Lågbrusiga FETar
Surplus FETar
NE72084
benämns som en :
1.0um gate length recessed gate GaAsFet MESFET Schottky Gate, C-band 4-8GHz,
gate witdh finns
inte spec’at.
Men den fungerar
mycket bra på 144MHz utan hokus pokus, bara en enkel krets.
 |
| MESFET NE72084 |
MGF1601 (A)
Som alternativ kan man plocka fram MGF1601B som visserligen är en förstärkarfet som är rätt vanlig som drivsteg i mikrovågssändare, men som LNA går den med hög ström och har bättre IP3 än NE72084, däremot tappar man rätt mycket gain ijfm NE72084 |
| Orginalschema på under 1GHz, inga modifieringar införda här |
 |
| 1601 på ett teflonkort, helt orginal. |
ATF34143
En P-HEMT som ska ge 0.5 till 0.8dB brus, Ett surpluskort på labbänken i ett försök att få den att gå på VHF/UHF.
 |
| Enkel krets utana aktiv bias |
ATF54143
En P-HEMT som ska positiv bias, går i enhancement mode.
Databladet anger 0.3dB på 900Mhz och sen stiger det uppåt till 0.5 och 0.9 itakt med GHz.
Även här ett surpluskort och ett försök på UHF 432MHz.
Tummen ger en hint om hur stora ledarna på SOT343 är.
Den här P-HEMTen provades ut rejält i DUBUS 2002 och resultatet på ett kretskort var 0.25dB och 23dB gain på 144MHz med 70mA!!!! i ström.
Liknande värden fick man redna på 80talet med MGF1302 i en kavitetsbaserad preamp på 432.
 |
| SOT-343 är litet. |
CFB0301
En GaAs MESFET - specad mellan 0.8 och 2GHz med brus på 0.4 till 0.6 beroende på frekvens, inte dåligt.
 |
| en bunt surplus GaAs fetar |
 |
| CFB0301 på det generiska teflonkortet |
 |
| Från Celeritek (numera MIMIX) datablad, orginalkoppling på 900MHz. |
Ingångskretsen
Det är oftast här som prestandan avgörs, dvs brustalet och gainet.
Om man använder
en GHz-FET på t.ex VHF/UHF så kommer gainet att öka samt att bästa trimningen
för lägsta brusfaktor (NF) kommer att inträffa där VSWR i ingångskretsen är
hög, normalt är VSWR helt OK över 2GHz dvs på det band FET är avsedd för, men
inte på VHF.
Så om man
ansluter sin 50ohm anpassningsmätare och försöker trimma ingångskretsen till
FET till bästa VSWR hamnar brustalet troligen helt fel.
Tittar man på en
s.k referenstestschema på en GHz FET så är ingångskretsen kanske bara en
seriekonding och det räcker eftersom gate impedansen är nära 50ohm på de höga
GHz frekvenserna. Här räcker det med att använda en konding med bra egenskaper.
Eftersom man
måste använda sig av mismatch på VHF kommer FET ingångskretsen att ändra sig
när man ansluter antennsystemet (50ohm) och det kommer att påverka
ingångskretsen och antagligen försämra brustalet. Det vanliga är att sätta en
isolator/cirkulator mellan LNA och antenn och på det sättet kan man mer exakt vet
att LNA bibehåller sitt intrimmade (missanapassade) ingångskrets.
Tyvärrrrrrr – så
innebär det att man tillför förluster på LNA genom förlusterna i circulatorn.
Valet av fasta eller trimkondensatorer påverkar brusfaktorn direkt, komponenter som inte är avsedda för GHz påverkar även bruset på 144 & 432MHz.
De avkopplingskondingar
som ska sitta på source måste också vara av rätt sort, t.ex de vanliga platta runda
(eller kvadratiska) chip som löds på båda sidor.
Vdd, Id
En annan metod
att få en C-band FET att lira på VHF är att justera Vds, ofta får man minska
Vds rätt rejält för att kunna få det lägsta brustalet, så en justerbar Vds är
bra att ha under trimskedet.
Sen samma sak med ström genom FET, man ser en variation beroende på hur mycket ström, så en justerbar source resistor är bra att ha under trimskedet. Man ersätter pot med fast-a resistorer.
ja, pottarna man använder måste ju vara bra kvalitet, keramiska miniatyr på t.ex 100ohm.
Har man tur så finns ett datablad med kurvor på NF och Vdd/Id - ofta görs exempelkopplingarna för bästa IP3 prestanda, dvs. komponentvalet för att sätta Ström/spänning måste man göra om till lägsta brus istället. Men - det är vanligt att datablad inte täcker VHF/UHF så då får man prova sig fram enligt metoden ovan.
Source Feedback
Ett annat sätt
att bibehålla NF och samtidigt minska att VSWR finns ingångskretsen är att ha
en s.k source feedback, vilket är en induktans på source, nackdelen är möjligen
ett något litet högre brustal men framförallt ett antal dB lägre gain.
Source feedbackär väldigt vanlig i ham-preamps och jag har sett tre olika modeller på hur man kan påverka brus till det bättre.
Source feedbackär väldigt vanlig i ham-preamps och jag har sett tre olika modeller på hur man kan påverka brus till det bättre.
 | |||
|
Ger man sig på source feedback uppstår ett vanligt fenomen, man har en oscillator som svänger på nån GHz eller lägre. Hur den oscillatorn påverkar din station varierar, så då får man ta till motmedel inne i LNA lådan nära dessa source induktanser.
Den fysiska
längden på induktanser på source varierar ju med VHF/UHF frekvens, men man
använder i praktiken benen på FET som induktanser, på UHF man kan börja med 3mm
längd och sen jobba sig uppåt i längd, kolla att VSWR förbättras samtidigt som
NF bibehålls.
Jag provade med att använda hela benlängden på NE72084 som source feedback, det blir ca.3mm på source, men det gjorde ingen skillnad alls på 144MHz.
Jag provade med att använda hela benlängden på NE72084 som source feedback, det blir ca.3mm på source, men det gjorde ingen skillnad alls på 144MHz.
Kretskort
Vissa LNA
använder en kretskorts pad, typ en manhattan pad, mellan gate och
ingångskretsens induktans, mest som ett lödstöd,
På UHF ser man
att den lilla padden försämrar NF rätt rejält, på 1296MHz kan man se 0.2dB
högre NF. Så varför inte hålla sig kvar med en ingångskrets som hänger i luften
helt enkelt.
Har försökt få fart på HEMT FET (bland annat ATF-34143) på surpluskretskort som är avsedda för 2GHz och sen gjort lite ändringar i huvudsak på biasnätverket, det är svårt att få ner bruset under 0.8dB och ofta är dessa preampar gjorda för maximal IP3, dvs. två FET i parallel via 90graders hybrider.
Men det är inte helt lätt att ändra på SOT-343 och SMD som närmar sig 0402 storlek.
Stub Match
En annan teknik
är att matcha FETen men en s.k stub match på gate, en induktans till jord och
ett 50ohm seriemotståns, som även de påverkar VSWR på ingångskretsen till det
bättre.
Men - utan brusfaktormeter är det svårt att göra några experiment, många av de förändingar som listas ger ju delar av en dB bättre brus och man hör inte de individuella förbättringarna. Mäta = Veta
Men - utan brusfaktormeter är det svårt att göra några experiment, många av de förändingar som listas ger ju delar av en dB bättre brus och man hör inte de individuella förbättringarna. Mäta = Veta
Några ultra lågbrusiga lite nyare FETar som vore kul att prova under 1GHz.
NXP MML09211H en liten DFN 2x2mm den är för liten
så man måste få den förmonterad
Triquint
TQP3M6004 en QFN 4x4mm visserligen
dual men hanterbar
Skyworks Sky67101
en liten DFN 2x2mm 8pinnars den är
för liten så man måste få den förmonterad
Avagotec ATF38143
SOT343 helt OK att hålla på med,
den är liten - men inte för liten.
Mitsubishi
MGF4921AM hanterbar kapsel typ X fast mindre
NEC NE3210S01 hanterbar kapsel typ X fast
mindre
Minicircuit
CNA162LN+ 3x3mm går nog att hantera, som en SOT343
MwTinc MwT-LN600 sanslöst lågt brus men förklaringen är att
detta är en Wafer, så lycka till med bondtrådar & kapsling ;)
Just PGA103+/PSA4-5043 är specad för 50 till 4000MHz, och det kan man ju kalla bredbandigt!, så även på 1296MHz får man under 1dB brus.
MMIC med dessa data har funnits ett par år nu.
Nu finns det flera andra MMIC att välja på men även här så börjar storleken på kapseln bli besvärande liten , dvs man måste få den förmonterad på ett kort.
Avagotech MGA-635P8 är en QFN på 2x2mm, så det är svårt att löda 8st 0.25mm breda anslutningar och få kylning/jordanslutning att blir bra.
RFMD har sina SPF-5122Z/SPZ-5043Z MMIC från 100MHz till 4000MHz som ger ungefär samma data som PGA. 5122Z är även den är en liten 2x2mm medan 5043Z mer som SOT343.
Så i slutändan är det storleken som spelar roll, kan man bygga det själv så är det intressant, annars är man hänvisad till köpa färdiga kretskort. Även tillgången på surplus spelar in, har man tillgång till surplus så använder man det.
Optionen att hitta kretskort för 2GHz är inte helt vanligt så det är bara ett fåtal som lyckas tillhandahålla bra kretskort i sina kit. De prototypkort som tillverkaren tillhandahåller är ofta av annan kvalitet. Kretskoret är ju en del av hur brusfaktorn (losses in material) kommer att bli.
Problemet med låg kretskortskvalitet & kontroll, så kommer flera faktorer som t.ex dielektrikum, temperatur att påverka stripline, dvs. man får missanpassningar i 50ohm stripline och biaskrets som inte har rätt egenskaper.
Man får troligen köpa flera exemplar av LNA kretskort med MMIC och sen utvärdera det exemplaret som ger bästa data, dvs där FR-4 tillverkningsprocessen gett minst variationer.
Det finns FR-4 tillverkade kretskort för högfrekvens, så det är att föredra i alla läget om man vill ha lägsta brustillskott och reproducerbarhet.
T.ex kikipcb har tillval med just Rogers eller högfrekvens PCB så det gäller välja rätt tillverkare.
Radioamatörer har ju som princip att köra på max. och det gäller även brusfaktorn. Man kan hitta prototyper och hårt optimerade preamps med Phemt'ar som indikerar 0.2dB eller lägre på brusfaktormätaren. Sånt är svårt att nå eftersom allt som man adderar förluster genom komponenter, kretskortsbanor utöver själva FET eller MMIC - som adderas på tillverkarens datablads brustal.
Så 0.45dB på en viss PHEMT blir lätt det dubbla på ett bestyckat kretskort.
Data torde ha varit över 1.3dB brus och runt 20dB gain.
Även 144Mhz transeiverns första förstärkare i mottagaren dog, det var en NEC 3SK97 även det en dual gate mosfet, faktiskt har den lägre brus än BF981 men lite sämre med gain.
MMIC - glöm surplus och titta på nytt ?
En GaAs HEMT MMIC, te.x Minicircuits PGA103+ eller PSA4-5043+ som är en SOT89 lätt att montera och kan beställas på kretskort eller som färdig preamp. På 144/432MHz ger dessa typ 0.5dB att jämföras med en surplus GaAs FET LNA som kräver en del dyra kondensatorer och lite fixande med ingångskretsen, source feedback osv. MMIC är ju 50ohm direkt, dvs. man har rätt impedans och det krävs inga yttre anpassningsnät med hög VSWR.Just PGA103+/PSA4-5043 är specad för 50 till 4000MHz, och det kan man ju kalla bredbandigt!, så även på 1296MHz får man under 1dB brus.
MMIC med dessa data har funnits ett par år nu.
Nu finns det flera andra MMIC att välja på men även här så börjar storleken på kapseln bli besvärande liten , dvs man måste få den förmonterad på ett kort.
Avagotech MGA-635P8 är en QFN på 2x2mm, så det är svårt att löda 8st 0.25mm breda anslutningar och få kylning/jordanslutning att blir bra.
RFMD har sina SPF-5122Z/SPZ-5043Z MMIC från 100MHz till 4000MHz som ger ungefär samma data som PGA. 5122Z är även den är en liten 2x2mm medan 5043Z mer som SOT343.
Så i slutändan är det storleken som spelar roll, kan man bygga det själv så är det intressant, annars är man hänvisad till köpa färdiga kretskort. Även tillgången på surplus spelar in, har man tillgång till surplus så använder man det.
MMIC kretskort
Många av de kretskort och kit som säljs ser ut att vara gjorda av amatörer som tagit referenskoppingen ur databladet, beställt kretskorten från en standard non-microwave kretskortstillverkare.Optionen att hitta kretskort för 2GHz är inte helt vanligt så det är bara ett fåtal som lyckas tillhandahålla bra kretskort i sina kit. De prototypkort som tillverkaren tillhandahåller är ofta av annan kvalitet. Kretskoret är ju en del av hur brusfaktorn (losses in material) kommer att bli.
Problemet med låg kretskortskvalitet & kontroll, så kommer flera faktorer som t.ex dielektrikum, temperatur att påverka stripline, dvs. man får missanpassningar i 50ohm stripline och biaskrets som inte har rätt egenskaper.
Man får troligen köpa flera exemplar av LNA kretskort med MMIC och sen utvärdera det exemplaret som ger bästa data, dvs där FR-4 tillverkningsprocessen gett minst variationer.
Det finns FR-4 tillverkade kretskort för högfrekvens, så det är att föredra i alla läget om man vill ha lägsta brustillskott och reproducerbarhet.
T.ex kikipcb har tillval med just Rogers eller högfrekvens PCB så det gäller välja rätt tillverkare.
Low, Very or Ultra Low Noise FET / MMIC
Industrin använder gärna ord som ultra low noise när man ska ner under 1dB i brus i databladet för FET/MMIC.Radioamatörer har ju som princip att köra på max. och det gäller även brusfaktorn. Man kan hitta prototyper och hårt optimerade preamps med Phemt'ar som indikerar 0.2dB eller lägre på brusfaktormätaren. Sånt är svårt att nå eftersom allt som man adderar förluster genom komponenter, kretskortsbanor utöver själva FET eller MMIC - som adderas på tillverkarens datablads brustal.
Så 0.45dB på en viss PHEMT blir lätt det dubbla på ett bestyckat kretskort.
1986
Då reparerade jag min första 144Mhz preamp, en trasig Corona GS-144 med en BF981 dual gate mosfet. Tror det var Bhiab som sålde påsar med flera BF981 och dom var ju billiga.Data torde ha varit över 1.3dB brus och runt 20dB gain.
Även 144Mhz transeiverns första förstärkare i mottagaren dog, det var en NEC 3SK97 även det en dual gate mosfet, faktiskt har den lägre brus än BF981 men lite sämre med gain.
