Приемащ антенен усилвател
Както знаете, желателно е да използвате антенен усилвател за приемане на рамкови антени ("флагове"). При производството му няма проблеми с нивото на шума и усилването. Това се прави лесно. Но такива антени изискват много висок коефициент на затихване в общ режим (CMRR или на английски CMRR - от Common-Mode Rejection Ratio) от усилвателя. В противен случай такава намеса може напълно да "развали" параметрите на антената, което често се случва на практика и служи като основа за мнението, че такива антени работят "така-така".
Такова потискане може да се осигури от диференциални усилватели. Най-лесният начин да ги сглобите на интегрални схеми. Идеята за създаване на диференциален усилвател на базата на дискретни елементи е нарушена от практическата невъзможност за подбор на компоненти с точност до 0,1. 0,3%.
Обичайното изпълнение на диференциалното стъпало на операционен усилвател дава такова потискане, но има недостатъка, че входните импеданси на неговите входове са различни. От това антената губи симетрия.
Напълно задоволително решение е използването на специален диференциален усилвател AD8129. При честоти под 4 MHz той има CMRR от 80 (!) dB, освен това тази микросхема има два диференциални входа с еднакъв и много висок (повече от 4 MΩ) импеданс. Отделен плюс е, че диференциалните входове не се използват за настройка на усилването, т.е. не е необходимо да се зареждат с нищо допълнително.
Електрическата схема на усилвателя е показана на фиг. 1. Когато използвате усилвател с контурна антена, не инсталирайте VD1-VD4 варикапи и елементи от тяхната верига за управление (R1, C1, R5, C9), а когато използвате феритна магнитна антена, не инсталирайте резистор R2.
Ориз. 1. Принципна схема на усилвателя
Усилване на напрежението (в товаслучай, то е приблизително равно на 30) се дава от съотношението на съпротивлението на резисторите R7 / R6. Тези резистори не влияят на входния импеданс на работните входове (щифтове 1 и 8 на чипа DA1).
Този чип изисква биполярно захранване. Моля, обърнете внимание, че в устройството има две различни „земи“ и те не са директно свързани помежду си. Единият от тях е общият проводник на усилвателя, а другият е оплетката на коаксиалния кабел, свързващ усилвателя с приемника (трансивъра). Вериги L1C2C4 и L2C3C5 допълнително филтрират мощността. Напрежението в средната точка ("земя на усилвателя") задава стабилизатора DA2. Захранването се подава към усилвателя чрез коаксиален кабел. За допълнителна защита от "мръсотия", която може да се индуцира върху обвивката на кабела, е монтиран изолационен трансформатор Т2. Той е навит в два проводника върху феритен нискочестотен магнитопровод, така че индуктивността на намотките му да е не по-малка от 1 mH.
Изходът на усилвателя през резистора R8 е свързан към изолиращ RF трансформатор T1, с малък междузавъртателен капацитет и съотношение на броя на навивките на намотките 1:1. Този трансформатор е необходим за разединяване на общия режим между общия проводник на усилвателя и оплетката на коаксиалния кабел. Резисторът R8 задава изходния импеданс на усилвателя (самият чип DA1 има нисък изходен импеданс).
Диодите VD7 и VD8 (всеки високочестотен силиций) защитават входните вериги на приемника. Факт е, че чипът DA1 може да генерира изходен сигнал с амплитуда до 5 V, което не е приемливо за всички приемници. Кондензатор C7 е разделителен.
Елементите L3, C10 споделят в "шията" захранването на усилвателя и входа на приемника.
Както вече споменахме, щифтове 1 и 8 на чипа DA1 са диференциални входове с високо съпротивление. Те трябва да решат три проблема.
Първо ги "вържете" за постоянноток към общия проводник на усилвателя. Това се прави от резистори R3, R4. Тяхното съпротивление не е много важно (освен в случай на работа с феритна магнитна антена, виж по-долу) - от 100 kΩ до 1 MΩ, но идентичността им е много важна. Тези резистори трябва да бъдат избрани с помощта на цифров мултицет с разлика не повече от 0,1% (дори по-малко е по-добре). В противен случай те "изкривяват" входа на усилвателя със съответно намаляване на CMRR.
Второ, необходимо е да защитите входовете, когато предавателят работи. Чифт RF диоди VD5, VD6 се справят с това.
Трето, свържете антената и необходимите елементи. Зависи каква антена ще се използва.
Ако е рамка, например "флаг", тя се свързва директно към входовете. Освен това е инсталиран резистор R2 със съпротивление, равно на изходното съпротивление на рамката (обикновено няколкостотин ома).
Ако това е феритна магнитна антена, R2 не е необходим, но са инсталирани настройващите варикапи VD1 -VD4 и управляващата верига за тях от "shek" (R1R5C1C9). Освен това, когато работите с феритна магнитна антена (MA), трябва да помислите за съпротивлението на резисторите R3 и R4. Те определят качествения фактор на антенната верига (разбира се, в допълнение към качествения фактор на самата антенна бобина). В зависимост от индуктивността, коефициента на качество MA и желаната честотна лента (без настройка), трябва да изберете стойностите на резисторите R3, R4.
На фиг. Фигура 2 показва спектъра в лентата 100 kHz на изхода на описания усилвател със съпротивление на тези резистори от 390 kOhm и свързана феритна магнитна антена, навита на прът с диаметър 8 mm и дължина 100 mm с магнитна проницаемост 400. Приемането се извършва на обхват от 160 метра. Антената е разположена на закрито, следователно, освен полезни сигнали, се виждат и много смущения.
Ориз. 2. Спектър в лентата 100 kHz на изхода на усилвателя
На изхода нивото на въздушния шум при резонансната честота на MA е 93 dBm (вертикалната скала на фигурата е в dBm), т.е. 5 μV, което приблизително съответства на нивото на шума на пълноразмерна антена. Ако трябва да промените усилването, това става чрез избор на резистори R7 / R6. AD8129 може да осигури до 100x усилване на нискочестотните HF ленти.
Използването на усилвател ви позволява да поставите антената далеч от местни източници на смущения и по този начин да подобрите качеството на приемане.
Автор: Игор Гончаренко (DL2KQ), Бон, Германия