Aktívna anténa 1 až 20dB, 1-30 MHz

Aktívna anténa 1 do rozsahu 20dB, 1 30-MHz.autor: R. A. KreuterandTony van Roon

„Keď vám osud alebo škaredí susedia bránia v napínaní antény s dlhým drôtom, zistíte, že táto anténa s vreckami poskytne rovnaký alebo dokonca lepší príjem. Táto „aktívna anténa“ je lacná na zostavenie a má rozsah 1 až 30Mhz v rozmedzí medzi ziskom 14 a 20dB. “
Falebo konvenčný vysokofrekvenčný príjem v krátkej vlne, všeobecné pravidlo je „čím dlhšie je anténa, tým silnejší je prijímaný signál.“ Bohužiaľ, medzi odpornými susedmi, reštriktívnymi pravidlami bývania a pozemkami s nehnuteľnosťami, ktoré nie sú o nič väčšie ako poštová známka, krátke -vlnná anténa sa často javí ako pár stôp drôtu vyhodeného z okna - namiesto 130 stôp dlhého drôtu by sme naozaj chceli naviazať medzi dvoma vežami 50.

Našťastie existuje pohodlná alternatíva k anténe s dlhým drôtom, a to je aktívna anténa; ktorý v podstate pozostáva z veľmi krátkej antény a zosilňovača s vysokým ziskom. Moja vlastná jednotka bola úspešne v prevádzke takmer desať rokov. Funguje to uspokojivo.

Koncept aktívnej antény je pomerne jednoduchý. Pretože je anténa fyzicky malá, nezachytáva toľko energie ako väčšia anténa, takže jednoducho používame zabudovaný RF zosilňovač, aby sme nahradili zdanlivú stratu signálu. Zosilňovač poskytuje aj impedančné prispôsobenie, pretože väčšina prijímačov je navrhnutá pre prácu s 50-ohmovou anténou.

Aktívne antény sa dajú zostaviť pre ľubovoľný frekvenčný rozsah, bežne sa však používajú od VLF (10KHz alebo približne) do približne 30MHz. Dôvodom je to, že antény plnej veľkosti pre tieto frekvencie sú často príliš dlhé na voľné miesto. Pri vyšších frekvenciách je pomerne ľahké navrhnúť relatívne malú anténu s vysokým ziskom.

Aktívna anténa zobrazená nižšie (Obr. 1) poskytuje zisk 14-20dB pri populárnych krátkych vlnách a rádioamatérskych frekvenciách 1-30MHz. Ako by ste očakávali, čím nižšia frekvencia, tým väčší zisk. Zisk 20dB je typický z 1-18 MHz, klesá na 14dB pri 30MHz.

Obvodov:
Pretože antény, ktoré sú omnoho kratšie ako vlnová dĺžka 1 / 4, predstavujú veľmi malú a vysoko reaktívnu impedanciu, ktorá je závislá od prijímanej frekvencie, neuskutočnil sa žiadny pokus o prispôsobenie impedancie antény - ukázalo by sa, že je príliš ťažké a frustrujúce porovnávať impedancie za desať rokov. frekvenčného pokrytia. Namiesto toho je vstupným stupňom (Q1) sledovač zdroja JFET, ktorého vysokoimpedančný vstup úspešne premosťuje charakteristiky antény pri akejkoľvek frekvencii. Aj keď sa môže použiť veľa rôznych typov JFET - napríklad MPF102, NTE451 alebo 2N4416 -, je potrebné pamätať na to, že celková vysokofrekvenčná odozva je stanovená charakteristikami zosilňovača JFET.

Tranzistor Q2 sa používa ako sledovač emitorov na zabezpečenie vysokosimpedančnej záťaže pre Q1, ale čo je dôležitejšie, poskytuje nízku impedanciu disku pre zosilňovač spoločného emitora Q3, ktorý poskytuje všetko zosilnenia napätia zosilňovača. Najdôležitejším parametrom Q3 je fT, Vysokofrekvenčné cut-off, ktorá by mala byť v rozmedzí od-200 400 MHz. 2N3904 alebo 2N2222 funguje dobre pre Q3.

Najdôležitejším parametrom obvodu Q3 je pokles napätia na R8: Čím väčší je pokles, tým väčší je zisk. S rastúcim ziskom Q3 sa však priepustnosť znižuje.

Tranzistor Q4 transformuje relatívne strednú výstupnú impedanciu Q3 na nízku impedanciu, čím poskytuje dostatočný pohon pre 50-ohmovú vstupnú impedanciu prijímača.

Aktívna anténa schematický diagram

Zoznam náhradných dielov a ďalšie komponenty:

Polovodiče:
      Q1 = MPF102, JFET. (2N4416, NTE451, ECG451, atď) Q2, Q3, Q4 = 2N3904, NPN tranzistor

Rezistory:
Všetky rezistory sú 5% 1 / 4 W
    R1 = 1 megaohm R5 = 10K R2, R10 = 22 ohm R6, R9 = 1K R3, R11 = 2K2 R7 = 3K3 R4 = 22K R8 = 470 ohm

Kondenzátory (hodnotený aspoň na 16V):
   C1, C3 = 470pF C2, C5, C6 = 0.01uF (10nF) C4 = 0.001uF (1nF) C7, C9 = 0.1uF (100nF) C8 = 22uF / 16V, elektrolytická

Rôzne súčasti a materiály:
  B1 = alkalická batéria 9-volt S1 = prepínač SPST on-off J1 = jack, ktorý zodpovedá vášmu prijímaciemu káblu ANT1 = teleskopická bičová anténa (skrutka), drôt, mosadzná tyč (asi 12 ") MISC = materiály PCB, kryt, držiak batérie, poistka batérie 9V atď. 

Anténa môže byť takmer čokoľvek; dlhý kus drôtu, mosadzná zváracia tyč alebo teleskopická anténa, ktorá bola zachránená zo starého rádia. Teleskopické náhradné antény pre tranzistorové rádiá sú k dispozícii aj od väčšiny maloobchodných distribútorov elektronických súčiastok a dodávateľov.

konštrukcia:
Zosilňovač pre prototypovú jednotku používa dosku s plošnými spojmi (pozri nižšie). Zosilňovač môže byť zostavený na doske s perforovaným vedením (doska Vero), ale pretože tam je niektorí citlivosť na rozloženie dielov, dôrazne odporúčame, aby ste si vytvorili plošnými spojmi (PCB) pre dosiahnutie najlepších výsledkov.

PCB Časti-Layout
Schéma umiestnenia dielcov je znázornená na obrázku 2. Pamätajte, že hoci záporný (uzemňovací) vodič batérie je vrátený na dosku PC, výstupný konektor J1 má spojenie so zemou skrinky. Uzemňovacie spojenie medzi doskou PC a skrinkou sa uskutočňuje pomocou kovových dištančných vložiek alebo rozperiek, ktoré sa používajú na pripevnenie dosky PC do krytu. Nenahrádzajte plastové dištančné stĺpiky alebo rozpery, pretože neposkytujú uzemnenie medzi doskou PC, skrinkou a J1. Ak sa rozhodnete pre umiestnenie zosilňovača v plastovej skrinke, uistite sa, že uzemňovacie spojenie J1 je vrátené k pozemnej fólii, ktorá prechádza okolo vonkajšieho okraja dosky PC.

Teleskopická anténa sa upevňuje v strede dosky PC. Z fóliovej strany dosky preveďte montážnu skrutku otvorom v doske PC a potom spájkujte hlavu skrutky s fóliovou podložkou. Na izoláciu a podporu používame plastovú alebo gumovú priechodku medzi anténou a otvorom v kryte skrinky, cez ktorý prechádza anténa. Gumovú priechodku je možné nahradiť niekoľkými zákrutami kvalitnej plastovej pásky ovinutej okolo drieku antény.

Ak sa rozhodnete urobiť opatrenia pre drôtovú anténu, nainštalujte na skrinku závesný stĺpik 5. Potom nezabudnite spojiť krátku dĺžku drôtu medzi fóliovú podložku antény a viazací stĺpik.

Zmeny:
Ak máte záujem o menší frekvenčný rozsah ako 1-30MHz, odpor R1 môže byť nahradený obvodom nádrže LC naladeným do stredu požadovaného rozsahu. Obvod LC tiež zlepší vyraďovanie signálov mimo vášho dosahu, ale nezabudnite, že nezlepší to zosilnenie zosilňovača.

Ak je váš osobitný záujem na veľmi nízkych frekvenciách (VLF), nízkofrekvenčná odozva zosilňovača sa môže zlepšiť zvýšením hodnôt kondenzátorov C1 a C3. (Budete musieť experimentovať s hodnotami.)
Aj keď je odporúčaným zdrojom energie batéria 9-volt, zosilňovač by mal dobre fungovať s napätím 6-15. Vnútri skrinky hotového prototypu, pri ktorej sa ako napájací zdroj používa batéria 9-volt, je znázornený na obrázku 3.

Časti-Layout
Riešenie problémov:
Obvodové napätie pre 9-voltové napájanie je znázornené na schematickom diagrame. Obr. 1. Ak sa napätie vo vašej jednotke líši o viac ako 20% od napätia v schéme, skúste zmeniť hodnoty odporov, aby ste dosiahli napätie v správnom rozsahu. Napríklad, ak pokles napätia na R8 meria iba 0.3 voltu, musíte znížiť hodnotu R4 (presná hodnota závisí od vás), aby ste zvýšili základné napätie Q3 a prúd kolektora.

Jediným kritickým napätím sú napätia naprieč R3 a R8. Výkon by mal byť v poriadku, ak sú dokonca blízko hodnotám zobrazeným na schéme.

Pretože je takmer nemožné zmerať napätie od brány k zdroju (VGS) FET, môžete zmerať napätie, ktoré je prítomné na R3, pretože je rovnaké ako VGS. Ak napätie nie je v rozmedzí 3 - 0.8 V, upravte zodpovedajúcim spôsobom hodnotu R1.2.

Obmedzenie:
Použitie tohto zosilňovača nad 30 MHz sa neodporúča z dôvodu výrazne zníženého zosilnenia. Zatiaľ čo prevádzka nad 30 MHz sa dá dosiahnuť pomocou vyladených obvodov namiesto odporových záťaží, táto zmena presahuje rámec tohto článku.

Pri manipulácii s FET (Q1) buďte opatrní. Všeobecne sa vie, že zariadenia FET sú zariadenia CMOS, ktoré sú chránené pred statickým poškodením po nainštalovaní v obvode alebo po namontovaní na dosku PC. Aj keď je pravda, že sú lepšie chránené pred statickou elektrinou, keď sú inštalované v obvode, stále sú náchylné na poškodenie statickou elektrinou; preto sa nikdy nedotýkajte antény, kým sa nevypustíte na zem dotykom nejakého uzemneného kovového objektu.

Autorské práva a osádka:
Zdroj: „Príručka expertov RE“, 1990. copyright © Rodney A. Kreuter, Tony van Roon, časopis Radio Electronics Magazine a Gernsback Publications, Inc. 1990. Zverejnené na základe písomného súhlasu. (Vydavateľstvo Gernsback a Rádio Electronics už nie sú v prevádzke). Aktualizácie a úpravy dokumentov, všetky diagramy, PCB / rozloženie vypracované Tony van Roon. Zverejňovanie alebo vytváranie grafiky akýmkoľvek spôsobom alebo formou tohto projektu je výslovne zakázané medzinárodnými zákonmi o autorských právach.