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

超级夜猫子

已经没有12mm卖的了，当时12mm只买了2根（买少了 ），10mm的现在还是管够的，中磁东西还算不错。

taotao137

我的理解稍微不一样，Wellbrook等电路的宽带不谐振读出的本质是想办法从电压放大转换为纯粹的电流放大，输入阻抗降到零，环形天线的感应电压通过回路电阻转换为信号电流，电感的等效串联电阻越小则灵敏度越高。所谓的Zwischenbasisschaltung放大器更像是一个变压器版本的transimpedance amplifier (TIA)。

taotao137

一个好的TIA可以把输入电容（光电二极管结电容，光电倍增管的阴极电容等等）对放大电路带宽的影响降到最低（没电压波动，电容就失去了意义），虽然对TIA来说输入电容不影响带宽，但会显著增大噪声增益，降低信噪比。这点和Zwischenbasisschaltung是类似的。

taotao137

而Zwischenbasisschaltung是把LC回路的带宽扩宽（没电压波动，LC的带通也就失去了意义）。7600GR 的宽带不读出虽然是共源放大，但通过负反馈的方式等效把电路的输入阻抗降到零，LC回路的电流被放大为JFET的漏极电流，因为JFET的输入电压噪声够低，所以在电感等效并联电阻上产生的等效噪声电流就小。

taotao137

还可以看出一点，如果我们有一个理想的无噪声JFET，那么线圈的Q值越高越好，因为只有Johnson noise。但是如果JFET的输入噪声不理想，Q值太高反而会带来更多的等效电流噪声，所以线圈的Q值还要匹配放大器的输入噪声才能达到最理想的效果。

Edmon

taotao137 发表于 2025-3-30 22:37
还可以看出一点，如果我们有一个理想的无噪声JFET，那么线圈的Q值越高越好，因为只有Johnson noise。但是如 ...

你说的我都非常同意！难得遇到一个把噪声理解的这么透彻的坛友。从TIA的角度Zwischenbasisschaltung和7600GR的原理是一致的。7600GR从集电极反馈而不能用Zwischenbasisschaltung主要是因为它的信号源就是线圈本身。

你最后提到的这个我考虑到了，如果像7600GR那样做宽带读出，那么主要的噪声来源大概如下：
1. 线圈的Johnson noise。按400uH Q500@1MHz就是5Ohm
2. FET的电压噪声，保守点按50Ohm估计
3. FET的电流噪声，保守点按1nA Gate current就是17fA/rtHz，在线圈上产生噪声电压0.047nV/rtHz相对于前两项是可以忽略
可见在宽带读出的时候噪声还是FET主导的，以及FET的电流噪声可以忽略

所以要想突破这个限制做到antenna noise limited, 不能完全的宽带读出，需要部分的利用谐振来抑制FET电压噪声的贡献（又不能直接谐振读出否则带宽太窄），也就是在完全没有反馈和TIA之间找一个平衡点。所以我才在另一个帖子的仿真里提出了电压放大+反馈电阻+反馈线圈的方法，这样可以通过电压增益和反馈电阻来调整反馈量，使得谐振回路的Q能被反馈压低一部分。

taotao137

Edmon 发表于 2025-3-30 23:02
你说的我都非常同意！难得遇到一个把噪声理解的这么透彻的坛友。从TIA的角度Zwischenbasisschaltung和760 ...

跟TIA一样，我是按等效噪声电流算的：
1. 5 Ohm 线圈电阻，噪声是0.057 nA/sqrt Hz
2. JFET 栅极看到的是线圈的直流电阻，按1nV/sqrt Hz的电压噪声算，等效电流噪声是0.2 nA/sqrt Hz。
3. JFET 输入电流噪声可以忽略。
所以JFET的噪声还是占主导，Q值也许还可以再低一些。

taotao137

换一种说法，用谐振电路读出的本质是通过LC谐振放大JFET栅极看到的等效电阻，5 Ohm变成了500 Ohm, 自然JFET的噪声也就不重要了。

Edmon

taotao137 发表于 2025-3-31 00:06
跟TIA一样，我是按等效噪声电流算的：
1. 5 Ohm 线圈电阻，噪声是0.057 nA/sqrt Hz
2. JFET 栅极看到的 ...

是啊不管按电压还是电流噪声算都是一样的，且这个计算仅对非谐振的情况有效。我比较倾向算电压噪声，因为电压更本质不用考虑各种等效，TIA其实也只是把增益曲线给抹平了。TIA的噪声性能无法超越加上反馈之前开环放大的电压放大器的噪声，所以直接算电压噪声是一样的。所以我的结论才是想要追求终极的性能，也就是做到antenna noise limited，需要部分的利用谐振，同时用反馈来降低Q到足够的带宽。

对于我们估算的这个非谐振的情况，也不能说Q大了不好，只能说在Q=500的情况下继续增加Q不会显著的改善信噪比而已。让本来就挺大的Q变小就好像给电路串联电阻来实现阻抗匹配一样，看似匹配的更好/噪声系数更小，其实换算到输入端的噪声是变差了的

taotao137

Edmon 发表于 2025-3-31 00:31
是啊不管按电压还是电流噪声算都是一样的，且这个计算仅对非谐振的情况有效。我比较倾向算电压噪声，因为 ...

你说的没错，我刚忘了信号电流反比于线圈电阻，降低Q值以1/R的代价损失信号以partial 1/R 的速率降低JFET的等效噪声，以1/sqrt R 的速率增加热噪声，总体上是不值得的。

njhhack

lrain 发表于 2025-3-25 19:23
我认为效果不大，虽然各自有增益，但由于体积过大衰减一样很快，加上体积大、造价高等不利因素，只能存在 ...

发个taobao光滑nizn磁棒的网址

乙猪

请教大佬，我有一个朋友，准备自制二极管环型混频器，使用什么样的磁环合适？？？
   
   
   
   
   
（不装了，无中生友，这个朋友就是我）

Edmon

乙猪 发表于 2025-4-1 14:59
请教大佬，我有一个朋友，准备自制二极管环型混频器，使用什么样的磁环合适？？？
   
   

我的建议是根本就不要制作二极管混频器（如果你是想要在120MHz以下应用的话），不管是噪声还是动态范围都远差于模拟开关混频，而且本振还需要高功率驱动。模拟开关混频（不管是用分立FET还是集成的模拟开关）是120MHz以下应用的不二之选，在噪声表现更优的前提下，其动态范围领先普通的二极管混频两个数量级，更是远远超过收音机里的单三极管混频至少三个数量级。

模拟开关混频的集大成者：https://martein.home.xs4all.nl/pa3ake/hmode/hmode_intro.html
里面有详细的关于各种开关、变压器、偏置电压的实测。这个结构可以短波全频段做到45dBm+的IP3，相比之下普通的二极管环混频也就是10-20dBm的IP3，还需要很大的本振功率。后来Yeasu、Kenwood等各家最高端的短波电台都陆续采用了这种或类似的混频电路。

如果想要稍稍简化一些可以参考这个：https://www.mikrocontroller.net/ ... 9/Mixer_Musings.pdf

lrain

Edmon 发表于 2025-4-1 21:46
我的建议是根本就不要制作二极管混频器（如果你是想要在120MHz以下应用的话），不管是噪声还是动态范围都 ...

看了下，对业余爱好者来说太复杂了，环混都不好搞了，模拟开关的难度又高一个数量级。

longshort

乙猪 发表于 2025-4-1 14:59
请教大佬，我有一个朋友，准备自制二极管环型混频器，使用什么样的磁环合适？？？
   
   

几毫米直徑到10mm直徑的磁環一般都適合，miu值2000左右的最好。驅動二極管環形混頻器實際上并不需要很大的功率，一般的本振加一個射隨或共射完全可以推動，并不多費多少電力。