144 MHz etuvahvistinkokeiluja

[oh7di]

Koska värkkääminen on välttämätöntä, kokeilin lähestyä 144 MHz etuvahvistimen suunnitteluongelmaa vähän toisesta suunnasta, kuin perinteisestä - BF981 aktiivikomponenttina. Ei ole tarkoitus ryhtyä vahvistintehtailijaksi, mutta hain parempaa valmistettavuutta, toisin sanoen, kaikki komponentit ovat pintaliitettävää tyyppiä, viritys asettuu kohdalleen ilman trimmausta ja resonanssipiirien kelat toteutetaan tasospiraaleina suoraan piirilevylle. Muita maaliparametreja olivat 20 dB vahvistus, kohinaluku 1-2 dB välille tai alle ja ehdoton stabiilisuus.

BF981:lle nykyaikaisemmaksi vastineeksi löytyi BF998. Mikään tulevaisuusvarma komponentti ei ole tämäkään. Useilla valmistajilla komponentti on jo ”Obsolete” statuksella. Puolijohdevalmistajat eivät vaikuta oikein arvostavan kaksoishila-MOSFET:a. Käytin kiinalaisen Chanzonin FETtiä. Datalehti vaikutti Vishayn kopiolta, mutta Chanzonilla on ilmeisesti omaakin tuotantoa, joten komponentin alkuperä on epäselvä. Asialla on merkitystä alhaisia kohinalukuja tavoiteltaessa, esim. Infineonin BF998 NF-speksi on 1,8-2,8 dB taajuudesta riippuen, kun taas NXP:n komponentilla 0,6-1 dB.

skem.png

BF998_leiska.png

Parametripyörittelyn ja simuloinnin jälkeen kytkentä muodostui kuvan mukaiseksi. L1 on Coilcraftin 470 nH 0805-kokoinen SMD-kela. Tasospiraalikelat mitoitin sivulta https://www.circuits.dk/calculator_plan ... ductor.htm löytyvällä laskimella. Suunnitteluvaiheessa stabiilisuuskerrointa säädeltiin vastuksilla R1 ja R6 ja sisääntulon sovitusta mm. FET:n lähteellä (S) olevalla mikroliuskalla. Piirilevymateriaali on TG150, 1 mm, 2-puoleisena. Aluksi asetin FET:n nielu (D) jännitteen 9V zenerillä R5:n fettipuolella, mutta tämä zener sisääntulopiirin lähellä vaikutti jonkin asteiselta kohinageneraattorilta. Testit on tehty 10V jännitteellä J2:lla, ilman zeneriä.

Valmistettavuussuunnittelu jäi siltä osin vaillinaiseksi, että pitkälle meneviä toleranssi- ja saantoanalyysejä ei tehty. Sen sijaan, valmistin 5 kappaletta vahvistimia. Vahvistuslukemat asettuivat 19,9 ja 21,9 dB välille. Kohinaluvun mittaamiseen ei ollut tarkkaa mittalaitetta, mutta suuntaa antava mittaus TinySA-spektrianalysaattorilla antoi lukemat eri vahvistimille välille 1,2 ja 1,6 dB. Tyypillinen taajuusvaste on kuvassa. Vahvistin on varsin laajakaistainen, mikä on hinta suhteellisen pienestä toleranssiherkkyydestä. Suursignaalioloissa kaistaa kannattanee rajoittaa erillisellä kaistasuodattimella.

LNA4.png

Vahvistimia on nyt joutavana 4 kappaletta SMA-liittimillä, toki ilman kotelointia ja releistystä. Jos jollakin sattuu olemaan tarvetta, kulkeutuvat kerholle, vastineena vaikkapa omantuntoisesta suorituksesta kerhon kassaan.

73 de Antti, -7DI

[oh7fae]

Mielenkiintoiset mittailut.
Meneekös se nyt näin?

Jos käyttää RG-213 kaapelia 30m pätkän 2m niin vaimennus on n 2,5 dB:

vaimennus.JPG

SIlloin tuo vahvistin hoitaa mastossa hommansa ja kompensoi kaapelivaimennuksen jos sen kohinaluku on alle tuon kaapelivaimennuksen.

/ Petri OH7FAE

[oh7di]

Kyllä vain. Jos antennin liitospiste otetaan lähtökohdaksi, pelkällä kaapelilla kohinaluku olisi sama, kuin kaapelin vaimennus, eli tuo 2,5 dB. Etuvahvistimen kanssa kokonaiskohinaluku lähestyy etuvahvistimen kohinalukua, kun vahvistusta kasvatetaan. Kaavana: kokonaiskohinaluku = 10*lg(Fv +(A-1)/G), missä Fv on etuvahvistimen kohinakerroin, A kaapelin kohinakerroin, eli kaapelin vaimennus ja G etuvahvistimen vahvistus. Kohinakerroin on vain kohinaluku ilmoitettuna suhteena, ei desibeleinä ja vahvistukset ovat tässä tehovahvistuksena. 20 dB vahvistuksella (G=100), 1,2 dB kohinaluvulla (Fv=1,32) ja 2,5 dB kaapelivaimennuksella (A=1,78) kokonaiskohinaluvuksi tulisi 1,23 dB. Ketjutetuissa vahvistimissa ensimmäisen asteen kohina on se merkitsevin.

-Antti, -7di