Neuer Verstärker für Breitband Magnetantenne

So, die Platinen sind produziert und unterwegs.

Die beworbene Versandbündelung habe ich bei Aisler leider nicht gefunden und ich hatte (bei 15 € Versandkosten) 4 Sätze an Platinen zu bestellen.

Also mal wieder PCBway und kein "made in Germany", schade.

Am Verstärker für Dipole habe ich übrigens noch keinen großen Haken gefunden. Größere Serieninduktivitäten (Drähte) gehen natürlich jetzt nicht mehr und die Dipolarme müssen wohl eher zu dicken Rohrstummeln werden. Ein echtes Problem wäre das freilich nicht, wenn man die Vorteile der Schaltung (Rauscharm, unempfindlich gegen ESD, einfache Implementierung von Filtern) bedenkt.

Hier die ersten Messdaten zum Schleifenverstärker.

Das bisher größte Problem lag daran, die OpAmps stabil zu bekommen; 4 GHz Verstärkungs-Bandbreiteprodukt, ein explizit nicht kompensierter Verstärker und der "große" Antenneneingang...

Das Ausgangsrauschen war bei 21 MHz zu -121 dBm bei 1 kHz simuliert, das athmosphärische Rauschen (ITU P.372 D) mit der geplanten 4 m² Schleife zu -117 dBm.

Gemessen habe ich enttäuschende -112 dBm am Spekki (Blau ist der Rauschteppich des Geräts an 50 Ohm, Gelb der mit Antennenverstärker) und S1 - 3 dB = -124 dBm am TS-590S.

Die Verstärkungskennlinie ist kein bisschen eben, mein "injection board" hat aber keine Impedanzanpassung (siehe S11).

Immerhin sieht man, dass die Schaltung wie geplant bis ins 2 m Band taugt.

Der 1 dB Kompressionspunkt liegt wie erwartet bei rund 15 dBm, aber die Harmonischen (insbesondere die geradzahligen) sind viel höher als erwartet. Ein ähnlicher Verstärker schaffte zuletzt die im Datenblatt versprochenen -70 dBc HD3.

Das ist vermutlich meine nächste große Baustelle.

Ok, gleich zwei Anfängerfehler in meinem letzten Beitrag.

Die gemessenen Harmonischen kamen von meinem Funktionsgenerator. Von meinem gewohnten war ich recht verwöhnt und musste zumindest bis -60 dBc nicht genauer hinschauen.

Anbei eine OIP3 Messung mit 18 / 20 MHz bei 10 dBm, rund 4 dBm unter dem 1 dB Kompressionspunkt. -> knapp 60 dBm.

Bei 0 dBm Ausgangsleistung steigt der Wert auf 72 dBm an, alles wie erwartet.

Auch die Rauschmessung am Spekki war falsch. Das Eingangsrauschen addiert sich ja (vektoriell) zum Ausgangsrauschen des DUT. Bei den paar dB über dem Eingangsrauschen des Spekkis würde ich daher dem TS-590S bzw. der Simulation mehr trauen.

Danke für die Blumen, Günter!

Mittlerweile steht der Prototyp in 2 m Höhe draußen, mit einer 1,5 x 1,5 m² "crossed coplanar" Antenne nach LZ1AQ verbunden.

Wie erwartet spielt die Schaltung auf den ersten Blick gut, aber vor allem wollte ich mir mit dem Versuch ein Bild von den zu erwartenden Störpegeln ohne Eingangsfilter machen.

Die höchsten Pegel kommen immer von AM Rundfunktstationen, tageszeitabhängig zwischen 5 und 18 MHz. Dann kommen die üblichen UKW-Sender, übrigens nicht dezimiert gegenüber 2018 trotz DAB.

Dann sind noch 175 und 214 MHz sichtbar, könnte DAB sein.

-> allesamt unter -35 dBm, kein echtes Problem.

Zur Bewertung der Auslastung der OpAmps habe ich über 16 Stunden die Stromaufnahme geloggt. Darin sollte man doch sehen, wie viel Gesamtleistung benötigt wird. Die Stromaufnahme liegt ohne Antenne bei 70 mA, am 1 dB Kompressionspunkt rund 105 mA. Mit der aktuellen (nicht kleinen) Antenne fließen zwischen 77 und 84 mA.

Besonders stressig für die OpAmps sind in jedem Fall die UKW- / DAB-Frequenzen (slew rate), deshalb ist wohl auch die Stromaufnahme recht tageszeitunabhängig. Ein echtes Problem ist es selbst ohne Filter nicht, aber ein einfaches R-L Filter wird es wohl werden.

Frohe und gesegnete Weihnachten an euch alle.

Leider hat sich herausgestellt, dass der Rauschpegel in der Gegend von -110 dBm liegt, nicht bei -12X wie simuliert.

Der TS590S hat am S-meter zwar S9 bei 50 µV, aber nicht 6, sondern 3 dB pro S-Stufe. Gehört sowas nicht verboten?!?

In der Praxis ist das zwar recht egal, weil ich selten QSOs unter S1 führe, aber hier ist noch etwas zu tun.

Dafür habe ich eine Möglichkeit gefunden, um vernünftig in den Verstärkereingang einspeisen zu können. Anbei die Verstärkungskennlinie bis 50 MHz, ist sie nicht hübsch?

Ohne Tiefpass gibt es einen Peak bei 150 MHz mit 5 dB und danach ein stetiges Abfallen. Das könnte aber auch an der Einspeisung selbst liegen.

Die Tests zur Revision 1 sind nun erfolgreich abgeschlossen, heute geht die Bestellung für die überarbeitete Version raus.

Neues Gehäuse: Bopla 215 (PC)

Diesmal habe ich den klassischen, hochohmigen Dipolverstärker entfernt. Das "all in one" ist zwar schick, aber ich hoffe langsam ernsthaft, dass der Verstärker umbestückt auch für Dipole funktioniert.

So, weiter geht es mit Revision 2, das Foto zeigt die Flachbaugruppe mit aufgesetztem Einspeiseplatinchen.

Die Messung des Ausgangsrauschens mache ich jetzt mit dem RSPdx bei einer Bandbreite von 2,2 kHz. Keine Ahnung wie präzise seine Pegelanzeige ist, aber so ist der Aufbau einfach und das Eigenrauschen niedrig.

Ergebnis:

80m: -112 dBm

30m: -116 dBm

6m: -121 dBm

Das Ausgangsrauschen liegt zwischen 10 und 15 dB über dem Eingangsrauschen des TS590S mit eingeschaltetem Vorverstärker, es wird also kaum Dynamik verschenkt und die Verstärkung ist hoch genug für Signale an der Grasnarbe. Ziel erfüllt.

Der OIP3 hat sich ebenfalls etwas verbessert, vermutlich in Folge der aufgelösten Flicks. Bei 10 dBm 18/20 MHz messe ich gut 65 dBm.

Die Verstärkungskennlinie (vorerst) ohne Tiefpassfilter scheint auch ok zu sein, die 3 dB Bandbreite liegt bei über 200 MHz.

Jetzt warte ich auf die letzten Teile von Reichelt, dann geht die Flachbaugruppe wieder raus zum Praxistest.

Und hier noch der Frequenzgang mit Tiefpassfilter.

Geplant waren ja irgendetwas für DAB, hauptsache der Frequenzgang bleibt bis 6 m flach; als Filter wurden schlichtweg bei beiden Eingängen 220 nH 0603 in Reihe geschaltet.

Nur knappe 10 dB sind nicht gerade super, aber aus meiner Sicht ausreichend.