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 nepríjemní susedia zabránia navliecť anténu s dlhým drôtom, zistíte, že táto vrecková anténa poskytne rovnaký alebo ešte lepší príjem." Táto „aktívna anténa“ je lacná na výrobu “a má rozsah 1 až 30 MHz pri zisku 14 až 20 dB.“
Falebo konvenčný vysokofrekvenčný príjem krátkych vĺn, všeobecné pravidlo je „čím dlhšia je anténa, tým silnejší je prijatý signál.“ Bohužiaľ, medzi protivnými susedmi, reštriktívnymi pravidlami o bývaní a pozemkami s nehnuteľnosťami, ktoré nie sú oveľa väčšie ako poštová známka, sa krátkovlnná anténa často ukáže ako pár metrov drôtu vyhodeného z okna - namiesto dlhých 130 metrov - drôtová anténa, ktorú by sme chceli navliecť medzi dve 50-stopové veže.

Našťastie existuje pohodlná alternatíva k anténe s dlhými drôtmi, 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 dosť jednoduchý. Pretože je anténa fyzicky malá, nezachytáva toľko energie ako väčšia anténa, takže na vyrovnanie zjavnej „straty“ signálu jednoducho použijeme zabudovaný RF zosilňovač. Zosilňovač tiež poskytuje prispôsobenie impedancie, pretože väčšina prijímačov je navrhnutá na 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 oveľa kratšie ako 1/4 vlnovej dĺžky, majú veľmi malú a vysoko reaktívnu impedanciu závislú od prijatej frekvencie, nebol urobený žiadny pokus o zosúladenie impedancie antény - bolo by príliš ťažké a frustrujúce zosúladiť impedancie za desať rokov. frekvenčného pokrytia. Namiesto toho je vstupným stupňom (Q1) sledovač zdroja JFET, ktorého vysokoimpedančný vstup úspešne premosťuje charakteristiky antény na akejkoľvek frekvencii. Aj keď je možné použiť veľa rôznych typov JFET, ako napríklad MPF102, NTE451 alebo 2N4416, nezabudnite, že celková vysokofrekvenčná odozva je daná 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 z parametrov obvodu Q3 je pokles napätia na R8: Čím väčší je pokles, tým väčší je zisk. S rastúcim ziskom Q3 sa však pásmo pásma znižuje.

Tranzistor Q4 transformuje relatívne miernu výstupnú impedanciu Q3 na nízku impedanciu, čím poskytuje dostatočný pohon pre vstupnú impedanciu antény 50 ohmov 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 MegOhm 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, elektrolytický

Rôzne diely a materiály:
  B1 = 9-voltová alkalická batéria S1 = vypínač SPST on-off J1 = Jack, ktorý zodpovedá (vášmu) káblu prijímača ANT1 = teleskopická bičová anténa (montáž na skrutky), drôt, mosadzná tyč (asi 12 ") MISC = materiály PCB, kryt, držiak batérie, zaklapnutie 9V batérie 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 rozmiestnenia dielov je znázornená na obr. 2. Berte na vedomie, že hoci záporný (uzemňovací) vodič batérie je vrátený do dosky PC, výstupný konektor J1 je prepojený so zemou skrinky. Uzemnenie medzi doskou PC a skrinkou sa vykonáva pomocou kovových dištančných stĺpikov alebo rozperiek, ktoré sa používajú na namontovanie dosky PC do krytu. * NEMAJTE * náhradné plastové dištančné stĺpiky alebo rozpery, pretože nebudú poskytovať uzemňovacie spojenie medzi doskou PC, skrinkou a J1. Ak sa rozhodnete použiť na umiestnenie zosilňovača plastovú skrinku, uistite sa, že uzemnenie J1 je vrátené k uzemňovacej fólii prebiehajúcej okolo vonkajšej hrany dosky PC.

Teleskopická anténa sa upevňuje do stredu dosky PC. Z fóliovej strany dosky prevlečte jej montážnu skrutku cez otvor v doske PC a potom hlavičku skrutky priletujte k jej fóliovej podložke. Na izoláciu aj podporu používame plastovú alebo gumovú priechodku medzi anténou a otvorom v kryte skrinky, ktorým anténa prechádza. V okamihu môže byť gumovou priechodkou nahradených niekoľko závitov kvalitnej plastovej pásky omotanej okolo hriadeľa antény.

Ak sa rozhodnete pre drôtovú anténu, nainštalujte na skrinku päťcestný viazací stĺp. Potom nezabudnite pripojiť krátky vodič medzi fóliovú podložku antény a spojovací stĺp.

Zmeny:
Ak máte záujem o menší frekvenčný rozsah ako 1 - 30 MHz, rezistor R1 je možné nahradiť obvodom nádrže LC vyladeným na stred požadovaného rozsahu. LC obvod tiež zlepší odmietanie signálov mimo vášho rozsahu záujmu, ale nezabudnite, že to nezlepší zosilnenie zosilňovača.

Pokiaľ sa osobitne zaujímate o veľmi nízke frekvencie (VLF), je možné nízkofrekvenčnú odozvu zosilňovača vylepšiť zvýšením hodnôt kondenzátorov C1 a C3. (S hodnotami budete musieť experimentovať.)
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:
Napätie v obvode pre 9-voltové napájanie je znázornené na schematickom diagrame Obr. 1. Ak sa napätia vo vašej jednotke líšia o viac ako 20% od tých, ktoré sú uvedené v schéme, skúste zmeniť hodnoty odporu, aby ste dostali napätia v správnom rozmedzí. 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 merať napätie z brány na zdroj (VGS) FET, môžete merať napätie, ktoré je prítomné na R3, pretože je rovnaké ako VGS. Podľa toho upravte hodnotu R3, ak napätie nie je v rozmedzí 0.8 - 1.2 voltov.

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 verí, že FET sú zariadenia CMOS, ktoré sú chránené pred statickým poškodením po inštalácii do obvodu alebo po namontovaní na dosku PC. Aj keď je pravda, že pri inštalácii do obvodu sú lepšie chránené pred statickou elektrinou, sú stále náchylné na poškodenie statickou elektrinou. tak sa nikdy nedotýkajte antény predtým, ako sa vybijete na zem dotykom s niektorým uzemneným kovovým predmetom.

Autorské práva a osádka:
Zdroj: „Príručka experimentátorov RE“, 1990. Autorské práva © 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 nakreslil Tony van Roon. Opätovné zverejnenie alebo zhotovenie grafiky akýmkoľvek spôsobom alebo formou tohto projektu je výslovne zakázané medzinárodnými zákonmi o autorských právach.