Forum: HF, Funk und Felder LNA für 5.5-5.9Ghz


von Martin Baum (Gast)


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Hallo,

ich habe einen Empfänger der im Frequenzband 5.5-5.9Ghz arbeitet. Ich 
möchte gern die Empfangsleistung verbessern ohne weiter die Antenne zu 
ändern.

Ich habe mir überlegt, dass dazu ein Vorverstärker nützlich sein könnte. 
Dazu habe ich mir das Bauteil hier angesehen:

http://de.farnell.com/avago-technologies/mga-21108-blkg/amp-geraeuscharm-bband-lv-8stslp/dp/1865168

Schaut das für euch nach einem geeigneten Bauteil aus? Ich bin 
HF-Neuling: Wenn ich das auf eine normale Leiterplatte drauf knalle und 
die Referenzbeschaltung verwende - sind dann positive Ergebnisse im 
Bereich des Möglichen? Oder muss ich mir erst einmal eine Menge 
Grundkenntnisse anlesen bevor ich so ein Bauteil gescheit verwenden 
kann?

Muss ich schon beim Platinendesign höllisch aufpassen damit keine 
Leiterbahn zu lang / zu kurz ist?

Wo liegt der Unterschied zu fertigen Lösungen wie z.B. der hier?:

http://www.dg0ve.de/LNA5g8_1_001.pdf

Danke,
Martin

von nicht "Gast" (Gast)


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Martin Baum schrieb:
>
> Schaut das für euch nach einem geeigneten Bauteil aus? Ich bin
> HF-Neuling: Wenn ich das auf eine normale Leiterplatte drauf knalle und
> die Referenzbeschaltung verwende - sind dann positive Ergebnisse im
> Bereich des Möglichen? Oder muss ich mir erst einmal eine Menge
> Grundkenntnisse anlesen bevor ich so ein Bauteil gescheit verwenden
> kann?

Nein, dieses Bauteil scheint einigermaßen unkompliziert zu sein: Es 
werden keine Anpassungselemente an den Ein- oder Ausgängen benötigt - du 
kannst einfach deine 50Ohm-Microstripleitungen anschließen.

> Muss ich schon beim Platinendesign höllisch aufpassen damit keine
> Leiterbahn zu lang / zu kurz ist?

Im Prinzip: nein. Aber: Du musst die richtige Breite wählen! In der 
gezeigten Applikationsschaltung sind die 50Ohm-Leitungen relativ dünn. 
Vermutlich wurde ein relativ dünnes Rogers-Substrat verwendet. Nimmst du 
normales, dickes FR4 (nicht empfehlenswert!), musst du die Leitungen 
entsprechend breiter wählen.
Bei FR4 und 5GHz hast außerdem eine Dämpfung von etwa 0.4dB/inch. 
Würdest du die genannte Platine (2,5*2,5cm) in FR4 aufbauen, würdest 
also gleich einmal die Noise Figure um 0.2dB verschlechtern: Dämpfung 
vor dem Verstärker verschlechtert die Rauscheigenschaften des 
Gesamtsystems unwiederbringlich...

> Wo liegt der Unterschied zu fertigen Lösungen wie z.B. der hier?:
>
> http://www.dg0ve.de/LNA5g8_1_001.pdf

Im Preis. In den besseren Rauscheigenschaften.

von HF-Werkler (Gast)


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Hallo,
für welchen Empfänger soll der zusätzliche Verstärker denn sein? Was ist 
denn das Problem? Ist eventuell die Radardetektion zu schlecht?

Grundsätzlich kann man Empfangsverluste in der Antenne durch einen 
nachgeschalteten Verstärker nicht/nur schelcht ausgleichen. Es ist sogar 
so, dass man viele Eigenschaften des Empfängers verschlechtert, wenn man 
einen zusätzlichen LNA einschleift. Nur bei "schlechten" Empfängern (mit 
hohem Eigenrauschen) hilft ein Verstärker, oder wenn man eine Kabellänge 
(Dämpfung) ausgleichen will.

Grundregel: Eine gute Antenne ist der beste Hochfrequenzverstärker.

Von der Idee, die Antenne nicht anzufassen, würde ich mich - je nach 
Applikation - mal schnell verabschieden. Durch die Antenne (und deren 
Einbauposition) wird viel mehr erreicht, als durch "nachträglichen" 
Schaltungsaufwand.

Mal davon abgesehen, ist das Design einer funktionsfähigen 
Verstärkerschaltung bei der Frequenz kein Hexenwerk, aber für einen 
Laien im HF-Gebiet wohl eher eine hohe Hürde. Der Verstärker-IC ist ja 
nicht das einzige signalführende Bauteil, dass man braucht. Wenn man da 
danebengreift, hat man ev. eher einen Oszillator, der dann andere 
Funkanwendugen stört.

Gruss

von Sepp Obermair (Gast)


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Gerade bei ~ 6GHz finde ich einen Preams sinnvoll, da auf Grund von 
Leitungsverlusten definitiv  eie Verbesserung erzielt werden kann.

Im übrigen weisen die meisten Empfänger eine erheblich schlechtere 
Rauschzahl als der LNA auf

Zum Aufbau würde ich ein Rogerssubstrat raten. ggfs kann auch ein FR4 
eingesetzt werden - allerdings mit erheblichen Verlusten. Jedenfalls ein 
Dünnes Substrat verwenden (<0.5mm)

von Martin Baum (Gast)


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Danke für die netten Antworten und Ratschläge. An der Antenne habe ich 
schon optimiert, da ist aber nicht mehr viel zu holen -> deshalb schaue 
ich in Richtung Vorverstärker.

Den besten nF-Wert den ich auf einem IC mit "so gut wie alles drin" 
gefunden habe sind 1.3db bei 5.5Ghz bei 12.5db gain (Infineon BGA 758L7 
E6327). Wenn ich weniger Rauschen brauche: Findet noch jemand ein 
besseres IC?

Oder gibt es relativ einfach machbare Alternativen zur Verwendung eines 
ICs?

Der IC kostet ca. 2EUR, der von mir oben verlinkte Empfänger knapp 
80EUR.

Preislich wäre ich mit irgend etwas dazwischen zufrieden, wichtig ist 
eben dass es wenig Rauschen und einen für LNAs üblichen Gain-Wert hat.

Auf die Gefahr hin dass ich gesteinigt werde: Kann ich solche Fertig-ICs 
einfach auf einer 1-seitigen im Toner-Direktverfahren hergestellten 
FR4-Platine verwenden so lange ich die Leiterbahnen breit und die 
Platine klein halte?

von Günter (. (dl4mea)


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Hi,

es lohnt sich nicht nach der besten NF zu suchen solange du bei 5GHz 
über FR4-Epoxy nachdenkst.

Schau mal hier:
http://www.ve1alq.com/preamps/mw97lna1.html

Ich habe den für 5,7GHz beschriebenen nachgebaut, wobei ich den Eingang 
direkt an die Buchse angeschlossen und nicht über die Leiterplatte 
geführt habe. Material der Platine ist irgendwas für SHF, Rogers, 
Taconic oder sowas, eigentlich unkritisch. Die allerdings habe ich dann 
im Toner-Transferverfahren gemacht, das reicht.

Erreichte NF ist bei mir ca. 1dB, mehr geht nur mit viel Erfahrung, viel 
probieren, viel Zeit und Meßerfahrung. Die im Artikel beschriebenen 
Werte wurden tatsächlich reproduziert, aber das sind Leute mit 
jahrelanger Erfahrung.

Ciao, Günter (dl4mea)

von HF-Werkler (Gast)


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Hallo Martin,
was du immer noch nicht erklärt hast, ist für welche Art "Empfänger" und 
Anwendung das sein soll, oder? Weiterhin ist die Frage berechtigt, was 
wirklich das Problem ist. Ein schlechter Empfang kann auch durch 
Störungen von anderen Funksystemen hervorgerufen werden.

Nochmals: Wenn die Antenne nur Rauschen bringt und der Empfänger was 
taugt, kannst du verstärken solange du willst, das Signal wird dann 
nicht besser, sondern nur der Rauschpegel angehoben und die 
Intermodulationseigenschaften verschlechtert. Je nach Anwendung ist 
Rauschzahl und Gain nicht das einzige, was zählt. Man sollte auch P1dB 
und IM3 des gesamten Empfängers mit LNA im Auge behalten.

Zum Selbstbau: Du musst das Epsilon R deines Basismaterials kennen, dann 
kannst du dir die Dimensionen der Leiterbahnen selbst berechnen. 
Entsprechende Tools gibt es ja hier (z.B. AppCad ). Die Variation der 
Leiterbahnbreite durch unterschiedliche Ätzzeiten beim 
"Selbstdruck-Platinen" kann hier schon zum Problem werden. Weiterhin 
gehört bei 5Ghz auch die richtige Groundführung (zweite Lage mit GND mit 
entsprechenden vielen Vias) dazu. Daher ist eine einseitige Platine, wie 
von dir vorgeschlagen,  eher nicht zielführend.

Gruss

von Silvio K. (exh)


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Martin Baum schrieb:
> Ich
> möchte gern die Empfangsleistung verbessern ohne weiter die Antenne zu
> ändern.

Wenn dein Empfänger nicht allzu schlecht ist, würde ich
- mir den Vorverstärker schenken,
- das Kabel von der Antenne zum Empfänger extrem kurz halten (wegen 
Dämpfung),
- und falls die Antenne noch keine Richtwirkung besitzt, da noch was 
machen, auch wenn du das gerade nicht machen wolltest.
Durch diese Maßnahmen erreichst du eher was du willst.
Die Frage nach der einseitigen FR4-Leiterplatte zeigt deinen 
Kenntnisstand. Für dieses Vorhaben braucht man aber schon ein bisschen 
Erfahrung. Leute, die wissen was sie machen, basteln bis ca. 3-4 GHz. 
Alles darüber ist schon anstrengender. Ich würde dir vorschlagen, fange 
mit niedrigeren Frequenzen an und beschaffe dir die Möglichkeit 
entsprechende Messtechnik zu nutzen (Uni, FH, etc.). So sammelst du 
Erfahrung.

gruß

von Martin Baum (Gast)


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Danke für all eure Antworten. Ich befürchte bei mir fehlt es dann doch 
zu sehr an den Basics und ich gehe da etwas zu naiv dran.

Die Empfangsantenne ist schon eine Patchantenne mit viel Gewinn (und 
daher starker Richtwirkung). Kabel ist geschirmt und nur ca. 10cm lang. 
Die Sendeantenne darf ich nicht ändern. Auch das Empfangsmodul selbst 
darf ich nicht ändern. Ich habe bei der Installation  zum Testen mal 
einen sehr teuren Vorverstärker ausprobiert und der hat deutlich 
geholfen -> deshalb bin ich auf den Trichter gekommen dass da etwas zu 
holen ist.

Allerdings reicht mein Kenntnisstand dafür wohl nicht aus, ich verstehe 
bei einigen Aussagen der Experten hier nur Bahnhof ;) Von daher versuche 
ich mir erst einmal mehr Grundwissen zum dem Thema "HF-Schaltungen" 
anzueignen um dann auch präziser fragen zu können.

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