Ampli RF et Balun

[invited14ca340]

Bonjour,

J'aimerais amplifier le signal que je reçois dans la bande 433 MHz avec un ampli à gain variable. La plupart des amplis que je trouve sont différentiels en entrée et sortie (AD8370 serait mon premier choix puisqu'il a un boitier facile à souder).

Mon antenne arrive sur un U.FL et ligne 50 ohm. Est-ce que je peux directement mettre un balun (par exemple ATB2012E-50011M-T01) au cul de l'ampli (en entrée et en sortie, je ne veux pas de différentiel dans le reste de la chaine)? Est-ce qu'il faut quand même les capacités de couplage AC entre l'ampli et les balun ou est-ce que je peux m'en passer (gain de place)?

Merci
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[penthode]

hello ,

es-tu équipé en matos de mesures ?

car c'est délicat la HF.

un gain variable en FRONT END c'est pas indispensable.

[penthode]

à ta place , j'utiliserais des circuits bien plus simple

https://pdf1.alldatasheet.com/datash...INI/ERA-1.html

[invited14ca340]

es-tu équipé en matos de mesures

Un oscillo 4 GHz en FFT, et si vraiment le besoin se fait ressentir, je devrais pouvoir emprunter un analyseur.

un gain variable en FRONT END c'est pas indispensable

Il vaudrait mieux un LNA suivi du VGA? On a besoin d'amplifier car l'amplitude varie en fonction de la distance (application de proximité avec système passif résonnant, disons de 10cm à 10m) et à 10m le rapport signal à bruit est médiocre, du coup le détecteur d'enveloppe choppe que du bruit. L'émetteur d'excitation est un module du commerce, donc on ne peut pas l'amplifier plus (on a quand même fait des essais, sur des distances courtes ça sature le système, et ça demanderait d'avoir des batteries de plus grande capacité)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited14ca340]

à ta place , j'utiliserais des circuits bien plus simple

J'y ai aussi pensé (on a des cartes d'eval AD, Hittite et un ampli Minicircuits dans un boitier blindé), mais je ne sais pas de quel gain on aura besoin donc c'est délicat d'utiliser un ampli à gain fixe, j'ai peur qu'on sature à 10cm du système...

[penthode]

as-tu regardé la figure de bruit de ton AD ?

d'autre part un truc qui coupe à 700 mégas pour amplifier du 400 ..... ça manque de marge

[invited14ca340]

as-tu regardé la figure de bruit de ton AD

Ceux que j'ai trouvé tournent entre 6 et 8dB... ADL5201, AD8367, ADA4961...

[gwgidaz]

Bonjour,

Un gain variable en entrée, est-ce vraiment indispensable ? Cela réduit énormément le choix, sans parler du coût, de la place , du facteur de bruit pas terrible, et d'un implantation pas évidente .

[penthode]

ben vi mais......

[invited14ca340]

Merci pour vos avis J'ai vu que je pouvais jouer sur la puissance d'émission du module RF. Je vais donc partir sur un ampli Minicircuit comme suggéré par penthode, j'espère juste que je serai assez flexible au niveau de la puissance d'émission pour ne pas saturer le système quand on est proche. Pour le moment je fais ça sous forme de petits modules interconnectés en SMA, du coup je peux facilement ajouter, enlever ou déplacer des éléments, ce qui me permettra de faire des essais avec différents gains d'ampli.

Par contre ça n'empêche que derrière le front end j'aurai un gain variable avec entrée et sortie symétriques, est-ce que le balun est le meilleur choix ou est-ce qu'il faut que je fasse l'adaptation avec des composants discrets?

[penthode]

les composants discrets à ces fréquences.... ne le sont plus tellement !

[invited14ca340]

Du coup balun.

Pour l'ampli j'ai trouvé :
- SPF5043Z : +18 dB @900 MHz, 0.8 dB de NF.
- SGA8343 : +16.5 dB @1.9 GHz, 1,4 dB de NF.
- QPA4586A : +20 dB @1.9 GHz, 2.7 dB de NF.

Le premier est testé à 900 MHz et les autres à 2 GHz, il vaut mieux que je prenne celui qui a été testé à 900 MHz (moins éloignée de mes 433 MHz) ou ça a peu d'importance?

Merci

[gwgidaz]

Du coup balun.

Pour l'ampli j'ai trouvé :
- SPF5043Z : +18 dB @900 MHz, 0.8 dB de NF.
- SGA8343 : +16.5 dB @1.9 GHz, 1,4 dB de NF.
- QPA4586A : +20 dB @1.9 GHz, 2.7 dB de NF.

Le premier est testé à 900 MHz et les autres à 2 GHz, il vaut mieux que je prenne celui qui a été testé à 900 MHz (moins éloignée de mes 433 MHz) ou ça a peu d'importance?

Merci

Bonjour,
Avec des gains aussi élevés, attention à l'implantation, notamment à l'électrode qui doit être à la masse .
Attention aussi au point de compression, si tu crains des forts signaux quand l'émetteur est à proximité ..;Encore que avec ce gain, c'est ton mélangeur qui a intérêt à avoir un point de compression encore plus élevé...Je trouve que le gain est bien grand, à moins que ton mélangeur soit vraiment bruyant.

[invited14ca340]

Je trouve que le gain est bien grand, à moins que ton mélangeur soit vraiment bruyant

Le problème que j'ai remarqué c'est que si le gain de l'ampli est faible, la figure de bruit augmente... Je ne sais pas quel compromis il faut faire pour avoir un résultat correct... Je n'ai pas encore beaucoup d'expérience en RF...

[invited14ca340]

Il y a éventuellement le HMC374 avec 9 dB de gain et un NF de 1.8 dB et le MAAL-009120 avec 11 dB de gain et 1.4 dB de NF.

[Vincent PETIT]

Salut,
Ne devrais tu pas prévoir aussi un atténuateur pour le cas que gwgidaz relève (apparition de distorsion harmoniques dans l'ampli et d'intermodulation dans le mélangeur derrière) ?

Est ce qu'a ces fréquences il ne faut pas regarder l'impédance des pistes et faire de l'impédance contrôlé (microstrips) ?

[invited14ca340]

Ne devrais tu pas prévoir aussi un atténuateur pour le cas que gwgidaz relève

Les VGA que j'ai trouvé semblent intégrer un atténuateur programmable suivi d'un ampli, pour avoir une plage de par exemple -20dB à +6dB (je n'ai plus les valeurs exactes sous les yeux) du coup je pense que ça peut marcher comme ça.

Est ce qu'a ces fréquences il ne faut pas regarder l'impédance des pistes et faire de l'impédance contrôlé (microstrips)

Si si je travaille en 50 ohm, sur du 4 couches (pour les tests) et éventuellement passage en 6 couches pour le produit fini (pour réduire la largeur des pistes, plan d'alim 5V et 3,3V séparés, etc). En plus les fabricants donnent le layout pour leur composant donc ça aide

[gwgidaz]

Le problème que j'ai remarqué c'est que si le gain de l'ampli est faible, la figure de bruit augmente... Je ne sais pas quel compromis il faut faire pour avoir un résultat correct... Je n'ai pas encore beaucoup d'expérience en RF...

Bonjour,

Si tu crains la saturation dans certaines conditions, il faut prévoir juste le gain nécessaire devant ton mélangeur :

Par exemple, si tu as un mélangeur de facteur de bruit 8 dB ( comme un mélangeur équilibré à shotcky par exemple) , il faut prévoir une amplification RF de quelques dB supérieur au facteur de bruit, ici par exemple 8 dB + 5 dB = 13 dB.
Si on met plus de gain, on n'améliore que très peu la sensibilité, et si on met moins, on commence à perdre sensiblement .

( tout cela se calcule avec les formules qui donnent le facteur de bruit, si on veut rester théorique) .

Si la bande est encombrée, il faut aussi faire attention à l'intermodulation, qui est en général issue du mélangeur: Prendre un "iP3" le plus élevé possible pour le mélangeur . Les mélangeurs équilibrés à diode shotcky sont en général très bons sur ce plan là...

[invited14ca340]

Merci je prends note par contre je n'ai pas de mélangeur, c'est un switch RF (HMC349) commandé par un microcontrôleur pour commuter entre émission et réception (même antenne) du coup je ne sais pas à quel paramètre correspond le facteur de bruit.

[gwgidaz]

Merci je prends note par contre je n'ai pas de mélangeur, c'est un switch RF (HMC349) commandé par un microcontrôleur pour commuter entre émission et réception (même antenne) du coup je ne sais pas à quel paramètre correspond le facteur de bruit.

Bonjour,

Comment ça ? Tu ne fais pas un récepteur ??
Dans un récepteur, il y a un mélangeur dont la sortie donne la "fréquence intermédiaire";
Et ça n'a rien à voir avec un switch émission réception .

[invited14ca340]

En fait on utilise un transceiver pour exciter un système passif. On ne peut pas émettre et recevoir simultanément car les réflexions parasites (éléments métalliques entre autres) noient le signal utile. Donc en gros on émet pendant N périodes puis on écoute l'écho qui correspond à ce que le système passif réémet.
On a un premier switch en sortie du transceiver pour couper l'émission, et un multiplexer qui bascule l'antenne en émission ou en réception. On émet aucunes données, juste une fréquence, donc il n'y aurait pas d’intérêt à utiliser le transceiver en réception, du coup on part sur une chaine d'acquisition dédiée avec un ADC et le traitement numérique qui va derrière pour traiter l'information.
Ma question concernait donc la partie amplification entre l'antenne (enfin sortie du multiplexeur en mode réception) et l'ADC

[gwgidaz]

En fait on utilise un transceiver pour exciter un système passif. On ne peut pas émettre et recevoir simultanément car les réflexions parasites (éléments métalliques entre autres) noient le signal utile. Donc en gros on émet pendant N périodes puis on écoute l'écho qui correspond à ce que le système passif réémet.
On a un premier switch en sortie du transceiver pour couper l'émission, et un multiplexer qui bascule l'antenne en émission ou en réception. On émet aucunes données, juste une fréquence, donc il n'y aurait pas d’intérêt à utiliser le transceiver en réception, du coup on part sur une chaine d'acquisition dédiée avec un ADC et le traitement numérique qui va derrière pour traiter l'information.
Ma question concernait donc la partie amplification entre l'antenne (enfin sortie du multiplexeur en mode réception) et l'ADC

Bonjour,

OK, maintenant c'et plus clair !
Si l'écho est sur la même fréquence, j'imagine que ça ne suffira pas de switcher la sortie de l'émetteur, il faut aussi couper le signal de sortie...

[invited14ca340]

il faut aussi couper le signal de sortie

C'est ce qu'est sensé faire le premier switch en sortie du transceiver, quand on active l'émission on dirige la sortie de l'émetteur vers l'antenne, et quand on commute il balance sur une charge 50 ohm. Le transceiver ne communique qu'en SPI, et si on l'active ou désactive depuis le registre de config il lui faut un certain temps pour se remettre à osciller, alors que si on utilise un switch RF on n'est limité que par les temps de commutations qui sont d'une centaine de ns, voire moins.
Pour le moment c'est expérimental, j'essaie d'élaguer les solutions pour aboutir sur un système simple, et surtout robuste, tout en évitant les solutions qui sont protégées...

[Vincent PETIT]

Ma question concernait donc la partie amplification entre l'antenne (enfin sortie du multiplexeur en mode réception) et l'ADC

Justement, il est avant l'ADC le mélangeur (tout est dans le transceiver) et comme le mélangeur créait un produit d'intermodulation, entre un oscillateur local et le signal amplifié que tu vas lui envoyer, si jamais ton amplificateur génère de la distortion harmonique ça va créer une jolie pollution qui va arriver dans l'ADC.

Mon expérience en RF est très faible mais à mon avis, tu as intérêt d'avoir un bon filtre passe bas après l'amplificateur pour supprimer le plus de distorsion harmonique, si il y en a, sinon tu peux te retrouver avec une fréquence utile et image plus large et donc du repliement spectrale. Normalement le transceiver doit avoir les filtres adéquates pour gérer ce problème mais moi j'y prêterais attention.

Peut-être à tord ?

[gwgidaz]

C'est ce qu'est sensé faire le premier switch en sortie du transceiver, quand on active l'émission on dirige la sortie de l'émetteur vers l'antenne, et quand on commute il balance sur une charge 50 ohm. Le transceiver ne communique qu'en SPI, et si on l'active ou désactive depuis le registre de config il lui faut un certain temps pour se remettre à osciller, alors que si on utilise un switch RF on n'est limité que par les temps de commutations qui sont d'une centaine de ns, voire moins.
Pour le moment c'est expérimental, j'essaie d'élaguer les solutions pour aboutir sur un système simple, et surtout robuste, tout en évitant les solutions qui sont protégées...

Bonjour,
Si ton émetteur continue d'émettre , (même sur charge fictive) en phase de réception, il y a de fortes chances que tu recoives encore un fort signal sur l'adc, car l'atténuation d'un switch ouvert est loin d'être infinie .
On peut couper la RF de l'émetteur plusieurs étages avant la sortie, par exemple par une diode PIn, tout en restant assez en aval de l'oscillateur pour ne pas le perturber au moment de la commutation.

Le mieux, et de loin, c'est de partir d'une fréquence double, et d'activer/désactiver un diviseur par deux dans la chaîne de l'émetteur: rapidité de commutation, zéro résidu de la fréquence d'émission, pas d'harmoniques, stabilité...

Ce qui me surprend, c'est un "niveau réception" appliqué directement sur un ADC...Mais bon.... ne connaissant pas exactement ton utilisation, on ne peut guère en dire plus.

[invited14ca340]

Le mieux, et de loin, c'est de partir d'une fréquence double, et d'activer/désactiver un diviseur par deux dans la chaîne de l'émetteur: rapidité de commutation, zéro résidu de la fréquence d'émission, pas d'harmoniques, stabilité...

La solution est intéressante, mais on ne risque pas de tomber dans des bandes de fréquence non autorisées? Peut-être qu'il vaudrait mieux partir d'une fréquence divisée par deux et la doubler? Faut que je regarde les bandes de fréquence libres...

Ce qui me surprend, c'est un "niveau réception" appliqué directement sur un ADC...Mais bon.... ne connaissant pas exactement ton utilisation, on ne peut guère en dire plus.

On aura en effet un étage intermédiaire entre la partie réception et l'ADC, mais on ne sait pas encore lequel car techniquement on a des solutions, mais certaines sont protégées pour ce type d'application...

[f6exb]

La solution est intéressante, mais on ne risque pas de tomber dans des bandes de fréquence non autorisées? Peut-être qu'il vaudrait mieux partir d'une fréquence divisée par deux et la doubler? Faut que je regarde les bandes de fréquence libres...

Si tu pars d'une fréquence double, les harmoniques ne te gênent pas. Si tu pars d'une fréquence moitié, l'harmonique 2 ....

[gwgidaz]

La solution est intéressante, mais on ne risque pas de tomber dans des bandes de fréquence non autorisées? Peut-être qu'il vaudrait mieux partir d'une fréquence divisée par deux et la doubler? Faut que je regarde les bandes de fréquence libres...


On aura en effet un étage intermédiaire entre la partie réception et l'ADC, mais on ne sait pas encore lequel car techniquement on a des solutions, mais certaines sont protégées pour ce type d'application...

Bonjour,

Concernant la fréquence moitié ou double, tu as eu la réponse. Par ailleurs, le diviseur par deux doit être intercalé loin de l'ampli de sortie,et il ne sort rien quand il est en mode off.

Pour ce qui est des solutions à utiliser entre l'entrée du récepteur et l'adc, la plus courante et évidente, c'est un changement de fréquence. Le principe du superhétérodyne est tombé dans le domaine public depuis bien longtemps...

[invited14ca340]

Si ça ne pose pas de problème en terme de bande de fréquences interdite, le transceiver est assez flexible en terme de plage de fréquence donc c'est une brique en plus que je peux ajouter à mon LEGO