探索灵敏度极限1: 磁棒天线Q值大比拼+通用快速Q值测量法

lrain

Edmon 发表于 2025-3-27 09:51
我来做个直接的对比吧。

这里我用了输入电容1pF的差分探头来读出一个20cm的拉杆天线（就是没有拉出 ...

你这个是没有调谐的吧？没调谐磁棒肯定没有优势。看早期日本的收音机，即使有拉杆天线，中波依然是采用磁棒。

Edmon

lrain 发表于 2025-3-27 10:14
你这个是没有调谐的吧？没调谐磁棒肯定没有优势。看早期日本的收音机，即使有拉杆天线，中波依然是采用磁 ...

唉我觉得我们的对话陷入了死循环，我不断地说这个对比只有在不调谐的情况才有意义，我这个测量怎么做的说得很清楚了，1pF的差分探头直接接到磁棒/拉杆天线，然后磁棒的情况下用并联22k电阻旁路感应电压，我展示的图也是宽带频谱图。

正如我所测的以及从等效高度可以立刻看出的，20cm的拉杆天线感应到的电压永远比磁棒高一个数量级左右，同时热噪声差不多甚至更好。在这个前提下：
1，如果拉杆天线的输入回路没有设计好，那自然观察不到这个电压的提升（你用收音机的测试就是这个情况）
2，如果拉杆天线的输入回路是没问题的，但电磁环境不好，那么虽然感应电压变大，但信噪比可能没啥改善甚至更差（我的测量就是这个情况），因为这个时候主导的不是天线的热噪声而是环境噪声，自身条件更好的天线（拉杆天线）并没有效果，反而因为没有方向性更容易受环境噪声影响
3，如果拉杆天线的输入回路是没问题的，同时电磁环境好，那么拉杆天线将是碾压下的优势，不管是从绝对电压还是信噪比

Edmon

之所以强调非谐振状态的对比才有意义，是因为真正对接收有意义的量是信噪比。谐振并不会改变信噪比。

一个设计到极限的接收机应该是天线噪声主导的，也就是说系统的信噪比几乎就是天线的信噪比。假设拉杆天线和磁棒天线的等效串联电阻都是5Ohm，对于这种尺寸远小于波长的短天线，噪声主要也就是5Ohm的热噪声。那么决定天线信噪比的就是天线上感应到的电压，感应电压越大那么信噪比越大。拉杆天线能感应到十倍以上的电压，自然就有十倍以上的信噪比，也就是十倍以上的灵敏度。（注意这个前提是说接收机的噪声良好，远低于（0.5倍以下）天线的热噪声。）

lrain

Edmon 发表于 2025-3-27 10:32
唉我觉得我们的对话陷入了死循环，我不断地说这个对比只有在不调谐的情况才有意义，我这个测量怎么做的说 ...

这样说那肯定是，磁棒也只是在特定场合才有优势。
你这个也是分析仪测的？可以达uV级。

qpqp

绝对是好贴。

乙猪

屙贺~~

lrain

乙猪 发表于 2025-3-27 15:51
屙贺~~

我之前购了一根AR12X200的，因为没有骨架还没用得上，AR10x200共买了6根，还有一些同材料的磁环。

MT4S301

乙猪 发表于 2025-3-27 15:51
屙贺~~

埃德蒙大师一说“某宝上光滑表面磁芯”俺便想到这家的，原来大家都知道是这家

圆成居士

上面的淘宝镍锌铁氧体磁棒就是老国标NX-300，厂家参数就是导磁率300.镍锌磁棒套上中波线圈Q值比锰锌磁棒高，但是磁棒天线的高度和Q值初始导磁率和饱和磁通都有关，磁通下降了，Q值升高了差不多抵消。http://www.crystalradio.cn/forum ... ead&tid=2149532  NX-60做中波Q值都能达到4，500。

aihao

Edmon 发表于 2025-3-27 09:42
这个文章里的东西也挺过时了，当年德机正是因为技术落后才用了这种电感匹配的方法。串联电感看似抵消了巨 ...

目前发现最好的是998，输入电容2.1。999输入电容2.5，508是4.8。

Edmon

圆成居士 发表于 2025-3-27 16:52
上面的淘宝镍锌铁氧体磁棒就是老国标NX-300，厂家参数就是导磁率300.镍锌磁棒套上中波线圈Q值比锰锌磁棒高 ...

天线的等效高度和Q没关系，只和等效外部磁导率mu_ext和截面积有关；提高Q对应的倒确实是信噪比的改善。而mu_ext和初始磁导率mu0的关系不是线性的，mu0降低25%的时候mu_ext的改变远小于25%。而且这个减少可以很容易的用并联多个磁棒（还是单个线圈，只并联磁棒）来找补回来，我们这里探讨的是怎么做到极限，自然也就不回避采用多根磁棒的方法。下图是mu_ext关于磁棒L/D（长度比直径）的关系：



可以看到，对20cm：1cm的比值，L/D=20, mu0从400降低到300，mu_ext降低只有不到10%。这点改变通过使用1.2cm的直径不但找补回来了，磁通还比原来更高，如果多根并联还能有进一步提高。所以我在一楼也说了用R40C1的时候必须多根并联，这样才能既利用了过千的高Q值，同时不损失等效高度。

Edmon

aihao 发表于 2025-3-27 20:21
目前发现最好的是998，输入电容2.1。999输入电容2.5，508是4.8。

请认真阅读，我已经说了是JFET，从前MT4S301大师已经多次提醒过你MOSFET的低频（大概10MHz以下）噪声会变差。这些MOS管在10MHz以下的1/f噪声增加的很快，得不偿失。如果是用在20MHz以上，那么拉杆天线的电抗已经小到可以用BJT了，有很多高频BJT的输入电容更小。双栅MOSFET是个两头不讨好的东西，胜在自带cascode某些场合（比如需要控制增益，或者需要有放大倍数）使用起来比较简单，性能上未必有优势。

Edmon

lrain 发表于 2025-3-27 11:39
这样说那肯定是，磁棒也只是在特定场合才有优势。
你这个也是分析仪测的？可以达uV级。

Siglent SDS800示波器直接取数，本底噪声最低2.3nV/rtHz，应该是能做到这个噪声的最便宜的digitizer了。

lrain

Edmon 发表于 2025-3-27 20:44
Siglent SDS800示波器直接取数，本底噪声最低2.3nV/rtHz，应该是能做到这个噪声的最便宜的digitizer了。

看了下，价格2K上下，性价比不错，有兴趣。我目前的设备在mV级是可信的，uV级只能参考，该更新些设备了。

Edmon

lrain 发表于 2025-3-27 21:12
看了下，价格2K上下，性价比不错，有兴趣。我目前的设备在mV级是可信的，uV级只能参考，该更新些设备了。

我在另一篇里测过这个示波器的噪声：http://www.crystalradio.cn/forum ... p;extra=&page=1

买70MHz的可以破解到200MHz，带宽是软件上的限制，网上有python脚本。不过两通道是硬件的，没法破解到四通道。