Hallo, eine schnelle Frage, um zu sehen dass ich keinen Denkfehler mache. Ich habe einen Mischer (Demodulator), der eine relativ schlechte Rauschzahl hat. Mein Signalpegel, welcher in den Mischer reingeht, ist aber schon nahe am Kompressionspunkt. Würde Folgender Aufbau Sinn machen, um das Gesamt-SNR zu verbessern? Empfangssignal -> LNA -> Dämpfungsglied -> Mischer anstelle von: Empfangssignal -> Mischer Mit dem Dämpfungsglied (-15 dB) würde ich quasi den Gain des LNA (15 dB) wieder wegdämpfen, damit der Mixer nicht überfahren wird. Die Verstärkung des ersten Gliedes geht ja bekanntlich am stärksten in die Gesamtrauschzahl ein. Ich habe mir das mit der Friis-Formel schon ausgerechnet, aber bin mir nicht sicher ob das so richtig ist. Danke für jede Antwort!
aua Wenn man den ersten Verstärker gerade wieder wegdämpft, dann geht die nächste Stufe wieder voll in das Rauschen ein. Das Dämpfglied bewirkt höchstens eine Verbesserung der Anpassung, das kann auch etwas nutzen. Aber bei einem Pegel kurz vor der Übersteuerung ist das bißchen Rauschen ziemlich uninteressant. Es geht doch um eine Maximierung des Dynamikbereiches zwischen Rauschen und Übersteuerung.
Hi, larry, > Ich habe einen Mischer (Demodulator), der eine relativ schlechte > Rauschzahl hat. Mein Signalpegel, welcher in den Mischer reingeht, ist > aber schon nahe am Kompressionspunkt. Das werte ich als Indiz für einen schwerwiegenden Fehler. Die Rauschzahl des (passiven) Mischers sollte nicht wesentlich größer sein als seine Mischverluste plus Dämpfung. Für Deine Überlegungen zeichne doch mal Deinen Pegelplan mit Rauschpegel, Signalpegel, rechne die Intermodulationsprodukte anhand von IP2 und IP§ der aktiven Teile aus. Ciao Wolfgang Horn
larry schrieb: > Würde Folgender Aufbau Sinn machen, um das Gesamt-SNR zu verbessern? > > Empfangssignal -> LNA -> Dämpfungsglied -> Mischer > anstelle von: Empfangssignal -> Mischer Nein. Das ist doch eine einfache Überlegung und benötigt nicht mal Rechnung: Die Kettenschaltung von LNA und Dämpfungsglied mit einer Gesamtverstärkung von 0dB erzeugt ganz sicher eine schlechtere Gesamt-Rauschzahl als "gar nichts". Sowohl Kettenschaltung als auch "gar nichts" haben eine Verstärkung von 0dB, nur dass die Kettenschaltung zusätzliches Rauschen produziert.
Halt, Stop! Danke für eure Antworten, und gleichzeitig erstmal eine Entschuldigung - das war natürlich Blödsinn, ich war beim Schreiben mit den Gedanken schon wieder bei einem anderen Problem und hab's daher durcheinandergeworfen. Das Dämpfungsglied soll natürlich NICHT die komplette Verstärkung wieder wegdämpfen, sondern nur einen Teil davon. Damit klar ist was ich meine schreibe ich mal ein Beispiel mit Zahlen, ausgehend von der Friis-Formel:
Wenn ich jetzt folgende Werte annehme (Fantasiewerte, damit man es auch im Kopf rechnen kann): LNA: Verstärkung LNA 20 dB, Rauschzahl 3 dB -> G1 = 100, F1 = 2 Dämpfungsglied: 10 dB -> G2 = 0.1, F2 = 10 Mischer: NF 10 dB -> F3 = 10 erhalte ich folgende Rauschzahl:
Das sind 7 dB weniger als der Mixer ohne vorgeschalteten LNA + Dämpfungsglied. Stimmt das so, oder habe ich irgendwas Grundlegendes außer Acht gelassen? Wolfgang Horn schrieb: >> Ich habe einen Mischer (Demodulator), der eine relativ schlechte >> Rauschzahl hat. Mein Signalpegel, welcher in den Mischer reingeht, ist >> aber schon nahe am Kompressionspunkt. > Das werte ich als Indiz für einen schwerwiegenden Fehler. > > Die Rauschzahl des (passiven) Mischers sollte nicht wesentlich größer > sein als seine Mischverluste plus Dämpfung. Ich hätte genauer sein müssen: Der maximal MÖGLICHE Signalpegel ist schon relativ knapp am Kompressionspunkt, u.U. kann der Pegel aber auch deutlich darunter liegen. Den Mischer nehme ich halt so wie er ist als fertiges IC, d.h. da lässt sich nichts mehr machen. Mir schien halt nur ein Wert in der Größenordnung von 10 dB und mehr als Rauschzahl als "schlecht" bzw. verbesserungswürdig. Daher der Gedanke mit dem LNA + Dämpfungsglied, was einen Teil der Verstärkung wieder wegnimmt, um den Mischer bei maximalem Eingangspegel nicht zu übersteuern.
Hi, larry, > > Mir schien halt nur ein Wert in der > Größenordnung von 10 dB und mehr als Rauschzahl als "schlecht" bzw. > verbesserungswürdig. Der TFM-150 hat mit einer LO-Power von +10dBm eine "Conversion Loss" von 8dB - und damit ein NF in selber Höhe. In vielen Anwendungen wäre eine NF von zusätzlichen 3dB schon sehr bedenklich. Ciao Wolfgang Horn
Hallo Wolfgang, verstehe ich diese Friis-Gleichung denn falsch? Meiner Meinung nach würde sich das SNR vom Eingang bis nach dem Mischer durch LNA und trotz Dämpfungsgleid immer noch verbessern, da der Rauschfaktor jetzt nicht mehr Faktor 10 sondern jetzt Faktor 3 ist. Also nicht Faktor 3 zusätzliches Rauschen (meiner Meinung nach)! Eben da das erste Glied der Kette den stärksten Einluss hat, und das wäre der rauscharme Verstärker. Alles was danach kommt, hat niedrigere Gewichtung. Gruß, larry
Hallo, wenn dein Mischer bereits kurz vor dem 1db Punkt ist und du nicht genügen S/(S+N) hast, dann hast du ein konzeptionelles Problem in deinem Empfängerzug. Das wirst du nur lösen, in dem du eine Mischer nimmst, dessen 1db Punkt deutlich höher liegt, dann kannst du noch versuchen mittels einem LNA die Rauschzahl etwas zu drücken. Und ganz neben bei, realle LNA haben eine begrenzten Dynamikbereich. Gruß Andreas
Andreas schrieb: > wenn dein Mischer bereits kurz vor dem 1db Punkt ist und du nicht > genügen S/(S+N) hast, dann hast du ein konzeptionelles Problem in deinem > Empfängerzug. Er ist so kurz davor, dass ich nicht die volle Verstärkung des LNA ausnutzen kann. Daher die Idee mit dem Dämpfungsglied. Wenn ich LNA + Dämpfungsglied nehme, habe ich immer noch einige dB Verstärkung und bin 3 oder 4 dB unter dem P1dB. Nach meiner Rechnung verbessere ich damit das SNR locker um 6 - 9 dB. Nur ist halt meine Frage, ob die Rechnung so stimmt und man das wirklich so zur Verbesserung machen kann: LNA - Dämpfung - Mixer. > Das wirst du nur lösen, in dem du eine Mischer nimmst, dessen 1db Punkt > deutlich höher liegt, dann kannst du noch versuchen mittels einem LNA > die Rauschzahl etwas zu drücken. Mixer tauschen ist erstmal keine Alternative und bräuchte ich auch nicht, WENN das folgende hier vom Prinzip her stimmt: > Damit klar ist was ich meine schreibe ich mal ein Beispiel mit Zahlen, > ausgehend von der Friis-Formel: > >
> > Wenn ich jetzt folgende Werte annehme (Halbwegs hinkommende > Fantasiewerte, damit man es auch im Kopf rechnen kann): > > LNA: Verstärkung LNA 20 dB, Rauschzahl 3 dB -> G1 = 100, F1 = 2 > Dämpfungsglied: 10 dB -> G2 = 0.1, F2 = 10 > Mischer: NF 10 dB -> F3 = 10 > > erhalte ich folgende Rauschzahl: > >
> > Das sind 7 dB weniger als der Mixer ohne vorgeschalteten LNA + > Dämpfungsglied. > Stimmt das so, oder habe ich irgendwas Grundlegendes außer Acht > gelassen? Kann man das mit der Dämpfung so rechnen? Ich bin mir halt nur nicht sicher, ob das so korrekt ist. Und in allen Beispielen, die ich mir jetzt schon massig dazu angesehen habe, wird in der Friis-Formel immer nur von Verstärkern geredet. Die Online-Kalkulatoren, die ich zur Kontrolle gesucht habe, akzeptieren alle nur positive Verstärkungen...
larry schrieb: > Andreas schrieb: > >> wenn dein Mischer bereits kurz vor dem 1db Punkt ist und du nicht >> genügen S/(S+N) hast, dann hast du ein konzeptionelles Problem in deinem >> Empfängerzug. > > Er ist so kurz davor, dass ich nicht die volle Verstärkung des LNA > ausnutzen kann. Daher die Idee mit dem Dämpfungsglied. Wenn ich LNA + > Dämpfungsglied nehme, habe ich immer noch einige dB Verstärkung und bin > 3 oder 4 dB unter dem P1dB. Nach meiner Rechnung verbessere ich damit > das SNR locker um 6 - 9 dB. Nur ist halt meine Frage, ob die Rechnung so > stimmt und man das wirklich so zur Verbesserung machen kann: LNA - > Dämpfung - Mixer. Die einzigste sinnvolle Frage ist: Wie hoch ist den den S/(S+N) jetzt und wievile brauchst du um deine Anwendung sicher zu betreiben? Wenn es jetzt schon aussreicht, lasse den LNA beleiben, wenn nicht, ändern dein Konzept. Gruß Andreas
Natürlich hast du Recht und den genauen Pegelplan muss ich mir auch noch erstellen. Aber egal wie ich es letztendlich realisieren werde, interessiert mich jetzt vor allem wirklich erstmal vorrangig, OB die Rechnung für die Rauschzahl für LNA -> Dämpfungsglied -> Mischer weiter oben so richtig ist, und sich also so das SNR im Vergleich zum Mischer alleine verbessern lässt. Gruß, larry
Hi, larry, > Meiner Meinung nach > würde sich das SNR vom Eingang bis nach dem Mischer durch LNA und trotz > Dämpfungsgleid immer noch verbessern, da der Rauschfaktor jetzt nicht > mehr Faktor 10 sondern jetzt Faktor 3 ist. Also nicht Faktor 3 > zusätzliches Rauschen (meiner Meinung nach)! Also: Ein rauscharmer Vorverstärker senkt den Rauschflur. Das steigert den "intermodulationsfreien Dynamikbereich". Aber: Gleichzeitig fördert er die Übersteuerung, das senkt den IMDB wieder. Deshalb haben die besseren Empfänger einen variablen Abschwächer, meist vor dem Vorverstärker. Bis zur Erfindung von Halbleitern mit negativem Rauschfaktor hat der HF-Techniker einen Dauerplatz zwischen Skylla und Charybdis. Ciao Wolfgang Horn
Die optimale Antwort hängt von der Verwendung ab. Liegt dir mehr an einer niedrigen Nachweisgrenze oder hast du viele Störer? Im ersten Fall willst du bestes NF, im anderen bestes IMD. Vielleichst schaust du dir mal die Papers von Chris Trask an. Für eine bestimmte Verlustleistung in deiner Schaltung ist die Grenze fest vorgegeben. Mehr Verlustleistung bringt mehr S/N am Detektorausgang. Daß du den Mischer nicht mehr wechseln willst, beendet eigentlich schon die Beratung. Er ist das wichtigste Bauelement! Zweitwichtigstes ist der LO.
Wolfgang Horn schrieb: > Deshalb haben die besseren Empfänger einen variablen Abschwächer, meist > vor dem Vorverstärker. Das wäre in der Umsetzung sicher die eleganteste und für große und kleine Empfangspegel optimalste Lösung. Aber mir geht es jetzt wirklich erstmal nur um das Prinzip: Verbessert "LNA -> Dämpfung -> Mixer" die Rauschzahl so deutlich, wie ich es in meiner Beispielrechnung angegeben habe? Oder habe ich etwas Wichtiges übersehen? Kann ich in der Friis-Formel ein Dämpfungsglied so wie oben berücksichtigen? Natürlich muss der LNA dann einen höheren P1dB haben, natürlich muss ich die Pegel von eventuellen Störern beachten und natürlich würde es keinen Sinn machen, ein bereits ausreichendes SNR mit erhöhtem Schaltungsaufwand auf Kosten vom Dynamikbereich noch weiter zu verbessern. Dessen bin ich mir ja bewusst. Mir geht es aber wirklich erstmal nur um die oben gestellte Frage! Abdul K. schrieb: > Daß du den Mischer nicht mehr wechseln willst, beendet eigentlich schon > die Beratung. Er ist das wichtigste Bauelement! Um eine generelle Hilfestellung geht es mir ja hier erstmal gar nicht. Für jeden hilfreichen Kommentar bin ich natürlich trotzdem dankbar, klar. Aber der Mischer steht so halt erstmal fest und ich möchte nur wissen, ob ich mit meiner "Idee" zur Verbesserung der Rauschzahl so richtig liege. Gruß, larry
Oh, larry, sorry, die Unsicherheit bereits für geklärt gehalten: Deine Rechnung ist o.k. Ja, Du die Berücksichtigung des Dämpfungsgliedes ist auch korrekt. Sind halt alles Vierpole mit Dämpfung, NF, IP2, IP3 und gelegentlich sind auch Interceptpunkte höherer Ordnung zu berücksichtigen. > Natürlich... höheren P1dB.... Pegel von ... Störern... "Natürlich" ;-). Und natürlich stehen auf Deiner Krawatte der Controller mit "der IC ist zu teuer, wir haben nur Geld für eine Billiglösung!", sowie der Vertriebler mit Appellen wie "unser Kunde kann sowieso nicht nachmessen, also schreib einfach nur bessere Werte als die der Konkurrenz"...., und der Projektmanager zeigt auf die Schachuhr zum Termin. > ob ich mit meiner "Idee" zur Verbesserung der Rauschzahl so richtig liege. Dass schon. Aber die Gefährdung der Dynamik war zu offensichtlich. Hauptsächlich, weil Deine Äußerung zur Aussteuerung missvertanden werden konnte als Normalpegel. Ciao Wolfgang Horn
Die Verbesserung der Rauschzahl vor dem Mischer geht nur mit Verstärkerelementen, welches eine niedrigere Rauschzahl aufweist, als der nachfolgende Mischer. Jeder Verstärker verschlechtert aber den Intermodulationsabstand um mehr als seine eigene Verstärkung, weil der Verstärker selbst auch Intermodulationen erzeugt, und auch der Mischer höher ausgesteuert wird. Die Grenze an intermodulationsfreien Dynamikbereich ist bei 3KHz ZF Bandbreite so bei etwa 100dB erreicht. Was hier noch überhaupt nicht angesprochen wurde, ist die Tatsache das der Localoszillator für den Mischer auch entsprechend rauscharm sein muss, sonst verschlechtert er den intermodulationsfreien Dynamikbereich nämlich. Stichwort reziprokes Mischen. Ich würde mir wirklich mal die Frage stellen, warum Spektrumanalyzer in der Regel eine Rauschzahl von 30db !! haben. ( Ich habe kein Komma vergessen !!). Die moderneren Premiumprodukte kommen vielleicht auf 20db Rauschzahl. Der intermodulationsfreie Dynamikbereich ist bei den Einstigesmodellen ca 70-80db bei den Premiummodellen vielleicht 100db. Mit einen Vorverstärker vor einen Mischer ist es nicht getan. Der Mischer muss dann mindestens um die Vorverstärkung höher aussteuerbar sein, wenn der Intermodulationsabstand nicht verschlechtert werden soll. Ralph Berres
Doch, den LO hatte ich erwähnt! Außerdem brauchts Diplexer (zumindest für passive Mischer ganz sicher) und Filter. Wenn das dann alles optimal ist, kann der Mischer seine Leistung ausspielen und dann ist es schlicht so, daß dieser den maximalen Dynamikbereich vorgibt. Den kann man dann mit einem passenden Vorverstärker/-abschwächer wie gewünscht pegelmäßig verschieben, aber eben nicht mehr vergrößern!! Er wird sicherlich eher durch jedwede Manipulation sogar tendenziell kleiner werden. Lernwillig sollte man schon sein. Schon damit der nächste Arbeitsplatz besser wird.
Danke für die Bestätigung Wolfgang!
Auch für die weiteren Hinweise (ebenso an Ralph und Abdul).
Bei der Sache kann ich zum Glück relativ druckfrei arbeiten und auch mal
ein paar Dinge ausprobieren, denn...
> Lernwillig sollte man schon sein.
...das bin ich denke meiner Meinung nach, nur dass ich mich halt erstmal
um die grundlegendsten Grundlagen kümmern muss, und das war hier meiner
Meinung nach die richtige Anwendung der Friis-Formel. Ein Schritt nach
dem anderen :)
Gruß,
larry
Trask, Schnorrenberg, Rubiola kann ich empfehlen. Außerdem EMRFD.
Danke für die Tipps! Die Sachen von Schnorrenberg sind auf jeden Fall hilfreich für das Verständnis. Rubiola kommt dann danach, das ist mir derzeit noch etwas zu kompliziert...
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