Aktive Antenne 1 zu 20dB, 1-30 MHz-Bereich

Aktive Antenne 1 zu 20dB, 1-30 MHz-Bereich.byRodney A. KreuterandTony van Roon

 

"Wenn das Schicksal oder böse Nachbarn verhindern, dass Sie Bespannen eine lange Drahtantenne empfängt, werden Sie feststellen, dass diese im Taschenformat Antenne die gleiche geben wird, oder noch besser, Rezeption. Diese "Aktive Antenne" ist billig zu bauen "und hat eine Reichweite von 1 zu 30Mhz bei zwischen 14 und 20dB Gewinn."
Foder konventionelle alle Frequenzkurzwellenempfang ist die allgemeine Regel "je länger die desto stärker ist das empfangene Signal antennal." Leider zwischen bösen Nachbarn, restriktive Gehäuse Regeln und Immobilien Plots nicht viel größer als eine Briefmarke, kurz -Welle Antenne oft stellt sich heraus, ein paar Meter Draht aus dem geworfen zu sein Fenster anstatt die 130 Meter lange Draht antennal wir würden wirklich wie an Zeichenfolge zwischen zwei 50-Fuß-Türmen.

Glücklicherweise gibt es eine praktische Alternative zum Langdrahtantenne, und das ist ein aktive Antenne; die im wesentlichen besteht aus einem sehr kurzen Antenne und einem High-Gain-Verstärker. Meine eigene Einheit erfolgreich in Betrieb seit fast einem Jahrzehnt. Es funktioniert zufriedenstellend.

Das Konzept einer aktiven Antenne ist ziemlich einfach. Da die Antenne physisch klein ist, nicht abfangen es nicht so viel Energie wie eine größere Antenne, so dass wir einfach einen eingebauten in HF-Verstärker für die scheinbare Signal auch zu bilden verwenden "Verlust.", Stellt der Verstärker eine Impedanzanpassung, weil die meisten Receiver sind mit einer 50-Ohm-Antenne zu arbeiten.

Aktive Antennen für jeden Frequenzbereich eingebaut werden, aber sie sind häufiger von VLF (10KHz oder so) bis etwa 30MHz verwendet. Der Grund dafür ist, dass Full-Size-Antennen für die Frequenzen oft viel zu lange für den verfügbaren Raum sind. Bei höheren Frequenzen ist es ziemlich einfach, einen relativ kleinen Hochleistungsantenne zu entwerfen.

Die aktive Antenne unten (Abb. 1) gezeigt, liefert 14-20dB Verstärkung bei den populären Kurzwellen und Radioamateurfrequenzen von 1-30MHz. Wie man erwarten würde, desto geringer die Frequenz der Gewinn je größer. Ein Gewinn von 20dB ist typisch aus 1-18 MHz, bei 14MHz zu 30dB abnimmt.

Circuit Design:
Da Antennen, die viel kürzer sind als 1 / 4 eine sehr kleine und hochreaktive Impedanz präsentieren Wellenlänge, die auf der empfangenen frequenzabhängig ist, wurde kein Versuch unternommen, die Antenne des Impedanz es passen zu schwierig erweisen würde und frustrierend Impedanzen über einem Jahrzehnt zu entsprechen der Frequenzabdeckung. Stattdessen ist die Eingangsstufe (Q1) ein JFET Source-Folger, dessen hochohmigen Eingang erfolgreich überbrückt die Charakteristiken der Antenne bei jeder Frequenz. Obwohl viele verschiedene Arten von JFETs kann als MPF102, NTE451-solches verwendet werden, oder der 2N4416-bedenken Sie, dass die Gesamthochfrequenzgang durch die Eigenschaften des JFET-Verstärker eingestellt ist.

Der Transistor Q2 ist als Emitterfolger verwendet für Q1 eine hochohmige Last zu schaffen, aber was noch wichtiger ist, bietet es eine geringe Antriebsimpedanz für Common-Emitter-Verstärker Q3, der vorsieht, alle der Spannungsverstärkung des Verstärkers. Der wichtigste Parameter ist f Q3TDie cut-off Hochfrequenz, die im Bereich von 200-400 MHz sein sollte. Ein 2N3904 oder ein 2N2222 funktioniert gut für Q3.

Die wichtigsten Q3 der Schaltungsparameter ist der Spannungsabfall über R8: Je größer die Tropfen, die Verstärkung umso größer. Allerdings nimmt der Durchlaßbereich als Q3 die Erhöhung der Verstärkung ist.

Transistor Q4 Q3 die relativ moderate Ausgangsimpedanz in eine niedrige Impedanz, wodurch genügend Antrieb für eine 50-Ohm-Antenneneingangsimpedanz des Empfängers verwandeln.

Aktive Antenne Schaltplan

Stückliste und andere Komponenten:

Halbleiter:
      Q1 = MPF102, JFET. (2N4416, NTE451, ECG451, etc.) Q2, Q3, Q4 = 2N3904, NPN-Transistor

Widerstände:
Alle Widerstände sind 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

Kondensatoren (mindestens 16V bewertet):
   C1, C3 = 470pF C2, C5, C6 = 0.01uF (10nF) C4 = 0.001uF (1nF) C7, C9 = 0.1uF (100nF) C8 = 22uF / 16V, elektrolytische

Verschiedenes Teile und Materialien:
  B1 = 9-Volt-Alkali-Batterie S1 = SPST Ein-Aus-Schalter J1 = Jack zu entsprechen (Ihre) Empfängerkabel ANT1 = Ausziehbare Stabantenne (Schraubgewinde), Draht, Messingstab (ca. 12 ") MISC = PCB Materialien, Gehäuse, Batteriehalter, 9V Batterie Snap, usw. 

Die Antenne kann fast alles sein; ein langes Stück Draht, ein Messing-Schweißdraht, oder eine Teleskopantenne, die aus einem alten Radio geborgen wurde. Teleskopersatzantennen für Transistorradios sind auch von den meisten Einzelhandels elektronischer Teile Händler und Lieferanten.

Bau:
Der Verstärker für den Prototyp-Einheit verwendet eine Leiterplatte (siehe weiter unten). Der Verstärker kann auf einer Lochleiterplatte (vero board) montiert werden, sondern weil es etwas Sensibilität für die Bauelemente-Layout, empfehlen wir dringend, dass Sie eine Leiterplatte (PCB) für die besten Ergebnisse zu schaffen.

PCB Teile-Layout-
Die Teile-Bestückungsplan ist in Fig. 2. Beachten Sie, dass, obwohl die negative Batterie (Masse) führen zu der PC-Platine zurückgegeben wird, Ausgabe-Buchse J1 eine Verbindung mit der Schrankmasse hat. Die Masseverbindung zwischen der PC-Platine und dem Gehäuse wird durch die Metallstegen oder Abstandshalter, der verwendet werden, um die PC-Platine im Gehäuse zu montieren. Nicht * * Ersatz Kunststoff-Abstandshalter oder Abstandshalter, weil sie nicht eine Masseverbindung zwischen dem PC-Board, das Kabinett, und J1 bieten. Wenn Sie sich entscheiden, ein Kunststoffgehäuse verwenden, um den Verstärker zu Haus, stellen Sie sicher, dass J1 die Masseverbindung zu Boden Folie zurückgeführt wird um die Außenkante des PC-Board läuft.

Ein Teleskopantenne montiert in der Mitte der PC-Platine. Von der Folienseite der Platte, seine Befestigungsschraube durch das Loch in der PC-Platine passieren und löten dann den Kopf der Schraube in die Folienkissen. Für beide Isolation und einen Träger, verwenden wir ein Kunststoff- oder Gummidichtung zwischen der Antenne und dem Loch in den Deckel des Gehäuses, durch die die Antenne passiert. In einer Prise, Band mehrere Windungen einer guten Qualität Kunststoff um die Welle der Antenne gewickelt kann für die Gummidichtung ersetzt werden.

Wenn Sie sich entscheiden, eine Drahtantenne Vorkehrungen für, installieren Sie eine 5-Wege-Bindung Post auf dem Schrank. Dann sollten Sie eine kurze Länge des Drahtes zwischen der Antenne des Folienkissen und dem Binding Post zu verbinden.

Änderungen:
Wenn Sie Interesse an einem kleineren Frequenzbereich sind als 1-30MHz kann Widerstand R1 mit einem LC-Schwingkreis in die Mitte des gewünschten Bereichs abgestimmt ersetzt werden. Die LC-Schaltung wird auch die Ablehnung von Signalen außerhalb des Bereichs von Interesse zu verbessern, aber denken Sie daran, dass es nicht um die Verstärkung des Verstärkers zu verbessern.

Wenn Ihr besonderes Interesse die sehr niedrigen Frequenzen (VLF) ist, kann die Verstärkung des Niederfrequenzgang durch eine Erhöhung der Werte der Kondensatoren C1 und C3 verbessert werden. (Sie werden mit den Werten zu experimentieren.)
Obwohl eine 9-Volt-Batterie die empfohlene Energiequelle ist, sollte der Verstärker gut funktionieren 6-15 Volt verwendet wird. Das Innere des Gehäuses des fertiggestellten Prototypen, eine 9-Volt-Batterie als Stromversorgung verwendet wird, wird in Fig. 3.

Teile-Layout-
Fehlerbehebung:
Schaltspannungen für eine 9-Volt-Stromversorgung sind in der schematischen Darstellung gezeigt. 1. Wenn die Spannungen in der Einheit von denen in der schematischen mehr als 20% unterscheiden, versuchen Widerstandswerte zu ändern, die Spannungen in der richtigen Bereich zu bekommen. wenn der Spannungsabfall über R8 Maßnahmen zum Beispiel nur 0.3 Volt, müssen Sie R4 Wert (der genaue Wert ist bis zu Ihnen, um herauszufinden) zu erhöhen, um Q3 der Basisspannung und Kollektorstrom zu verringern.

Die einzigen kritischen Spannungen sind diejenigen, über R3 und R8. Die Leistung sollte in Ordnung sein, wenn sie auch nur annähernd auf die Werte auf der schematischen Darstellung gezeigt.

Da es fast unmöglich ist, die Spannung vom Gate zur Source (VGS) eines FET zu messen, kann die Spannung zu messen, die über R3 vorhanden ist, weil es das gleiche wie VGS ist. Entsprechend anpassen R3 Wert, wenn die Spannung nicht innerhalb des Bereichs von 0.8-1.2 Volt.

Einschränkungen:
Verwendung dieses Verstärkers über 30 MHz ist nicht wegen der stark verringerte Verstärkung zu empfehlen. Während oben 30 MHz arbeitet, kann durch Verwendung von abgestimmten Schaltungen anstelle der ohmschen Lasten erreicht werden, ist, dass Modifikationen über den Rahmen dieses Artikels.

Achten Sie darauf, wenn der FET (Q1) Handhabung. Eine gemeinsame Überzeugung ist, dass FETs sind CMOS-Bauelemente sicher vor Schäden durch statische Aufladung sind, nachdem sie in einer Schaltung installiert wurde, oder nach dem an einer PC-Platine befestigt ist. Obwohl es wahr ist, besser vor statischer Elektrizität geschützt werden, wenn sie in einer Schaltung installiert ist, werden sie von statischen zu einer Beschädigung noch anfällig; so dass die Antenne nicht berühren, bevor Sie sich durch Berühren eine geerdete metallische Gegenstände auf Masse entladen.

Haftungsausschluss und Impressum:
Quelle: "RE Experimentatoren Handbook", 1990. Copyright © Rodney A.Kreuter, Tony van Roon, Radio Electronics Magazine, und Gernsback Publications, Inc. 1990. Veröffentlicht von schriftlichen Genehmigung. (Gernsback Verlag und Radioelektronik sind nicht im Geschäft länger). Dokument-Updates und Änderungen, die alle Diagramme, PCB / Layout gezeichnet von Tony van Roon. Re-Posting oder Grafiken in irgendeiner Weise oder Form dieses Projekts nehmen ausdrücklich durch internationale Urheberrechtsgesetze verboten.

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