

А резисторы R7 и R10 для выравнивания плеч?
С6, С9 и L22 - это выходная цепь соласования с нагрузкой 390 Ом?
Вопрос еще по трансформаторам: нашел у M/A такой, но он до 2500 Мгц, у минисекитс не нашел ничего подходящего. У кого еще посмотреть можно готовый до 3000 МГц? Или наведите на литературу как самому сделать.

У одного плеча усилителя нагрузка 100 ом относительно земли а не 390 (одно плечо трансформатора T1). Цепочка C6-R7-L9 (C12-R10-L10) для дополнительного согласования выходного сопротивления транзистора с нагрузкой 100 ом (предварительно рассчитывал в симуляторе AWR, используя S-параметры транзистора). Резисторами R7, R10 конечно, можно выравнивать усиление или балансировать по минимуму IMD2, но для этого лучше регулировать токи транзисторов.
Транзисторы желательно полевые, чтобы на тех частотных участках, где модуль входного полного сопротивления вибратора имеет всплески вверх, не уменьшалось напряжение на входе усилителя и тем самым не допустить провала антенного коэффициента усиления.
Широкополосный трансформатор 1:4 и на 50-3000MHz конечно проблема (Coilcraft, Murata?). Можно попробовать вообще без него, использовать только трансформатор 1:1 ETC1-1-13 (он вроде бы до 3000MHz). Тогда одно плечо усилителя будет нагружено на 25 ом, что чревато некоторой потерей усиления.
Расчет трансформаторов? "Лондон, Томашевич. Справочник по высокочастотным трансформаторным устройствам".

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 26 2011, 16:52

[DEM_ALEX]

А какаво назначение резисторов R8 и R11?

[Aner]

Подскажите какой динамический диапазон у усилителя получился, что закладывали в расчеты и что получили в реальности, IMD2, IMD3?
Если конечно измеряли.

[Proffessor]

А какаво назначение резисторов R8 и R11?

Для получения минимального коэффициента отражения по выходу (подбор).

Подскажите какой динамический диапазон у усилителя получился, что закладывали в расчеты и что получили в реальности, IMD2, IMD3?
Если конечно измеряли.

Не измерял. Предположительно OIP3=+38dBm.

[Aner]

OIP3=+38dBm, да это прилично если во всем диапазоне. По опыту скажу, что пролучить такое в реальности, потребуется не одна ревизия плат. Расположение и технологии еъедят свои децибелы. Хотя у вас может и не стоят такие требования.

[Proffessor]

OIP3=+38dBm, да это прилично если во всем диапазоне. По опыту скажу, что пролучить такое в реальности, потребуется не одна ревизия плат. Расположение и технологии еъедят свои децибелы. Хотя у вас может и не стоят такие требования.

Правильно рассуждаете.
Просто с меня пока не спрашивали, не было конкретных требований по динамике, вот и не измерял. Мне , конечно, самому интересно, когда сделаю, не знаю, но непременно поделюсь результатами. Проблема еще с методикой измерений. Если я, например, измеряю IP2-IP3 в КВ диапазоне, то использую разделительные фильтры для суммирования сигналов двух генераторов и отфильтровки тональных составляющих перед подачей на спектроанализатор. А здесь на 30-1000MHz придется использовать для суммирования генераторов обыкновенный широкополосный сплиттер и без разделительного фильтра на выходе усилителя. Не знаю, хватит ли динамического диапазона спектроанализатора, чтобы интермодуляции спектроанализатора не мешали увидеть интермодуляции испытуемого усилителя (спектроанализатор FSEB30 Rohde@Schwarz).
Песня о динамическом диапазоне будет не полной, если не сказать о шумах по выходу (имеются в виду внутренние шумы усилителя). Измерение коэффициента шума по выходу - это отдельная проблема, связанная с экранированной камерой (ее наличием). В данном случае маленькая коробка не подойдет, чтобы не изменять импеданс вибратора, который тоже влияет на шумы.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 26 2011, 16:59

[Aner]

Несмотря на то что это Rohde@Schwarz, этот из дешевых простеньких. С ним неудастся намерить. Посмотрите в сторону хороших вектрников.

[noise1]

Как Вы в принципе собираетесь измерять шумы? Это в диапазоне 50-3000 МГц? Если бы входное сопротивление было 50 Ом, проблем нет, но у Вас входное сопротивление не 50 Ом. все ГШ расчитаны и калибруются в 50 омном тракте. На ВЧ 1-3 ГГц можно ставить ферритовые вентили, а как на НЧ согласовать? На этих частотах только по точкам измерять. Экранированная камера как раз незачем. Интересно, поделитесь методикой, если будите измерять.

[Proffessor]

Как Вы в принципе собираетесь измерять шумы? Это в диапазоне 50-3000 МГц? Если бы входное сопротивление было 50 Ом, проблем нет, но у Вас входное сопротивление не 50 Ом. все ГШ расчитаны и калибруются в 50 омном тракте. На ВЧ 1-3 ГГц можно ставить ферритовые вентили, а как на НЧ согласовать? На этих частотах только по точкам измерять. Экранированная камера как раз незачем. Интересно, поделитесь методикой, если будите измерять.

Дело в том, что для активной антенны надо измерить шум, который дает сам усилитель, а не внешний шум. В антенной технике вместо коэффициента шума используется понятие шумовой температуры или то же самое спектральная плотность шума. Если даже используется термин "коэффициент шума", то только как нормирующий множитель для спектральной плотности шума в единицах dB*kT. Для того, чтобы оценивать динамический диапазон и чувствительность, надо знать спектральную плотность шума на выходе усилителя (а не коэффициент шума) при условии, что ко входу усилителя подключен штатный источник сигнала, коим является вибратор. Никакой ГШ при этом не нужен. И мне входное сопротивление усилителя знать не надо. ГШ используют при измерении коэффициента шума усилителей и приемников, а меня интересует спектральная плотность теплового шума, рожденного самим усилителем на выходе. Отсеять внешние шумы при измерении можно только надежной экранировкой. Измерять спектральную плотность шума можно спектроанализатором. Многие спектроанализаторы имеют режим шумового маркера, дающего результат в dBm/Hz. Собственные шумы спектроанализатора можно легко учесть при этом.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 26 2011, 19:45

[Proffessor]

Моя антенна до 1000MHz. Выше начинается провал ДН в главном направлении.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 26 2011, 19:52

[noise1]

Спасибо, это Вы мне про СПМШ обьяснчете???Какой спектроанализатор? Вы измерением КШ занимались? Я Вам обьяснил, как нужно измерять КШ(F, КТо, ед СПМШ, дБ) . В дБм/Гц можно фазовые шумы гетеродина измерить, но не широкополосных устройств. Методики измерения Кш ВНИИФТРИ выпускает. Только не спектральную плотност, а спектральную плотность мощьности шумов. Можно измерять в любых единицах. которые я привел, они взаимосвязаны, например 2 ед СПМШ =3 дБ =300К. Если можете измерить Кш усилителя без калиброванного ГШ, это что то новое, нигде в мире этого не могут. Принципиальная ошибка, у Вас ко входу усилителя подключен вибратор, который имеет собственные неизвестные шумы. поэтому Вы получите мощьность шума на выходе системы, но не усилителя. Что и как шумит Вы не узнаете.Прчем все рассогласования будут искажать истинную картину шума каждого элемента устройства. Вы думаете мой ник с потолка?

[DEM_ALEX]

Спасибо за книгу. Буду восполнять пробелы.
Правильно ли я понимаю: если у меня в каждом плече сопротивление будет 100 Ом, то поставив симметрирующий трансформатор 1:1 (балун) получу несимменричную линию 50 Ом.

2 noise1

Не дадите ссылку на методику измерения коэффициента шума усилителей.

[Proffessor]

Спасибо, это Вы мне про СПМШ обьяснчете???Какой спектроанализатор? Вы измерением КШ занимались? Я Вам обьяснил, как нужно измерять КШ(F, КТо, ед СПМШ, дБ) . В дБм/Гц можно фазовые шумы гетеродина измерить, но не широкополосных устройств. Методики измерения Кш ВНИИФТРИ выпускает. Только не спектральную плотност, а спектральную плотность мощьности шумов. Можно измерять в любых единицах. которые я привел, они взаимосвязаны, например 2 ед СПМШ =3 дБ =300К. Если можете измерить Кш усилителя без калиброванного ГШ, это что то новое, нигде в мире этого не могут. Принципиальная ошибка, у Вас ко входу усилителя подключен вибратор, который имеет собственные неизвестные шумы. поэтому Вы получите мощьность шума на выходе системы, но не усилителя. Что и как шумит Вы не узнаете.Прчем все рассогласования будут искажать истинную картину шума каждого элемента устройства. Вы думаете мой ник с потолка?

dBm/Hz - это и есть спектральная плотность, в милливатах на герц (в логарифмическом масштабе). По умолчанию она всегда по мощности. Не существует приборов или методик, которые бы давали частотную зависимость спектр.плотности сразу в широкой полосе (по примеру анализаторов цепей с трекинг-генератором), поэтому измерять приходится на фиксированных частотах.
Не сомневаюсь, что на коэффициенте шума Вы собаку съели, но для антенны понятия КШ не существует. Приемная антенна с точки зрения электротехники есть двухполюсник, который имеет выход, но не имеет входа. Есть шумовая температура антенны T, или ее СПМШ=kT. Что и как шумит внутри антенны, антенщиков интересует лишь с точки зрения минимизации выходной СПМШ, обусловленной тепловыми шумами. В любом случае измеряют СПМШ на выходе антенны, или в случае активной антенны, выходной СПМШ активной антенны, то есть выходная СПМШ системы вибратор-усилитель. Собственная СПМШ вибратора, который он дает в экранированной камере не может превысить kT0 (-174dBm/Hz), какой бы у него ни был импеданс, фундаментальные законы физики не позволяют. Согласен, антенный усилитель имеет свой коэффициент шума. Импеданс вибратора влияет на коэффициент шума антенного усилителя, и, конечно, на выходную СПМШ усилителя, но опять-таки, здесь важен результат, поэтому измеряют СПМШ на выходе усилителя при подключенном вибраторе при отсутствии внешнего шума. Затем для оценки чувствительности антенны по напряженности поля или по плотности потока мощности выносят антенну на открытое пространство и получают суммарную СПМШ антенны, которая для хорошей антенны должна хотя бы на 3dB превышать тепловую СПМШ (реально такое соотношение можно обеспечить на частотах не выше 100-150MHz). Также сравнивают внутреннюю шумовую температуру активной антенны с шумовой температурой внешнего пространства, или по Маркову-Сазонову вычисляется абсолютная чувствительность антенны в dB на градус шумовой температуры: делится антенный коэффициент усиления на внутреннюю шумовую температуру.
Согласен, точность измерения СПМШ с калиброванным ГШ методом сравнения выше, чем просто измерять спектроанализатором на фиксированных частотах, но не всегда и не у всех имеется калиброванный ГШ.
Да, приходилось измерять КШ без ГШ, да простит меня весь мир. Измерял КШ тюнера L-диапазона. Так как КШ численно равен эквивалентной СПМШ, приведенной ко входу и пронормированной относительно kT, спектроанализатором измерял СПМШ на выходе (в dBm/Hz), затем через коэффициент передачи пересчитывал на вход. Теоретически вроде правильно, но погрешность одному Вам известно какая.

Спасибо за книгу. Буду восполнять пробелы.
Правильно ли я понимаю: если у меня в каждом плече сопротивление будет 100 Ом, то поставив симметрирующий трансформатор 1:1 (балун) получу несимменричную линию 50 Ом.

2 noise1

Не дадите ссылку на методику измерения коэффициента шума усилителей.

Если на симметричном входе простейшего симметрирующего трансформатора желательно иметь входное сопротивление плеча 100ом или, тем самым, дифференциальное входное сопротивление 200 ом, то несимметричный выход должен быть нагружен на 200 ом. При этом волновое сопротивление линии внутри трансформатора также должно быть 200ом, но проблема в том, что на практике чем выше волновое сопротивление трансформатора, тем он менее широкополосный. Если нагружаем выход на стандартное 50ом, то входное сопротивление плеча со стороны симметричного входа 25 ом. Трансформатор 50/50 ом легче реализуется в широкой полосе.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 27 2011, 08:59

[DEM_ALEX]

Большое спасибо за подробное объяснение. Теперь все понятно.

[noise1]

Для широкополосного измерения Кш существуют измерители Х5....., Аджелент и т.д. Измерить шумы тракта, без антенны не проблема, Как писал, на вход ГШ и между ним и входом усилителя согласующее устройство. На НЧ, обычный П контур, на частотах более 500 МГц , согласующие трансформаторы сопротивлений , выпускаются стандартные из состава ХК5-49 (500-1800 Мгц), Х5-29 (1-4ГГц), Х5-32 (3,2-12 ГГц) и т.д. , до 38 ГГц. Правда в этом случае придется измерять по точкам, т.к. согласование получается в очень узком диапазоне. Антенны не измерял, поэтому и спросил, как это делается. Вероятно измерив Кш усилителя можно подсоединить антенну и посмотреть , что получится. При малых шумах экранировка очень сложная. Даже камеры с двойной экранировкой и с покрытием радиопоглощающем материалом не помогут. Просачивание по сети( ставили отдельный источник) и уходили под землю. Фокус в том, что проявляются шумы самой камеры.
Методики измерения хорошо описаны Алмазов-Довженко " Измерение шумов в СВЧ диапазоне". Работает на "ИСТОК". Если надо, вышлю ТО от измерителей Кш, там все расписано. Можно обратится во ВНИИФТРИ Уздин Р.И., это хранитель эталонов ГШ и нач. лаборатории. Компетентней его по измерению шумов в стране нет.
Если Вы на Украине, то на Киевский "САТУРН", они занимаются измерением шумов.

Сообщение отредактировал noise1 - Nov 27 2011, 14:04

[ledum]

В принципе применяются методы замещения набором калиброванных антенн, или описанные в http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/downl...p1&type=pdf и http://www.astro.caltech.edu/USNC-URSI-J/O...161_Gawande.pdf - это уже больше оценочные методы, чем измерения ИМХО.
На Сатурне тройку лет назад надо было провести измерение шумов усилителя 250МГц - полдня искали калибровку ГШ от Х5-30. Не нашли. Так давно они не проводили измерения. Спасло, что хозяин прибора на память помнил некоторые значения - таки померяли. Народ тихо дожидается пенсий. По крайней мере тогда.

Сообщение отредактировал ledum - Nov 28 2011, 10:26

[noise1]

Как измерили? Х5-30 имеет диапазон 2-120 МГц. 250 МГц можно Х5-9, Х5-15, ХК5-48 ....- 50. ГШ каждый год должны аттестовываться. Жаль, что так с Сатурном, там хорошие транзисторы на арсениде галлия делали. Для космоса тоже много работали. Успехов Вам.

[ledum]

Могу и ошибаться. Времени достаточно прошло, а измерение было разовое. Но прибор мне внешне сильно напомнил Х5-29, с которым я долго работал. Да и вроде Х5-30 10-1250МГц. Мы делали свой источник шума на вольфрамовой спирали от лампочек (это до такой степени так плохо было в моем НИИ), на нагретом/холодном прецизионном резисторе 0603 и на обратнопробитом эмиттерно-базовом переходе BFR93 или 2SC3356. У Бердера на Элисате (фирма при Сатурне) нам надо было только подтвердить наши измерения. С эмиттерно базовым пробоем и аттенюатором получилось достаточно приемлемо (цифры Кш были в пределах 1-3дБ). Но еще раз - это все в далеком прошлом.

[noise1]

Если у Вас кто то есть в России, могу твердотельный ГШ переслать с калибровкой 10 -4000 МГц, или на ГШВ-1А(2Д2С) 2-600 МГц, у которого можно плавно изменять Кш. Это все наши установки, от Х5-9 до ХК5-50. Если есть вопросы, skype noisex5-xx1

[ledum]

Спасибо, может года 3 назад это было бы очень актуально, но сейчас мы все уволились с прежнего места работы и ушли в другую область - ЦО спутниковых сигналов. Здесь бываю просто уже по привычке. Но, я думаю, народу здесь такие вещи весьма нужны и он воспользуется Вашим предложением.

[DEM_ALEX]

Если у Вас кто то есть в России, могу твердотельный ГШ переслать с калибровкой 10 -4000 МГц, или на ГШВ-1А(2Д2С) 2-600 МГц, у которого можно плавно изменять Кш. Это все наши установки, от Х5-9 до ХК5-50. Если есть вопросы, skype noisex5-xx1

Боюсь показаться нескромным, но если бы Вы нам его "переслали" моей благодарности не было бы предела.

[noise1]

Боюсь показаться нескромным, но если бы Вы нам его "переслали" моей благодарности не было бы предела.

Адрес? Это будет после нового года. Сейчас очень занят в миллиметрах. Устроит?

[DEM_ALEX]

Устроит. Очень Вам благодарен.
Интересует твердотельный ГШ 10 -4000 МГц.

[noise1]

Наткнулся на программу расчете Кш антенн. Может кому интересно.
http://www.om6aa.eu/antc.php

[tsw]

Proffessor, у Вашей антенны размеры антенных элементов примерно какие? А можно фото всей конструкции?

[Proffessor]

Proffessor, у Вашей антенны размеры антенных элементов примерно какие? А можно фото всей конструкции?

Общая длина вибратора 290mm. Справа - пассивный широкополосный вертикальный несимметричный вибратор, относительно которого оценивается выигрыш в коэффициенте усиления. В середине диапазоно он +20dB, на краях опускается до +10dB.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 30 2011, 16:10

Эскизы прикрепленных изображений

 

[tsw]

Большое спасибо за ответ.

[tsw]

Не отпускает эта тема
Proffessor, при измерении коэффициента усиления какое примерно было расстояние между приемной и передающей антеннами?
И еще - не проводили ли такой эксперимент: поворот антенны вокруг горизонтальной оси на 180 градусов, как при этом изменятся показания приборов?
Спрашиваю вот почему: антенна таких размеров на низких частотах должна показывать заметный антенный эффект (прием на фидер). То есть, если поднести к фидеру руку и прикоснуться, или перевернуть антенну - приборы должны все это хорошо "чувствовать". У Вас такое наблюдалось? Спасают ли от таких явлений трансформаторы на выходе или нужно применять дополнительные меры (может быть, ферриты на фидер надеть)?

[Proffessor]

Proffessor, при измерении коэффициента усиления какое примерно было расстояние между приемной и передающей антеннами?
И еще - не проводили ли такой эксперимент: поворот антенны вокруг горизонтальной оси на 180 градусов, как при этом изменятся показания приборов?
Спрашиваю вот почему: антенна таких размеров на низких частотах должна показывать заметный антенный эффект (прием на фидер). То есть, если поднести к фидеру руку и прикоснуться, или перевернуть антенну - приборы должны все это хорошо "чувствовать". У Вас такое наблюдалось? Спасают ли от таких явлений трансформаторы на выходе или нужно применять дополнительные меры (может быть, ферриты на фидер надеть)?

Сравнительные измерения по отношению к "кактусу" - по приему внешних сигналов.
Абсолютный коэффициент усиления не измерялся за отсутствием калиброванных антенн и безэховой камеры. По антенному эффекту завтра проверю. По идее при горизонтальном наклоне должен проявить себя поляризационный эффект. Например, если принимается сигнал с вертикальной поляризацией и диполь установлен вертикально, при наклоне уровень должен уменьшаться. Антенный эффект фидера, если он есть, должен сглаживать эту зависимость, то есть сводить поляризационные свойства диполя на нет.

Сообщение отредактировал Proffessor - Mar 18 2012, 17:55

[Proffessor]

Не отпускает эта тема
Proffessor, при измерении коэффициента усиления какое примерно было расстояние между приемной и передающей антеннами?
И еще - не проводили ли такой эксперимент: поворот антенны вокруг горизонтальной оси на 180 градусов, как при этом изменятся показания приборов?
Спрашиваю вот почему: антенна таких размеров на низких частотах должна показывать заметный антенный эффект (прием на фидер). То есть, если поднести к фидеру руку и прикоснуться, или перевернуть антенну - приборы должны все это хорошо "чувствовать". У Вас такое наблюдалось? Спасают ли от таких явлений трансформаторы на выходе или нужно применять дополнительные меры (может быть, ферриты на фидер надеть)?

Проверил по самой мощной FM-станции на 100,8MHz на спектроанализаторе. В вертикальном положении диполя уровень сигнала -39dBm. Наклон влево на 45град дает повышение на 3dB, наклон вправо на 45 и на 90град дает уменьшение на 3dB, ферритовые кольца, надетые на фидер (1,5м кабеля RG58) у антенны ничего не меняют. По-моему, все просто, прямой видимости нет, сигнал в условиях комнаты меняет поляризацию и может быть даже на круговую. Это если бы на крыше проверить, но пока нет возможности. В комнате все же влияние местных предметов может быть существенным.
А вот только что на трехметровом расстоянии запитал "кактус" на 99MHz с генератора Г4-158 и увидел поляризационную развязку 17dB с ферритом и всего 7dB без феррита. Причем минимум сигнала при наклоне где-то 45град, наверное из-за влияния близких железяк. Так что феррит на фидере нужен... (5 колец К16х8х6 проницаемостью 2000)

Сообщение отредактировал Proffessor - Mar 19 2012, 09:37

[tsw]

Спасибо, много информации для размышлений.
Все-таки самый лучший способ определения антенного эффекта – именно поворот вибратора на 180 градусов. На одной частоте не всегда удается увидеть, может сильно изменяться по диапазону.
Развязку по радио- и ТВ станциям смотреть опасно (ИМХО), т. к. не всегда их поляризация известна, а многие работают с горизонтальной поляризацией.
Смотрели как-то влияние ферритов на антенный эффект укороченной антенны. Если их закрепить на фидере в одном месте, эффект не исчезает, а только перемещается по диапазону. Картина улучшается при размещении ферритов по фидеру равномерно (и почаще ). У Rohde & Schwarz вообще часть кабеля покрыта кольцами всплошную:

[Proffessor]

Смотрели как-то влияние ферритов на антенный эффект укороченной антенны. Если их закрепить на фидере в одном месте, эффект не исчезает, а только перемещается по диапазону. Картина улучшается при размещении ферритов по фидеру равномерно (и почаще ). У Rohde & Schwarz вообще часть кабеля покрыта кольцами всплошную:

Запасаться ферритовыми трубками и кольцами - святое дело.

Сообщение отредактировал Proffessor - Mar 20 2012, 15:16

[tduty5]

Что это за антеннки, можно узнать?

[tsw]

Что это за антеннки, можно узнать?

Вверху - пеленгационная антенная система Rohde & Schwarz ADD253:
http://www2.rohde-schwarz.com/product/ADD253.html
Внизу - приемная антенна Rohde & Schwarz HE500:
http://www2.rohde-schwarz.com/en/products/...nnas/HE500.html

[Proffessor]

Здесь http://www.radioscanner.ru/forum/topic45027-2.html#msg884638 я привел результаты вичислений КПД и КУ своей антенны в диапазоне частот 100-1000MHz. Ниже 100MHz не приводятся S-параметры транзисторов ATF54143. В принципе КПД=23dB хорошо стыкуется с результатом сравнения с кактусом по внешнему сигналу на частоте 460MHz. Там был выигрыш по уровню сигналов на 20dB и выигрыш по отношению сигнал/шум был 13dB.

Сообщение отредактировал Proffessor - Mar 23 2012, 14:15

[Pir0texnik]

Цепь согласования не нужна. Без нее коэффициент усиления близок к 0dB во всей полосе.

Proffessor, а из каких соображений выбирались номиналы R5 и R6 (в вашем варианте схемы еще наверно и R7) ?
Читал аппликейшн ноут 1222 на 54143, но из нее как их подбирать как-то не очень понятно...

[Proffessor]

Proffessor, а из каких соображений выбирались номиналы R5 и R6 (в вашем варианте схемы еще наверно и R7) ?
Читал аппликейшн ноут 1222 на 54143, но из нее как их подбирать как-то не очень понятно...

Посмотрите Application Note 5057 "A 100MHz to 500MHz Low Noise Feedback Amlifier", номиналы R5, R6 взяты оттуда один к одному, это вроде бы дополнительная развязка цепей смещения и питания, там еще последовательный резистор в стоке тоже 4,7R, скорее для согласования по выходу. Просто в той аваговской схеме применена параллельная ООС, понижающая выходное сопротивление каскада. У меня же получается наоборот - высокое выходное сопротивление из-за отсутствия ООС, поэтому для досогласования по результатам моделирования схемы в AWRDE я поставил параллельные резисторы R8, R11. Но оставил место под R7, R10 на всякий случай, может придется гасить возбуд... Но возбудов нет, поэтому у меня они по 0 ом.

Сообщение отредактировал Proffessor - Apr 24 2012, 06:22

[EVS]

Частота 30МГц. Диполь длиной 0.03 длины волны. Сопротивление излучения 0.2-0.3 Ома, остальное - потери. Посадив его на материал с тангенсом потерь 0.02 получаем эффективность всего излучателя ну пусть даже 5 процентов. В чем смысл введения текстолита, на обогрев которого идет оставшиеся 95?

[Proffessor]

Частота 30МГц. Диполь длиной 0.03 длины волны. Сопротивление излучения 0.2-0.3 Ома, остальное - потери. Посадив его на материал с тангенсом потерь 0.02 получаем эффективность всего излучателя ну пусть даже 5 процентов. В чем смысл введения текстолита, на обогрев которого идет оставшиеся 95?

Для диполя из тонкого провода оно так и будет, но вообще-то для плоского диполя данной конфигурации (бабочка) на 30MHz сопротивление излучения 3,45ом (рассчитал uve в пакете HFSS). А по какой методе Вы посчитали эквивалентное сопротивление потерь в стеклотекстолите, из которого следует КПД=5%?
Стеклотекстолит специально не вводился, просто оказалось технологически проще всю антенну вместе с усилителем выполнить как единую плату. Посмотрите хотя бы изображение внутренностей пеленгационной кольцевой решетки Роде-Шварца в этой же ветке (пост №36). Обратите внимание, как там выполнены диполи.

Сообщение отредактировал Proffessor - Apr 24 2012, 13:45

[EVS]

Для малого диполя (Lam/50 < Ldip < Lam/10) сопротивление излучения в первом приближении Rr=20*pi^2*(Ldip/Lam)^2 и практически не зависит ни от диаметра ни от формы.
Прикидочный расчет дает в IE3D эффективность около 3% на бесконечном диэлектрике, HFSS - около 3.5 на конечном.

[Pir0texnik]

Посмотрите Application Note 5057 "A 100MHz to 500MHz Low Noise Feedback Amlifier", номиналы R5, R6 взяты оттуда один к одному, это вроде бы дополнительная развязка цепей смещения и питания, там еще последовательный резистор в стоке тоже 4,7R, скорее для согласования по выходу. Просто в той аваговской схеме применена параллельная ООС, понижающая выходное сопротивление каскада. У меня же получается наоборот - высокое выходное сопротивление из-за отсутствия ООС, поэтому для досогласования по результатам моделирования схемы в AWRDE я поставил параллельные резисторы R8, R11. Но оставил место под R7, R10 на всякий случай, может придется гасить возбуд... Но возбудов нет, поэтому у меня они по 0 ом.

Поставил R5 (делаю с пассивным смещением) равным 1МОм, тогда он ни на что в RF части усилителя не влияет и деталей не надо лишних... Вроде по модели в АДС все токи и напряжения получаются как надо. Основной анализ идет по готовым s2p аваги (соответственно ток и напряжение к ним подгоняю), по ним усилитель получается и стабильный, и как надо согласованный, надеюсь в жизни тоже все будет нормально.

[tsw]

Proffessor, не измеряли ли при отключенных антенных элементах коэффициент передачи только усилителя? Если да, то сколько примерно получается и как изменяется по диапазону?

[Pir0texnik]

этот коэф. часто как бы сильно непросто померить... отключить антенну сложно, т.к. усилитель рассчитан на работу с конкретно ее импедансом и с конкретно ее (наверно) способом подключения, поэтому присоединив на вход (как-то) 50Ом-ный коаксиал мы очень сильно изменим согласование по входу и как следствие NF, усиление и тд.
По хорошему надо мерить в безэховой камере 3D ДН антенны и смотреть в конечном итоге КУ. В активной антенне нельзя(и наверно не нужно) разделять понятие КУ антенны и собственно усиление усилителя, это единое целое.

[EVS]

... мы очень сильно изменим согласование по входу и как следствие NF, усиление и тд.

Да где-ж вы тут согласование-то нашли ?

[Proffessor]

Да где-ж вы тут согласование-то нашли ?

Скорее всего имеется в виду конкретное значение коэффициента согласования, который зависит от импеданса диполя и входного импеданса усилителя. Изменение коэффициента согласования влечет изменение коэффициента шума и антенного коэффициента усиления.
Вот результаты моделирования самого усилителя в AWRDE (без диполя). S-модель транзистора официальная от производителя. Здесь VTG - коэффициент передачи по напряжению, MSG - максимальный устойчивый коэффициент усиления.

Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 24 2012, 18:17

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Pir0texnik]

Скорее всего имеется в виду конкретное значение коэффициента согласования, который зависит от импеданса диполя и входного импеданса усилителя. Изменение коэффициента согласования влечет изменение коэффициента шума и антенного коэффициента усиления.

именно так.

не совсем понял идею "максимального устойчивого коэффициента усиления"...
это типа макс КУ при котором усилитель все еще стабилен? я чего переспрашиваю, этот коэф. - это как бы вообще принципиально возможный максимальный КУ для данного усилителя или просто некий стабильный КУ(не гарантированно 100% мах), который получился после проб и ошибок и это его просто так назвали?

[Proffessor]

не совсем понял идею "максимального устойчивого коэффициента усиления"...

Это не идея, а стандартный параметр усилителя. В англоязычных источниках - maximum stable gain. Отправлять к учебникам - банально, ликбез разводить влом.

Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 25 2012, 05:11

[Pir0texnik]

Не, ну чего прям так отправлять...
Я никогда не пользовался этим параметром из-за того, что он не самый информативный, т.к. подразумевает идеальное согласование на входе и выходе. S21 гораздо интереснее(жизненнее), особенно применительно к активной антенне.

[tsw]

Вот результаты моделирования самого усилителя в AWRDE (без диполя). S-модель транзистора официальная от производителя.

Тут есть один момент. S-параметры транзистора измерены производителем на плате с согласующими цепями. А вот что дает транзистор отдельно и как его входные характеристики сопрягаются с антенной – вопрос интересный.
Сделал в CST такую модель (геометрия несколько отличается от Вашей, но в первом приближении сойдет):

Длина одного плеча вибратора 190 мм, сопротивление порта 50 Ом. Сохранил характеристики в файл s1p и подставил в AWRDE:

S21 (ниже 100 МГц расчет недостоверный, так как S-параметры транзистора приводятся только от 100 МГц):

Но, насколько я понимаю, эта модель не будет соответствовать Вашей схеме. Нужно как-то исключить входную согласующую цепь, с которой в Avago измеряли транзистор.

[Proffessor]

Тут есть один момент. S-параметры транзистора измерены производителем на плате с согласующими цепями.

Неправильно. Если бы S11 и S22 измерялись с настраиваемыми согласующими цепями, то они бы всегда были близки к нулю (согласующие цепи дя того и служат, чтобы минимизировать коэффициент отражения). На самом деле коэффициенты отражения S11 и S22 измеряются векторным анализатором оносительно стандартного волнового сопротивления 50 ом. При измерении S11 выход чеырехполюсника нагружается на активное сопротивление 50 ом и при измерении S22 ко входу подключается активная нагрузка 50 ом.
Расчет и настройка согласующих цепей исходя из реальных S-параметров возлагается на пользователя-разработчика. Он также принимает решение о необходимости применения согласующих цепей. Например, если в заданной полосе частот транзистор или усилитель имеет модуль S11 и S22 менее 0,3 (что соответствует приблизительно VSWR=1,9), то можно обойтись без согласующих цепей.
Надо сказать, методика расчета у Вас грамотная, задали импеданс диполя S-параметрами входного порта и далее в схемном симуляторе через модель транзистора... Я когда-то считал в маткаде по отдельным частотным точкам и тоже максимум усиления был где-то около 300MHz. Не могли бы показать emp-файл и s1p-файл диполя?

Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 25 2012, 17:17

[Pir0texnik]

Например, если в заданной полосе частот транзистор или усилитель имеет модуль S11 и S22 менее 0,3 (что соответствует приблизительно VSWR=1,9), то можно обойтись без согласующих цепей.

Кроме КСВ есть еще стабильность и коэф. шума, если КСВ ~ 1 антенного усилителя (на входе и/или выходе), то этого еще недостаточно, чтобы принять решение об отказе от цепей.

[Proffessor]

Pir0texnik:
И все-таки, хотя бы s1p-файл диполя выставите? Хочу сравнить со своими данными.
Что касается частот ниже 100MHz, я аппроксимировал S11 транзистора с учетом, что входная емкость остается такая же как и на 100MHz, а именно 5pF и активная часть входного сопротивления не меняется с понижением частоты.

Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 25 2012, 18:49

[tsw]

Proffessor
Может быть, я ошибаюсь, но соображения следующие.
Datasheet на ATF-54143, страница 5:


То есть измерения проводились на плате с использованием Input Matching Circuit. Потери в этой цепи (0.3 дБ) были добавлены к измеренному коэффициенту передачи, а S11 и S22 цепи были ли исключены?
Параметры собственно транзистора без согласующих цепей не приведены. Сравните, например, с BF998 от NXP. Указаны и входная емкость, и входная проводимость, и SPICE модель есть, и т. п.

Если бы S11 и S22 измерялись с настраиваемыми согласующими цепями, то они бы всегда были близки к нулю (согласующие цепи дя того и служат, чтобы минимизировать коэффициент отражения).

S-параметры заданы от 0.1 до 18 ГГц. Как вариант, невозможно хорошо согласовать транзистор с 50 Ом в таком широком диапазоне частот.

Не могли бы показать emp-файл и s1p-файл диполя?

Файлы на работе, выложу завтра.

[Proffessor]

То есть измерения проводились на плате с использованием Input Matching Circuit. Потери в этой цепи (0.3 дБ) были добавлены к измеренному коэффициенту передачи, а S11 и S22 цепи были ли исключены?
Параметры собственно транзистора без согласующих цепей не приведены. Сравните, например, с BF998 от NXP. Указаны и входная емкость, и входная проводимость, и SPICE модель есть, и т. п.

S-параметры заданы от 0.1 до 18 ГГц. Как вариант, невозможно хорошо согласовать транзистор с 50 Ом в таком широком диапазоне частот.

В аннотации под Fig.5 сказано, что такая схема включения использовалась для измерения только таких параметров как NF, Assiciated Gain, P1dB, OIP3, но ничего несказано об S-параметрах. И это правильно. Associated Gain всегда означает несогласованный коэффициент усиления. Те согласующие цепи на входе и выходе испытательной схемы скорее всего обеспечивают минимальный коэффициент шума и максимальное OIP3 начастотах до 2GHz.

Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 25 2012, 19:57

[EVS]

Вот результаты моделирования...

И что же тут с хорошим коэффициентом согласовалось? Или все эти RLC для выравнивания этого самого VTG? Так это работает только с идеальным источником напряжения, чем в данном случае и не пахнет. Для работы с сильно укороченным радиатором вх.имп. усилителя д.б. как можно активнее и как можно больше, здесь же, судя по отсутствию ОС, он меньше 50акт. да еще и плюс, скорее всего, реактивный по самое не могу. Для верха еще туда-сюда, но для низа просто караул.

[Proffessor]

И что же тут с хорошим коэффициентом согласовалось? Или все эти RLC для выравнивания этого самого VTG? Так это работает только с идеальным источником напряжения, чем в данном случае и не пахнет. Для работы с сильно укороченным радиатором вх.имп. усилителя д.б. как можно активнее и как можно больше, здесь же, судя по отсутствию ОС, он меньше 50акт. да еще и плюс, скорее всего, реактивный по самое не могу. Для верха еще туда-сюда, но для низа просто караул.

Рассуждаете жестоко, но правильно. Хотя неконструктивно.
Идеальные источники напряжения для того используются в расчетах, чтобы понимать, что будет происходить в случае неидеальных.
На частотах ниже 100MHz коэффициент согласования получается очень даже нехороший. По моим расчетам коэффициент согласования монотонно меняется от -48dB(30MHz) до -37dB(100MHz). При этом внешний шум меняется от +24dB*kT(30MHz) до +9dB*kT(100MHz). Эквивалентный шум транзистора на входе, рассчитанный через коэффициент шума (0,3dB) получается -11dB*kT. Для прикидочных расчетов неважно, что реальный коэффициент шума зависит от импеданса источника и здесь он будет другой. Внешний шум, приведенный ко входу через коэффициент согласования, будет от -24dB*kT(30MHz) до -28dB*kT. Это приводит к тому, что внешний шум будет провален на входе на 10-18dB относительно собственного шума транзистора, а это говорит о том, что потенциальная чувствительность по полю (чтобы был возможен прием на уровне внешнего шума) не реализована. Даже Роде-Шварц вряд ли решили эту проблему в своих аналогичных антеннах на нижних частотах. Здесь для выправления ситуации вижу два пути: менее шумящий транзистор (куда уж менее шумящий) или более длинный диполь. Какие будут другие предложения?
Кстати, здесь длина диполя выбиралась из соображений отсутствия искажения ДН (в вертикальной плоскости) на верхней частоте 1000MHz.

Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 26 2012, 13:25

[Pir0texnik]

Кстати, Proffessor, а что думаете о том, что ВАХ ATF-54143 в даташите и ВАХ в ADS модели, скажем так не сильно похожи друг на друга... Кому верить ?

В аннотации под Fig.5 сказано, что такая схема включения использовалась для измерения только таких параметров как NF, Assiciated Gain, P1dB, OIP3, но ничего несказано об S-параметрах. И это правильно. Associated Gain всегда означает несогласованный коэффициент усиления. Те согласующие цепи на входе и выходе испытательной схемы скорее всего обеспечивают минимальный коэффициент шума и максимальное OIP3 начастотах до 2GHz.

так согласованный или несогласованный??

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Proffessor]

Кстати, Proffessor, а что думаете о том, что ВАХ ATF-54143 в даташите и ВАХ в ADS модели, скажем так не сильно похожи друг на друга... Кому верить ?
так согласованный или несогласованный??

ADS-ом не пользовался. Полагаю, что в ADS заложены идеализированные ВАХ (кусочная аппроксимация отрезками прямых линий) без учета локальных изгибов. Вполне распространенная нормальная практика.
Associated Gain - если точнее - несогласованный с точки зрения передачи мощности, но согласованный для минимизации коэффициента шума. Толковый словарь Webster's Online Dictionary дает определение: "The tuned gain of a device when it is biased for optimum noise figure. Source: European Union."
Как известно всему прогрессивному человечеству, согласование по шуму и согласование по коэффициенту усиления - две большие разницы. Но параметры нелинейности лучше всего измерять при настроенном минимальном коэффициенте шума, чтобы понимать, какой достижимый динамический диапазон в системе.
А где же файло s1p или z1p для диполя?

Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 26 2012, 13:15

[tsw]

А где же файло s1p или z1p для диполя?

Cylinder_p.s1p – антенна из вчерашнего поста (высота половины вибратора 190 мм, ширина одного лепестка 25 мм).
Dipole_1.s1p – антенна с размерами из Вашего pcb-файла (треугольник из меди толщиной 1.5 мм, высота 140 мм, максимальная ширина 70 мм, минимальная ширина 2 мм, зазор между треугольниками 10 мм, без диэлектрика, сопротивление порта 50 Ом).
Ну и проект AWR.

Прикрепленные файлы

 S_parameters.rar ( 96.48 килобайт ) Кол-во скачиваний: 15

 

[DEM_ALEX]

ВАХ ATF-54143 в даташите и ВАХ в ADS модели, скажем так не сильно похожи друг на друга... Кому верить ?

Я задавался этим вопросом некоторое время назад. Только я в MWO строил ВАХ и для транзистора ATF55143 (здесь). Тоже не совпали и очень сильно. Товарищ делал генератор на 55143 и пользовался спайс моделью не обращая внимания на ВАХ. Параметры макета, по его словам, получились близко с моделированием. Сам собираюсь попробовать, проверить как оно считается с этой моделью, но все никак времени не найду.
Если можно выложите, пожалуйста, файл с моделированием ВАХ в ADS. Как-нибудь сравню с результатами моделирования ВАХ в MWO.

[Pir0texnik]

ADS-ом не пользовался. Полагаю, что в ADS заложены идеализированные ВАХ (кусочная аппроксимация отрезками прямых линий) без учета локальных изгибов. Вполне распространенная нормальная практика.

да, но вы не обратили внимание, что они просто совсем разные? ) Я не говорю про неровности и изгибы, там совершенно разные кривые как их не аппроксимируй...
в адс ничего не заложено, он использует ту спайс модель, которую ему предлагает пользователь.

DEM_ALEX вот моделирование для 54143, 58143 и 55143 (в ВАХ-считалке транзистор сами подставите нужный ).
Зацените иронию аваги, модели 54143 и 58143 тупо одинаковые разница в названии и картинке символа...
и хз как понять так должно быть или глюк... В принципе я даже кляузу накропал для аваги, но не думаю, что мне что-то ответят.
Мой товарищ тоже пытался снять несколько точек ВАХ для 58143(на нем делали LNA), по его словам это было что-то среднее между моделью и даташитом...

Прикрепленные файлы

 atf5x143_test.zip ( 134.22 килобайт ) Кол-во скачиваний: 14

 

[DEM_ALEX]

Вот еще что вспомнил. В даташите и модели для ADS указанны разные значения параметров спайс модели. Это ошибка или улучшения не извесно.

[Proffessor]

tsw:
Ваш emp-файл у меня не запускается, сообщается, что неизвестная версия. У меня 9-я версия, у Вас, наверное 10-я. Но ничего, я откорректировал свой старый файл, вставил туда Ваш s1p дата файл на диполь ("DipoleS11_1") и свой старый z1p файл на диполь ("DipoleZ11"). Schematic1 - с Вашими данными, введенными в порт 1, Schematic2 - с портом, в котором мои данные z1p диполя. Пробовал перевести свои данные z1p в s1p (дата файл "DipoleS11"), но при запуске симуляции возникает непонятная ошибка.
Но ничего, вроде посчитано нормально. Импеданс диполя почти совпадает с Вашими данными. Коэффициент усиления по напряжению усилителя несет в себе мало информации для расчета антенны, но полезен для оценки устойчивости. Как видим, усилитель имеет тенденцию возбудиться на частоте 462MHz, но возбуждение легко убирается увеличением резисторов R1, R2. Подбором R3 и R4 можно регулировать коэффициент отражения на выходе.
Основным параметром любой антенны является коэффициент усиления Ga. Он равен произведению КНД на КПД. КНД для диполя в свободном пространстве с точностью 1dB можно принять 2dB. Для пассивной антенны в КПД входят потери на согласование и потери в фидере. Для активной антенны КПД состоит из коэффициента согласования стыка диполя и входа усилителя Mi и коэффициента усиления мощности самого усилителя Gp:
КПДаа= Mi*Gp. Зная коэффициент согласования и коэффициент шума усилителя, можно прикинуть коэффициент внутреннего шума активной антенны и сравнить его с коэффициентом внешнего шума для оценки чувствительности приемной системы. Сквозной коэффициент передачи мощности, который и есть КПД, соответствует такому параметру в AWRDE, как Power Transducer Gain (GT). Он у меня получился где-то на 10dB выше, чем тот КПД, который я считал раньше в маткаде, особенно на нижних частотах. Кроме того, расчет по Вашим данным дает непонятный провал GT на частоте 44MHz. Максимум КПД (24dB) получился на частое 410MHz.
 Damp1.zip ( 83.65 килобайт ) Кол-во скачиваний: 66


Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 27 2012, 06:11

[EVS]

Хотя неконструктивно.

Желаете конструктива ? Их есть у меня.
Начните разработку активной антенны. С нуля, с разработки ТЗ. Считая проделанную работу бесценным, но провальным опытом.
В бытность свою работы с Ракалом по аналогичной тематики, к сожалению, исключительно в части пассива, могу только посоветовать обратить внимание на выбор напр.питания и, соотв., акт.элементов. У меня нет оснований не доверять вашему оценочному OIP3 в 38дБ при питании 3В, но в 25дБ при 15В Родешварцевской ХЕ500 верится как-то больше. Для этого диапазона расширение ДД сверху куда более значимо, чем чемпионский коэфф.шума.
Выбор критерия оценки результата, определяемый тем же ТЗ, ключевой момент. Оптимизация, например, по макс. чувствительности по полю для связных или по равномерности AF для измерительных антенн требует принципиально разного подхода к методике разработки. Ваша оценка КПД в дБ для меня, к сожалению, недоступна ни по методике расчета, ни по информативности.
И последнее.. хотя и неконструктивное...
Не будьте столь доверчивы. Результаты "соисполнителей", которыми вы столь активно пользуетесь, д.б. ну хотя бы в рамках здравого смысла. Получение активных 9Ом на 30МГц на такой длине беспотерьного диполя (кстати, с чистейшим нулем на 45) заставляет судорожно держать глаза от уползания оных на лоб.

[Proffessor]

Начните разработку активной антенны. С нуля, с разработки ТЗ. Считая проделанную работу бесценным, но провальным опытом.

Ой шо ви говорите! Бесценного и провального опыта у меня хватает, но чтобы в топку активную антенну, которая на практике по энергетике на 20dB лучше аналогичной пассивной и по отношению с/ш на 10dB? Не дождетесь.
Похоже, Вы никогда не занимались этой самой разработкой активной антенны, иначе бы знали, что надо начинать с электродинамики и потом плавно переходить к схемотехнике. Призывы и советы работать "тщательнее" сами по себе хороши, но должны исходить от субъекта, которому можно доверять. А можно ли доверять субъекту, который не знает, что такое антенный КПД и с чем его едят?
Что касается "соисполнителей", человек вчера сообщил, что он посчитал импеданс диполя и я попросил показать, захотелось сравнить со своими данными полугодовой давности. Там кстати получилась на 30MHz активная составляющая 3,5ом, что явно ближе к истине, чем 9ом. Попробуйте посчитать этот диполь в 2D-шном EM-симуляторе MWO/AWRDE. Там шары на затылок убегут: на 25MHz активная составляющая 35ом.

Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 27 2012, 15:57

[Pir0texnik]

По опыту скажу, что 3.5Ом - это офигеть как классно, если только КПД нормальный, а не 1% (все более-менее излучается, а не уходит в тепло) и мнимая часть не тысячи. Если диполь реально короткий - там доли ома - ом. И это проблема. При 3.5Ом должна получиться отличная АА.

Вокруг того же HFSS надо усердно с бубном ходить, чтобы он посчитал реальную часть импеданса пассивной антенны правильно, он (и не только) очень любит его завышать.

Вот еще что вспомнил. В даташите и модели для ADS указанны разные значения параметров спайс модели. Это ошибка или улучшения не извесно.

посчитал для 54143 по модели из даташита - различие еще больше (кривые еще выше) с вах в описалове.

[Proffessor]

Да, если подходить строго, то еще в общий КПД активной антенны входит внутренний КПД самого диполя, определяемый как отношение Rr/(Rr+Rt), где Rr - сопротивление излучения, Rt - сопротивление тепловых потерь. Для такого диполя должен быть на нижней частоте 30MHz где-то не менее 75%(-1dB). Имеет существенное значение для передающих антенн, но для приемной будет просто означать незначительное снижение общего КПД по сравнению с идеальным диполем не более, чем на 1dB.
Вообще ВАХ-ами транзисторов пользоваться при разработке усилителя можно только для понимания процессов, но не для расчета. Дело в том, что реальные ВАХ-и имеют значительный технологический разброс и температурную зависимость, о чем в даташите на ATF-54143 стыдлио умалчивается. На этих транзисторах я делал коммутационную матрицу 8х8 (64 транзистора). На все транзисторы там подавалось одинаковое напряжение смещения, но в результате токи стока у всех были разбросаны на плюс/минус 50%, поэтому токи пришлось выравнивать подгонкой индивидуального напряжения смещения на каждый транзистор.
Главное обеспечить один из рекомендуемых типовых режимов по постоянному току, например 3V 60mA и застабилизировать цепями автоматического смещения. Если в балансном усилителе окажутся неодинаковые постоянные токи в плечах, их всегда можно выравнять соответствующими элементами настройки. Желательна также окончательная балансировка токов по критерию максимума OIP2.

Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 28 2012, 06:22

[tsw]

Да, в моем расчете была ошибка
Результаты моделирования в CST сильно зависят от параметров сетки и заданной точности вычислений.
Реальная часть импеданса:

Power Transducer Gain:

[Proffessor]

Да, в моем расчете была ошибка
Результаты моделирования в CST сильно зависят от параметров сетки и заданной точности вычислений.

Ну, теперь нормально, сиреневая кривая GT стала более плавной, исчез провал на 43MHz. Не могли бы Вы показать этот более истинный s1p файлик? После того, как пересчитаю, выложу результаты расчета по шумам.

Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 28 2012, 11:03

[EVS]

Да, в моем расчете была ошибка
Результаты моделирования в CST сильно зависят от параметров сетки и заданной точности вычислений.

В неменьшей, если не большей, степени, от правильности задания ГУ. Ошибка осталась, но уже ближе. Хотя еще далеко :

[tsw]

Ошибка осталась, но уже ближе.

Ну что ж, поработаю ещё.
Промежуточный результат в приложении.

Прикрепленные файлы

 Dipole_1.rar ( 11.58 килобайт ) Кол-во скачиваний: 20

 

[Pir0texnik]

На нижних частотах как ни крути реальная часть будет оооочень маленькой (если только это все не погружено в нечто с огромным тангенсом потерь). Какой бы хитрой антенна не была (ну не берем в расчет нечто спиральное с резонансом шириной в 1кГц на 30МГц), внизу - это почти конденсатор, с соответствующим импедансом. Отсюда вывод, если зависимость Z11 внизу не похожа на конденсатор - фтопку.

Вообще ВАХ-ами транзисторов пользоваться при разработке усилителя можно только для понимания процессов, но не для расчета.

так никто ими и не пользуется, пользуемся исключительно s2p. Но потом же надо сделать транзистору режим по постоянке - вот тут и всплывает ВАХ, которая ни в красную армию. В итоге считаешь в симуляторe одно смещение, а в жизни хз что получается и не понятно так надо или нет, находится ли
транзистор в том самом режиме, который был написан в выбранном s2p или не очень, или и так хорошо.
Короче, мутный этот аваго...

[Proffessor]

Промежуточный результат в приложении.

Выкладываю результаты расчета шумов. В логарифмическом масштабе расчет напоминает бухгалтерский - прибавить/отнять.
Внешний шум на выходе антенны не зависит от ее направленных свойств (КНД), потому как равномерно распределен по всем направлениям в пространстве.
В идеале баланс шумов (отношение между внешним и внутренним шумами) в любой точке приемной системы должен быть положительным для обеспечения способности принимать самые слабые сигналы. Во всяком случае к этому стремятся в КВ-диапазоне и там это легко обеспечить. Но в УКВ внешний шум резко падает с повышением частоты и приходится мириться с отрицательным балансом, иначе без криогенной установки не обойтись. Считается нормальным хотя бы обеспечить коэффициент усиления антенны 0dB, особенно для мобильных приложений.
 Dip_UHF.zip ( 11.28 килобайт ) Кол-во скачиваний: 100


Сообщение отредактировал Proffessor - Jul 30 2012, 04:59

[tsw]

EVS
При расчете в полном диапазоне частот результат, совпадающий с Вашим, получить не удалось. Результаты сходятся только при разбиении диапазона на участки.

Чем больше участков, тем точнее расчеты внизу, но увеличиваются расхождения на стыках.
Интересно было бы узнать параметры сетки Вашего проекта. Не поделитесь?

Прикрепленные файлы

 dipole_1.rar ( 9.87 килобайт ) Кол-во скачиваний: 18

 

[ikolmakov]

Решил поднять эту тему, что бы проконсультироватся по двум вопросам
1) Кто то разбирался с активными согласующими устройствами типа отрицательного конвентора импеданса?
Вот диссертация на эту тему:
http://etd.ohiolink.edu/view.cgi?acc_num=osu1308313555
и статья
http://www.jpier.org/PIERC/pier.php?paper=10081609

2) Для анализа активной антенны притягательно рассматрирвать антенну как четырехполюсник. На эту тему есть несколько статей. Например
http://nrl.northumbria.ac.uk/194/1/prakoso...20parameter.pdf
Однако, там не написано как считать фазу у S21 (ссылаются на статью которую я не могу найти). Есть ли у кого ссылка на полный рассчет?

[Proffessor]

Решил поднять эту тему, что бы проконсультироватся по двум вопросам
1) Кто то разбирался с активными согласующими устройствами типа отрицательного конвентора импеданса?

Информации по данной теме действительно хватает.
Наиболее наглядно концепция изложена в презентации
http://www.ieee.li/pdf/viewgraphs/matching..._impedances.pdf
Пробовал реализовать однотранзисторный NIC для магнитной антенны из статьи
http://home.earthlink.net/~christrask/Acti...20Inductors.pdf
Не возбуждается только в режиме перекомпенсации, то есть, если компенсирующая индуктивность превышает компенсируемую и то только при применении низкочастотных транзисторов 2N2222.
Пробовал подключать к ферритовой антенне, нагруженной на усилитель с высоким входным сопротивлением - эффект всего лишь на +3dB.
Похоже, вопрос только на стадии исследований, готовых решений нет. Главная проблема - устойчивость.
Что касается моделирования с двухпортовой моделью антенны, этот вопрос наиболее подробно изложен в сборнике лекций Antennas with Non-Foster MatchingNetworks 2007, авторы James T. Aberle и Robert Loepsinger-Romak, уже не помню, откуда скачал.
Двухполюсник легко превращается в четырехполюсник, если его схему развернуть горизонтально-последовательно и каждый полюс относительно земли считать парой.

Сообщение отредактировал Proffessor - May 18 2013, 11:15