Antennenverstärker für Radio UKW

Mehr Wumms mit dem BFP196W!



Zuvor erwähnte ich, mindestens 3 dB kann man noch gefahrlos herausholen.
Ich probierte es mit 6 dB, hier die Schaltung, kaum Änderungen.
Der Abschwächer ist natürlich etwas anders geworden, dämpft nur noch leicht.
Der Widerstand 51 Ω darf auch gern 50 Ω sein, zweimal 100 Ω parallel.
Etwas passte ich den Ausgang an, jetzt Induktivität 30 nH.
Die Koppelkondensatoren sind jetzt 2 x 470 pF = 940 pF statt 1 nF.
Der Hintergrund ist ganz einfach, so etwa ab 1 nF kann für HF Keramikmaterial ungünstig werden.
So, mit jeweils zweimal 470 pF parallel, ist man eher auf der sicheren Seite.
Am Rauschen (noise figure) ändert sich nichts, der Verstärker hat jetzt 26 statt 20 dB Verstärkung.
Die maximal mögliche Leistung am Ausgang bei 1 dB Kompression sollte mindestens 15 dBm sein.




Zuvor verlinkte ich den Mini-Ringkern-Rechner, sehr nützliches Helferlein!
Als Beispiel die Spule 30 nH, die sich wegen Anpassungsgründen am Ausgang merklich änderte.
Im Bild sieht man, bei Spulendurchmesser 5,3 mm und 6 mm Länge kommt man auf 3 Windungen.
Bei D gibt man den mittleren Spulendurchmesser unter Berücksichtigung des Drahtdurchmessers an.
Mehrlagige Luftspulen kann das Programm nicht, wurde ursprünglich nur für Ringkerne entwickelt.
Auf meine Anregung hin wurde das Programm um Luftspule und gerader Leiter erweitert.
Bei den Ringkernen sind viele Typen direkt anklickbar, gängige Typen.
Bei anderen Kernen kann man die relevanten Daten aus dem Datenblatt per Hand eingeben.

Andreas

Diesmal ein eher nicht rauscharmer Verstärker 20 dB für UKW!



Es handelt sich um einen selektiven Verstärker mit geschätzt 17 dBm Ausgangspegel (-1 dBm) an 75 Ω.
Man kann ihn als UKW-Verstärker (Radio) in Gemeinschaftsanlagen mit vielen Antennendosen nutzen.
Auch kann man damit Diodenringmischer ansteuern, sogar Hochpegelmischer.

Beim Aufbau nimmt man eine doppelseitige Platine 1,5 bis 1,6 mm FR4, z.B. Bungard.
Auf der Unterseite befinden sich keine Leiterbahnen oder Bauteile, durchgehende Massefläche.
Gegenüber den Verstärkern zuvor gibt es hier eine Besonderheit, oben eine Kupferfläche.
Simuliert wurde mit einem Quadrat 10 x 10 mm, ist hauptsächlich als Kühlkörper gedacht.
Das Quadrat hat auf FR4 eine Kapazität von ca. 2,8 pF, ist in der Simulation berücksichtigt.
Ganz genau muss die Kantenlänge nicht stimmen, darf auch 9 x 9 bis 11 x 11 mm betragen.
Auch muss es nicht ein Quadrat sein, Rechteck mit ähnlicher Kantenlänge geht auch.
Der Kollektor des BFR193 wird mit dieser Kupferfläche verbunden, sie dient als Kühlkörper.
Deshalb darauf achten, daß der Kollektor auch thermisch guten Kontakt zur Kupferfläche hat.
Seltener bei HF-Transistoren, beim BFR193 wird die Wärme über den Kollektor abgeführt, nicht Emitter.

Schaltung, Bauteile
Der Kasten S2P ist der Transistor BFR193 mit 0 = Emitter, 1 = Basis und 2 = Kollektor.
Die Masse, die nach oben zeigt, ist wieder die Betriebsspannung, hier 9 Volt stabilisiert.
Abblockkondensatoren nach dem Regler direkt vor den zweimal 100 Ω sind nicht eingezeichnet.
Sinnvoll ist eine Kombination parallel aus 470 pF plus 4,7 nF plus 4,7 µF Tantal, nicht Al-Elko.
Bei der Induktivität 470 nH kann man eine fertige Spule nehmen, wenn die Güte bei 100 MHz passt.
Die anderen Spulen werden wieder per Hand gewickelt, siehe Beitrag zuvor.
Die Widerstände 270 Ω, 1,2 kΩ und 470 Ω bestimmen den Arbeitspunkt, Uce = 6 V und Ic = 60 mA.
Liegt man deutlich mehr als 10 % daneben, ändert man 1,2 kΩ oder 470 Ω entsprechend.
Bei der Simulation unterstellte ich eine typische DC-Verstärkung = 100, so im Datenblatt angegeben.


Erläuterung der Bilder
S21 gibt die Verstärkung an, zwei Bilder, 50 bis 200 MHz und 10 MHz bis 6 GHz.
Im letzteren sieht man gut die gewollte Selektivität, Maximalpegel bei ca. 100 MHz.
S11 ist die Reflexion am Eingang, gerade um 100 MHz praktisch perfekt.
Bei auf rauscharm optimierten Verstärkern kann man die Eingangsreflexion nicht beeinflussen.
Stimmt nicht ganz, in geringen Grenzen geht es, ist aber dürftig.
Sind am Eingang ohmsche Widerstände, Rauschquellen, kann man beliebig gut anpassen.
Ist fast immer eine Zwickmühle, gute Rauschanpassung oder gute Reflexionsanpassung.
S22 ist die Reflexion am Ausgang, auch wieder gut in der Wunschgegend um 100 MHz.

Bevor wieder die leidige Frage kommt, kann man mit dem Verstärker einen Sender bauen?
Ja, es geht, ich rate jedoch aus mehreren Gründen davon ab.
Erster Grund technischer Natur, kein Oberwellenfilter vorhanden, wie in Sendeverstärkern üblich.
Es dürfte bekannt sein, man darf auch kleine Piratensender nicht in Betrieb nehmen.
Ich bin kein Jurist, kenne mich nicht mit den juristischen Konsequenzen aus, nicht ohne.
Die Bundesnetzagentur, gut mit Messtechnik ausgerüstet, findet recht schnell illegale Sender.
Steht der Messwagen vor der Tür, muss man den Einsatz zahlen, wird schnell ein teurer Spaß.

Andreas

P.S.:
Vermutlich stelle ich demnächst einen Breitbandverstärker 10 dB für 20 MHz bis 200 MHz vor.
Der ist nahezu linear, Messtechnik, auch für DAB geeignet, jedoch ebenfalls nicht rauscharm.

Hier später Platine, Layout mit der Kupferfläche.

Heute bekam ich Post von der Bundesnetzagentur, Rechnung!

Keine Sorge, nichts mit illegalem Sendebetrieb, kein Messwagen vor der Tür.
Wir Funkamateure sind rechtlich gleichgestellt mit Funk Feuerwehr, Radio, TV, etc.
Hauptunterschied, wir dürfen nicht kommerziell senden, eine Funkdienstleistung erbringen.

Ansonsten müssen wir anteilsmäßig auch die Gebühren entrichten wie die Kommerziellen.
Ein Posten nennt sich Frequenznutzungsbeitrag, bei mir wenige Euro pro Jahr, einstellig.
Beim anderen Posten EMV-Beiträge musste ich grinsen, ist im Prinzip der Messwagen.
Messeinsätze, sofern Amateurfunkanlage regelkonform aufgebaut, sind in dieser Umlage enthalten.

Warum grinste ich bei den EMV-Beiträgen?
Normalerweise wird ja alles teurer.
Ab oder durch Corona wurde es billiger, Jahresbeitrag fast halbiert.
In den Erläuterungen stand als Beispiel, der Flugfunk wurde wesentlich weniger gestört.
Klar, wird weniger geflogen, weniger Flugfunk mit Störungsmeldungen, weniger Messeinsätze.
Sollte im Umkehrschluss für Schwarzfunker bedeuten, mehr Zeit, diese zu überführen...

Andreas

Hans, Danke für die kurze Erklärung!

Hans sprach noch die geregelte Vorstufe an, nicht nur bei SABA zu finden.
Zuvor stellte ich eine Schaltung mit dem BF1009 vor.
Das ist so eine Schaltung, mit der man eine geregelte Vorstufe realisieren kann.

Ich habe mal überschlagsmäßig den Pegel auf 75 Ω umgerechnet.
Mehr als 95 dBµV sollte man dem Tuner nicht zumuten.
An Antennendosen ist ein Pegel von 60 bis 80 dBµV üblich, also genügend Reserve.
Alle von mir vorgestellten Verstärker schaffen mindestens 110 dBµV, teilweise deutlich mehr.

Andreas

Nicht alltäglicher Linearverstärker 10 dB, 20 bis 200 MHz!



Was kann man mit dem Verstärker machen?
Zuvor, rauscharm ist er nicht.
In erster Linie ist er für Messzwecke wegen seiner Linearität gedacht.
Auch kann man ihn als Auskoppelverstärker, z.B. bei Bild-ZF, nutzen.
Netter Nebeneffekt, er taugt auch als einfacher Antennenverstärker für DAB oder DVBT.
Der interessierte Leser wundert sich vermutlich über Eingang 200 Ω und Ausgang 60 Ω.
Das ist schnell erklärt!
60 Ω war früher mal bei Antennen- und Messtechnik üblich.
Am Ausgang kann man auch heute übliche 50 oder 75 Ω anschließen, Fehlanpassung gering.
Der Eingang ist mit Absicht hochohmig, ZF-Schaltungen sind häufig in der Gegend 200 Ω.
Auch ist der Eingang interessant bei Behelfsantennen, z.B. für DAB terrestrisch.
So ist der Verstärker auch Impedanzwandler für merklich fehlangepasste Antennen, z.B. Kleiderbügel.
Will man am Eingang auch auf 60 Ω kommen, eignet sich ein impedanzrichtiger Widerstandsteiler.

Aufbau
Der Aufbau ist ähnlich wie beim Verstärker mit dem BFR193 zuvor.
Beim Kasten S2P gilt wieder 0 = Emitter, 1 = Basis und 2 = Kollektor.
Auch hier wieder mit 2,8 pF die Kupferfläche 10 x 10 mm, die hauptsächlich als Kühlkörper dient.
Mit den Widerständen 2,2 kΩ und 6,8 kΩ stellt man den Arbeitspunkt ein.
Der Verstärker hat eine Besonderheit, 8,2 Ω und 22 pF am Emitter.
Mit dem Emitterwiderstand sinkt die Verstärkung, sorgt aber für Linearität und geringere Schwingneigung.
Der Kondensator 22 pF ist eine frequenzabhängige Gegenkopplung, wirkt bei höheren Frequenzen.
Ansonsten bei Spulen und Spannungsversorgung mit Siebkondensatoren wie zuvor beschrieben.
Nicht eingezeichnet ist der empfohlene Tantalkondensator 4,7 bis 10 µF.

Was sagen uns die Bilder?
Alle Simulationsdurchläufe gehen von 10 MHz bis 1 GHz.
Bei S21 sieht man über die Frequenz aufgetragen die Verstärkung, im Bereich 20 - 200 MHz ca. 10 dB.
Vergaß ich bei den Verstärkern zuvor zu erwähnen, blau ist frequenzabhängig die Eingangsanpassung S11.
Im nächsten Bild S11 im Smith-Diagramm, Eingang im interessanten Bereich leicht kapazitiv.
S22 im letzten Bild, die (Fehl)Anpassung am Ausgang, trifft im weiten Bereich gut 60 Ω.

Anbei noch die Simulationsdatei für RFSim99, Endung .txt entfernen!
Man kann ihn etwas verändern, z.B. Ein- und Ausgangswiderstand nach eigenen Wünschen.

Andreas

Sollte ich für den Verstärker eine Platine entwickeln, stelle ich sie hier vor!

Andreas

Christian, noch nicht!

Mehrfach war ich schon am überlegen, eine Art "Drahtigel" aufzubauen.
Wenn man weiß, wie es geht, geht das sehr gut auf durchgängiger Massefläche Platine.
Größtenteils eignen sich die vorgestellten Schaltungen gut dafür.
Eventuell mache ich es mal als einzelnes Demonstrationsobjekt mit SMD-Bauteilen.
Ist aber nichts für die älteren Leser mit zunehmend stärker werdender Lesebrille.
Lieber ist mir ein nachbausicherer Aufbau auf Platine mit möglichst bedrahteten Bauteilen.
Die Transistoren sind alle SMD, geht nicht anders, die gibt es nicht bedrahtet.
Sind die Platinen fertig, dieses Jahr nicht mehr, stelle ich sie nach und nach vor.

Anfangs beim Thema erwähnte ich die von mir entwickelte Yagi für UKW FM.
dl2jas.com/antennen/ukwfm/yagi_ukw.html
Auch mit der bin ich gerade dran, wollte sie mit Yagioptimizer optimieren.
Da war nichts mehr an Potential bis eventuell 0,2 dB, damals 2007 schon sehr gut gelungen.
Je nach Optimierungsrichtung, jedoch nicht vor/rück, ist die besser als die Käuflichen, die ich sah.
Bei der plane ich eine Alternativversion symmetrisch mit Speiseelement 240/300 Ω, Faltdipol.
Wird das was wie geplant, baue ich die halbwegs professionell mit Alu-Boom auf.
Da gibt es dann bei mir auf der Homepage eine gut bebilderte Bauanleitung ähnlich der hier:
dl2jas.com/antennen/yagi2m/yagi2m.html
Will man von symmetrisch auf Koax oder umgekehrt, gibt es einen nachbausicheren Balun.
Den plane ich mit Schweinenäschen, kleiner Doppellochkern, 2 x 2 Windungen, Prinzip der hier:
dl2jas.com/selbstbau/1kern4/1kern4.html

Ist das alles zusammen, wird es spannend!
Da will ich nächstes Jahr vorstellen, wie Yagi und Vorverstärker zusammenarbeiten.
Anfangs erzählte ich die fiktive Geschichte mit Sender SABA-Klassik und Brüll-FM.
Recht ähnlich will ich es bei mir in der Praxis durchspielen und entsprechend berichten.

Andreas

Rauscharmer Verstärker 20 dB mit BFR93A(W)



Vom Aufbau der Schaltung rate ich ab, Schwingneigung.
Auf die mögliche Schwingerei gehe ich bei der Erklärung der Bilder ein.

Der BFR93, später BFR93A, ist ein ähnlicher Dinosaurier wie BC237 oder BC547 bei NF.
Er ist weiterhin in Produktion und recht günstig sowie leicht beschaffbar.
Nur muss man bei ihm aufpassen, da Schaltungen mit ihm gern Schwingneigung zeigen.
Wird er mit ohmschen Widerständen deutlich bedämpft, ist das Manko beherrschbar.

Schaltung und Aufbau
Der BFR93AW ist identisch mit BFR93A, jedoch etwas kleineres Gehäuse.
Auch gibt es den BFR93AR, ebenfalls identisch, jedoch andere Anschlussfolge.
Beim Kasten S2P gilt wieder 0 = Emitter, 1 = Basis und 2 = Kollektor.
Hier ist ein Arbeitspunkt von Ic = 10 mA und Uce = 6 V vorgesehen.
Ist man zu weit vom Arbeitspunkt entfernt, ändern man etwas die Kombination 47 kΩ und 5,6 kΩ.
Extrapoliert komme ich auf etwa 1 dB Rauschen (noise figure) bei 100 MHz.
Tatsächlich dürfte das Rauschen merklich höher sein wegen des Emitterwiderstands.
Er dient zur Gegenkopplung, um auf 20 dB zu kommen und macht den Verstärker stabiler.
Der Kondensator 440 pF ist zweimal 220 pF parallel.
Die Spulen werden wieder per Hand gefertigt, wie ich zuvor mit dem Progrämmchen zeigte.
Die Masse, die nach oben zeigt, ist die stabilisierte Betriebsspannung 9 Volt, z.B. mit 78L09.
Nicht eingezeichnet, parallel zu 470 pF und 4,7 nF sollte man einen Tantal 4,7 bis 10 µF setzen.

Erklärung zu den Bildern
Bei s21a sieht man die Verstärkung, bis auf ca. 1 dB linear von 50 bis 200 MHz.
Blau ist S11, die Eingangsanpassung, hier durch die Rauschanpassung vorgegeben.
Schön ist die im weiten Bereich nicht, außer in der Gegend um 200 MHz, verdächtig.
In ersten Simulationen zuvor ergab sich um 200 MHz eine hohe Verstärkung.
Um die zu bändigen setzte ich den Kondensator 4,7 pF gegen Masse, Peak fast weg.

Kleiner Einschub stability circles, wichtig für die nächsten beiden Graphiken.
Ich lernte es mal, wie man diese Stabilitätskreise per Hand berechnet, hoher Rechenaufwand.
Hier bei RFSimm werden sie graphisch angezeigt, sehr hilfreich!
Man unterscheidet gern diese drei Varianten:
Unconditionaly stable, so entwerfe ich möglichst Verstärker, funktioniert nicht immer.
Wenn überhaupt so ein "Schatten" zu sehen ist, ist er außerhalb des Smith-Diagramms.
Bei conditionally stable ragt der Schatten ins Smith-Diagramm, berührt aber nicht den Arbeitspunkt.
Befindet sich der Arbeitspunkt im Schatten, ist unstable gegeben, Schwingneigung.
Für mögliche Instabilität benutze ich noch ein weiteres Kriterium.
Manchmal ragt die Kurve aus dem Smith-Diagramm heraus, gerade bei LC-Kombinationen.
Normalerweise sollte das nicht sein, Indikator für eine Spannungserhöhung Schwingkreis.
Das heißt aber nicht automatisch, daß die Verstärkerschaltung schwingt, lediglich Indikator.
Bis jetzt verzichtete ich auf das Smith-Diagramm S12, Rückwirkung vom Ausgang zum Eingang.
Läuft es da ungünstig, kann es am Eingang, Diagramm S11, zu Überhöhungen kommen.

Graphik S22, Ausgangsanpassung
Die Anpassung an 75 Ω ist im interessanten Bereich um 100 MHz recht gut.
Hauptsächlich bestimmt wird sie am Ausgang vom Widerstand 180 Ω und der Spule 80 nH.
Man sieht den stability circle, der ins Diagramm hineinragt, conditionaly stable.
Schön ist das nicht, jedoch vertretbar, solange nicht der aktuelle Arbeitspunkt auch im Schatten ist.

Graphik S11, Eingangsanpassung
Das ist so ein Beispiel für unstable, Wahrscheinlichkeit des Schwingens hoch.
Der Arbeitspunkt liegt deutlich in der "Shadded area", dem unstabilen Bereich.
Jetzt könnte man sagen, gezeigt wird das Verhalten bei gut 200 MHz, nicht 88 bis 108 MHz.
Bei Verstärkern, egal ob NF oder HF, interessiert der tatsächlich genutzte Bereich reichlich wenig!
Das Eigenrauschen reicht, damit sich die Schaltung hochschwingt, zum Oszillator wird.
Hatten wir mehrfach im Forum bei NF-Verstärkern, daß die Schwingneigung oberhalb NF zeigen.
Ebenso bei HF-Verstärkern, gleiche Gesetzmäßigkeit, nur halt MHz statt kHz.

Fazit zum BFR93A und Geschwistern, soll man ihn meiden?
Die Frage will ich weder mit ja, noch mit nein beantworten.
Vor Jahren reparierte ich mal einen hochwertigen Messverstärker von Rohde & Schwarz.
Wäre der Transistor Mist, hätte R&S den nicht genommen.
Mit dem Transistor lassen sich durchaus aalglatte Messverstärker aufbauen.
Hier in der Anwendung ist er nicht empfehlenswert, obwohl der Oldi brauchbar rauscharm ist.
Wie ich zuvor schon schrieb, mit ohmscher Bedämpfung geht was, auch unconditionaly stable.
Beim hier vorgestellten Verstärker ist der Grenzbereich Stabilität etwas unter 20 dB.
Baut man mit BFR93A lehrbuchmäßig A-Verstärker 10 dB ähnlich NF auf, sollte es kein Problem geben.
Meine Erfahrung, bei viel L und C in der Beschaltung wird er schnell zickig, unstabil.

Andreas

Nachtrag zum BFR93(A)

Ich schrieb, den Transistor gab es auch als BFR93 ohne A, ältere Version.
Soweit ich mich erinnere, bot den Siemens erstmals an, kostete damals mehrere DM.
Philips baute den auch.
Von Philips fand ich vorhin ein älteres Datenblatt, BFR93 ohne A.
Das ist auf 1997 datiert, dürfte ohne A langsam das Produktionsende gewesen sein.

An anderer Stelle kam im Forum das leidige Thema Plagiate auf.
Ich selbst bin davon nicht betroffen, habe NOS genug original Siemens/Infineon.
Mich würde es nicht wundern, wenn es den BFR93(A) jetzt auch als Plagiat gibt.
Kleine Mengen gebe ich vom BFR93AW an Mitglieder ab:
HF-Tansistoren BFR93AW, BFR193 und BF1009SW

Andreas

Gutmütiger rauscharmer Verstärker 20 dB mit BFP193W



Vor einiger Zeit kaufte ich mal NOS HF-Platinen recht günstig.
Dort sitzt u.a. ein BFP193A drauf, nicht identisch mit BFR193.
So entschloss ich mich, auch damit mal eine Simulation zu machen.
Extrapoliert liegt für 100 MHz das Rauschmaß (noise figure) bei knapp 1,4 dB.
Laut Simulation ist der Verstärker unconditionally stable, also keine Schwingneigung.

Aufbau
Der ist wieder wie gewohnt, auch hier wieder 0 = E, 1 = B und 2 = C beim Kasten S2P.
Die Spulen wickelt man mit dem Ringkernrechner oder z.B. mit dem Tool online:
teslascientific.com/products/coil-inductance-calculator/
Die Kondensatoren 440 pF sind 2 x 220 pF parallel und der Widerstand 110 Ω 2 x 220 Ω parallel.
Der Widerstand 200 Ω zur Betriebsspannung eine Serienschaltung 2 x 100 Ω.
Die üblichen Kondensatoren 470 pF, 4,7 nF und Tantal 4,7 µF zeichnete ich nicht extra ein.
Stimmt der Arbeitspunkt 8 V und 20 mA nicht, ändert man etwas die Kombination 33 und 3,9 kΩ.

Bilder
Bei s21 sieht man die Verstärkung, recht sauber 20 dB über den ganzen Bereich UKW-Hörfunk.
Auch kann man blau die Eingangsanpassung s11 ablesen, recht unterschiedlich.
Interessanterweise ist da ein Dip, gute Leistungsanpassung, allerdings bei ca. 130 MHz.
Daraus kann man was machen, gute Rausch- und Widerstandsanpassung.
Haken, die Rauschanpassung wird etwas schlechter, später eventuell mehr dazu!

Bei s11 sieht man die Anpassung an 75 Ω im Smith-Diagramm.

Im Bild s22 die Anpassung des Ausgangs an 75 Ω.
Diese ist hier im weiten Bereich praktisch perfekt.
Hauptsächlich wurde die Anpassung mit den Widerständen 150 und 110 Ω erreicht.
Sie sind zusätzlich ein Dämpfungsglied, sorgen aber für die hohe Stabilität des Verstärkers.

Bezugsquelle BFP193W
Übliche Anbieter wie Conrad oder Reichelt haben ihn nicht, man bekommt ihn aber bei Segor:
segor.de/#Q=BFP193W&M=1
Kleiner Haken, ist ein Bestelltyp, mindestens 10 Stück zu aktuell 74 Cent.
Ich biete ihn nicht wirklich an, habe ihn lediglich auf den HF-Platinen NOS.
Auf Nachfrage löte ich ein oder zwei Stück aus oder säge das relevante Stück Platine aus.

Andreas

Ich sehe, erstmals wurde die Simulationsdatei heruntergeladen!

Der Simulator dazu heißt RFSim99, wurde damals für Win98 geschrieben.
Der Simulator ist freeware, man kann ihn weiterhin herunterladen.
Haken, der ist nur für Win98, nicht für deutlich jüngere Win-Versionen.
Ein amerikanischer Funkamateur programmierte da was, daß RFSim99 auch mit jetzigem Win läuft.
ad5gg.com/2017/04/06/free-rf-simulation-software/
Man lädt einfach das Programmpaket herunter, lief bei mir sofort unter Win10.
Soweit ich mich erinnere, wird nichts installiert.
Um das Programm zu starten, klickt man im entpackten Ordner einfach nur rfsim99.exe an.
Ein paar kleine Macken gibt es bei der Oberfläche, z.B. Button "Simulate" fehlt scheinbar.
Vorhanden ist er, nur anfangs unsichtbar, erscheint aber nach blind anklicken.
Die entsprechenden Hinweise sind im Link oben zu lesen, alles kein Problem!

Auch unter Win98 ist der Simulator nicht ganz mackenfrei, ebenfalls im Link nachlesbar.
Es gibt teilweise Probleme bei Eingabe von Werten 0 oder unendlich.
Man nimmt dann z.B. 0,001 Ω oder 100 MΩ, Fehlermeldung verschwindet.
Vereinzelt hatte ich damals Probleme bei mehrstufigen Verstärkern, unterschiedliche Transistoren.
Es kann sein, daß RFSim99 dann eine Bauteiledatei ignoriert.

Das Programm lohnt sich, taugt auch für NF!
Man kann damit z.B. auch Filter durchrechnen, egal ob HF oder NF.
Wer will, kann damit z.B. ein Rausch- oder Rumpelfilter impedanzrichtig durchrechnen.
Nur gehen bei NF Halbleiter nicht, deren Simulationsdateien fangen erst bei 10 oder 100 MHz an.
Bei Transistoren kennt RFSim99 nur S-Parameter, deren Dateien auf .s2p enden, kein SPICE.
Wer brauchbar mit einem Simulator SPICE umgehen kann, sollte mit RFSim99 keine Probleme haben.
Im Internet gibt es auch viele Tutorials, mit denen man erste Schritte machen kann.
Üblicherweise setzt man im Schaltplan Port1 (Eingang) und Port2 (Ausgang), Impedanz beliebig.
Zum Ausprobieren einfach mal z.B. mit einem einfachen RC-Glied zwischen Port1 und Port2 anfangen!

Ich habe nichts dagegen, wenn hier etwas Paralleldiskussion bezüglich RFSim99 entsteht.
Dann aber bitte nur grundsätzliche Bedienung/Eignung, nicht irgendwelche neuen Projekte.
Ausgenommen natürlich UKW-Verstärker, z.B. Vorstellungen von Abänderungen.

Andreas

Luftspulen mit Silberdraht

Ich rate dazu, Luftspulen mit so genanntem Silberdraht selbst zu wickeln.
Gerade im Eingangskreis, Rauschanpassung, ist hohe Güte bei den Spulen wichtig.
Im Bild sieht man "Silberdraht", ist Kupferdraht mit versilberter Oberfläche.
Ich habe ihn in verschiedenen Durchmessern vorrätig, man sieht 0,3 bis 1,5 mm.
Es gibt ähnlich aussehenden Kupferdraht, der verzinnt ist, ungeeignet.
Grund ist der Skineffekt, mit steigender Frequenz ist nur noch die Außenfläche leitend.
Zinn ist ein schlechter Leiter, Silber leitet dagegen besser als Kupfer.

Einige Beiträge zuvor wies ich auf den Mini-Ringkernrechner hin, der auch Luftspulen kann.
Vorhin fand ich noch einen Onlinerechner für Luftspulen, englischer Funkamateur:
m0ukd.com/calculators/air-cored-inductor-calculator/
Der gibt auch eine Güte an, für mich etwas schleierhaft, wie der die berechnet.
Hauptsächlich entscheidend bei der Güte ist der Draht, deswegen rate ich zu Silberdraht.

Wir wollen die Spule 85 nH in der Schaltung zuvor berechnen.
Kurz herumprobiert, passt prima mit 6 Windungen, Spulendurchmesser 5,5 mm und Länge 10,2 mm.
10,2 mm entspricht übrigens recht genau 4/10 Zoll, 1/10 Zoll ist gängiges Raster bei Platinen.
Beim Spulendurchmesser nimmt man üblicherweise den mittleren Durchmesser, nicht innen oder außen.
Das deswegen, weil ja Innen- und Außendurchmesser von der Drahtdicke abhängen.
Es bietet sich Silberdraht mit 0,5 mm Durchmesser an, Bohrer 5 mm als Wickeldorn geeignet.
Mit Draht 0,5 mm erhält man einen Innendurchmesser von 5 mm und Außendurchmesser 6 mm.
Der Mittlere Durchmesser ist dann 5,5 mm!
Bei 6 Windungen auf 10,2 mm ist die Spule "luftig".
Schrieb ich zuvor, man kann L durch Zusammendrücken oder Auseinanderziehen etwas ändern.
Manchmal ist das durchaus interessant, um z.B. einen Schwingkreis auf Resonanz abzustimmen.

Andreas

Noch ein Verstärker mit dem BFP196W, Version zuvor etwas modifiziert!



Der ist ein gesunder Kompromiss bezüglich Reflexion am Eingang und Rauschanpassung.
Ganz so rauscharm wie die Version weiter oben ist er nicht.
Rauschmessungen kann ich nicht durchführen, ich schätze das Rauschmaß auf 1,5 bis 2 dB.
Der Ausgangspegel ist etwas höher als bei der Version zuvor, taugt auch für Hochpegelmischer.
Der Verstärker macht im weiten Bereich eine Verstärkung von 25 dB.
Bei UKW-Hörfunk kann man ihn an beliebiger Stelle setzen, muss nicht direkt hinter der Antenne sein.
Wie man so einen Verstärker aufbaut, Spulen wickelt, ist inzwischen oft genug beschrieben.

Diagramme
Bei S21 sieht man die Verstärkung über die Frequenz, knickt schön ab ab gut 100 MHz.
Auch sieht man dort blau die Eingangsanpassung S11, bei 100 MHz Dip, fast keine Reflexion.
Im Smith-Diagramm nochmals S11.
Die Ausgangsanpassung S22 ist im interessanten Bereich nahezu perfekt.

Andreas

Vermutlich werde ich den Verstärker aufbauen, dann hier zu sehen.

Andreas

Kleine Ergänzung!

Beim ersten vorgestellten Verstärker (20 dB) mit dem BFP196W mal in das Diagramm S21 sehen.
Dort ist auch frequenzabhängig S11 aufgetragen, Dip auf fast richtiger Frequenz.
Den Dip zog ich auf 100 MHz.
Auch veränderte ich geringfügig die Impedanztransformation auf bessere Reflexionsanpassung.
Die ursprüngliche und modifizierte Anpassung unterscheiden sich nicht stark, halbwegs ähnlich.
Ich habe mir jetzt nicht die Arbeit gemacht, die noise circles zu berechnen, hoher Aufwand.
Abgeschätzt ist der jetzige Arbeitspunkt recht brauchbar in der Nähe des Optimums.

Andreas

Christian, Glückwunsch zum gelungenen Nachbau!

Anbei das korrigierte Schaltbild, wie Christian richtigerweise baute:



Christian schrieb mich gestern schon an, berichtete vom sich nicht einstellenden Arbeitspunkt DC.
Da muss mir ein Fehler unterlaufen sein, offensichtlich ist nur der HF-Eingang G1 self biased.
Das heißt, der richtige Arbeitspunkt an G1 ist intern voreingestellt, nicht jedoch an G2, AGC-Eingang.
Versehentlich verband Christian G1 direkt mit 10 kΩ gegen Masse, somit self bias deaktiviert.
Benötigt man nicht die AGC, Normalfall, ist für G2 eine Gleichspannung von ca. 5,5 V ein guter Wert.
Da passt bei 12 V prima ein Spannungsteiler 1,2 MΩ und 1 MΩ an G2, 1 MΩ ist mit GND verbunden.
Der Kondensator 1 nF an G2 bleibt, G2 darf nicht versehentlich, Einstreuungen, HF-Eingang werden.

Auch hat es Christian richtig mit der Platine, durchgehende Massefläche, gemacht.
Ähnlich baue auch ich Probeschaltungen auf, nehme allerdings an eher kritischen Stellen SMD.
An vielen Stellen ist der Verstärker unkritisch, simulierte ich mit den Induktivitäten 3 bis 5 nH.
Als Gehäuse nahm er einen alten Abzweiger, bestens für den Verstärker geeignet.

Andreas, DL2JAS