Amplificatore dell'antenna ricevente. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Come è noto, per la ricezione di antenne a telaio (“flag”) è consigliabile utilizzare un amplificatore d'antenna. Non ci sono problemi con il livello di rumore e l'amplificazione durante la sua produzione. È facile da fare. Ma tali antenne richiedono che l'amplificatore abbia un rapporto di reiezione del componente di modo comune molto elevato (CMRR o, in inglese, CMRR - da Common-Mode Rejection Ratio). Altrimenti, tali interferenze possono "rovinare" completamente i parametri dell'antenna, cosa che spesso accade nella pratica e serve come base per credere che tali antenne funzionino "così così".

Il modo più semplice per raggiungere l'obiettivo è realizzare il differenziale dell'amplificatore con un CMRR elevato. E hai bisogno proprio di un amplificatore del genere. L'uso di un trasformatore balun con un amplificatore asimmetrico non darà buoni risultati. Anche i migliori trasformatori di questo tipo (stiamo parlando di trasformatori ad alta resistenza) hanno un coefficiente di soppressione di modo comune alle frequenze di 1,8 e 3,5 MHz (e le antenne riceventi sono necessarie principalmente nelle bande amatoriali a bassa frequenza) raramente supera i 40 dB. E questo non basta: in condizioni reali, secondo l'autore, è richiesto un minimo di 50...60 dB di attenuazione della componente di modo comune.

Tale soppressione può essere fornita da amplificatori differenziali. Il modo più semplice per assemblarli è sui circuiti integrati. L'idea di realizzare un amplificatore differenziale utilizzando elementi discreti è frustrata dall'impossibilità pratica di selezionare componenti con una precisione dello 0,1...0,3%.

La consueta implementazione di uno stadio differenziale su un amplificatore operazionale fornisce tale soppressione, ma presenta lo svantaggio che le impedenze di ingresso dei suoi ingressi sono diverse. Ciò fa sì che l'antenna perda la sua simmetria.

Una soluzione completamente soddisfacente consiste nell'utilizzare un amplificatore differenziale specializzato AD8129. A frequenze inferiori a 4 MHz ha un CMRR di 80(!) dB, inoltre questo microcircuito ha due ingressi differenziali con impedenza uguale e molto elevata (più di 4 MOhm). Un ulteriore vantaggio è che gli ingressi differenziali non vengono utilizzati per impostare il guadagno, cioè non devono essere caricati con nulla di aggiuntivo.

Lo schema elettrico dell'amplificatore è mostrato in Fig. 1. Quando si utilizza un amplificatore con un'antenna ad anello, non installare i varicap VD1-VD4 e i relativi elementi del circuito di controllo (R1, C1, R5, C9) e quando si utilizza un'antenna magnetica in ferrite, non installare il resistore R2.

Riso. 1. Schema schematico dell'amplificatore (clicca per ingrandire)

Il guadagno di tensione (in questo caso è circa pari a 30) è fissato dal rapporto tra la resistenza dei resistori R7/R6. Questi resistori non influenzano in alcun modo l'impedenza di ingresso sugli ingressi operativi (pin 1 e 8 del chip DA1).

Questo chip richiede un'alimentazione bipolare. Si prega di notare che nel dispositivo sono presenti due masse diverse e non sono direttamente collegate tra loro. Uno di questi è il filo comune dell'amplificatore e l'altro è la treccia del cavo coassiale che collega l'amplificatore al ricevitore (ricetrasmettitore). I circuiti L1C2C4 e L2C3C5 filtrano inoltre la potenza. La tensione nel punto medio (“massa dell'amplificatore”) è impostata dallo stabilizzatore DA2. L'alimentazione viene fornita all'amplificatore tramite un cavo coassiale. Per una protezione aggiuntiva contro lo “sporco” che può essere indotto sulla treccia del cavo, è installato un trasformatore di isolamento T2. È avvolto in due fili su un nucleo magnetico LF in ferrite in modo che l'induttanza dei suoi avvolgimenti sia di almeno 1 mH.

L'uscita dell'amplificatore è collegata tramite il resistore R8 a un trasformatore di isolamento RF T1, con una bassa capacità tra le spire e un rapporto spire dell'avvolgimento di 1:1. Questo trasformatore è necessario per l'isolamento di modo comune tra il filo comune dell'amplificatore e la treccia del cavo coassiale. Il resistore R8 imposta la resistenza di uscita dell'amplificatore (il microcircuito DA1 stesso ha una bassa resistenza di uscita).

I diodi VD7 e VD8 (qualsiasi silicio ad alta frequenza) proteggono i circuiti di ingresso del ricevitore. Il fatto è che il microcircuito DA1 può produrre un segnale di uscita con un'ampiezza fino a 5 V, il che non è accettabile per tutti i ricevitori. Il condensatore C7 è un condensatore di separazione.

Gli elementi L3, C10 condividono nel "collo" l'alimentazione dell'amplificatore e l'ingresso del ricevitore.

Come già accennato, i pin 1 e 8 del chip DA1 sono ingressi differenziali ad alta impedenza. Ci sono tre problemi che devono essere risolti con loro.

Innanzitutto, "legateli" tramite corrente continua al filo comune dell'amplificatore. Questo viene fatto dai resistori R3, R4. La loro resistenza non è molto importante (tranne nel caso in cui si lavora con un'antenna magnetica in ferrite, vedere sotto) - da 100 kOhm a 1 MOhm, ma la loro identità è molto importante. Questi resistori devono essere selezionati utilizzando un multimetro digitale con una differenza non superiore allo 0,1% (meglio anche meno). Altrimenti, “inclineranno” l’ingresso dell’amplificatore con una corrispondente riduzione del CMRR.

In secondo luogo è necessario proteggere gli ingressi quando il trasmettitore è in funzione. Una coppia di diodi RF VD5, VD6 fa fronte a questo.

In terzo luogo, collega l'antenna e gli elementi di cui ha bisogno. Dipende da quale antenna verrà utilizzata.

Se si tratta di una cornice, ad esempio una "bandiera", è collegata direttamente agli ingressi. Inoltre, installare il resistore R2 con una resistenza pari alla resistenza di uscita del telaio (di solito diverse centinaia di ohm).

Se si tratta di un'antenna magnetica in ferrite, R2 non è necessaria, ma sono installati i varicap di sintonizzazione VD1 -VD4 e il loro circuito di controllo dallo "shek" (R1R5C1C9). Inoltre, quando si lavora con un'antenna magnetica in ferrite (MA), è necessario considerare la resistenza dei resistori R3 e R4. Determinano il fattore di qualità del circuito dell'antenna (ovviamente oltre al fattore di qualità della bobina dell'antenna stessa). A seconda dell'induttanza, del fattore di qualità del MA e della larghezza di banda desiderata (senza accordatura), è necessario selezionare i valori dei resistori R3, R4.

Nella fig. La Figura 2 mostra lo spettro nella banda di 100 kHz all'uscita dell'amplificatore descritto con una resistenza di questi resistori di 390 kOhm e un'antenna magnetica in ferrite collegata avvolta su un'asta con un diametro di 8 mm e una lunghezza di 100 mm con un permeabilità magnetica di 400. La ricezione avviene su un raggio di 160 metri. L'antenna si trova all'interno, quindi oltre ai segnali utili sono visibili anche molte interferenze.

Riso. 2. Spettro nella banda 100 kHz all'uscita dell'amplificatore

All'uscita, il livello di rumore etereo alla frequenza di risonanza MA è 93 dBm (la scala verticale nella figura è in dBm), ovvero 5 μV, che corrisponde approssimativamente al livello di rumore di un'antenna a grandezza naturale. Se è necessario modificare il guadagno, è possibile farlo selezionando i resistori R7/R6. Il microcircuito AD8129 può fornire un'amplificazione fino a 100 volte sulle bande HF a bassa frequenza.

L'utilizzo di un amplificatore consente di posizionare l'antenna lontano da fonti di interferenza locali e quindi migliorare la qualità della ricezione.

Autore: Igor Goncharenko (DL2KQ)

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