FM антенный усилитель на BF998, правильно ли составлен Опции

[kt368]

Здравствуйте.
Есть старенький приёмник на CXA1238, для приёма дальних (>30 км) станций не хватает чувствительности.
Хочу сделать к нему УВЧ на транзисторе BF998. Расмотрев примеры подобных усилителей, составил такую схему:

Переменный резистор X3 - настройка УВЧ, будет подстраиваться после настройки на станцию, т.е. приёмник будет иметь две ручки настройки - основная и УВЧ. Моделирование АЧХ в MicroCap показало следующую картину (семейство АЧХ при вращении ручки переменного резистора X3):

Хочу попробовать собрать и настроить данный УВЧ, подскажите, всё ли с ним ОК?

[kt368]

Для ума посоветовал бы МС3362 на 2 ПЧ чипик. Простой, паяется на макетке, зато простора для пристраивания синтезатора и тп мульен.

Видел немало статей про приёмники на ней, но пока хочу с имеющимися разобраться - CXA1238, потом TEA5710, CXA1691BM.

...над всеми этими SDRщиками...

Как раз жду с алиэкспресса SDR для использования его в качестве худо-бедного спектроанализатора для наблюдения и минимизации гармоник 27 (соседняя тема) и 94 МГц передатчиков, есть несколько.

Ваши, "вижу" 2...3 станции на 20...40..60...N км, очень субъективно.
Здесь надо использовать какие-нибудь приборы. Хотя бы осциллограф или его эквивалент, чтобы фиксировать отношение сигнал/шум (сигнал/помеха от соседних станций) на выходе приемника для каждой станции.

На удалении 40 км от станции бываю редко, это в деревню ехать. А так - на 25 км от телевышки живу, тут могу с работы уже и осциллограф Rigol DS1052E притащить посмотреть сигналы. Вы предлагаете смотреть НЧ сигнал на выходе, уже после детектора и усилителя? В моей CXA1238 больше и подлезть осциллом-то некуда больше, на выход смесителя (вывод 16) же не полезешь - там сигналы очень слабые.

Для 5 км, как минимум нужен резонансный УВЧ и желательно с АРУ (двухзатворный полевик BF998), т.к. УВЧ уже перегружается и на вход СХА поступает много комбинационных частот от нескольких станций. Как вариант, надо сделать УВЧ с большой перегрузочной способностью (больше ток, больше напряжение питания).

Буду делать резонансный УВЧ на BF998, для его питания хочу применить повышающий преобразователь 3 в 9В, чтоб транзистор работал в рекомендуемом производителем режиме, с Uси>8 В. Только боюсь как бы преобразователь помех не наделал. Буду отделять его RC цепочкам по питанию и в жестяной экран помещу.

Ещё один пьезокерамический фильтр тоже поможет, но тогда надо добавлять еще один каскад УПЧ на КТ368. Но, м.б. появиться возбуждение на ПЧ, т.е., возможно, надо будет вводить регулировку усиления по ПЧ.
Вообще, получается очень сложный приемник, если вы хотите иметь нормальный прием и на 80 км, и на 5 км.

Заэкранировать друг от друга каскады УПЧ хорошая идея?

А настроить тракт УВЧ без АЧХометра, вообще, не реальное дело!

Для снятия АЧХ хочу попробовать как-то применить SDR, например на вход подавать сигнал от однотранзисторного генератора (ёмкостная трёхточка), а на выход подключать SDR и смотреть амплитуду основной гармоники. Далее перестраивая генератор по нескольких точках буду снимать АЧХ. ЗВучит реально?

Просчитайте тракт своего Приемника:
1. Шум в полосе приема? Тепловой шум. Можно без учета всяких помех и других шумов, т.к помехи вероятностные, а другие шумы будут не сильно влиять на увеличение общего шума (посмотрите уровень разных индустриальных и т.д. шумов на этой частоте по литературе).

Тепловой шум при полосе 5 МГц (контур сразу после антенны) и сопротивлении антенны 32 Ом порядка 0.1 мкВ.
По индустриальным шумам ищу информацию в книгах, интернете, пока нашёл график такого типа:

На частотах порядка 100 МГц для жилого района вижу цифру относительного уровня внешних шумов 15 дБ. Как это понять?

2. Минимальный уровень сигнала на входе Приемника? Требуемое отношение сигнал/шум для стреоприема FM 10...15 дБ!

Пока о стерео не думаю, тут хоть бы с моно был хороший приём.

3. Коэффициенты усиления всех частей тракта? Ку отдельных частей тракта должно быть таким, чтобы не уменьшать отношение сигнал/шум!

Сильно на шум влияет входной УВЧ, а дальше - сигнал идёт на CXA, и всё, что я могу сделать для уменьшения шума - поставить малошумящий УВЧ с достаточным усилением, чтоб шумы ИМС заметно не повлияли на итоговый С/Ш.

4. Уровень сигнала от станции при удалении на N км? Зависит от выходной мощности станции, высоты установки передающей антенны и приемной антенны. Т.е., некоторые станции вообще невозможно принять даже на расстоянии 20...30 км (малая выходная мощность, малая высота подъема антенны).

Рассматриваемая телевышка имеет высоту 150м, допустим, антенна расположена на высоте 100м. Расстояние прямой видимости (по Долуханову) 3.57*sqrt(100)=35.7 км. Также сигнал проходит через лес, ширина которого несколько км. Да, я пытаюсь ловить на границе прямой видимости.
Мощность передатчика - 1 кВт. На расстоянии 40 км он создаёт напряжённость поля sqrt(30*1кВт*Ky_передающей_антенны)/40км = 8.6 мВ/м при Ky_передающей_антенны=4. Как определить теперь наводимое штыревой антенной напряжение?

5. Уровень интермодуляционных (OIP3) на выходе УВЧ? Важно при малых расстояний от передающих станций.

Тут пока ничего не знаю

А на каких "кошечках" тренироваться, не имеет значения!

Вот поэтому пока не буду делать на других микросхемах, нужно с этой разобраться.

[Redcrusader]

...
Как раз жду с алиэкспресса SDR для использования его в качестве худо-бедного спектроанализатора для наблюдения и минимизации гармоник
...
Вы предлагаете смотреть НЧ сигнал на выходе, уже после детектора и усилителя?
...
Буду делать резонансный УВЧ на BF998, для его питания хочу применить повышающий преобразователь 3 в 9В, чтоб транзистор работал в рекомендуемом производителем режиме, с Uси>8 В. Только боюсь как бы преобразователь помех не наделал. Буду отделять его RC цепочкам по питанию и в жестяной экран помещу.
...
Заэкранировать друг от друга каскады УПЧ хорошая идея?
...
Для снятия АЧХ хочу попробовать как-то применить SDR, например на вход подавать сигнал от однотранзисторного генератора (ёмкостная трёхточка), а на выход подключать SDR и смотреть амплитуду основной гармоники. Далее перестраивая генератор по нескольких точках буду снимать АЧХ. ЗВучит реально?
....
Тепловой шум при полосе 5 МГц (контур сразу после антенны) и сопротивлении антенны 32 Ом порядка 0.1 мкВ.
На частотах порядка 100 МГц для жилого района вижу цифру относительного уровня внешних шумов 15 дБ. Как это понять?
....
Сильно на шум влияет входной УВЧ, а дальше - сигнал идёт на CXA, и всё, что я могу сделать для уменьшения шума - поставить малошумящий УВЧ с достаточным усилением, чтоб шумы ИМС заметно не повлияли на итоговый С/Ш.
...
Рассматриваемая телевышка имеет высоту 150м, допустим, антенна расположена на высоте 100м. ....Как определить теперь наводимое штыревой антенной напряжение?

SDR-приемник конечно хорошо, но у него относительно низкая чувствительность (нормальных анализаторов спектра). Но можно и с ним поработать, с учетом, что ЭТО индикатор с несколько низкой чувствительностью.
...
Да, как вариант, смотреть уже на выходе НЧ шум и максимум сигнала. И фиксировать их отношение. Но, учтите, что в СХА происходит ограничение сигнала и включается система шумоподавления.
...
Поднять напряжение питания для BF998 это хорошо, м.б. достаточно поднять ему ток потребления (от тока зависит усиление и величина OIP3), т.к. сомневаюсь, что на выходе этого транзистора сигналы будут сравнимы с 3В (будут даже менее 1В, для 2...5 км я не уверен). Тут главное, чтобы рабочий режим транзистора соответствовал нужным характеристикам по Паспорту. От этого будет зависеть усиление, шум, OIP3 и т.д. транзистора. Не думаю, что надо экранировать преобразователь (выходная мощность маленькая). Достаточно его разместить дальше от входа УВЧ, а для НЧ (до 20 кГц) рабочая частота преобразователя около 100 кГц, т.е. его частота и гармоники будут выше, но навряд ли "достанут" до 100 Мгц.
...
Экранировать каскады УПЧ, если будет возбуждение. М.б. будет достаточно расположить их в линию (вход подальше от выхода).
...
Снимать АЧХ по точкам нудное дело (можно и ошибиться). Лучше транзистор превратить в ГКЧ, т.е. добавить варикап и подавать на него переменное напряжение. А на SDR будете видеть "лес" палок, которые обозначат вам АЧХ. Только надо будет подобрать скорость качания частоты, чтобы все было видно достаточно хорошо.
...
Тепловой шум считается в полосе приема. У вас канал FM ЧМ, около 250 кГц. Но, точнее это определяется полосой фильтра ПЧ.
По графику, 15 дБ, это относительно уровня указанного на Графике. См. на графике -174дБм/Гц или 0,446мВ/корень(Гц).
...
Чтобы не увеличить шум, надо следить за тем, чтобы перед "ослаблением" у вас было усиление больше этого ослабления.
Смеситель имеет потери, поэтому перед ним ставиться УВЧ. Есть фильтр ПЧ с достаточно большими потерями, поэтому перед ним рекомендуется ставить усилитель. Вообще, надо следить, чтобы сигнал не опустился ниже +10...20 дБ относительно уровня теплового+дополнительного шума.
Помните! Когда вы усиливаете сигнал, то и на столько же усиливаете шум. Если ослабляете сигнал, то на столько же ослабляете шум. Но!!!! Шум не может ослабиться ниже уровня теплового шума!!
...
Смотрите "действующая высота" приемной антенны. И сможете вычислить напряжение наводимое на приемной антенне в зависимости от напряженности поля наводимое передатчиком в точке приема.
Конечно, уровень напряжения наводимый передатчиком надо "корректировать". Т.к. лес ослабляет уровень на 20...30 дБ, но не влияет на прямую видимость. Читайте книгу по дальнему ФМ приему. Не помню как она называется, но вроде в Инете найти можно.

Сообщение отредактировал Redcrusader - Sep 20 2017, 01:47

[DASM]

SDR-приемник конечно хорошо, но у него относительно низкая чувствительность (нормальных анализаторов спектра). Но можно и с ним поработать, с учетом, что ЭТО индикатор с несколько низкой чувствительностью.
...
Да, как вариант, смотреть уже на выходе НЧ шум и максимум сигнала. И фиксировать их отношение. Но, учтите, что в СХА происходит ограничение сигнала и включается система шумоподавления.
...
Поднять напряжение питания для BF998 это хорошо, м.б. достаточно поднять ему ток потребления (от тока зависит усиление и величина OIP3), т.к. сомневаюсь, что на выходе этого транзистора сигналы будут сравнимы с 3В (будут даже менее 1В, для 2...5 км я не уверен). Тут главное, чтобы рабочий режим транзистора соответствовал нужным характеристикам по Паспорту. От этого будет зависеть усиление, шум, OIP3 и т.д. транзистора. Не думаю, что надо экранировать преобразователь (выходная мощность маленькая). Достаточно его разместить дальше от входа УВЧ, а для НЧ (до 20 кГц) рабочая частота преобразователя около 100 кГц, т.е. его частота и гармоники будут выше, но навряд ли "достанут" до 100 Мгц.
...
Экранировать каскады УПЧ, если будет возбуждение. М.б. будет достаточно расположить их в линию (вход подальше от выхода).
...
Снимать АЧХ по точкам нудное дело (можно и ошибиться). Лучше транзистор превратить в ГКЧ, т.е. добавить варикап и подавать на него переменное напряжение. А на SDR будете видеть "лес" палок, которые обозначат вам АЧХ. Только надо будет подобрать скорость качания частоты, чтобы все было видно достаточно хорошо.
...
Тепловой шум считается в полосе приема. У вас канал FM ЧМ, около 250 кГц. Но, точнее это определяется полосой фильтра ПЧ.
По графику, 15 дБ, это относительно уровня указанного на Графике. См. на графике -174дБм/Гц или 0,446мВ/корень(Гц).
...
Чтобы не увеличить шум, надо следить за тем, чтобы перед "ослаблением" у вас было усиление больше этого ослабления.
Смеситель имеет потери, поэтому перед ним ставиться УВЧ. Есть фильтр ПЧ с достаточно большими потерями, поэтому перед ним рекомендуется ставить усилитель. Вообще, надо следить, чтобы сигнал не опустился ниже +10...20 дБ относительно уровня теплового+дополнительного шума.
Помните! Когда вы усиливаете сигнал, то и на столько же усиливаете шум. Если ослабляете сигнал, то на столько же ослабляете шум. Но!!!! Шум не может ослабиться ниже уровня теплового шума!!
...
Смотрите "действующая высота" приемной антенны. И сможете вычислить напряжение наводимое на приемной антенне в зависимости от напряженности поля наводимое передатчиком в точке приема.
Конечно, уровень напряжения наводимый передатчиком надо "корректировать". Т.к. лес ослабляет уровень на 20...30 дБ, но не влияет на прямую видимость. Читайте книгу по дальнему ФМ приему. Не помню как она называется, но вроде в Инете найти можно.

С какой радости у SDR низкая чувствительность?
Смесители опять же неверно, в чипе обычный двойной балансный активный, у него есть усиление. А УВЧ нужен потомук, что у смесителя выше коэффициент шума просто
А SDR тот же самый супергетеродин с парой каналов кввдратурных обработки ПЧ. "Прямые" SDR я тут не рассматриваю
У сха есть rssi выход, на нем и можно смотреть силу сигнала и полосу через ГКЧ

[Redcrusader]

С какой радости у SDR низкая чувствительность?
Смесители опять же неверно, в чипе обычный двойной балансный активный, у него есть усиление. А УВЧ нужен потомук, что у смесителя выше коэффициент шума просто
А SDR тот же самый супергетеродин с парой каналов кввдратурных обработки ПЧ. "Прямые" SDR я тут не рассматриваю
У сха есть rssi выход, на нем и можно смотреть силу сигнала и полосу через ГКЧ

Как-то я не смотрел внимательно схемы SDR-приемников, но...
Могу предположить, что они не имеют входных УВЧ, т.к. у SDR широкая рабочая полоса 50...1700МГц.
А делать такой широкополосный УВЧ себе дороже! Можно набрать кучу комбинационных и помех из-за усиления в такой широкой полосе.
Все полоса у SDR формируется уже на выходе смесителя цифровым способом.
....
Активных смесителей не бывает! Любой смеситель это с начало p-n переход, а потом уже каскад усиления. Т.е. смеситель это только p-n переход, который сразу дает 4...7 дБ ослабления, что эквивалентно 4...7 дБ шума.
...
Обычно выход rssi это "тупой" индикатор, по которому ничего не замерить, а можно только ориентироваться.
И, кроме того, полезно знать не только силу сигнала, но и уровень шума.