Смеситель на полевиках и нечистая сила...

[Илья RW3FY]

Занимаясь "обкаткой" своего домашнего "измерительного комплекса" после его модернизации, вытащил и включил свой старый макет Н-образного смесителя на 8 шт. КП905 (Подробно результаты измерений его параметров были описаны в теме "Реальное измерение динамического диапазона" --- попутно вопрос к модератору --- а куда девалась тема???). Так вот. Проверил сохранность и правильность всех соединений, исправность элементов, включил и измерил уровень интермодуляции. При подаче на вход двух сигналов с уровнями +17 дБм каждый получил уровень ИМИ примерно -40 дБ относительно одного из из испытательных сигналов (величина IP3 относительно средней мощности на входе +40дБм). Чёрт дёрнул меня любопытства ради "кастрировать" схему до обычной балансной на двух полевиках и посмотреть ИМИ и у неё. Каково же было моё удивление, когда я после перепайки и убирания "лишних" элементов увидел ИМИ тех же -40дБ!!! При этом собственные ИМИ измерительной установки -70дБ, т.е. я видел во всех случаях интермодуляцию именно смесителя!!! Потери смесителей в обоих вариантах оказались близки. Дома мне сложно измерить их величину точно (много возни с точным измерением), но приблизительно это не меньше 6дБ и не больше 10дБ. Первое же желание было проверить трансформаторы --- не вносят ли они интермодуляции? Но проверка показала, что не вносят --- спектроанализатор показал тех же -70 дБ, как и у двухтональника, подключенного напрямую. Вернул всё опять к Н-образной схеме, стал менять фазировки обмоток трансов и коэффициенты трансформации --- но либо делалось хуже (т.к. изначально всё было включено и оттрансформировано правильно), либо я опять возвращался к "заколдованной" величине -40дБ!!! В итоге получилось, что хоть 2 (простой балансный), хоть 4 (Н-образный), хоть 8 транзисторов (Н-образный, по два транзистора впараллель) --- уровень интермодуляции не менялся!!! Просто мистика!!! Либо на линейность влияют только нелинейные паразитные ёмкости транзисторов (т.е. нелинейность связана не с проходящей мощностью, а с приложенным напряжением), либо мала развязка с драйвером, с которого подаётся в затворы меандр гетеродина (а это тоже схема монстрообразная --- 4 шт. КТ610 с приличным током в импульсе через них!!!), либо ещё чего...

Кто как прокомментирует? Может, кому приходилось сталкиваться с подобными "неувязками" при построении смесителей?

73!

[ra3qdp]

Сообщите свой Email.
ra3qdp@mail.ru
Слава. Воронеж.

[UR3IQO]

Приветствую, Илья !

...В итоге получилось, что хоть 2 (простой балансный), хоть 4 (Н-образный), хоть 8 транзисторов (Н-образный, по два транзистора впараллель) --- уровень интермодуляции не менялся!!! Просто мистика!!! Либо на линейность влияют только нелинейные паразитные ёмкости транзисторов (т.е. нелинейность связана не с проходящей мощностью, а с приложенным напряжением), либо мала развязка с драйвером, с которого подаётся в затворы меандр гетеродина

Очень интересные результаты. Наиболее вероятная версия (на мой взгляд) - нелинейность транзисторов не является фактором определяющим IP3. Скорее всего IP3 ограничивается параметрическими эффектами емкостей транзисторов.

С Уважением,
Олег UR3IQO
P.S. А как менялкя коэффициент передачи при изменении схемотехники ? Может быть причина в этом ?

[Wolf]

Занимаясь "обкаткой" своего домашнего "измерительного комплекса" после его модернизации, вытащил и включил свой старый макет Н-образного смесителя на 8 шт. КП905 (Подробно результаты измерений его параметров были описаны в теме "Реальное измерение динамического диапазона"

Кто как прокомментирует? Может, кому приходилось сталкиваться с подобными "неувязками" при построении смесителей?

73!

Здравствуйте Илья. Попробую Вам немножко помочь так как я сталкивался с такими замерами.
В Вашем примере верхняя и нижняя границы имеют очень большие уровни. Потому Вы и не заметили разницу. Практически когда я пробовал Вашу методику измерений так было и у меня. После наших дискуссий я тоже пробовал 8шт 2П905. Для лучшей симметрии кhпежные болты в четырех транзистпрах отрезаны и запаяны этажеркой. Действительно, IP3 возрастал, но вместе с ним у меня лезла из за внутренних шумов параллельно включенных транзисторов (дробовый, фликер и тд. и тп.) в плюс и нижняя граница. Я как то на той же ветке уже говорил, что нельзя точно измерить ДД подавая сигнал более 10-15мв и путем расчетов вычислять нижнюю границу которая будет находиться где то в районе 0.1- 0.3мкв. Попробуйте перейти от высоких уровней и расчетов ДД к реальным измерениям. Лучше всего плясать от уровня шума повышая входные сигналы до появления интермодуляции. Только и только так Вы сможете определить разницу между2, 4 и 8 транзисторами. И это в конце концов спустя полгода после наших споров я думаю докажет мою правоту измерений ДД. Линейность тут практически ни при чем. А вот входная емкость параллельно включенных транзисторов увеличивается что сказывается на качестве меандра. В сборках если подложку садить на истоки, емкость защитных стабилитронов при параллельном включении удваивается, и что самое главное она при изменении напряжения на затворе изменяется (тот же варикап!!!) и все нюни и ссылки некоторых «знаманитастей» на плохие микросхемы с плохим меандром в инете - полный абсурд. В придачу в связке с выходной емкостью микросхемы и токоограничительным резистором мы имеем ФНЧ и дополнительный завал АЧХ(болезнь наших КН8А). Подача на подложку отрицательного напряжения от-5в до -9в во первых заткнет стабилитроны, в придачу действуя как второй затвор сдвинет кривую характеристики в право тем самым позволит подать меандр большей амплитуды лог. «1» не выходя из линейной области и надежно при лог. «0» закроет канал до 100Мом и более (работа в режиме обеднения) Грош цена уменьшения минимального сопротивления канала при параллельном включении при максимальном в 5-10Мом. Тоже что сравнивать КД503 с КД514.
Из половинки Н смесителя из трансивера (2шт КП905 или 2шт сборки) можно выжать максимум ДД3 100дб при чутье не лучше 0.4мкв. С полного максимум 110дб ( при качественных трансформаторах и схемотехнике) То что зарубежные фирмы дают IP3 свыше +30дбм только по СМЕСИТЕЛЮ (у нас это к сожалению тоже становится модным) создают только иллюзию всего трансивера высочайшего класса, и не более. При нижней границе в -132дбм уж слишком нереальные цифорки по динамике получаются. Хотелось бы увидеть остальные каскады обеспечивающие такие ДД. Пока я схем таких каскадов кроме в схеме TRX для тестов Дроздова (с натяжкой) не вижу. О каскадах на полевиках при питании 12в вообще говорить нечего. Вот и думайте стоит ли лепить такие монстры-смесители с IP3 до +50дбм не подкрепив их такими же монстрами усилителями.
К сожалению я могу пока побаловаться инетом только раз в неделю.
Всего наилучшего, с уважением Михаил.

[Илья RW3FY]

Всем привет!

То Sov1178:

Олег, я тоже склоняюсь к тому, что определяющим становится влияние емкостей. Пока что никаких ошибок в макете я не обнаружил, и все манипуляции с ним приводят к одному и тому же результату. Пробовал для двухтранзисторного смесителя выбирать разные пары из этой восьмёрки --- результаты настолько близки, что выдвинуть в качестве причины наблюдаемого влияние разброса параметров транзисторов тоже не выходит. Потери же во всех вариантах примерно одинаковые. Разницу в 1дБ мне сейчас пока почуять сложно, но в 3дБ я бы на этой установке заметил. А вообще, замечал, что при увеличении потерь смесителя IP3 растёт.

То Wolf:

На досуге попробую ещё раз неспеша переварить сказанное Вами. Насчёт нижней границы --- я её оцениваю отдельно от верхней, в режиме относительно малого сигнала. В данном случае просто по замеру потерь смесителя, если речь об измерении параметров отдельно взятого смесителя, а не целого тракта. У тракта, конечно, меряю чувствительность --- традиционным образом. При этом, с учётом к-та шума стоящего за смесителем тракта, любое влияние характеристик и схемотехники смесителя на нижнюю границу ДД, кроме влияния потерь смесителя, было всегда пренебрежимо мало. Исключение составили только два случая --- увеличение тока через диоды в диодном смесителе сверх некого критического значения, после которого дробовый шум становился заметен, и схема смесителя на полевиках в режиме пропускания через каналы довольно большого постоянного тока --- тот режим, что я описывал в рамках нашей старой дискуссии --- там тоже вылезал дробовый шум, его впоследствии мне обнаружить удалось. Но я тот вариант (с супер IP3 за +50дБм) и не рассматривал в качестве имеющего какой-либо смысл для практики --- при помощи пропускания тока в разных направлениях я пытался определить причины, дающие основной вклад в нелинейность смесителя --- зная причину, хотя бы предположительно, с ней легче бороться в смесителях с традиционными режимами работы. Кстати, на основе сделанных тогда выводов мне удалось за счёт несколько иного включения транзисторов получить IP3 на 5 дБ выше, чем в традиционном варианте, при равных потерях, но дальше развивать это направление не стал из-за громоздкости получившегося смесителя. Ну а что касается влияния запараллеливания транзисторов --- естественно, в этом случае я уменьшаю сопротивление нагрузки такого "сдвоенного" ключа в 2 раза, а также выходное сопротивление "раскачивающего" каскада в гетеродинной цепи. Но в том и штука, что улучшения всё равно не наблюдалость по сравнению с вариантом, содержащим транзисторов в 2 раза меньше. То же самое и с сокращением числа транзисторов до 2 --- я старался придерживаться одинаковых нагрузок ключа и одинаковых сопротивлений и емкостей драйвера, приходящихся на каждый ключ --- именно для корректности сопоставления решений. Согласен, что очень похоже на то, что наибольший вклад в нелинейность дают ёмкости. Но тогда, по идее, должна быть очень ярко выраженная частотная зависимость уровня интермодуляции. В прошлых экспериментах я частотную зависимость наблюдал, но очень "пологую". В общем, тут есть ещё, над чем подумать. А насчёт уровней измерительных генераторов --- уровень их мощности, при котором имеем ИМИ -40дБ --- это ещё в пределах того участка, на котором кубические зависимости уровней ИМИ сохраняются, в корректности начинают обычно возникать сомнения при ИМИ -20...-25дБ (т.е. где уже начинается компрессия к-та передачи). Но я относительно быстро смогу повторить измерения и при меньшей мощности и сопоставить результаты.

73!

[Wolf]

Привет ИЛЬЯ!
На конец то я понял почему вы измеряете на больших уровнях!!! Вся беда состоит в том, что необходимо обнаружить компрессию в 1дб на уровне хотя бы в 1мкв что с нашим парком приборов проблематично.
Я немножко не договорил про измерения параметров смесителя в отдельности. Конечно при измерениях в полном тракте приемника нужно учесть параметры остальных узлов ( можно измерить что то левое какого то КП905 или КП327) что отнимает очень много времени, да и нудное это занятие. Если серьезно заниматься смесителями то придется Вам для этих целей собирать отдельный высокодинамичный микровольтметр. Когда необходимо ну очень точно измерять параметры я таким и пользуюсь. Без него, если отталкиваться от уровня шумов, увидеть точную картинку невозможно. Можно использовать и высокодинамичный приемник прямого преобразования вроде селективного микровольтметра. Сразу же исчезнет и нечистая сила. При замерах по отдельностях нижний и верхний уровни и пересчете будет приличная ошибка. Признаю только прямые измерения.
Вообще у меня на IP3 смесителя с некоторых пор аллергия. Остановился на +30…+35дбм смесителя и +60дбм УВЧ. Есть желание довести до ума АРУ в УВЧ до 40дб без вмешательства в режимы по постоянному току. Тогда действительно может появиться «монстр».


Чтобы не занимать чужую ветку попутно отвечу здесь Вам и по ней.
К сожалению лет 5 как ничего не выписываю. А что-то достать у нас в «деревне» на Украине практически не возможно. Как я понял Р-Д это Радио Дизайн. Хотелось бы посмотреть что у Вас там получилось. О, уже и руки зачесались повторить. Потом и обсудить можно. Я тоже мемуары пишу о своем трансивере «DISCOVERY» собранный по той блок схеме что выкладывал в ветке «народного трансивера». Первую часть кончаю. Ох у меня с этой писаниной и проблемы. Легче пару трансиверов забахать. Успеть бы до сельхозработ кончить, я то в крестьяне записался. Уже три месяца в деревне живу.
На счет «народного трансивера» то по моему произошел «выкидыш». У дитя должен быть один отец, а тут с подачи Крылова … Надо же такую басню написать. Слов нет больше.
Попаяем, увидим.
Успехов 73!

[Илья RW3FY]

Приветствую, Михаил!

Насчёт измерений я всё же не согласен в некоторых вещах с Вами. Кубические зависимости уровня интермодуляционных искажений 3-го порядка не вызывают у меня ни малейших сомнений --- это многократно проверялось на практике. Поэтому меряем мы уровень продукта интермодуляции на уровне 1, 10 или 100 мкВ --- абсолютно всё равно. А чем больше измеряемая величина, тем, Вы совершенно справедливо заметили, её проще мерить. Отсюда и распространение в последнее время употребления параметра IP3 --- его величина позволяет знать точный уровень интермодуляции в любой точке, и наоборот, знание уровня интермодуляции в любой точке совершенно однозначно говорит об IP3. Погрешность возникает, Вы верно сказали, при слишком больших уровнях сигнала, от себя добавлю --- когда исследуемое устройство уже начинает затыкаться. Но при уровнях интермодуляции -70...-40 дБ такого и близко нет. Т.е. важна не сама по себе мощность испытательных генераторов, а то, как она соотносится с параметрами исследуемого устройства. Почему я выбрал измерение именно IP3? С одной стороны, при косвенном измерении ДД всё равно всё делается через эту величину. С другой стороны, создание прибора для прямого измерения ДД за сотню с лишним дБ --- дело трудоёмкое. С третьей стороны, мне удобнее плясать от двух параметров --- величины коэффициента шума и величины IP3 --- они позволяют судить о ДД совершенно однозначно, тогда как сама по себе величина ДД, названная без упоминания величин, относительно которых она измерена, говорит мало о чём. Когда я говорю "ДД=100дБ", Вам это совершенно ни о чём не скажет, т.к. неясно ни при какой полосе тракта это измерено, ни относительно какого уровня на входе --- мы раньше как-то об этом говорили --- именно на этом и играют производители фирменной техники, поскольку ДД относительно уровня пороговой чувствительности при полосе 500 (а то и 250!) Гц намного больше, чем ДД относительно , к примеру, 1 мкВ, при полосе 3 кГц. А имея величину к-та шума и величину IP3 легко вычисляем ДД, который будет как в первом случае, так и во втором. Ну и последний момент --- в моём эксперименте ставилась цель не измерения возможного ДД (чего мерить шкуру неубитого медведя!), а сравнение разных типов смесителей. Разницу в потерях при этом легко видно на экране спектроанализатора, как и разницу в уровне интермодуляции --- вот эти две разницы меня и интересовали больше всего. Пока эксперимент пришлось на время отложить (участвовал прошедшие выходные в RDXC, а ближайшие планирую отработать WPX), но после контеста я эксперименты продолжу. Ваша точка зрения мне более-менее понятна, ну а докопаться до сути --- в общем-то, вопрос только времени.

Насчёт выбранных Вами параметров --- согласен, этого более чем достаточно. Я для практической реализации ориентируюсь на похожие величины. Все эксперименты с "супер IP3" носят в преимущественно познавательный характер. Ваш подход к построению регулировок я поддерживаю --- лезть в режимы есть неправильно, если нужно высокое качество. Сам же ломаю голову, в дополнение к этому, как сделать плавную регулировку и стабильной в широком диапазоне температур простыми средствами.

По поводу TRX --- киньте мне в приват Ваш Е-mail.

Что касается описания --- я тоже пока делал, упарился, хотя там нет ни чертежей конструктива, ни печаток. Могу представить, какой труд совершают те, кто делает описание своих конструкций на уровне почти что комплекта КД!

А тема народного трансивера в её изначальной трактовке, на мой взгляд, изначально была нежизнеспособна --- насчёт количества отцов Вы абсолютно правы. Демократия в таких делах быстро переходит в базар, и без чёткого руководства КПД всевозможных "публичных обсуждений" всегда нулевой. Но от темы была другая польза --- те, кто увлекается конструированием, смогли вдоволь пообсуждать интересующие их решения и поспорить о рациональности тех или иных подходов. Так что несмотря на обилие в теме всякого флейма и болтовни, польза от неё всё же была.

73!