Reparerad & justerad 432MHz preamp - del 2 UHF preamp

Efter första uppmätningen av den preampens prestanda (lite mediokra sådana) så borde det rimligen finnas ytterligare möjligheter till justera fram en bättre brusfaktor och kanske lite mer förstärkning.

Tittar man på komponentstandarden före och efter GaAsFet så hittar man äldre hålmonterade kondensatorer. Dessa har inte särskilt höga prestanda och är antagligen del av brusfaktortalet som uppmättes.

Kortade ner ben längden mot jord på dioderna med lite lödtenn, byte av vridkondensator, hålmonterade kondensatorer borttagna.
Noteras på bilden är att 4.7nH, 1nF och 1n4148 sitter kvar ännu.

Första åtgärden är att byta trimkondensatorn, orginalet är en grön SKYE 10pF.
Mitt val är en keramisk/metall rörtrimmer i miniatyr som ofta används i 1-2GHz slutsteg, den liknar Gigatrim's modeller för GHz applikationer.

Andra åtgärden är att byta ut 2,2pF seriekondensatorn före GaAsFet mot en ytmonterad dito, modell liten.

Tredje åtgärden är att byta ut 1,8pF seriekondensatorn efter GaAsFet mot en ytmonterad dito, modell liten.

Brusfaktorn sjunker alltefter val av andra komponenter och ny trimning före och efter GaAsFet. Dom nya kondensatorerna används normalt i 1-2GHz applikationer.

Mellan varje åtgärd trimmades induktansen, samt bandpassfiltret och man kunde då se att brusfaktorn minskade samt att förstärkningen ökade i små steg mellan varje mod.
Jag startade med 1.63dB NF och 16.8dB gain och slutade efter moddarna på 1.49dB NF och 18.4dB gain.

Här ser man SMD ATCliknande kondensatorer istf. hålmonterade, före och efter GaAsFet.

Dom blå avkopplingskondensatorerna är till för extra reducering av brus från 78L05 regulatorn.
Avkoppling av dessa 78typerna blir alltmer viktigt på nyare typer av mmic lågbrusförstärkare t.ex PGA-103 m.fl.  I detta fallet gjordes ingen mätjämförelse före och efter åtgärden med det är en enkel komplettering just in case...

Det finns åtgärder kvar att göra, att byta 4.7nH induktansen och den hålmonterade keramiska kondensatorn (en gul grej som syns på översta fotografiet) till nyare med bättre prestanda på UHF - problemet är detsamma att dessa gamla hålmonterade komponenterna bidrar till förlusterna före GaAsFet. Man kan också ändra på skyddslösningen och byta de hålmonterade 1n4148 till nåt modernare ytmonterat.

Slutligen, det undre locket på lådan har en tydlig negativ inverkan på prestandan i den här preampen, utan lock så ökar bruset, så all trimning har gjorts från komponentsidan där locket inte har någon märkbar inverkan.

Bilderna är tagna med mobilkamera denna gången, dvs. lite sämre skärpa i bilderna ;)

Reparerad & justerad 432MHz preamp

Tidigare felsöktes och byttesGaAsFet i den trasiga 432 förförstärkaren.
Ett första provskott indikerade att förstärkning och lite brus finns på nyttosignalen.

När man byter från en typ av GaAsFet till en annan typ så behöver man justera ett par parametrar för att få bästa brustalet. NE72084 har trots allt inte helt identiska data som med MGF1302.

Första försöket i brusfaktormätare gav över 1.9dB NF.
Justerade C och L på ingången till NE72084 samt justeringar på bandpassfiltret efter NE72084, och lyckades komma ner till dryga 1.7dB NF.
Gain är rätt konstant på knappt +17dB.

Då återstår att ta kontrollen på matningsspänning samt ström genom NE72084.
En 100ohm seriepot på matning, samt en 100ohm seriepot mellan NE72084 och jord.

100ohm SMD potentiometrar tillfälligt inkopplade

I orginalkopplingen i preamp var drivspänning satt till 5.0Volt, mest pga. att spänningsregulatorn är en 78L05, finns ett litet spänningsfall genom drosseln men det är inte stort alls.
Egentligen är 5Volt nära max.specifikation och inte i förhållande till bästa NF -  för både orginal och ersättnings GaAsFet.

Enligt datablad för både MGF1302 och NE72084 har man bättre NF på lägre drivspänningar.

Det första jag justerade ner var drivspänningen via 100ohm pot.
Under 3Volt steg NF.
Över 3.8Volt steg NF.
Bästa punkten var vid 3.38VDC mätt direkt på NE72084.

Nästa steg är att sätta ström igenom NE72084, dvs. enligt databladet ligger bästa NF mellan 10-30mA. Orginalkretsen i preamp har ett 22ohm motstånd vilket verkar ge lite för hög ström för en NE72084 om man vill ha bästa NF.
Med drivspänningen optimerad, kan jag nu justera strömmen med 100ohm pot.
Vid exakt 23.2mA fanns den bästa NF för NE72084 vid 3.38V DC.

23mA genom NE72084 och lägsta bruset

Gjorde en sista tuning av L och C på ingången, men där fanns inte mer att hämta.

Lödde loss båda pottarna, mätte upp inställt värde på resp. pot., 65ohm (seriemotstånd +5V) och 49ohm (till jord från NE72084).
Den slutliga lösningen blev 2st 120 180ohm 1206SMD i parallel, samt 2st 100ohm 1206SMD i parallel.

Resultatet: 1.63dB NF och 16.8dB gain.

Det resultatet kan tyckas vara miltals från tillverkarens datablad på 0.9dB NF, 20dB gain.
Om man försöker förklara varför det skiljer mellan reklam och uppmätta data:

CX120 anger 0.2dB insertion loss på 500MHz, 0.4dB på två reläer

N-kontakterna anges 0.15dB insertion loss , 0.3dB på två kontakter

Kretskortets rätt långa RF ledningar, inte lågförlustkretskort, nån del av en dB mer...

Teoretiskt så borde man ha minst 0.7dB extra innan man slår på LNA i RX läget.

I databladet anger 0.2dB Einfugungsdämpung,.

Mäter med noise figure mätare och enbart genom N-kontakterna och båda koaxreläerna ser man under 1dB loss. Dvs. samma sak som att sätta en -1dB dämpsats i noise figure mätaren och man får samma mätvärde 1-dB.

Mäter man med noise figure meter med LNA i RX läget så får man ett värde runt 1.5dB vilket skulle betyda att första steget med MGF1302 har ett brustillskott på 0.6dB NF eller bättre - vilket är rimligt.
Med en annan NF optimerad LNA konstruktion med en MGF1302 så kan man i teroin kunna sänka NF talet ytterligare.

MSA1104 matas med +11V över ett 120ohms motstånd och när MMIC drar sin ström över motståndet hamnar drivspänning på +5V .

432MHz mottagarkonverter

Har en japansk 432MHz station som fungerar bra men mottagaren är brusig på ett jobbigt sätt troligen pga. att Den interna frekvensgeneringen är undermålig och från 90talet.

Tanken var att sätta ihop en 432 mottagare/konverter baserad helt på kristalloscillatorer (XO) och en mottagare med VCXO - och med den jämföra skillnaderna, först mot en 432fyr och sedan under 432 NAC.

Transverterdelar för test och mätövningar

Konceptet nu är ett 432MHz förförstärkarsteg med ATF34143, ett 432MHz bandpassfilter, en AH-1 mmic, en SYM-20DHW  +17dBM trippelbalanserad blandare, en kristallstyrd LO på 404MHz som ger 0dBm samt en efterföljande SXA-389 förstärkare för att nå +17.5dBm,
IF blir då 28MHz och går via en diplexer, ett filter samt en JFET IF förstärkare på cirka 9dB förstärkning minus filterförlusterna.


Lokaloscillator, blandare och IF delarna är nu ihoplödda och den första bänktesten är gjord (utan ATF och AH1) med signalgenerator direkt in i RF porten på blandaren,.
Med +17.5dBm LO signal blev känsligheten -84.5dBm för att ge S-1 mätarutslag på FT-7an.

28Mhz diplex, 9dB förstärkare

Blandaren med bra IP3, bra isolation och +17dBm level.

Lokaloscillator + 0dBm med BFW92/93 i sista stegen.

Förstärkare för lokaloscillatorsignalen, +17.5dBm med SXA389

Lyssnar man ännu längre ner i bruset efter typiska weak signal CW som är vanligt under 432NAC så hörs signalgeneratorn ner till -116dBm i FT-7ans mottagare.
Mao. så här långt verkar konceptet använbart för vidare utveckling.

28MHz mottagaren (Yaesu FT-7) är lugn och fin att lyssna med, jämför man en icom/kenwood/yaesu från 90-talet så är FT-7an alltid trevligast att lyssna med på 28MHz bandet.
Slår jag av IF JFET förstärkaren tappar man minst +6dB förstärkning.

Nästa steg:
Det behövs ett bandpassfilter före blandaren och kompensering av filterförluster - med en aktiv förstärkare.
Planen nu är att löda ihop och provköra en relativ lågbrusig förstärkare ATF och en följare AH1, sen justera bandpassfiltret, ordna dc regulator som inte bidrar till en ökad brusfaktor.
Det kan bli lite mycket förstärkning med dessa två i serie, men det visar sig framöver.

432Mhz HF stegen med bandpassfilter - ej provat ännu.

Egentligen kan man undra om det är värd mödan att hålla på med ATF transistorn, det låga brustalet man får hjälper inte så mycket vid markbaserad kommunikation eftersom markbrustalet är betydligt högre där antennerna pekar, mot horisonten, man brukar säga att marken brusar 289Kelvin vilket motsvarar 3dB NF. Hur mycket antennen plockar upp från marken varierar.
Fördelen med ATF är då att det finns en liten marginal för ytterligare förluster t.ex filter och lite kabel.
Ska man däremot bygga en 432MHz mottagare för EME så är det definitivt fel val med ATF eller MGF, istället ska man satsa på dom senaste högströms MMIC som har extremt lågt brustal och kräver endast enkla matchnät/små förluster och dessutom klarar sig utan aktiva och känsliga bias/spänningsförsörjningar. Med antennerna pekandes bort från marken är det naturliga bruset betydligt lägre än 289K/3dB NF, kanske bara en bråkdel av det lilla som antennen plockar upp, 0.4dB eller nåt liknande.