ich mache Messungen an Empfängern die ein Satellitensignal empfangen. Die Signale erzeuge ich mit ganz normalen Signalgeneratoren, z.B. R&S SMIQ. Die liefern mir aber thermisches Rauschen das ungefähr Raumtemperatur entspricht, und damit höher liegt als das was der Empfänger sehen würde wenn die echte Antenne angeschlossen wäre die hauptsächlich den kalten Himmelshintergrund sieht. Signal stärker stellen (für das richtige S/N über dem thermischen Rauschen) und Dämpfen bringt auch nichts, weil das Dämpfungsglied ja selber rauscht. Wie macht man sowas prinzipiell? Ich will über Koaxkabel ein Signal in den LNA speisen das den originalen Signalpegel hat und z.B. 50K thermischen Rauschgrund.
Viellecht statt dem Daempfungsglied einen Power-Divider nehmen? . Der arbeitet ja nicht resistiv, sollte also das Rauschen geringer beeinflussen. Oder evt. fluessigen Stickstoff besorgen und relevante Teile kuehlen.
Du hast aber nur Rauschleistung aus dem Dämpfungsglied, die seinem ohmschen Widerstand entspricht. Ein Spannungsteiler aus Kondensatoren ist fast rauschfrei, weil dann nur der Verlustwiderstand der Cs rauscht. Evtl. musst Du dann den Wellenwiderstand korrigieren. Aber Induktivitäten rauschen ja auch nicht so stark. Nachgemessen im HF- Bereich habe ich das noch nicht.
Ein Problem fuer Thomas koennte dabei sein, dass seine Schaltung bei kapazitiver oder transformatorischer Umsetzung nicht mehr die richtige Quellimpedanz sieht. Dann bliebe vermutlich doch nur Kuehlung.
ein Übertrager müßte aber IMHO eigentlich gehen, wenn er die Impedanz runtertransformiert, weil der im Idealfall das S/N nicht verschlechtert. Im Grenzfall wäre dann am Eingang des Empfängers Kurzschluß und nur noch dessen Eigenrauschen wirksam. Der wäre dann zwar fehlangepaßt, aber die Spannung müßte noch stimmen, wenn das Signal entsprechend vergrößert wird. Die Transformation wäre auch schmalbandig mit LC-Anpassung möglich, wäre dann eine Art Schwingkreis bestimmter Güte.
Hm, da der Transformator ja nicht nur die Spannungen sondern auch die Impedanzen transformiert, muss die Primärseite nur eine genügend hohe Impedanz haben, dann isses gut. Dass das Gerät auf der Sekundärseite bei 0 Hz fast 0 Ohm sieht, ist egal.
Wenn ich einen Widerstand in Reihe zu den 50Ohm des Signalgenerators schalte (für die Anpassung) befürchte ich dass der wieder neues Rauschen einbringt. Ich muß also die Rauschleistung des Generators "verheizen" an einer Stelle bei der die Rauschleistung des Widerstandes nicht in mein Ziel vordringen kann, d.h. die Idee mit dem Divider weiter oben war wohl die richtige Richtung. Ich gebe bescheid wie die Messungen aussehen.
Nachtrag von mir: Wieviel Fehlanpassung verträgt Dein Gerät?
Wenn Du kapazitiv oder induktiv teilst, kannst Du nur mit einer Induk- tivität bzw. einem Kondensator die Fehlanpassung korrigieren, da Widerstände ja rauschen. Leider ist diese Korrektur nur für einen begrenzten Frequenzbereich innerhalb einer vorgegebenen Toleranz. Ich befürchte (weil nicht ganz nachgeprüft) sogar, dass bei einer guten Kompensation der (messbare) Realanteil der Impedanz, die Dein Gerät "sieht", auch für entsprechendes Rauschen sorgt. Also, wenn Du den Ausgang des Generators plus Rauschen mit einem kapazitiven Spannungsteiler herunterteilst und dann die Kapazität durch eine Induktivität wegkompensierst, bekommst Du durch Spannungsüberhöhung eben genau das, was Du vermeiden möchtest.
Gut, dann brauche ich das gar nicht erst auszuprobieren. Zu der Splitter-Idee: Wir haben Splitter rumliegen die einen Widerstand als externe Beschaltung benötigen, sind die geeignet?
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Die Isolation zwischen den Ausgängen wäre ja vorhanden (und das ist es ja auf das es ankommt, wenn ich das richtig verstanden habe). Oder brauche ich Teile die ohne verlustbehaftete Bauelemente auskommen? Z.B.
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Jeder Splitter dämpft den Rauschgrund um ca. 3dB, bräuchte ich also 3 Stück in reihe um auf meine Antennentemperatur runter zu kommen. Das Rauschen mir die ca. 1dB "insertion loss above 3dB" einbringen kann ich als ein Dämpfungsglied nach dem Splitter modellieren? Aber als eines mit
300K? Hat jemand ein Skript in dem solche Berechnungen erklärt werden? Die HF Vorlesung ist scheinbar schon länger her...
Hm, ich weiß nicht, wie das Teil funktioniert. Wenn dazu aber die
100 Ohm zwischen den Ausgängen benötigt werden, heißt da, 50 Ohm am Ausgang und damit entsprechendes Rauschen. Die Frage ist, was das Teil macht, wenn man auf die 100 Ohm verzichtet.
Da auf den Bildern etwas trafoähnliches abgebildet ist, es kann auch ein Richtkoppler sein, heißt das ...
dass die Ausgänge mit Nennimpedanz abgeschlossen sein müssen, damit es funktioniert. -> Rauschen.
Eigentlich bist Du nur auf der sicheren Seiten, wenn Du eine grobe Fehlanpassung hast.
Insertion loss heißt, dass das Signal incl. Rauschen um 1 dB verringert wird.
Macht nix. Es ist eigentlich gar nicht so unübersichtlich. In
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schaust Du die erste Formel an. Daraus folgt, dass die Leerlauf-Rausch- Leistung eines Widerstandes proportional zu seinem Wert, seiner Temperatur und der Rauschbandbreite des Meßgeräts ist. Die entsprechende Spannung ist proportional zur Wurzel aus der Leistung - nichts Neues.
Neu ist vielleicht, dass Du nie! einen Widerstand alleine hast, in Deinem Fall die Quelle (Generator samt Abschwächer) und Dein zu untersuchendes Objekt (Satellitenempfänger). Jeder der beteiligten Widestände rauscht nach der o.g. Formel und die Spannungen, auch die Rauschspannungen bzw.
-ströme addieren sich entsprechend der Topologie der Schaltung nach Maschenregel, Kettenregel usw. Beispiele:
Rauschanpassung (=Impedanzanpassung (meistens)). Widerstand von Quelle und Senke sind gleich groß, liefern also die gleiche Rausch- leistung ab, so dass bei einem Kurzschluss oder Leerlauf anstelle des Abschlusses die Leistung/Spannung an der Senke um 3 dB herunter geht.
Quelle hat 0,5 Ohm Realteil in ihrer Impedanz, Senke 50 Ohm Eingangs- impedanz. Von der Gesamtrauschleistung trägt die Quelle zu 1% bei, weil sie ja auf Grund der Fehlanpassung ihre Rauschleistung nicht "los wird".
Wie verhält sich Dein Satellitenempfänger bei grober Fehlanpassung am Eingang? Solange er normal arbeitet kannst Du ihn ja mit Fehlanpassung betreiben. Allerdings kann das Eigenrauschen von einer Fehlanpassung abhängen, wenn Halbleiter im Spiel sind. In deren Innenleben hat man es ja außer mit Ohmschen Widerständen (Basisbahnwiderstand) mit diversen Rauschstromquellen zu tun.
Ist eh belanglos, kein Mensch kann bei 16kHz auch nur annähernd einen Dynamikbereich von 120dB hören. Bei 15625Hz ist bei den meisten sowieso ne Lücke.
Der Widerstand am anderen Ausgang rauscht zwar, aber durch die Isolation zum ersten Ausgang sollte dieses Rauschen nur zur Quelle gelangen und dort wegen der Anpassung absorbiert werden.
Dann tue ich mich aber schwer zu bestimmen wieviel Signal der LNA genau sieht. Außerdem könnte er seine Daten (IP3, etc.) ändern wenn er Fehlangepasst ist. Muß zwar nicht sein, gibt aber auf jeden Fall Fragen vom Kunden, und dann kann ich ihm nix garantieren. Also ist es doch besser wenn der LNA seine 50 Ohm sieht.
Aber Verlust bedeutet auch dass Thermisches Raschen dazu kommt. Bei einem Stück "warmer" Koaxleitung interessiert die Temperatur nicht wenn sie keine Dämpfung hat/hätte. Mit der Dämpfung kommt auch thermisches Rauschen abhängig von der Temperatur der Leitung dazu.
Weiß ich eben nicht. Und selbst wenn ich es eben mal ausprobieren würde, würde der Kunde auf jeden Fall nachbohren ob nicht doch ein (nicht gemessener) Parameter dadurch abweicht -> Also das auch nachmessen. Dürfte Zeitaufwändig sein den zufrieden zu stellen. Dem will ich entgehen.
Hm, wenn der 50 Ohm bei 300 K "sieht", kriegt er auch das entsprechende Rauschen davon ab. Und ...
... dann wäre es am einfachsten, wie Uwe vorgeschlagen hat, einen Teiler zu nehmen, pi-Glied z.B. und dieses zu kühlen. Vielleicht reicht schon CO2 dazu, wenn nicht, fl. N2. Dann hast Du alle wichtigen Parameter unter Kontrolle incl. Anpassung.
Hatte auch erst kurzschlüssig an Divider gedacht, aber der verbessert SNR nicht und das Halbieren von beidem, S und N an sich bringt gar nix. Auch sind zwar beim Wilkinson-divider die Ausgangsport isoliert (ist ja ein 180° Hybrid und erste kurzschlüssige Idee war: "Hälfte des Rauschen wäre dann weg") aber da hängt ein 2R (port 4 vergraben), zwar nicht stromdurchflossen aber der rauscht natürlich trotzdem. Nutzt also nicht nur nix, sondern schadet, NF>1.
Grundsätzlich: Ist S/N erstmal schlecht, kann man dort wenig machen. (Woanders schon, Filterbandbreiten z.B. oder nichtlin. Komponenten, lock-in-Amp. u.s.w. aber das deckt nicht dein Problem ab).
Du bräuchtest eine lineare Komponente im Signalzweig mit NF SNR wird besser. (Eigentlich auch nix neues erzählt:)
Geht natürlich nicht bei AM, da bleibt nur ceteris paribus Leistungs- anteile variieren.
Fazit: Dreh' doch mal am Modulationsindex. Verbesserung erfolgt dann nicht durch Erhöhung der Signalleistung sondern Vergrösserung der Signalbandbreite.
(Ja, ich hab' keine Ahnung was dein Problem *wirklich* ist. Alles nur auf der Grundlage, wie ich es bisher verstanden habe... Andere mögliche Antwort: "Nimm' doch das Original, das aus der Kälte kommt" *gg*)
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