Ενεργή κεραία 1 να 20dB, 1 30-φάσμα MHz

Ενεργή κεραία 1 στην γκάμα 20dB, 1 30-MHz.byRodney Α KreuterandTony van Roon

«Όταν η μοίρα ή δυσάρεστο γείτονές σας αποτρέψει από κλωστή μια μακρά καλωδίων κεραίας λήψης, θα διαπιστώσετε ότι αυτή η κεραία τσέπης θα δώσει το ίδιο, ή ακόμα καλύτερα, υποδοχή. Αυτή η «Ενεργή Κεραία» είναι φθηνή για την κατασκευή "και έχει μια σειρά από 1 να 30Mhz μεταξύ 14 και 20dB κέρδος."
Fή συμβατικά όλα συχνότητας λήψης βραχέων κυμάτων, ο γενικός κανόνας είναι «όσο μεγαλύτερη είναι η κεραίας τόσο ισχυρότερο είναι το λαμβανόμενο σήμα." Δυστυχώς, μεταξύ άσχημη γείτονες, τους περιοριστικούς κανόνες της στέγασης, και οικόπεδα ακινήτων δεν είναι πολύ μεγαλύτερο από ένα γραμματόσημο, σύντομη -ενέργεια κυμάτων κεραία συχνά αποδεικνύεται ότι είναι λίγα τα πόδια του σύρματος πέταξαν έξω από το παράθυρο, και όχι τα πόδια 130 μακράς καλώδιο κεραίας που ήθελα πραγματικά να χορδή ανάμεσα σε δύο πύργους 50 ποδιών.

Ευτυχώς, υπάρχει μια βολική εναλλακτική λύση για την κεραία μακράς σύρμα, και αυτό είναι ένα ενεργή κεραία? η οποία βασικά αποτελείται από ένα πολύ σύντομο κεραία και έναν ενισχυτή υψηλής απολαβής. Η δική μου συσκευή έχει τεθεί σε λειτουργία επιτυχώς για σχεδόν μια δεκαετία. Λειτουργεί ικανοποιητικά.

Η έννοια του ενεργού κεραίας είναι αρκετά απλή. Δεδομένου ότι η κεραία είναι φυσικά μικρό, δεν παρακολουθούν τόση ενέργεια όση ένα μεγαλύτερο κεραία, έτσι απλά χρησιμοποιήστε ένα ενσωματωμένο RF ενισχυτή για να αναπληρώσετε την προφανή σήμα "απώλεια". Επίσης, ο ενισχυτής παρέχει σύνθετη αντίσταση που ταιριάζουν, γιατί οι περισσότεροι δέκτες σχεδιαστεί για να λειτουργεί με μια κεραία 50-ohm.

Ενεργές κεραίες μπορεί να κατασκευαστεί για κάθε περιοχή συχνοτήτων, αλλά χρησιμοποιούνται πιο συχνά από VLF (10KHz ή έτσι) σε περίπου 30MHz. Ο λόγος για αυτό είναι επειδή οι κεραίες πλήρους μεγέθους για αυτές τις συχνότητες είναι συχνά πολύ πολύ καιρό για το διαθέσιμο χώρο. Στις υψηλότερες συχνότητες, είναι αρκετά εύκολο να σχεδιάσει μια σχετικά μικρή κεραία υψηλής απολαβής.

Η ενεργή κεραία φαίνεται παρακάτω (Σχ. 1), προβλέπει αύξηση 14-20dB στα δημοφιλή βραχέων κυμάτων και ραδιοερασιτεχνική συχνότητα των 1-30MHz. Όπως θα περίμενε κανείς, τόσο χαμηλότερη είναι η συχνότητα τόσο μεγαλύτερη είναι η αύξηση. Ένα κέρδος 20dB είναι χαρακτηριστική από 1 18-MHz, μειώνοντας σε 14dB σε 30MHz.

Circuit Design επιτυγχάνεται:
Επειδή οι κεραίες που είναι πολύ μικρότερη από ό, τι 1 / 4 μήκος κύματος παρουσιάζουν πολύ μικρό και πολύ δραστικές αντίσταση που εξαρτάται από τη λαμβανόμενη συχνότητα, δεν έγινε καμία προσπάθεια για να ταιριάζει με αντίσταση-it της κεραίας θα αποδειχθεί πάρα πολύ δύσκολο και απογοητευτικό για να ταιριάζει με αντιστάσεις πάνω από μια δεκαετία κάλυψης συχνότητας. Αντ 'αυτού, το στάδιο εισόδου (Q1) είναι ένα JFET πηγή-οπαδός, του οποίου η είσοδος υψηλής αντίστασης γεφυρώνει με επιτυχία τα χαρακτηριστικά της κεραίας σε οποιαδήποτε συχνότητα. Αν και πολλοί διαφορετικοί τύποι JFET μπορεί να χρησιμοποιηθεί-όπως το MPF102, NTE451, ή το 2N4416-έχουμε κατά νου ότι η συνολική απόκριση υψηλής συχνότητας καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά του ενισχυτή JFET.

Τρανζίστορ Q2 χρησιμοποιείται ως εκπομπός-ακόλουθος για να παρέχει ένα φορτίο υψηλής αντίστασης για Q1, αλλά το πιο σημαντικό, παρέχει χαμηλή αντίσταση κίνησης για common-εκπομπού ενισχυτή Q3, η οποία παρέχει όλοι της αύξησης της τάσης του ενισχυτή. Η πιο σημαντική παράμετρος του Q3 είναι fT, Η υψηλή συχνότητα αποκοπής, το οποίο θα πρέπει να είναι στην περιοχή από-200 400 MHz. Μια 2N3904, ή 2N2222 λειτουργεί καλά για Q3.

Η πιο σημαντική από τις παραμέτρους του κυκλώματος του Q3 είναι η πτώση τάσης στο R8: Όσο μεγαλύτερη είναι η πτώση, τόσο μεγαλύτερο είναι το κέρδος. Ωστόσο, το passband μειώνεται καθώς το κέρδος του Q3 αυξάνεται.

Το Transistor Q4 μετατρέπει την σχετικά μέτρια αντίσταση εξόδου Q3 σε χαμηλή σύνθετη αντίσταση, παρέχοντας έτσι επαρκή κίνηση για την αντίσταση εισόδου κεραίας 50-ohm του δέκτη.

Ενεργή Κεραία Σχηματικό διάγραμμα

Κατάλογος εξαρτημάτων και άλλων συστατικών:

Ημιαγωγοί:
      Q1 = MPF102, JFET. (2N4416, NTE451, ECG451, κλπ.) Q2, Q3, Q4 = 2N3904, NPN τρανζίστορ

αντιστάσεις:
Όλες οι αντιστάσεις είναι 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

Πυκνωτές (βαθμολογία τουλάχιστον 16V):
   C1, C3 = 470pF C2, C5, C6 = 0.01uF (10nF) C4 = 0.001uF (1nF) C7, C9 = 0.1uF (100nF) C8 = 22uF / 16V, ηλεκτρολυτική

Διάφορα Είδη & Υλικά:
  B1 = 9-volt αλκαλική μπαταρία S1 = SPST διακόπτη on-off J1 = Jack για να ταιριάζει (σας) το καλώδιο του δέκτη κεραίας ANT1 = Τηλεσκοπική μαστίγιο (βίδα mount), σύρμα, ορείχαλκος ράβδο (περίπου 12 ") ΔΙΑΦΟΡΑ = PCB υλικά, περίφραξη, θήκη της μπαταρίας, 9V snap μπαταρία, κ.λπ. 

Η κεραία μπορεί να είναι σχεδόν τίποτα? ένα μακρύ κομμάτι σύρμα, ένα ορειχάλκινο ράβδων συγκόλλησης, ή τηλεσκοπική κεραία που είχε διασωθεί από ένα παλιό ραδιόφωνο. Τηλεσκοπικές κεραίες αντικατάστασης για ραδιόφωνα τρανζίστορ είναι επίσης διαθέσιμα από τα περισσότερα λιανικής ηλεκτρονικά εξαρτήματα διανομείς και προμηθευτές.

Κατασκευή:
Ο ενισχυτής για τη μονάδα πρωτότυπο χρησιμοποιεί μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (βλέπε παρακάτω). Ο ενισχυτής μπορεί να συναρμολογηθεί σε μια διάτρητη πλακέτα καλωδίωσης (vero board), αλλά επειδή δεν υπάρχει μερικοί ευαισθησία στη διάταξη μέρη, σας συνιστούμε να δημιουργήσετε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) για καλύτερα αποτελέσματα.

PCB Ανταλλακτικά-Διάταξη
Το διάγραμμα τοποθέτησης εξαρτημάτων εμφανίζεται στο σχήμα 2. Λάβετε υπόψη ότι αν και το αρνητικό (γειωμένο) καλώδιο της μπαταρίας επιστρέφει στην πλακέτα του υπολογιστή, ο βύσμα εξόδου J1 έχει σύνδεση με τη γείωση του πίνακα. Η σύνδεση γείωσης μεταξύ της πλακέτας του υπολογιστή και του θαλάμου γίνεται μέσω των μεταλλικών αποστακτριών ή διαχωριστικών που χρησιμοποιούνται για τη συναρμολόγηση της πλακέτας του υπολογιστή στο περίβλημα. Να μην αντικαθιστούν τα πλαστικά μέρη ή τα διαχωριστικά, επειδή δεν θα παρέχουν γείωση μεταξύ της πλακέτας του υπολογιστή, του πίνακα και του J1. Αν αποφασίσετε να χρησιμοποιήσετε ένα πλαστικό ντουλάπι για να στεγάσετε τον ενισχυτή, βεβαιωθείτε ότι η σύνδεση γείωσης του J1 επιστρέφει στο αλουμινένιο έδαφος που τρέχει γύρω από το εξωτερικό άκρο της πλακέτας PC.

Μια τηλεσκοπική κεραία αναρτήσεις στο κέντρο του πίνακα PC. Από την πλευρά του φύλλου του διοικητικού συμβουλίου, να περάσει τη βίδα στερέωσης του μέσα από την τρύπα στον υπολογιστή του σκάφους και στη συνέχεια κολλήστε το κεφάλι της βίδας στο μαξιλάρι φύλλο της. Τόσο για τη μόνωση και την υποστήριξη, χρησιμοποιούμε μια πλαστική ή λαστιχένια ροδέλα ανάμεσα στην κεραία και την τρύπα στο καπάκι του υπουργικού συμβουλίου, μέσω των οποίων διέρχεται η κεραία. Σε ένα τσίμπημα, αρκετές στροφές από ένα πλαστικό ταινία καλής ποιότητας τυλιγμένο γύρω από τον άξονα της κεραίας μπορεί να υποκατασταθεί για το λαστιχένιο δακτύλιο.

Αν αποφασίσετε να κάνετε προβλέψεις για μια συρμάτινη κεραία, εγκαταστήστε ένα 5 δρόμων μετά δεσμευτικές για το υπουργικό συμβούλιο. Στη συνέχεια, φροντίστε να συνδέσετε ένα μικρό μήκος του καλωδίου μεταξύ pad φύλλο της κεραίας και τη θέση πρόσδεσης.

Τροποποιήσεις:
Αν σας ενδιαφέρει σε ένα μικρότερο εύρος συχνοτήτων από 1-30MHz, αντίσταση R1 μπορεί να αντικατασταθεί με ένα κύκλωμα δεξαμενής LC συντονισμένοι στο κέντρο του επιθυμητού εύρους. Το κύκλωμα LC θα βελτιώσει επίσης την απόρριψη των σημάτων εκτός του εύρους που σας ενδιαφέρει, αλλά να θυμάστε ότι δεν θα βελτιώσει το κέρδος του ενισχυτή.

Αν το ιδιαίτερο ενδιαφέρον σας είναι οι πολύ χαμηλές συχνότητες (VLF), απόκριση χαμηλών συχνοτήτων του ενισχυτή μπορεί να βελτιωθεί με την αύξηση των τιμών των πυκνωτών C1 και C3. (Θα πρέπει να πειραματιστείτε με τις τιμές.)
Αν και μια μπαταρία 9-volt είναι η συνιστώμενη πηγή τροφοδοσίας, ο ενισχυτής θα πρέπει να λειτουργούν καλά χρησιμοποιώντας 6 15-βολτ. Το εσωτερικό του ερμαρίου του συμπληρωμένου πρωτότυπο, χρησιμοποιώντας μια μπαταρία 9-volt ως παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, φαίνεται στο Σχ. 3.

Ανταλλακτικά-Διάταξη
Αντιμετώπιση προβλημάτων:
Οι τάσεις κυκλώματος για τροφοδοσία ρεύματος 9-Volt παρουσιάζονται στο σχηματικό διάγραμμα Εικ. 1. Εάν οι τάσεις στη μονάδα σας διαφέρουν περισσότερο από το 20% από εκείνες του σχηματικού, προσπαθήστε να αλλάξετε τις τιμές των αντιστάσεων για να λάβετε τις τάσεις στο σωστό εύρος τους. Για παράδειγμα, εάν η πτώση τάσης στο R8 μετρά μόνο το ένθετο 0.3, πρέπει να μειώσετε την τιμή του R4 (η ακριβής τιμή είναι μέχρι εσάς για να το υπολογίσετε) για να αυξήσετε την τάση βάσης και το συλλέκτη του Q3.

Οι μόνες κρίσιμες τάσεις είναι αυτές σε όλη R3 και R8. Απόδοση πρέπει να είναι ωραία και αν είναι ακόμη κοντά στις τιμές που φαίνονται στο σχηματικό διάγραμμα.

Δεδομένου ότι είναι σχεδόν αδύνατο να μετρήσετε την τάση από την πύλη στην πηγή (VGS) ενός FET, μπορείτε να μετρήσετε την τάση που υπάρχει στο R3, επειδή είναι η ίδια με την VGS. Ρυθμίστε αναλόγως την τιμή του R3, αν η τάση δεν είναι εντός της περιοχής 0.8-1.2 volts.

Περιορισμοί:
Η χρήση αυτού του ενισχυτή παραπάνω 30 MHz δεν συνιστάται λόγω της σημαντικά μειωμένη κέρδος. Κατά τη διάρκεια λειτουργίας άνω 30 MHz μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση συντονισμένα κυκλώματα στη θέση των ωμικά φορτία, ότι η τροποποίηση είναι πέρα ​​από το πεδίο αυτού του άρθρου.

Προσέξτε κατά το χειρισμό του FET (Q1). Μια κοινή πεποίθηση είναι ότι FET είναι CMOS συσκευές είναι ασφαλείς από στατική βλάβη αφού έχουν εγκατασταθεί σε ένα κύκλωμα, ή αφού τοποθετηθεί σε έναν υπολογιστή του σκάφους. Αν και είναι αλήθεια ότι προστατεύονται καλύτερα από στατικό ηλεκτρισμό όταν εγκατασταθεί σε ένα κύκλωμα, εξακολουθούν να είναι επιρρεπείς σε ζημιές από στατικό? έτσι ώστε να μην αγγίζετε την κεραία πριν από τη διοχέτευση εαυτό σας με τη γείωση αγγίζοντας κάποιο γειωμένο μεταλλικό αντικείμενο.

Πνευματικά δικαιώματα και Credits:
Πηγή: "RE πειραματιστές Handbook", 1990. Πνευματική ιδιοκτησία © Rodney A.Kreuter, Tony van Roon, Ραδιόφωνο Ηλεκτρονικά Magazine, και Gernsback Εκδόσεις, Inc. 1990. Δημοσιεύθηκε από έγγραφη άδεια. (Gernsback Εκδόσεις και Ηλεκτρονικοί Ραδιοηλεκτρολόγοι δεν είναι πλέον στην επιχείρηση). ενημερώσεις έγγραφο & τροποποιήσεις, όλα τα διαγράμματα, PCB / Διάταξη που από Tony van Roon. Re-απόσπαση ή τη λήψη γραφικών σε οποιαδήποτε μορφή του έργου τρόπο ή απαγορεύεται ρητά από τους διεθνείς νόμους περί πνευματικής ιδιοκτησίας.