Empfangsantennenverstärker. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Antennenverstärker

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Wie Sie wissen, ist es wünschenswert, einen Antennenverstärker zum Empfang von Rahmenantennen („Flaggen“) zu verwenden. Bei der Herstellung gibt es keine Probleme mit dem Geräuschpegel und der Verstärkung. Dies ist einfach zu bewerkstelligen. Solche Antennen erfordern jedoch einen sehr hohen Gleichtaktdämpfungskoeffizienten (CMRR oder auf Englisch CMRR – von Common-Mode Rejection Ratio) vom Verstärker. Andernfalls können solche Störungen die Parameter der Antenne völlig „verderben“, was in der Praxis häufig vorkommt und als Grundlage für die Meinung dient, dass solche Antennen „mittelmäßig“ funktionieren.

Der einfachste Weg, dieses Ziel zu erreichen, besteht darin, den Verstärker differenziell mit einem großen CMRR auszustatten. Und Sie brauchen genau so einen Verstärker. Die Verwendung eines Symmetriertransformators mit einem unsymmetrischen Verstärker führt zu keinem guten Ergebnis. Selbst die besten Transformatoren dieser Art (wir sprechen von Hochimpedanztransformatoren) haben ein Gleichtaktunterdrückungsverhältnis bei Frequenzen von 1,8 und 3,5 MHz (und Empfangsantennen werden hauptsächlich auf Amateur-Niederfrequenzbändern benötigt), das selten 40 dB überschreitet. Und das reicht nicht aus – unter realen Bedingungen sind laut Autor mindestens 50 ... 60 dB Dämpfung der Gleichtaktkomponente erforderlich.

Eine solche Unterdrückung kann durch Differenzverstärker erfolgen. Der einfachste Weg, sie auf integrierten Schaltkreisen zusammenzubauen. Die Idee, einen Differenzverstärker auf Basis diskreter Elemente herzustellen, wird durch die praktische Unmöglichkeit, Komponenten mit einer Genauigkeit von 0,1 ... 0,3 % auszuwählen, zunichte gemacht.

Die übliche Implementierung der Differenzstufe an einem Operationsverstärker führt zu einer solchen Unterdrückung, hat jedoch den Nachteil, dass die Eingangsimpedanzen seiner Eingänge unterschiedlich sind. Dadurch verliert die Antenne ihre Symmetrie.

Eine völlig zufriedenstellende Lösung ist die Verwendung eines speziellen Differenzverstärkers AD8129. Bei Frequenzen unter 4 MHz hat es einen CMRR von 80 (!) dB, außerdem verfügt diese Mikroschaltung über zwei Differenzeingänge mit gleicher und sehr hoher Impedanz (mehr als 4 MΩ). Ein weiterer Pluspunkt ist, dass die Differenzeingänge nicht zur Einstellung der Verstärkung verwendet werden, d. h. sie müssen nicht zusätzlich mit etwas belastet werden.

Das Schaltbild des Verstärkers ist in Abb. dargestellt. 1. Installieren Sie bei Verwendung eines Verstärkers mit Rahmenantenne keine VD1-VD4-Varicaps und Elemente ihres Steuerkreises (R1, C1, R5, C9) und bei Verwendung einer Ferrit-Magnetantenne keinen Widerstand R2.

Reis. 1. Schematische Darstellung des Verstärkers (zum Vergrößern anklicken)

Die Spannungsverstärkung (in diesem Fall beträgt sie ungefähr 30) wird durch das Verhältnis des Widerstandswerts der Widerstände R7 / R6 eingestellt. Diese Widerstände haben keinen Einfluss auf die Eingangsimpedanz der Arbeitseingänge (Pins 1 und 8 des DA1-Chips).

Dieser Chip benötigt eine bipolare Stromversorgung. Bitte beachten Sie, dass es im Gerät zwei unterschiedliche „Massen“ gibt und diese nicht direkt miteinander verbunden sind. Einer davon ist der gemeinsame Draht des Verstärkers und der andere ist das Geflecht des Koaxialkabels, das den Verstärker mit dem Empfänger (Transceiver) verbindet. Die Schaltungen L1C2C4 und L2C3C5 filtern zusätzlich die Leistung. Die Spannung am Mittelpunkt („Verstärkermasse“) stellt den Stabilisator DA2 ein. Die Stromversorgung des Verstärkers erfolgt über ein Koaxialkabel. Zum zusätzlichen Schutz vor „Schmutz“, der am Kabelmantel entstehen kann, ist ein Trenntransformator T2 eingebaut. Es ist in zwei Drähten auf einen Ferrit-Niederfrequenz-Magnetkern gewickelt, sodass die Induktivität seiner Wicklungen nicht weniger als 1 mH beträgt.

Der Ausgang des Verstärkers ist über den Widerstand R8 mit einem isolierenden HF-Transformator T1 verbunden, der eine kleine Windungskapazität und ein Verhältnis der Windungszahlen der Wicklungen von 1:1 aufweist. Dieser Transformator wird zur Gleichtaktentkopplung zwischen dem gemeinsamen Draht des Verstärkers und dem Geflecht des Koaxialkabels benötigt. Der Widerstand R8 legt die Ausgangsimpedanz des Verstärkers fest (der DA1-Chip selbst hat eine niedrige Ausgangsimpedanz).

Die Dioden VD7 und VD8 (jedes Hochfrequenz-Silizium) schützen die Eingangskreise des Empfängers. Tatsache ist, dass der DA1-Chip ein Ausgangssignal mit einer Amplitude von bis zu 5 V erzeugen kann, was nicht für alle Empfänger akzeptabel ist. Kondensator C7 trennt sich.

Die Elemente L3, C10 teilen sich im "Hals" die Stromversorgung des Verstärkers und den Eingang des Empfängers.

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den Pins 1 und 8 des DA1-Chips um hochohmige Differenzeingänge. Sie müssen drei Probleme lösen.

„Binden“ Sie sie zunächst mit Gleichstrom an die gemeinsame Leitung des Verstärkers. Dies geschieht durch die Widerstände R3, R4. Ihr Widerstand ist nicht sehr wichtig (außer beim Arbeiten mit einer Ferrit-Magnetantenne, siehe unten) – von 100 kΩ bis 1 MΩ, aber ihre Identität ist sehr wichtig. Diese Widerstände müssen mit einem Digitalmultimeter mit einer Differenz von nicht mehr als 0,1 % ausgewählt werden (je weniger ist besser). Andernfalls „verzerren“ sie den Eingang des Verstärkers mit einer entsprechenden Verringerung des CMRR.

Zweitens ist es notwendig, die Eingänge während des Betriebs des Senders zu schützen. Ein Paar HF-Dioden VD5, VD6 bewältigt dies.

Drittens schließen Sie die Antenne und die benötigten Elemente an. Es hängt davon ab, welche Antenne verwendet wird.

Handelt es sich um einen Rahmen, beispielsweise eine „Flagge“, wird dieser direkt mit den Eingängen verbunden. Zusätzlich ist ein Widerstand R2 eingebaut, dessen Widerstandswert dem Ausgangswiderstand des Rahmens entspricht (normalerweise mehrere hundert Ohm).

Wenn es sich um eine Ferrit-Magnetantenne handelt, wird R2 nicht benötigt, es sind jedoch die Tuning-Varicaps VD1 -VD4 und der Steuerkreis dafür vom „Shek“ (R1R5C1C9) verbaut. Darüber hinaus müssen Sie beim Arbeiten mit einer Ferrit-Magnetantenne (MA) den Widerstand der Widerstände R3 und R4 berücksichtigen. Sie bestimmen den Gütefaktor des Antennenkreises (natürlich zusätzlich zum Gütefaktor der Antennenspule selbst). Abhängig von der Induktivität, dem Gütefaktor MA und der gewünschten Bandbreite (ohne Abstimmung) sollten Sie die Werte der Widerstände R3, R4 wählen.

Auf Abb. In Abb. 2 zeigt das Spektrum im 100-kHz-Band am Ausgang des beschriebenen Verstärkers mit einem Widerstand dieser Widerstände von 390 kOhm und einer angeschlossenen Ferrit-Magnetantenne, die auf einen Stab mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Länge von 100 mm mit einem Magneten gewickelt ist Durchlässigkeit von 400. Der Empfang erfolgt auf einer Reichweite von 160 Metern. Die Antenne befindet sich im Innenbereich, daher sind neben Nutzsignalen auch viele Störungen sichtbar.

Reis. 2. Spektrum im 100-kHz-Band am Ausgang des Verstärkers

Am Ausgang beträgt der Luftgeräuschpegel bei der MA-Resonanzfrequenz 93 dBm (die vertikale Skala in der Abbildung ist in dBm angegeben), also 5 μV, was ungefähr dem Geräuschpegel einer Antenne voller Größe entspricht. Wenn Sie die Verstärkung ändern müssen, erfolgt dies durch Auswahl der Widerstände R7 / R6. Der AD8129 kann eine bis zu 100-fache Verstärkung auf den niederfrequenten HF-Bändern bieten.

Durch den Einsatz eines Verstärkers können Sie die Antenne entfernt von lokalen Störquellen platzieren und so die Empfangsqualität verbessern.

Autor: Igor Goncharenko (DL2KQ)

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