China noisegenerator

Ha Peter_dtn,

Leuk dat je hier je ruisbron laat zien, en het idee voor gebruik als tracking generator aan de hand doet.
Ook ik heb zo'n BG7TBL Noise Source van e-bay.

Hier een foto van de print, als je er op klikt krijg je een versie op zeer hoge resolutie:

Het leuke van deze foto is dat je het schema zo voor je ziet . (de onderkant is uitsluitend groundplane)

Linksonder zit ruisdiode D4. Daarboven een schakelend voedinkje om de hogere spanning voor die diode te maken. (Ik dacht ong. 30V, maar het is alweer een half jaar terug...)
Vervolgens wordt de ruis uit de diode gefilterd, en versterkt door 3 MMICs, dan nog een uitgangsnetwerk vlak voor de connector.
De MMICs worden gevoed via de grote 1000 100Ω weerstanden, en gekoeld via hun tab aan het groundplane.
Kijk voor de lol ook even naar de SMD LED D3 rechts boven. Leuk om die en bondwire gewoon te zien zitten .

Die schakelende voeding is ook meteen een probleem, want hij is stevig vertegenwoordigd in het uitgangsspectrum:

^{klik op plaatje voor grotere versie}

Hier heb ik wat middeling toegepast, zodat de inbreng van de schakelende voeding beter te zien is. Ook heb ik gekozen voor een logaritmische schaal, anders zit het frequentiespectrum van de schakelende voeding helemaal tegen de linkerkant samengedrukt, zoals in het plaatje van Peter_dtn.

Duidelijk is te zien dat de schakelfrequentie 30kHz is, en alle harmonischen zijn flink aanwezig. Let op dat die schakel frequentie 40dB harder is dan het ruisniveau!! Grote kans dus om een (SA) ingang te oversturen zonder dat je het in de gaten hebt, omdat buiten de band een signaal meekomt dat meer dan 40dB harder is dan waar je naar aan het kijken bent!!

Deze print wordt goed heet!
Een eerdere versie werkte op 24V (zonder schakelende voeding), en er waren berichten dat die print zo heet werd dat de schakeling na een paar uur overleed.....

Dat is in deze nieuwere versie dus opgelost door te kiezen voor 12V voeding, en een DC-DC converter voor de diode spanning. Maar toch staan de MMICs op zo'n 7V! Terwijl hun datasheet een absoluut max. Ub van 5,5V opgeeft.... Geen wonder dat ze goed heet worden....

Voorlopig is mijn oplossing om de schakeling op een lagere voedingsspanning van 8,5...9V te zetten. De diode spanning blijft dankzij de DC-DC gelijk, de MMICs staan weer (ongeveer) op 5V, en het ruisspectrum blijft qua vorm gelijk, alleen een paar dB zachter:

^{klik op plaatje voor grotere versie}

Paars is het spectrum met 12V voeding, geel is bij Ub=10V. Bij voeden met 8,5V zie je ongeveer hetzelfde verschil.

Bij rbeckers hebben we het spectrum tot 3GHz bekeken:

^{klik op plaatje voor grotere versie}

Dan zie je dat het ruisspectrum boven de 1,5GHz toch wel flink instort....

Dus.... inderdaad een leuke ruisgenerator, voor erg weinig geld.
Maar er zijn wel een paar verbeterpunten:
- Voedingsweerstanden van de MMICs aanpassen zodat ze weer op 5V draaien.
- De DC-DC converter beter filteren, zodat de schakelfrequenties niet (minder....) in het ruissignaal zitten.
- Extra filtertjes tussen / na de MMICs om het ruisspectrum rechter te trekken.
Het spectrum van Peter_dtn lijkt wat vlakker dan het mijne, dus misschien heeft BG7TBL en deel van dat werk inmiddels al gedaan.

Ik gebruik deze noise source vooral als stoorbron, om (audio)apparatuur te testen hoe imuun ze zijn voor HF instralen. Dus ik vind extra (schakel)stoorsignalen alleen maar prachtig
Maar wil je hem als vervanging voor een tracking generator gebruiken, dan zijn er dus wel een paar dingetjes om in de gaten te houden. Persoonlijk zou ik altijd een flinke externe verwzakker voor m'n SA ingang zetten als ik deze ruisbron aansluit...

groet, Gertjan.

Dat plaatje kwam me al bekend voor. Eerst plaatjes kijken en dan pas de tekst lezen.
Voor filters testen e.d. voldoet dit tot ong. 1,5GHz.
Wel zou ik iets aan die DC-DC convertor doen.
(En een RF dicht kastje gebruiken ?)

Identieke printen, beide een Nose Source,

scherp

Nederlandse ruisbron op een SA ipv een TG
Kijk wel uit dat je de SA ingang niet overbelast

Dank voor de reacties en de bijzonder fraaie plaatjes !

Ik heb nog even gekeken naar de performance onder 1MHz en die is inderdaad bar, ik had al een 10dB verzwakker tussen de source en de analyser "voor het geval dat" en dat was dus geen overbodige luxe.

De noise source verbruikt nogal wat, 12V 250mA, ik heb hem op jullie advies maar wat lager ingesteld en bij 6V is het zo'n 200mA en de noise acceptabel.

Als experiment heb ik er een aantal antennes mee gemeten bedoeld voor 868MHz (gebruikt voor Lora zendontvangers). De resultaten waren verrassend,

Opstelling :

- links de dipool speciaal gemaakt voor 868MHz, direct aangesloten op de spectrum analyser (SA)
- 30cm afstand tussen dipool en te meten antenne
- antenne direct op de noise source (rechts)
- de noisesource levert rond 868MHz een constant level (hieronder)

- om minder last te hebben van stoorsignalen (ik meet zonder afscherming) is de SA span slechts 10MHz op 868MHz center, hieronder de Microchip antenne met een brede span van 200MHz....1.2GHz

- Microchip antenne met de beperkte span op 868MHz

op deze manier alle antennes gemeten die op de tafel liggen, hieronder een plaatje van de beste antenne

resultaten voor de antenne's van links naar rechts :
- chinese antenne met enkele meters kabel ==> -66.9 dBm (bar slecht)
- Microchip antenne van Lora module ==> -59.7 dBm (matig)
- Antenne 1 ebay ==> - 53.4 dBm
- Antenne 2 ebay ==> -57.2 dBm
- Antenne 3 Tekfun 107-S-A1 RF solutions ==> -51.4 dBm (goed !)
- Antenne 4 ebay ==> -69.3 dBm (bar slecht)

De demping over 30cm vergeleken met een kabel verbinding is voor de beste antenne ca 25dB.

Voor dit soort metingen is de noise-source prima bruikbaar en een mooie aanvulling op een spectrum analyser zonder tracking generator.

Op 14 juli 2017 09:57:15 schreef miedema:
De MMICs worden gevoed via de grote 1000Ω weerstanden, en gekoeld via hun tab aan het groundplane.

Voor de goede orde: het zijn 100Ω weerstanden. D'r staat dan 1000 op. (R3 is wel 1000 Ω, daar staat 1001 op. )

@ Rew
Nog even nagemeten, die weerstanden zijn inderdaad 100Ω.
Goed gespot! Ik heb het verbeterd.

Toen ik de ruisgenerator toch op tafel had nog een keer de voedingspanningen van de MMICs gemeten.

MMIC   Ub=10V   Ub=8,5V
----   ------   ------- 
U2     4,3V     4,0V
U3     4,3V     4,0V
U4     5,25V    4,7V

Dus voeden met 10V is al OK, en 8,5V is eigenlijk al te weinig. Maar dan blijft de print wel geruststellend koeler.....
Volgend de datasheet van de MMICs moet de voedingspanning tussen 4,75V en 5,525V liggen, maar met wat minder doen ze het dus ook:

Punt is wel dat het ruisniveau met lagere voedingsspanning ook steeds wat lager wordt, maar de storing van de DC-DC converter even hard blijft. En dus relatief ongunstiger.
Lager dan die 8,5V zou ik dus niet gaan.

Verder staat die laatste MMIC op een hogere spanning dan de andere 2, vandaar mijn idee om de voedingsweerstanden an te passen om ze gelijk te trekken.

@ peter_dtn
Misschien een idee om je antennemetingen nog een keer te doen met grotere afstand tussen zend en ontvang antenne. Zo dichtbij ontvang je alles wat straalt, het ruisprintje zelf etc.
Wat is dat voor R&S analyser die je gebruikt?

groet, Gertjan

Ik kan binnenkort eens metingen doen op grotere afstand in de tuin, maar de metingen zo dichtbij gaan handiger. De omstandigheden voor elke antenne zijn verder gelijk, als de noise-generator direct op de dipole instraalt zal dat bij elk van de antenne's wel zijn.

Goedemorgen!

Een handig printje waarvan ik er indertijd ook ééntje op ebay had aangeschaft. Heb 'm in een hf-dicht kastje geplaatst en in een later stadium nog geëxperimenteerd met een ferrietstaaf. Op de 'juiste' manier geplaatst zorgt dit voor een aanzienlijk vlakker verloop van het ruisspectrum. Ook ik heb de voedingspanning naar beneden bijgesteld

Ook goedemorgen Mathieu,

Je kastje ziet er goed uit.

Ik ben geïntrigeerd door je ferrietstaaf
Kun je wat meer vertellen over je experimenten daarmee, en wat je er nu mee bereikt hebt?

groet, Gertjan.

Het is al weer een paar jaar geleden, maar ik kwam deze tip tegen in een blog van EA4EOZ.

http://ea4eoz.blogspot.nl/2014/07/modifying-bg7tbl-noise-source.html

Ik had destijds een SA die doorliep tot 3 Ghz en kon toen mooi het effect van zo'n ferrietstaaf zien. Toen ik de optimale positie van het ferriet had gevonden heb ik 'm met een lijmpistool vastgezet.
Binnenkort hoop ik weer een spectrum analyzer te bezitten. Nog heel even doorsparen

Groet,
Mathieu

Eindelijk n.a.v. dit topic het printje maar in een giet alu doosje gemonteerd,een diode voor de nodige spanningsval in serie en een "thermal" padje onder de print 40x70mm..voor de temperatuur.
Succes allen.

Ha ruisende C'érs,

Ik krijg toch de indruk aan de hand van de plaatjes dat boven de 500MHz er niet veel van de ruisbron te zien is alleen de versterker.
Maar goed dat is geen probleem 40dB versterking met een ruisgetal van 5dB en een afsluitweerstand van 50Ω aan de ingang van de versterker geeft ook een bak ruis
Je kunt de ruisbron aan de ingang waarschijnlijk een Zenerdiode los nemen dan ben je 20dB vlakker en anders een effenaar aan de uitgang opnemen.

Groet Henk.

Ha electron920,

Dat is een interessante, en innoverende gedachte, om de ruisdiode er uit te halen
Zet de schakelende voeding voor die diode op non-actief, en je slaat 2 vliegen in 1 klap.....

Ik was van plan om te proberen om met een netwerkje aan de uitgang de boel rechter te trekken. Maar als ik tijd heb zal ik eens kijken war er gebeurt zonder ruisdiode.

groet, Gertjan,

Ha heer miedema,

Zit daar dan een ruisdiode in of een ruisende diode (zener) ik denk het laatste.
Ik ben in mijn draadje omtrent de ruis meetplaats ook met een generator bezig dit is een P-N overgang HF-tor deze kan je aan/uit schakelen dit voor de analyzer (ontvanger).
De bron is tot 6GHz vlak .5dB en begint bij 10MHz de ENR is 15dB meer als genoeg voor een ruis meting in sommige situaties zelfs te veel.
Maar je heb als je DUT een lage versterking heeft een ontvanger nodig op de spectrum analyzer zie je niets.
Ik heb ook echte ruis diodes gebruikt uit Rusland ja die ruisen wel maar eerder van ouderdom dan waar ze voor gemaakt zijn.
Een effenaar aan de uitgang is goed te doen van een paar punten langs de grafiek de gewenste demping opnemen en je RLC netwerk hierop aanpassen.
Je zit zonder HP-filter altijd met de 1/f ruis en aanverwante modes hier moet je voorzichtig mee zijn je eerste mixer van de analyzer ligt er zo uit.
Maar ook je DUT kan gaan klippen zeker bij breedband apparatuur en dan heb je altijd een vlakke doorlaat
Ik heb eens een appnote van Maxim gezien van een ruis generator zonder 1/f ruis de beste man was alleen vergeten dat er bij 0.1Hz zoveel ruis aanwezig was dat de opamp vast liep

Groet Henk.

Ha electron920,

Excuses dat ik onzorgvuldig de namen verschillende soorten ruisende diodes verhaspelde . Mijn kreet "ruisdiode" was generiek bedoeld. (niet gehinderd door diepgaande kennis over het onderwerp....)

Ik heb even gekeken, de diode staat in sper, er staat 24V over, en er loopt 7,8mA doorheen. We kunnen dus veilig aannemen dat het hier een ruisende zener betreft .

Ik denk trouwens dat er in verschillende batches van deze generator verschillende dioden gebruikt zijn. Elders heb ik SA plaatjes gezien die vlakker waren dan de mijne.

Een andere diode er in stoppen is natuurlijk ook een optie. Daar nog suggesties voor? Die "P-N overgang HF-tor" die jij gebruikte?
Edit: En dan bij voorkeur iets dat op 12V werkt, zodat die vreselijke schakelende voeding kan verdwijnen....

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Geen punt ik ken het ontwerp niet dus ik dacht even dat er een speciale ruis diode inzit.
Het verschil tussen een standaard P-N overgang en een voor het opwekken van ruis gefabriceerde P-N overgang is dat er nog een extra P laag (ring) is aangebracht.
Bij een gewone diode of transistor is dit niet het geval dus is elke P-N overgang bedreven in omgekeerde richting bruikbaar.
Ik heb verleden jaar een aantal diodes en transistors getest op ruis tot en met zeners 120V.
Bij Zenerdiodes kan je concluderen dat bij een hogere Zener spanning er meer ruis gegenereerd wordt ongeveer 3dB bij een verdubbeling van de spanning maar dit neemt snel af en is door dit effect niet vlak.
Ook heb ik geprobeerd meerdere diodes parallel te schakelen dit gaat wel maar de impedantie op het koppelpunt varieert over de frequentie en dus ook de amplitude/frequentie karakteristiek.
Het beste resultaat is een diode rond de 12V.....18V een 6.3V zener is zeer stabiel hier is het temperatuur coëfficiënt 0 maar nogmaals onder de 12V genereer je heel weinig ruis.
Belangrijk is de stroom door de diode want dit veroorzaakt de ruis nu is de stroom door een Zenerdiode niet echt gemakkelijk te regelen.
Je moet de Zener net voor het Zener punt instellen het gebied waar de avalanche plaatsvindt en dit is heel moeilijk stabiel te houden.
Een beter oplossing is dan om gebruik te maken van een ordinaire P-N overgang deze heeft minder last van dit effect.
Welke transistor maakt eigenlijk niet uit maar als je hoog in frequentie wil gaan ligt het voor de hand een RF transistor te nemen maar... niets is minder waar ik heb gekozen voor een BFR92 klein signaal transistor tot 1GHz een fabricage proces tot 6GHz en dus zeer hoog in frequentie de uitkoppeling op de DIE is geschikt voor het verwerken van deze hoge frequenties.
Verder gebruik ik geen versterkers alleen deze transistor een 6dB demper.
De uitgangsruis loopt van 10MHz tot 6GHz is 15dB en mooi vlak .5dB maar ook hier het valt of staat met de behuizing de uitkoppeling naar de connector een stukje transmissie lijn om voor hoog een beetje impedantie op te bouwen enz.
De stroombron waarmee de stroom door de transistor ingesteld wordt is temperatuur gecompenseerd van 0...60°C en kan geschakeld worden.
Ja dat is alles hoger als 6GHz is met onze componenten niet haalbaar de afstanden lengte koper is te groot geworden.
Maar dit is een ruis bron voor het meten van een ruisgetal en niet als vervanging van een generator al dan niet synchroon aan je analyzer.
Heb u al de Zener afgeschakeld om te kijken hoeveel ruis er uitkomt ik weet de versterking niet het kan zijn dat dit toch te laag is.

Groet Henk.

Ha electron920,

Om inzicht te krijgen in het schema van deze chinese ruisbron, kijk naar mijn foto van de print, de 2e post van boven. Klikken op de foto levert je een grote versie op.
Door de SMD layout is alles in 1x duidelijk .
Hieronder refereer ik ook aan de component nummers op die print.

Inderdaad heb ik inmiddels gemeten wat er gebeurt als je de ruisende zener uitzet. De MMICS ruisen minder als gedacht.....
Zie hier het resultaat:

- De paarse curve is de output van de normaal werkende generator.
- Voor de gele curve heb ik de ruis zener stroomloos gemaaakt door z'n voedingsweerstand R11 te verwijderen. De MMICS ruisen niet veel, maar ze hebben wel flink last van de storing van de schakelende voeding voor de zener. Via hun voedingslijn, maar natuurlijk mogelijk ook ingestraald....
- Voor de blauwe curve heb ik de schakelende zenervoeding stroomloos gemaakt door L2 te verwijderen. Nu zien we het ruisgedrag van de MMIC's, en dat is minder dan gedacht.....
(De ruisvloer van de analyser lag bij deze RBW en voorgeschakelde -10dB verzwakker ruim 10dB hieronder, op -80dBm)

Dank voor je uitleg over ruisende dioden, een onderwerp waar ik nog weinig van weet. Misschien is het inderdaad leuk & leerzaam om eens een andere ruisbron (BFR92) te proberen. Ik heb ook geen idee waarom er zoveel versterking achter gezet is..... Nu moet er minstens -20dB demping voor de SA om hem (bij 30...100kHz) niet te oversturen.

Al mijn analysers zijn voorzien van tracking generatoren, dus die toepassing is er voor mij niet. Ik gebruik de ruisbron vooral als "vies" signaal, om te kijken hoe goed afscherming en EMI filtering werken. En dat doet hij in originele staat vrij goed .

Maar het is een leuke schakeling, in de zin dat er veel aan te verbeteren is .

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Dat is niet veel maar ik denk dan ook veel te weinig de MMIC doet 20dB drie trapjes en een uitgangsdemper van 3dB totaal 57dB ruisgetal is 4dB en dit 3 keer.
U meet in 3MHz bandbreedte dus als u de ingang van de versterker keten afsluit met 50Ω dan hebben we bij zeg 20°C -109.2dBm aan ruis vermogen.
Ik zal de formule even niet opschrijven is altijd een heel gedoe op de site maar in tekst.

-109.2dBm thermische ruis aan de ingang + 4dB ruis 1e trap + 20dB versterking 1e trap + 1.3dB ruis bijdrage 2e trap +20dB versterking 2e trap + 0dB ruis bijdrage 3e trap + 20dB versterking 3e trap + -3dB demper aan de uitgang = -46.9dBm aan de uitgang.

Die rare bult die je ziet de MMIC begint bij 50MHz en zoals je ziet iets lager 10MHz is nog goed te doen.
Misschien kunt u de versterker dus zonder ruis bron eens sweepen de amplitude frequentie karakteristiek meten de ingang zal ook met een koppel C zitten.

Het 1dB compressie punt ligt op 20dBm dus met 60dB versterking in een actieve bandbreedte van 50MHz....4GHz heb je een behoorlijk ruis vermogen ik kan het ruis lijntje op de analyzer niet goed beoordelen of er compressie optreed.
Dat meet je overigens op een andere manier daar is de analyzer niet voor geschikt.

Groet Henk.

Ha electron920,

De RBW was 3kHz, niet 3MHz. Detector was positive peak, dus niet echt geschikt om absoluut ruisniveau te meten. (Met detector op "Sample" zag je de palen van de schakelende voeding minder goed, was de trace onduidelijker door de dikke ruisband, en met een sweeptijd van bijna 3minuten had ik geen zin om eens flink te gaan middelen...)
Verder zit er een π netwerk voor en na de MMIC's dus daar zit ook verzwakking. (afhankelijk van de onbekende Ctjes)
Overigens, nog even gekeken in de datasheets van die MMIC's (SBB5089Z - cascadable active bias InGaP HBT MMIC Amplifier) En ze zouden pas beginnen bij 50MHz... Dat zie ik niet terug in mijn metingen... Dus waar komt die ruis onder 50MHz vandaan?
Inderdaad versterken ze 20dB.

Je ruisoutput berekening is geloofwaardig . Helaas de boel alweer origineel gesoldeerd, anders had ik nog even een meting met Sample detection gedaan. Voor de volgende keer dus...

Ik had er inderdaad ook aan gedacht om een doorlaatcurve van die MMIC's te meten: diode vervangen door 50Ω weerstandje en daarover signaal injecteren. Dan zou ik meteen naar evt. compressie kunnen kijken (Power Sweep).
Helaas weinig tijd meer de komende 2 weken wegens werk....

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Ja ik zie het maar die demper zit aan de ingang en vertegenwoordig weer 50Ω
Maar ik heb de bandbreedte verkeert gelezen en dat scheelt 30dB dus -46.7dBm wordt -76dBm u meet -70dBm nu is het zo dat het middenfrequent filter van de spectrum analyzer gecorrigeerd moet worden voor de ruis bandbreedte.
Ook treed er een meet fout op door de log-convertor de bovenkant wordt als het ware iets in elkaar gedrukt.
En dan is het even discutabel of de versterking wel 3 x 20dB is maar dat is later te meten.
Ik denk dat een en ander wel klopt en dat valt niet tegen de ruis diode genereert bij 1500MHz 25dB ruis niet verkeert.

Groet Henk.

Even een schopje, ik heb deze ruisbron uit de motteballen gehaald en gemodificeerd: https://www.circuitsonline.net/forum/view/message/2430845#2430845

Op mijn SA zie ik de rommel van de voeding (bijna) niet meer terug. Door de afscherming kan het ook geen ongewenste oscillator in een cavity worden.

Edit: zie ook https://www.circuitsonline.net/forum/view/message/2431027#2431027

En ik vond het schema:

Ha Henry S.,

Leuk dat je dit oudere topic een update geeft!
Ik zag je bericht al in "Show your projects!". Zo is het een goed bruikbaar meetapparaat geworden.

Helaas denk ik dat de schakelende voedingsrommel er nog wel deels in zit. Maar wel veel minder.
Op jouw plaatje met lineaire frequentieschaal valt het ook minder op. Die storing zit onder de 300kHz. Dat is dus het uiterst linkse stukje op jouw plaatje. En daar zie ik ongeveer hetzelfde beeld als in mijn SA plaatjes, maar dan door de schaal in elkaar gedrukt.

Wel is bij jou de amplitude van die storing nog maar 10dB hoger als de ruis, origineel was dat wel 30dB. Dus je hebt flink winst geboekt!

Ik heb er ook over gedacht om dit ding een netvoeding te geven. Maar dan met een lineaire 35V voeding voor de ruisdiode. Helaas nooit van gekomen. Te veel projectjes

Dank je dat je dat schema boven water getoverd hebt!

groet! Gertjan.