Aktivna antena 1 do 20dB, območje 1-30 MHz

Aktivna antena 1 za 20dB, 1-30 območju MHz.avtor: Rodney A. KreuterandTony van Roon

»Ko vam usoda ali nagajivi sosedi preprečijo, da bi sprejemali dolgožično sprejemno anteno, boste ugotovili, da bo ta žepna antena dala enak ali še boljši sprejem. To "aktivno anteno" je poceni sestaviti "in ima razpon od 1 do 30Mhz med 14 in 20dB dobičkom."
Fali običajni večfrekvenčni kratkoročni sprejem je splošno pravilo: "daljša je antena, močnejši je sprejeti signal." Na žalost je med grdimi sosedi, omejevalnimi stanovanjskimi pravili in nepremičninskimi parcelami veliko večje od poštne znamke, kratke -valna antena se pogosto izkaže za nekaj metrov žice, vržene skozi okno - namesto 130-nog dolgožične antene, ki bi jih resnično radi vrteli med dva stolpa 50.

Na srečo obstaja priročna alternativa dolgožični anteni in to je aktivna antena; ki je v osnovi sestavljena iz zelo kratke antene in ojačevalnika z visokim izkoristkom. Moja enota uspešno deluje že skoraj desetletje. Deluje zadovoljivo.

Koncept aktivne antene je dokaj preprost. Ker je antena fizično majhna, ne prestreže toliko energije kot večja antena, zato preprosto uporabimo vgrajen RF ojačevalnik, da nadomestimo navidezno izgubo signala. Ojačevalnik omogoča tudi ujemanje impedance, ker večina sprejemnikov je zasnovanih za delo z anteno 50-ohm.

Aktivne antene so lahko vgrajene za poljuben frekvenčni razpon, vendar se pogosteje uporabljajo od VLF (10KHz ali tako naprej) do približno 30MHz. Razlog za to je, ker so antene v polni velikosti za te frekvence pogosto predolge za razpoložljivi prostor. Pri višjih frekvencah je povsem enostavno oblikovati razmeroma majhno anteno z visokim izkoristkom.

Aktivna antena, prikazana spodaj (slika 1), zagotavlja ojačanje 14-20dB na priljubljenih frekvencah kratkega vala in radioamaterjev 1-30MHz. Kot bi pričakovali, čim nižja je frekvenca, večja je ojačitev. Dobiček 20dB je značilen za 1-18 MHz, pri 14MHz se zmanjša na 30dB.

Circuit Design:
Ker so antene, ki so veliko krajše od valovne dolžine 1 / 4, zelo majhne in zelo reaktivne impedance, ki je odvisna od prejete frekvence, ni bilo poskusa, da bi se ujemali z impedanco antene - izkazalo bi se preveč težko in frustrirajoče, da bi se ujemali z impedancami v desetletju frekvenčne pokritosti. Namesto tega je vhodna faza (Q1) JFET sledilnik vira, katerega vhod z visoko impedanco uspešno premosti lastnosti antene pri kateri koli frekvenci. Čeprav se lahko uporablja veliko različnih vrst JFET - kot so MPF102, NTE451 ali 2N4416 -, ne pozabite, da je skupni visokofrekvenčni odziv določen z značilnostmi ojačevalnika JFET.

Tranzistor Q2 se uporablja kot sledilnik emisij za zagotavljanje obremenitve z visoko impedanco za Q1, še pomembneje pa je, da ima nizko pogonsko impedanco za ojačevalnik s skupnimi emisijami Q3, ki zagotavlja vse povečanja napetosti ojačevalnika. Najpomembnejši parameter Q3 je fTJe visokofrekvenčni cut-off, ki mora biti v območju 200-400 MHz. 2N3904 ali 2N2222 deluje dobro za Q3.

Najpomembnejši od parametrov vezja Q3 je padec napetosti na R8: Večji kot je padec, večji je ojačitev. Vendar pa se pasovni pas zmanjšuje, ko se poveča dobiček Q3.

Tranzistor Q4 razmeroma zmerno izhodno impedanco Q3 pretvori v nizko impedanco in s tem zagotovi zadosten pogon za 50-ohmsko anteno sprejemne antene sprejemnika.

Aktivno Antenna Shematski diagram

Deli Seznam in drugih sestavnih delov:

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

upori:
Vse Upori so 5%, 1 / 4 W
    R1 = 1 Medom R5 = 10K R2, R10 = 22 ohm R6, R9 = 1K R3, R11 = 2K2 R7 = 3K3 R4 = 22K R8 = 470 ohm

Kondenzatorji (ocenjeno na najmanj 16V):
   C1, C3 = 470pF C2, C5, C6 = 0.01uF (10nF) C4 = 0.001uF (1nF) C7, C9 = 0.1uF (100nF) C8 = 22uF / 16V, elektrolitski

Razni deli in materiali:
  B1 = alkalna baterija 9-volt S1 = stikalo za izklop SPST J1 = priključek za sprejem (vaš) sprejemni kabel ANT1 = teleskopska bič antena (vijačni nosilec), žica, medenina palica (približno 12 ") MISC = PCB materiali, ohišje, držalo za baterijo, 9V baterija itd. 

Antena je lahko skoraj vse; dolg kos žice, medenina varilna palica ali teleskopska antena, ki je bila odstranjena s starega radia. Teleskopske nadomestne antene za tranzistorske radijske sprejemnike so na voljo tudi pri večini prodajalcev in dobaviteljev elektronskih delov.

Gradnja:
Ojačevalnik za prototipno enoto uporablja ploščo s tiskanim vezjem (glej spodaj). Ojačevalnik je mogoče sestaviti na perforirano ploščo ožičenja (vero tabla), ampak ker obstaja nekaj občutljivost za postavitev delov, vam toplo priporočamo, da si ustvarite tiskanega vezja (PCB) za najboljše rezultate.

PCB Deli-Layout
Shema namestitve delov je prikazana na sliki 2. Upoštevajte, da se kljub izklopu (ozemljitvenega) akumulatorja na plošči PC vrne izhodni vhod J1, ki je povezan z ozemljitvijo omarice. Ozemljitev med ploščo PC in omarico je izvedena s kovinskimi stojali ali distančniki, ki se uporabljajo za pritrditev plošče PC v ohišje. * NE * nadomestite plastična stojala ali distančnike, ker ne bodo zagotovili ozemljitvene povezave med ploščo PC, omarico in J1. Če se odločite, da boste za ojačevalnik uporabili plastično omarico, poskrbite, da se ozemljitvena povezava J1 vrne v ozemljitveno folijo, ki poteka okrog zunanjega roba plošče za PC.

Teleskopska antena je nameščena na sredini plošče računalnika. Na strani plošče namestite pritrdilni vijak skozi luknjo na plošči PC in nato privijte glavo vijaka na njeno folijo. Tako za izolacijo kot za podporo uporabljamo plastični ali gumijasti grommet med anteno in luknjo v pokrovu omare, skozi katero antena prehaja. V ščepec lahko več zavojev kakovostnega plastičnega traku, ovitega okoli gredi antene, nadomestimo z gumijastim grommetom.

Če se odločite za določitev žične antene, na omarico namestite vezavo na 5. Nato ne pozabite povezati kratke dolžine žice med folijsko ploščico antene in veznim drogom.

spremembe:
Če vas zanima manjše frekvenčno območje kot 1-30MHz, lahko upor R1 zamenjate s LC vezjem rezervoarja, nastavljenim na sredino želenega območja. LC vezje bo tudi izboljšalo zavrnitev signalov zunaj vašega območja, ki vas zanima, vendar ne pozabite, da to ne bo izboljšalo dobička ojačevalnika.

Če vas še posebej zanimajo zelo nizke frekvence (VLF), lahko nizkofrekvenčni odziv ojačevalnika izboljšate s povečanjem vrednosti kondenzatorjev C1 in C3. (Z vrednostmi boste morali eksperimentirati.)
Čeprav je 9-voltna baterija priporočeni vir napajanja, mora ojačevalnik dobro delovati s pomočjo voltov 6-15. Notranjost kabineta dokončanega prototipa, ki kot napajalnik uporablja baterijo 9-volt, je prikazano na sliki 3.

Deli-Layout
Odpravljanje težav:
Napetostne napetosti za 9-voltno napajanje so prikazane na shematičnem diagramu Slika 1. Če se napetosti v vaši enoti razlikujejo za več kot 20% od napetosti na shemi, poskusite spremeniti vrednosti upora, da dobite napetosti v ustreznem območju. Če na primer pade napetost na R8 le 0.3 volta, morate zmanjšati vrednost R4 (natančna vrednost je, da ugotovite), da povečate osnovno napetost Q3 in kolektorski tok.

Edine kritične napetosti so napetosti prek R3 in R8. Učinkovitost bi morala biti v redu, če so celo blizu vrednosti, ki so prikazane na shematičnem diagramu.

Ker je skoraj nemogoče izmeriti napetost od vrat do vira (VGS) FET, lahko izmerite napetost, ki je prisotna čez R3, ker je enaka kot VGS. Vrednost R3 ustrezno prilagodite, če napetost ni v območju 0.8-1.2 voltov.

omejitve:
Uporaba tega ojačevalnika nad 30 MHz ni priporočljiva zaradi močno zmanjšanega ojačanja. Medtem ko je delovanje nad 30 MHz mogoče doseči z uporabo uglašenih vezij namesto uporovnih obremenitev, ta sprememba ne spada v področje uporabe tega članka.

Pri ravnanju s FET (Q1) bodite previdni. Običajno je prepričanje, da so FET-ove naprave CMOS varne pred statičnimi poškodbami po namestitvi v vezje ali po namestitvi na računalniško ploščo. Čeprav je res, da so bolje zaščiteni pred statično elektriko, ko so nameščeni v tokokrogu, so še vedno dovzetni za poškodbe zaradi statike; zato se nikoli ne dotikajte antene, preden se izpustite na tla tako, da se dotaknete kakega ozemljenega kovinskega predmeta.

Avtorske pravice in Credits:
Vir: "Priročnik za eksperimentalne vire", 1990. avtorske pravice © Rodney A.Kreuter, Tony van Roon, revija Radio Electronics, in Gernsback Publications, Inc. 1990. Objavljeno s pisnim dovoljenjem. (Gernsback Publishing in Radio Electronics se ne ukvarjata več). Posodobitve in spremembe dokumenta, vsi diagrami, PCB / postavitev narisal Tony van Roon. Mednarodna zakonodaja o avtorskih pravicah izrecno prepoveduje ponovno objavljanje ali dajanje grafik na kakršen koli način ali obliko tega projekta.