Hallo zusammen, wie sollte sich das Grundrauschen des Empfängers beim Betrieb mit LNA verhalten? Eigentlich hätte ich mit LNA nur eine unwesentliche Erhöhung des Rauschteppichs erwartet. In der Realität erhöht sich der Rauschteppich um ~20dB, selbst wenn der LNA-Eingang mit 50 Ohm abgeschlossen ist. Meine einzige Erklärung wäre, dass der LNA auch das thermische Rauschen der 50Ohm verstärkt (der LNA hat ~20dB Verstärkung) und die Empfindlichkeit des Empfängers ebenfalls schon am thermischen Rauschen ist. Aber irgendwie erscheint mir das nicht schlüssig. Mein Aufbau für die angehängten Screenshots: Als Empfänger ein SDRplay RSP1, davor ein MMIC-LNA mit PSA4-5043+, der Eingang wurde mit 50 Ohm abgeschlossen. Die Parameter des SDR wurden nicht verändert. Das Verhalten tritt mit allen meinen gerade verfügbaren LNA auf, auch z.B. mit einem SPF5189Z oder wenn der LNA komplett entkoppelt von einer Batterie gespeist wird. Viele Grüße Bernd
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Thermisches Rauschen kann durch aus sein, wenn du mal so Sektorenweise die Elektronik Kühlst (Kältespray) sollte sich dann aber wenn du den Sündenbock findest das Rauschen verändern. Wäre es auch möglich dass das Rauschen ein Rückkoppelrauschen von der übrigen Elektronik ist an dem du den LNA anhängst? oder ev eine Lötverbindung die thermisch als "Thermoperle"wirkt, weil 2 unterschiedliche Metalle aufeinander treffen? Bei 20dB Verstärkung kann das dann schon, ganz schön rauschen. (Etwa einen Nickelstecker in einer Messingbuchse oder umgekehrt), das kann dann schon mit dem Peltjer-Effekt ein paar µV Produzieren die dann natürlich verstärkt werden. Kontrolliere mal dein Abschlusswiderstand, ist das etwa ein vernickelter Stecker? 73 55
Ich habe das nicht ganz verstanden. Du hast einen externen LNA vor dein SDR gesetzt. War der interne LNA im SDR dabei eingeschaltet oder nicht? Habe mal kurz das Blockschaltbild vom SDR angeschaut. Einen internen hat das SDR ja.
Welche Rauschzahl hat denn dein LNA? Jeder Verstärker erhöht die Rauschzahl der Empfängerkette! Siehe auch diesen Artikel: https://www.digikey.de/de/articles/low-noise-amplifiers-maximize-receiver-sensitivity
Wenn die Rauschzahl dss SDR bereits sehr gut ist (bzw bereits ein LNA im Empfangspfad drin ist), entspricht das genau dem zu erwartenden Verhalten...
Bernd schrieb: > Meine einzige Erklärung wäre, dass der LNA auch das thermische Rauschen > der 50Ohm verstärkt. Ja natürlich. Der verstärkt alles was in seinem Bereich (Frequenz) liegt. Wenn da also ein Rauschen bei -60db in den LNA reingeht, und der 20dB Verstärkung hat, dann kommt das bei -40dB aus dem LNA raus.
Patrick L. schrieb: > Wäre es auch möglich dass das Rauschen ein Rückkoppelrauschen von der > übrigen Elektronik ist an dem du den LNA anhängst? oder ev eine > Lötverbindung die thermisch als "Thermoperle"wirkt, weil 2 > unterschiedliche Metalle aufeinander treffen? > Bei 20dB Verstärkung kann das dann schon, ganz schön rauschen. > (Etwa einen Nickelstecker in einer Messingbuchse oder umgekehrt), das > kann dann schon mit dem Peltjer-Effekt ein paar µV Produzieren die dann > natürlich verstärkt werden. Kontrolliere mal dein Abschlusswiderstand, > ist das etwa ein vernickelter Stecker? Stecker sind alle vergoldete SMA-Stecker, der 50 Ohm Abschluss z.B. von Amphenol, Dämpfungsglieder von Mini-Circuits... Wird ein 10dB Dämpfungsglied zwischen LNA und SDR geschaltet reduziert sich auch das Rauschen um 10dB. Bei einem LNA hätte ich auf einen Defekt getippt, kalte Lötstelle, defekter MMIC usw. Aber da bei 4 verschiedenen LNA das Verhalten immer vergleichbar ist, gehe ich von einem Denk- oder Messfehler meinerseits aus. Eigentlich hätte ich ein Verhalten wie hier erwartet: https://www.youtube.com/watch?v=sDLl7Mpa08I Der LNA ändert dort nichts am Rauschteppich da der RTL-SDR mit irgendwas um die 5-13dB Rauschen sowieso sehr schlecht ist. Beim RSP1 werden übrigens 3,5-5dB angegeben,. Interessant ist noch: Mit 50 Ohm Abschluss am LNA-Eingang erhöht sich das Rauschen um ~20dB. Mit offenem Eingang erhöht sich das Rauschen um ~10dB. Mit kurzgeschlossenem Eingang erhöht sich das Rauschen um ~18dB. Silvio K. schrieb: > Ich habe das nicht ganz verstanden. Du hast einen externen LNA vor > dein > SDR gesetzt. War der interne LNA im SDR dabei eingeschaltet oder nicht? > Habe mal kurz das Blockschaltbild vom SDR angeschaut. Einen internen hat > das SDR ja. Interessanter Gedanke, bei den Screenshots oben war der interne LNA aktiv. Habe gerade nochmals mit deaktiviertem LNA getestet, das Ergebnis ist bis auf 1-2dB identisch. Bei aktivierten LNA wird automatisch die ZF-Verstärkung um 7dB abgesenkt, der Rauschteppich verändert sich kaum. Helmut -. schrieb: > Welche Rauschzahl hat denn dein LNA? PSA4-5043+: 0,65dB @ 400MHz SPF5189Z: 0,52dB @ 800 MHz Helmut -. schrieb: > Jeder Verstärker erhöht die > Rauschzahl der Empfängerkette! Siehe auch diesen Artikel: > https://www.digikey.de/de/articles/low-noise-amplifiers-maximize-receiver-sensitivity Genau, nach der Friis-Formel hat die erste Verstärkerstufe den größten Einfluss auf das Rauschen. Deshalb auch die Versuche mit dem LNA.
Helmut -. schrieb: > Welche Rauschzahl hat denn dein LNA? Falsche Frage. Interessant wäre: Welche Rauschzahl hat der SDR? > Jeder Verstärker erhöht die Rauschzahl der Empfängerkette! Das stimmt doch gar nicht.
Bernd schrieb: > Interessanter Gedanke, bei den Screenshots oben [...] Wertlos. Du brauchst ein Referenzsignal bekannter Größe.
Bernd schrieb: > Meine einzige Erklärung wäre, dass der LNA auch das thermische Rauschen > der 50Ohm verstärkt (der LNA hat ~20dB Verstärkung) und die > Empfindlichkeit des Empfängers ebenfalls schon am thermischen Rauschen > ist. Aber irgendwie erscheint mir das nicht schlüssig. Doch, das ist genau das erwartete Verhalten wenn bereits die Rauschzahl des SDRplay niedrig ist. Dein LNA hat bei 500MHz typ 21dB Gain. Um viel weniger als 20dB Rauschanstieg zu sehen müsste der Empfänger eine SEHR schlechte Rauschzahl haben. Die Abhängigkeit des Rauschens je nach Eingangsimpedanz am LNA ist ebenfalls normal, das passt alles zur Theorie. Die verfügbare Rauschleistung von Leerlauf oder Kurzschluss ist Null, der 50 Ohm am LNA Eingang rauscht mehr. Alles lehrbuchmässig erwartet.
Helmut -. schrieb: > Jeder Verstärker erhöht die > Rauschzahl der Empfängerkette! Falsch. Wenn das stimmen würde, bräuchte man keinen LNA. Richtig ist: jeder Verstärker fügt sein Eigenrauschen hinzu. Wenn aber das Eigenrauschen eines vorangestellten LNA sehr klein ist und seine Verstärkung groß, dann spielt das Rauschen der zweiten Stufe nur noch eine geringere Rolle. Ein rauscharmer LNA kann also die Rauschzahl der Gesamt-Cascade verbessern. Das lässt sich mit einer Beispielrechnung nach der Friis Formel leicht nachvollziehen. https://www.qorvo.com/design-hub/design-tools/interactive/cascade-calculator simulant schrieb: > Die Abhängigkeit des Rauschens je nach Eingangsimpedanz am LNA ist > ebenfalls normal, das passt alles zur Theorie. voll d'accord
Jo, wenn der interne LNA schon eingeschaltet war, wird die Gesamtrauschzahl nicht mehr besser. Die Pegel (Rauschen und Signale) werden nur größer mit weiteren LNAs aber nicht "rauschfreier". Mit einem kleinen Testsignal aus einen Generator sollte man den Unterschied im Rauschabstand sehen mit und ohne LNA.
Silvio K. schrieb: > Jo, wenn der interne LNA schon eingeschaltet war, wird die > Gesamtrauschzahl nicht mehr besser. Die Pegel (Rauschen und Signale) > werden nur größer mit weiteren LNAs aber nicht "rauschfreier". Jo, Falsch! Wenn der externe LNA eine bessere Rauschzahl hat, als der interne und seine Verstärkung >1 beträgt, dann wird nach der Friis Formel die Gesamtrauschzahl besser. Inwieweit das Sinn macht, viel Vorverstärkung zu machen und sich andere Probleme wie IM einzufangen steht dabei auf einem anderen Blat. Statt schwadronieren, einfach mal die Grundlagen der Rauschzahlermittlung von kaskadierten Verstärkern nachvollziehen oder - wenn man nicht selber rechnen will - mal ein Musterbeispiel in dem weiter oben verlinkten Online-Rauschzahl Calculator eintippen.
swl schrieb: > Jo, Falsch! Okay, akademisch gesehen hast du recht. Null komma irgendwas könnte man tatsächlich gewinnen, aber das macht in der Praxis keinen Sinn. Wichtig ist, dass man überhaupt irgendeinen LNA verwendet. Ob man nun 2 dB Rauschzahl hat oder 1 dB macht nicht so viel aus, halt 1 dB im SNR. Solange man nicht direkt auf den Mischer geht, der 10 dB hat, ist das okay. Das meiste gewinnt man an anderen Stellen. Bandbreite und eventuell Antennengewinn, wenn man an diesen Schrauben drehen kann. keinen
Silvio K. schrieb: > Null komma irgendwas könnte man > tatsächlich gewinnen, aber das macht in der Praxis keinen Sinn. Wichtig > ist, dass man überhaupt irgendeinen LNA verwendet. Ob man nun 2 dB > Rauschzahl hat oder 1 dB macht nicht so viel aus Der Vollständigkeit halber: Es kommt auch drauf an, wofür man den LNA verwendet. Wenn du EME machst wo die Antenne auf einen kalten rauscharmen Hintergrund gerichtet ist, so lohnen sich auch extrem niedrige Rauschzahlen spürbar.
Also ich kann deine Messungen nicht nachvollziehen mit einem RSP1A. Vielleicht überdenkst du nochmal deine Einstellungen für deinen Messaufbau. Ich gehe davon aus das du um vergleichbare Ergebnisse zu bekommen natürlich auch alle regelschleifen und Automatismen deaktiviert hast? Und bitte rechne dir mal das "thermische Rauschen" deines 50Ohm Widerstandes aus und rechne die 20dB Gain drauf und stelle uns deine Rechnung zur Verfügung.
Hallo, die Rauschleistungsdichte, die bei Raumtemperatur ein 50 Ohm-Widerstand in ein 50Ohm-Port speist, liegt etwa bei -174dBm/Hz (kT = 1,38e-23 J/K * 300 K = 4.1e-21 W/Hz entspr. -173.8 dBm/Hz ). Wenn Du mit dem Spektrumanalysator misst, der auf eine Auflösebandbreite von 100 kHz eingestellt ist, so siehst Du einen Rauschteppich von -124dBm (sofern Dein Spektrumanalysator das noch messen kann). Wenn du eine hypothetisch rauschfreie Verstärkerkette mit 80 dB Verstärkung zwischen besagten 50 Ohm-Widerstand und Spektrumanalysator schaltest, dann siehst Du nach der Verstärkerkette einen Rauschteppich von -44 dBm. Mit dieser Rechenweise würde ich an Deiner Stelle nachrechnen, wie groß die auf den Verstärkereingang zurück gerechnete Rauschleistungsdichte ist. Wenn die kaum höher ist als -174 dBm/Hz, dann kannst Du an Deinem Verstärker nicht mehr viel machen. Der Wert, um den der Messwert höher als -174dBm/Hz ist, ist übrigens die Rauschzahl Deines Systems. Schöne Grüße, der Schmied
Bernd schrieb: > Eigentlich hätte ich mit LNA nur eine unwesentliche Erhöhung des > Rauschteppichs erwartet. Wieso das? Der LNA soll lediglich dafür sorgen, dass das SNR nicht durch die Kabelverluste ansteigt.
Wolfgang schrieb: > Bernd schrieb: >> Eigentlich hätte ich mit LNA nur eine unwesentliche >> Erhöhung des Rauschteppichs erwartet. > > Wieso das? Weil er die Rauschzahl fälschlich für ein Maß für die ABSOLUTE Größe des Rauschens hält -- was sie aber nicht ist.
Grummler schrieb: > Rauschzahl fälschlich für ein Maß für die > ABSOLUTE Größe des Rauschens hält Insofern ist die Erklärung auf der deutschen Wikipediaseite https://de.wikipedia.org/wiki/Rauschzahl auch nicht vollständig, da sie nur über Rausch"zahl" (=Rauschfaktor) schreibt, tatsächlich mit F = SNR(out)/SNR(in) ein Faktor, während auf der englischen Seite https://en.wikipedia.org/wiki/Noise_figure erklärt wird, dass "noise factor" = F = SNR(out)/SNR(in) und "Noise figure" (deutsch: Rauschmaß) = NF = 10 x log10 (F) in dB sind. Jeweils ist aber korrekt erklärt, wie bei kaskadierten Stufen F bestimmt wird, von einem eingangs angenommenen SNR und den jeweiligen Stufenverstärkungen oder -dämpfungen ausgehend.
Josef L. schrieb: > Insofern ist die Erklärung auf der deutschen Wikipediaseite > https://de.wikipedia.org/wiki/Rauschzahl > auch nicht vollständig Eine gut verständliche und umfassende Abhandlung zur Rauschzahl und ihrer Messung findet sich in der HP/Aiglent Application Note: "Fundamentals of RF-Noise Figure" https://www.keysight.com/de/de/assets/7018-06808/application-notes/5952-8255.pdf Eine weiteres gutes Papier über Messung und Grundlagen der Rauschzahl ist diese Application note von Rhode & Schwarz: https://scdn.rohde-schwarz.com/ur/pws/dl_downloads/dl_application/application_notes/1ma178/1MA178_5e_NoiseFigure.pdf
Auch sehr gut fürs Verständnis die alte HP AN-57-1 (pdf) http://www.hparchive.com/Application_Notes/HP-AN-57-1.pdf nochmal ein besserer direkt Link zur neueren AN "Fundamentals of RF-Noise Figure" (pdf) https://www.datatec.eu/keysight-5952-8255en
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