Antena activa 1 para 20dB, gama 1-30 MHz

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“Quando o destino ou vizinhos desagradáveis ​​impedirem que você amarre uma antena de recepção de fio longo, verá que essa antena de bolso dará a mesma recepção, ou melhor ainda. Essa "antena ativa" é barata de construir "e tem um intervalo de 1 a 30Mhz entre os ganhos 14 e 20dB".
Fou recepção convencional de ondas curtas de todas as frequências, a regra geral é "quanto mais longa a antena, mais forte é o sinal recebido". Infelizmente, entre vizinhos desagradáveis, regras restritivas de moradia e lotes imobiliários não muito maiores que um selo postal, - a antena de ondas geralmente acaba sendo alguns metros de fio jogado pela janela - em vez dos pés da antena de fio longo 130, nós realmente gostaríamos de colocar entre duas torres de pés 50.

Felizmente, existe uma alternativa conveniente para a antena de fio longo, e essa é uma antena ativa; que basicamente consiste em uma antena muito curta e um amplificador de alto ganho. Minha própria unidade está em operação com sucesso há quase uma década. Funciona satisfatoriamente.

O conceito de uma antena ativa é bastante simples. Como a antena é fisicamente pequena, ela não intercepta tanta energia quanto uma antena maior, então simplesmente usamos um amplificador de RF embutido para compensar a aparente “perda” do sinal. Além disso, o amplificador fornece correspondência de impedância, porque a maioria dos receptores é projetada para funcionar com uma antena 50-ohm.

Antenas ativas podem ser construídas para qualquer faixa de frequência, mas são mais comumente usadas de VLF (10KHz ou mais) a cerca de 30MHz. O motivo disso é que as antenas de tamanho normal para essas frequências costumam ser muito longas para o espaço disponível. Em frequências mais altas, é muito fácil projetar uma antena de alto ganho relativamente pequena.

A antena ativa mostrada abaixo (Fig. 1) fornece ganho 14-20dB nas freqüências populares de ondas curtas e radioamadoras do 1-30MHz. Como seria de esperar, quanto menor a frequência, maior o ganho. Um ganho de 20dB é típico de 1-18 MHz, diminuindo para 14dB em 30MHz.

Circuit Design:
Como as antenas muito mais curtas que o comprimento de onda 1 / 4 apresentam uma impedância muito pequena e altamente reativa, dependente da frequência recebida, nenhuma tentativa foi feita para igualar a impedância da antena - seria muito difícil e frustrante corresponder às impedâncias ao longo de uma década. cobertura de frequência. Em vez disso, o estágio de entrada (Q1) é um seguidor de fonte JFET, cuja entrada de alta impedância preenche com êxito as características da antena em qualquer frequência. Embora muitos tipos diferentes de JFET possam ser usados ​​- como MPF102, NTE451 ou 2N4416 -, lembre-se de que a resposta geral de alta frequência é definida pelas características do amplificador JFET.

O transistor Q2 é usado como um seguidor de emissor para fornecer uma carga de alta impedância ao Q1, mas, mais importante, ele fornece uma baixa impedância de acionamento para o amplificador de emissor comum Q3, que fornece todos do ganho de tensão do amplificador. O parâmetro mais importante de Q3 é fT, A alta-frequência de corte, que deve estar no intervalo de-200 400 MHz. A 2N3904, ou um 2N2222 funciona bem para Q3.

O mais importante dos parâmetros do circuito do Q3 é a queda de tensão no R8: Quanto maior a queda, maior o ganho. No entanto, a banda passante diminui à medida que o ganho do Q3 aumenta.

O transistor Q4 transforma a impedância de saída relativamente moderada do Q3 em uma impedância baixa, fornecendo assim um acionamento suficiente para a impedância de entrada da antena 50-ohm de um receptor.

Antena ativa Diagrama esquemático

Lista de peças e outros componentes:

Semicondutores:
      Q1 = MPF102, JFET. (2N4416, NTE451, ECG451, etc) Q2, Q3, Q4 = 2N3904, transistor NPN

resistores:
Todas as resistências são 5%, 1 / 4-watt
    R1 = 1 megaohm R5 = 10K R2, R10 = 22 ohm R6, R9 = 1K R3, R11 = 2K2 R7 = 3K3 R4 = 22K R8 = 470 ohm

Capacitores (avaliado em menos 16V):
   C1, C3 = 470pF C2, C5, C6 = 0.01uF (10nF) C4 = 0.001uF (1nF) C7, C9 = 0.1uF (100nF) C8 = 22uF / 16V, eletrolítico

Diversos Peças e Materiais:
  B1 = Bateria alcalina de 9-volt S1 = interruptor on-off SPST J1 = Conector para combinar com o (seu) cabo receptor ANT1 = Antena telescópica de chicote (montagem com parafuso), fio, haste de latão (cerca de 12 ") MISC = materiais para PCB, gabinete, suporte da bateria, encaixe da bateria 9V, etc. 

A antena pode ser quase qualquer coisa; um longo pedaço de arame, uma haste de solda de latão ou uma antena telescópica que foi recuperada de um rádio antigo. As antenas telescópicas de substituição para rádios transistorizados também estão disponíveis na maioria dos distribuidores e fornecedores de peças eletrônicas de varejo.

Construção:
O amplificador da unidade de protótipo usa uma placa de circuito impresso (veja abaixo). O amplificador pode ser montado em uma placa de fiação perfurada (placa vero), mas porque há alguns sensibilidade para o layout de peças, sugerimos que você crie uma placa de circuito impresso (PCB) para obter melhores resultados.

PCB Peças-Disposição
O diagrama de colocação de peças é mostrado na Fig. 2. Observe que, embora o fio negativo (terra) da bateria seja retornado à placa PC, o conector de saída J1 tem uma conexão com o terra do gabinete. A conexão de terra entre a placa PC e o gabinete é feita através dos espaçadores ou espaçadores de metal usados ​​para montar a placa PC no gabinete. * NÃO * substitua espaçadores ou espaçadores de plástico, porque eles não fornecem uma conexão de aterramento entre a placa PC, o gabinete e o J1. Se você optar por usar um gabinete de plástico para alojar o amplificador, certifique-se de que a conexão à terra do J1 retorne à folha de aterramento que corre ao redor da borda externa da placa PC.

Uma antena telescópica é montada no centro da placa PC. Do lado da folha, passe o parafuso de montagem pelo orifício na placa PC e depois solde a cabeça do parafuso à sua almofada. Para isolamento e suporte, usamos um ilhó de plástico ou borracha entre a antena e o orifício na tampa do gabinete pelo qual a antena passa. Em uma pitada, várias voltas de uma fita plástica de boa qualidade enrolada no eixo da antena podem ser substituídas pelo anel isolante de borracha.

Se você decidir fazer provisões para uma antena de fio, instale um poste de ligação 5 no gabinete. Em seguida, certifique-se de conectar um pequeno pedaço de fio entre a placa de alumínio da antena e o poste de ligação.

Modificações:
Se você estiver interessado em uma faixa de frequência menor que a 1-30MHz, o resistor R1 poderá ser substituído por um circuito de tanque LC sintonizado no centro da faixa desejada. O circuito LC também melhorará a rejeição de sinais fora do seu alcance, mas lembre-se de que não aumentará o ganho do amplificador.

Se o seu interesse particular for as frequências muito baixas (VLF), a resposta de baixa frequência do amplificador pode ser melhorada aumentando os valores dos capacitores C1 e C3. (Você precisará experimentar os valores.)
Embora uma bateria 9-volt seja a fonte de energia recomendada, o amplificador deve funcionar bem usando os volts 6-15. A parte interna do gabinete do protótipo concluído, usando uma bateria 9-volt como fonte de alimentação, é mostrada na Fig. 3.

Peças-Disposição
Solução de problemas:
As tensões do circuito para uma fonte de alimentação 9-volt são mostradas no diagrama esquemático Fig. 1. Se as tensões em sua unidade diferirem mais de 20% daquelas no esquema, tente alterar os valores do resistor para obter as tensões na faixa adequada. Por exemplo, se a queda de tensão no R8 medir apenas o volt 0.3, você deve diminuir o valor do R4 (o valor exato depende de você descobrir) para aumentar a tensão base e a corrente do coletor do Q3.

As únicas tensões críticas são as do R3 e R8. O desempenho deve ser bom se eles estiverem próximos dos valores mostrados no diagrama esquemático.

Como é quase impossível medir a tensão do gate para a fonte (VGS) de um FET, você pode medir a tensão presente no R3, porque é o mesmo que o VGS. Ajuste o valor de R3 de acordo, se a tensão não estiver dentro da faixa de volts 0.8-1.2.

Limitações:
O uso deste amplificador acima de 30 MHz não é recomendado devido ao ganho acentuadamente reduzido. Enquanto a operação acima do 30 MHz pode ser realizada usando circuitos ajustados no lugar das cargas resistivas, essa modificação está além do escopo deste artigo.

Tome cuidado ao manusear o FET (Q1). Uma crença comum é que os FETs são dispositivos CMOS protegidos contra danos estáticos após terem sido instalados em um circuito ou depois de serem montados em uma placa de PC. Embora seja verdade que eles estão melhor protegidos da eletricidade estática quando instalados em um circuito, eles ainda são suscetíveis a danos por estática; portanto, nunca toque na antena antes de se aterrar tocando em algum objeto metálico aterrado.

Direitos de autor e Créditos:
Fonte: “Manual dos Experimentadores de ER”, 1990. direito autoral © Rodney A.Kreuter, Tony van Roon, Radio Electronics Magazine e Gernsback Publications, Inc. 1990. Publicado com permissão por escrito. (A Gernsback Publishing e a Radio Electronics não estão mais no mercado). Atualizações e modificações de documentos, todos os diagramas, PCB / Layout elaborados por Tony van Roon. A republicação ou captura de imagens de qualquer forma ou forma deste projeto é expressamente proibida pelas leis internacionais de direitos autorais.

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