Aktiv antenne 1 til 20dB, 1-30 MHz-rekkevidde

Aktiv antenne 1 til 20dB, 1-30 MHz-området.avRodney A. KreuterandTony van Roon

“Når skjebnen eller ekle naboer hindrer deg i å strenge en antenn med lang ledning, vil du oppdage at denne antennen i lommeformat vil gi den samme, eller enda bedre mottakelsen. Denne "aktive antennen" er billig å bygge "og har en rekke mellom 1 og 30Mhz mellom 14 og 20dB gevinst."
Feller konvensjonell kortbølgemottakelse med all frekvens, den generelle regelen er "jo lengre antennen er, jo sterkere blir det mottatte signalet." Dessverre mellom ekle naboer, restriktive boligregler og tomter som ikke er mye større enn et frimerke, kort -Bølgeantennen viser seg ofte å være noen meter ledning kastet ut av vinduet - snarere enn 130 fot med langtrådsantenn vil vi virkelig henge mellom to 50-fots tårn.

Heldigvis er det et praktisk alternativ til antennen med lang ledning, og det er en aktiv antenne; som i utgangspunktet består av en veldig kort antenne og en høyforsterkende forsterker. Min egen enhet har vært i drift vellykket i nesten et tiår. Det fungerer tilfredsstillende.

Konseptet med en aktiv antenne er ganske enkelt. Siden antennen fysisk er liten, avskjærer den ikke så mye energi som en større antenne, så vi bruker ganske enkelt en innebygd RF-forsterker for å kompensere for det tilsynelatende signalet "tap." Også gir forsterkeren impedans matching, fordi de fleste mottakere er designet for å fungere med en 50-ohm-antenne.

Aktive antenner kan bygges for alle frekvensområder, men de er mer ofte brukt fra VLF (10KHz eller så) til omtrent 30MHz. Årsaken til dette er fordi antenner i full størrelse for disse frekvensene ofte er altfor lange til den tilgjengelige plassen. Ved høyere frekvenser er det ganske enkelt å designe en relativt liten høy-gain antenne.

Den aktive antennen vist nedenfor (fig. 1) gir 14-20dB-forsterkning ved de populære kortbølger- og radioamatørfrekvensene til 1-30MHz. Som du forventer, jo lavere frekvens, desto større er gevinsten. En gevinst på 20dB er typisk fra 1-18 MHz, og reduseres til 14dB ved 30MHz.

Circuit Design:
Fordi antenner som er mye kortere enn 1 / 4 bølgelengde har en veldig liten og svært reaktiv impedans som er avhengig av mottatt frekvens, ble det ikke gjort noe forsøk på å matche antennens impedans - det ville vise seg for vanskelig og frustrerende å matche impedanser over et tiår av frekvensdekning. I stedet er inngangstrinnet (Q1) en JFET-kilde-følger, hvis inngang med høy impedans vellykket bygger bro mellom antennens egenskaper til enhver frekvens. Selv om mange forskjellige typer JFET-er kan brukes - for eksempel MPF102, NTE451 eller 2N4416 - husk at den generelle høyfrekvente responsen settes av egenskapene til JFET-forsterkeren.

Transistor Q2 brukes som en emitter-følge for å gi en høy impedansbelastning for Q1, men enda viktigere, den gir en lav frekvensimpedans for felles-emitterforsterker Q3, som gir alle av forsterkerens spenningsforsterkning. Den viktigste parameteren til Q3 er fT, Den høyfrekvente cut-off, som bør være i området fra 200-400 MHz. En 2N3904, eller en 2N2222 fungerer godt for Q3.

Det viktigste av Q3s kretsparametere er spenningsfallet over R8: Jo større fall, desto større er gevinsten. Imidlertid avtar passbåndet etter hvert som Q3s gevinst øker.

Transistor Q4 transformerer Q3s relativt moderate utgangsimpedans til en lav impedans, og gir dermed tilstrekkelig stasjon for mottakerens 50-ohm antenneinngangsimpedans.

Aktiv antenne Skjematisk Diagram

Deleliste og andre komponenter:

Halvledere:
      Q1 = MPF102, JFET. (2N4416, NTE451, ECG451, etc.) Q2, Q3, Q4 = 2N3904, NPN transistor

motstander:
Alle Motstander er 5%, 1 / 4-watt
    R1 = 1 megohm R5 = 10K R2, R10 = 22 ohm R6, R9 = 1K R3, R11 = 2K2 R7 = 3K3 R4 = 22K R8 = 470 ohm

Kondensatorer (rangert minst 16V):
   C1, C3 = 470pF C2, C5, C6 = 0.01uF (10nF) C4 = 0.001uF (1nF) C7, C9 = 0.1uF (100nF) C8 = 22uF / 16V, elektrolytisk

Diverse deler og materialer:
  B1 = 9-volt alkalisk batteri S1 = SPST av / på-bryter J1 = Jack som passer (din) mottakerkabel ANT1 = Teleskopisk piskeantenn (skruefeste), ledning, messingstang (ca. 12 ") MISC = PCB-materialer, innkapsling, batteriholder, 9V batteri snap, etc. 

Antennen kan være nesten hva som helst; et langt stykke ledning, en messingssveisestang eller en teleskopantenne som ble berget fra en gammel radio. Teleskopiske erstatningsantenner for transistorradioer er også tilgjengelig fra de fleste detaljhandlere av elektroniske deler og leverandører.

Konstruksjon:
Forsterkeren for prototypenheten bruker et kretskort (se nedenfor). Forsterkeren kan settes sammen på et perforert ledningsnett (vero board), men fordi det er det noen følsomhet for deler layout, vi anbefaler sterkt at du oppretter et kretskort (PCB) for best resultat.

PCB Deler-Layout
Delplasseringsskjemaet er vist på fig. 2. Vær oppmerksom på at selv om batteriets negative (jordede) ledning returneres til PC-kortet, har utgangskontakten J1 en forbindelse til kabinettet. Jordforbindelsen mellom PC-kortet og skapet gjøres gjennom metallfreser eller avstandsstykker som brukes til å montere PC-kortet i kabinettet. Ikke bruk * IKKE * erstatninger eller avstandsstykker av plast fordi de ikke gir noen jordforbindelse mellom PC-kortet, skapet og J1. Hvis du bestemmer deg for å bruke et plastkabinett til å huse forsterkeren, må du forsikre deg om at J1s jordforbindelse føres tilbake til jordfolien som løper rundt PC-brettens ytterkant.

En teleskopantenne monteres i midten av PC-kortet. Fra foliesiden av brettet, før du monteringsskruen gjennom hullet i PC-brettet og lodd deretter skruehodet til folieputen. For både isolasjon og støtte bruker vi en plast- eller gummipakning mellom antennen og hullet i skapets deksel som antennen passerer gjennom. I en klype kan flere svinger av en plastbånd av god kvalitet pakket rundt antennens skaft erstattes av gummipakken.

Hvis du bestemmer deg for å gjøre bestemmelser for en trådantenne, installerer du en 5-veis bindestolpe på skapet. Sørg deretter for å koble en kort ledningslengde mellom antennens foliepute og bindestolpen.

Modifikasjoner:
Hvis du er interessert i et mindre frekvensområde enn 1-30MHz, kan motstand R1 erstattes med en LC-tankkrets som er innstilt til midten av ønsket område. LC-kretsen vil også forbedre avvisningen av signaler utenfor interesseplassene dine, men husk at det ikke vil forbedre forsterkeren.

Hvis din spesielle interesse er svært lave frekvenser (VLF), kan forsterkerens lavfrekvensrespons forbedres ved å øke verdiene på kondensatorene C1 og C3. (Du må eksperimentere med verdiene.)
Selv om et 9-volt batteri er den anbefalte strømkilden, bør forsterkeren fungere bra ved å bruke 6-15 volt. Innsiden av skapet til den ferdige prototypen, ved bruk av et 9-volt batteri som strømforsyning, er vist på fig. 3.

Deler-Layout
Feilsøking:
Kretsspenninger for en 9-volt strømforsyning er vist i skjematisk diagram Fig. 1. Hvis spenningene i enheten din avviker mer enn 20% fra de i skjematikken, kan du prøve å endre motstandsverdier for å få spenningene i riktig rekkevidde. Hvis for eksempel spenningsfallet over R8 bare måler 0.3 volt, må du redusere R4s verdi (den eksakte verdien er opp til deg å finne ut av) for å øke Q3s basespenning og kollektorstrøm.

De eneste kritiske spenningene er de over R3 og R8. Ytelsen skal være bra hvis de til og med er i nærheten av verdiene som er vist på det skjematiske diagrammet.

Siden det er nesten umulig å måle spenningen fra porten til kilden (VGS) til en FET, kan du måle spenningen som er til stede over R3, fordi den er den samme som VGS. Juster R3s verdi tilsvarende, hvis spenningen ikke er innenfor området 0.8-1.2 volt.

Begrensninger:
Bruk av denne forsterkeren over 30 MHz anbefales ikke på grunn av den kraftig reduserte forsterkningen. Mens du opererer over 30 MHz kan oppnås ved å bruke avstemte kretsløp i stedet for de resistive belastningene, er den modifiseringen utenfor omfanget av denne artikkelen.

Vær forsiktig når du håndterer FET (Q1). En vanlig oppfatning er at FET-er CMOS-enheter er trygge for statiske skader etter å ha blitt installert i en krets, eller etter å ha blitt montert på et PC-kort. Selv om det er sant at de er bedre beskyttet mot statisk elektrisitet når de er installert i en krets, er de fremdeles utsatt for statisk skade; så berør aldri antennen før du slipper deg ned i bakken ved å berøre en jordet metallgjenstand.

Opphavsrett og Studiepoeng:
Kilde: “RE Experimenters Handbook”, 1990. opphavsrett © Rodney A.Kreuter, Tony van Roon, Radio Electronics Magazine, og Gernsback Publications, Inc. 1990. Publisert med skriftlig tillatelse. (Gernsback Publishing og Radio Electronics er ikke lenger i virksomhet). Dokumentoppdateringer og modifikasjoner, alle diagrammer, PCB / Layout tegnet av Tony van Roon. Å legge ut eller ta grafikk på annen måte eller i form av dette prosjektet er eksplisitt forbudt av internasjonale lover om opphavsrett.

Klikk her for å sende inn anmeldelsen din.


Send inn din vurdering
* Obligatorisk felt

CZH Fm-sender
No.1502 Room HuiLan Building No.273 Huanpu Road Guang Zhou, Guang Dong, 510620 Kina
+ 86 13602420401
Dele