Posts by DL1BG

Nun auch ein aktueller Erfahrungsbericht aus meinem Shack dazu.

Für meinen Eigenbau-ATU haben ich schlichtweg zum Erreichen ausreichender Kriechstrecken immer mindestens zweimal 1812 (mit je einer Fräsung) in Reihe schalten wollen.

Jetzt arbeitet das Teil mit Standardkondensatoren wie dem hier

Bei 2 kV oder 16 A scheint es mir nicht sinnvoll, die Belastbarkeit der Kondensatoren mit Hausmitteln auszureizen. Vielleicht 10 mm Kriechstrecke bei einem SMD-Kondensator, oder 1 A HF-Strom auf einem Via?

Verwendet habe ich 10, 22, 100 und 330 pF. Rund 500 Vp und 2 ARMS scheinen zumindest kein Problem zu sein. Und bei dem Preis tut es eben nicht weh, z.B. 4 Stk parallel und das zweimal in Reihe zu schalten.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Hallo Karsten,

nach meiner Vorstellung ist die MiniWhip ein Verstärker, der am einen Ende ein kleines Koppelelement mit Ck und am anderen Ende eine beliebig große Kapazität durch die Zuleitung Cz hat. Die Gesamtkapazität gegen die Quelle entspricht also der Reihenschaltung aus beiden und damit quasi Ck, die Zuleitung empfängt hier nichts "extra".

Der SNR lässt sich natürlich durch größere Koppelemente ein Stück weit verbessern, hier ist weniger die Länge als vielmehr die Fläche relevant.

A two transistor super-regen VHF receiver

Trying out a new super-regenerative VHF receiver inspired by a similar set built by Alan VK2ZAY and demonstrated on his YouTube channel (Advent Project 18). ...

www.youtube.com

Je ein Stück Rohr mit 20 mm Durchmesser und 1 m Länge (vll 12 pF) reichen beim klassischen FET Eingang (vll 2 pF) für eine quasi verlustfreie Anpassung aus, also lässt sich das SNR so nicht weiter steigern.

Aus diesem Grund geht es hier ja nicht um das konventionelle Prinzip, sondern um andere Möglichkeiten zur Reduktion des Eigenrauschens.

Quote from DD1KT

eine symmetrische Eingangsstufe hat meist 2 Transistoren, entspricht 2 Rauschquellen

Full ack.

73

Bernhard

Hallo zusammen,

wie im Thread Neuer Verstärker für Breitband Magnetantenne bereits angesprochen, möchte ich einen Verstärker für verkürzte Dipol-Empfangsantennen entwickeln und mit euch diskutieren.

Warum ein Dipol und nicht das bekannte Prinzip "MiniWhip"?

Nach meinen Erfahrungen ist ein Dipol dem Monopol in mehrerlei Hinsichten überlegen:

- Der Antennengewinn ist unabhängig von der Länge der Zuleitung

- Die Nullstelle im Richtdiagramm des Dipols kann zur Störunterdrückung genutzt werden

- Die Antenne empfängt nur dort, wo "ich es will", es wird kein QRM entlang der Zuleitung aufgenommen

Nachdem der Mehraufwand für einen symmetrischen Aufbau nun auch nicht sehr groß ist, steht die Entscheidung fest.

Bisher verwende ich übrigens seit 2018 einen Klon von Günters SIMWA, eine sehr gut durchdachte und performante Schaltung.

Das größte Optimierungspotenzial sehe ich im Eigenrauschen bei angeschlossenem Dipol. Es setzt sich aus meiner Sicht zusammen aus:

- dem recht großen Eigenrauschen der FET Eingangsstufe

- Gleichtaktstörungen auf der Zuleitung durch unvermeidbare Asymmetrien im Dipol bzw. seines Umfelds

- evtl. Intermodulationsprodukten. Die kapazitätsarmen FETs verstärken ja bis mehrere 100 MHz und werden damit auch von Frequenzen "zugestopft", die nach dem Ausgangstreiber (Übertrager etc) nicht mehr zu sehen sind

Damit habe ich eine Frage an alle Mitleser. Welchen Rauschpegel erreicht ihr bei 14 MHz mit euren aktiven E-Feld Antennen, bei welcher Antennengröße (Kapazität)?

Ich hatte keinen Wert kleiner S2 erreicht, definitiv höher als mit einem passiven Dipol.

Versuchsweise möchte ich den Antennenverstärker explizit nicht hochohmig machen, sondern entweder im Bereich weniger kOhm oder sogar niederimpedant als Transimpedanzwandler.

Ein Transimpedanzwandler erreicht eine sehr hohe Leistungsverstärkung bei geringstem Rauschen, ein invertierender OpAmp Verstärker könnte eben etwas mehr Leistung aus der Antenne holen.

Bsp: ein verkürzter Dipol mit 10 pF pro Arm hat bei 3 MHz eine Impedanz von 10 kOhm am Einspeisepunkt, zumindest bei "großen" Aktivantennen braucht es also nicht die super hochohmigen Eingänge.

Was sagt ihr dazu? Oder kennt ihr sogar ähnliche Ansätze?

73

Bernhard

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.

Leider habe ich die Flachbaugruppe nicht mehr zugänglich und kann daher nur simulieren.

Die Modelle von BF862 und 2SK932 habe ich nicht, aber ich mache mich am Montag mal auf die Suche in der LT Gruppe.

Hier mal ein ganz anderer Gedanke mit Bitte um Prüfung...

Das Ersatzschaltbild des kurzen Dipols ist ja eine Spannungsquelle mit einem Kondensator in Reihe, also bei niedriger Lastimpedanz eine frequenzabhängige Stromquelle.

S-Meter Ausschlag 1 sind 200 nV, das müsste also die Spannungsquelle haben. Ein etwas größerer Dipol hat angenommen 20 pF, bei 3 MHz beträgt die Quellimpedanz 2,7 kOhm.

Mit einem Transimpedanzwandler mit genau diesen 2,7 kOhm wären wir also fertig; dazu eine Anpassung des Frequenzgangs.

Bei der Umsetzung mit dem bestehenden Loop-Verstärker bin ich natürlich etwas auf die Nase gefallen, weil ich die Eingangsimpedanz (500 kOhm, 4 pF) des OpAmps vergessen hatte und es zwei Längskondensatoren gibt. Heraus kam das angehängte Schaltbild. Da der Gegenkopplungswiderstand des OpAmps bei höheren Frequenzen bewusst durch den Parallelkondensator reduziert wird, gibt es kaum noch Rauschquellen. Vorsorglich habe ich der Schaltung noch 3 dB Verstärkung "gegönnt" und Längswiderstände zu den Dämpfungskondensatoren, damit der OpAmp keine kapazitive Last direkt treiben muss.

Was sagt ihr dazu, habe ich hier einen Denkfehler?

Hallo Günter,

danke für deine Kommentare.

Zum Gehäuse

Ja da bin ich echt reingetreten. Die erste Revision wird sowieso für die Tonne sein, deshalb habe ich es nicht gleich korrigiert.

Glücklicherweise gibt es mit den Maßen viel Auswahl ohne größere Unterschiede, auch aus Polycarbonat.

Den Längswiderstand hattte ich 2018 reingebaut, weil im realen Aufbau locker 15 dB Resonanzüberhöhung auftraten, mit dem Rauschen hast du natürlich Recht.

Ist jetzt auf 820 Ohm parallel zu den Drosseln geändert.

Mit 55 nV/sqrtHz bei 10 MHz rauscht die Schaltung aber sowieso sehr stark. Das hatte ich damals ignoriert, weil mir beim Anschluss eines Dipols Common Mode Probleme auf der LAN-Leitung viel Ärger bereiteten.

Laut der Simulation macht der J310 in Drainschaltung schon über 30 nV/sqrtHz bei 10 MHz. Vielleicht ist der NSVJ6904DSB6 etwas besser, ich habe aber kein Modell dazu.

Auch hier würde mich mal eine Version mit OpAmp interessieren, aber da habe ich mich noch nicht ran getraut.

Oder vielleicht einfach zwei Stück parallel?

Übrigens ist das mein erstes größeres Projekt mit KICAD, nach 20 (?) Jahren Eagle. Ganz einfach war der Einstieg nicht, aber ich kann es empfehlen.

Als nächstes kommt mein erster Auftrag an Aisler, ich werde berichten.

Anbei die Ansichten des KICAD 3D viewers.

Die Flachbaugruppe soll später in dieses Gehäuse passen und für die vorgesehenen Durchbrüche im Gehäuse optimierte Anschlusspositionen haben.

Spelsberg 11100401

Hier mal das gesamte Schaltbild des Verstärkers. Die Idee ist, E u H Feld gleichzeitig auf einem Kabel zu empfangen.

CAT7 Kabel bekommt man mit <10 ns Laufzeitunterschied zwischen den Adernpaaren, könnte auf den unteren Bändern für eine Zusammenfassung auf der RX-Seite reichen. Z.B. LZ1AQ macht das bei seiner SALAD Antenne.

DF8RU

Ich verwende die gegenüberliegenden Adernpaare und hoffe, dass die Hersteller dazwischen weniger Unterschied in der Verseilung machen als zwischen nebeneinanderliegenden.

Den Verstärker für Magnetschleifen kennt ihr ja schon, für den Dipol habe ich mir etwas besonderes ausgedacht.

Pro Dipolast ein J310 als Konstantstromquelle (hatte ich mir bereits 2018 von Günters SIMWA abgeschaut) und dann ein moderner Doppel-J-FET als Verstärker. Ich erhoffe mir damit eine bessere Gleichtaktunterdrückung und einen stabileren Ruhestrom.

Wer Fehler findet, darf sie NICHT behalten

Viele Grüße, 73

Bernhard, DL1BG

Danke, Günter!

Dann mache ich mich mal an die Arbeit, mal sehen ob ich im Urlaub noch bis zur Bestellung der Leiterplatten komme.

Viele Grüße, 73

Bernhard

Um ein Gefühl für die Machbarkeit eines hoch symmetrischen Layouts zu bekommen, habe ich mal in KiCAD losgelegt.

Symmetrisch müssen ja sowohl die parallelgeschalteten Verstärker untereinander, als auch die komplementären Seiten sein.

Dazu habe ich die Gleichtaktdrosseln (WE SL2) zu Gegentaktdrosseln verschaltet. Ich habe soetwas noch nie gemacht und hoffe, dass es so gehen sollte.

Die DC-Block Kondensatoren an den Ausgängen der OpAmps sind entfernt, bei 150 µV Eingangsoffset und 25 Ohm in Reihe wird wohl keine Drossel in Sättigung getrieben.

Frage an die Mitleser: was haltet ihr von L13 / L14? Habt ihr eine solche Symmetrierung schonmal gesehen und funktioniert das?

Oh, entschuldigung, das war unklar formuliert und die Bilder waren falsch beschriftet.

In den Bildern "IMD3_XXX.png" war schlichtweg die zweite Oberwelle bewertet, dieser Simulation würde ich erstmal trauen.

Einen IMD3 wollte ich nicht simulieren, weil ich weder das Modell des OpAmps noch die Details der FFT kenne.

Spaßeshalber habe ich den IMD3 mal simuliert, siehe Anhang.

Hier noch eine Zusammenfassung der aus der Simulation ermittelten Daten zur Schaltung aus dem ersten Beitrag.

- Die Grenzfrequenzen von Hoch- und Tiefpass sind von der konkreten Antenne abhängig und daher weit weg vom Nutzbereich gelegt

- Das Eigenrauschen ist wie bereits geschrieben "benchmark", trotzdem: 6 nV/sqrtHz entsprechen bei 2,4 kHz Bandbreite -9 dBµV / S2.

- 1 dB Kompressionspunkt: 4,8 Vpp, vorher hatte ich den Trafo vergessen. Das ist deutlich mehr als das Datenblatt verspricht, ich hoffe die Simulation hat keinen Fehler.

- der Simulation des IMD3 traue ich nicht so recht, aber bis 5 Vpp bleiben die IM-Produkte konstant

Mit der Betrachtung des IP3 hast du natürlich Recht, Günter.

Den 1 dB Kompressionspunkt kann ich mir eben einfach vorstellen und er lässt sich (soweit ich weiß) zuverlässig simulieren.

Beim LMH6629 ist sogar der OIP3 im Datenblatt angegeben, was auch immer mit "composite" genau gemeint ist. Ich nehme mal an, dass die Differenzielle Verschaltung und die Serienwiderstände zur Leistungsanpassung ihre Effekte gegenseitig aufheben; wären bei 25 MHz also ein OIP3 von 31 dBm.

Beim Vorgänger mit dem LMH6703 und 10 V Versorgungsspannung hatte ich den OIP3 mal mit 40 dBm gemessen. Ich hoffe das war damals richtig.

Der TS-590S hat einen IIP3 von 29 dBm. Bedeutet das, dass mehr am Antennenverstärker sowieso nichts bringt?

Einen diskreten Ausgangstreiber mit dem 2N2222A habe ich jetzt mal simuliert. Für mich war das Ergebnis überraschend gut (wie du ja schreibst, Günter), aber eben auch im Rauschen nicht besser als mit dem OPA2674. Ob nun 4,8 nV/sqrtHz oder 8,X ist eben nicht egal. Ich probiere mal mit einem "synthetischen Anpasswiderstand" Link herum, vielleicht lässt sich damit die einstufige Schaltung in der Großsignalfestigkeit optimieren.