Préamplificateur haute résistance à faible bruit à 144 MHz S53WW

Robert S53WW je skvelý konštruktér zariadení na vkv. Na jeho stránkach nájdete napríklad aj popis sústavy antén na 2m vhodnej do contestov a kvalitného transvertoru Javornik 144/14MHz. Poprosil som ho o súhlas na preklad a publikovanie týchto článkov. Robi mi ho obratom zaslal, za čo mu patrí veľké ďakujem. Postupne Vám ich všetky prinesieme na www.CQ.sk . Ak sa Vám ale nechce čakať, navštívte jeho stránky http://lea.Radioamateur.si/~s53ww/.

Introduction

Po dôkladnej analýze rôznych predzosilňovačov pre môj nový 144/14 MHz transvertor J'ai fini par rester avec le MOS-FET Infeon BF998. J'ai eu une très bonne expérience avec l'ancien BF-981, j'ai donc commencé à tester le BF998. Ce transistor est bon marché, facilement disponible et possède de très bonnes caractéristiques. Je n'ai pas utilisé de FET GaAs car ils sont difficiles à trouver et chers, et les différences sont minimes.

Il ressort clairement de l'analyse du transverter qu'il détermine la résistance finale de l'ensemble de l'ensemble. préamplificateur (si vous utilisez un mixeur +17dBm avec un signal d'oscillateur +20dBm et derrière lui un amplificateur avec sortie IP3 > 36dBm et négligez la résistance KV TCVR)! OK, komerčné KV prijímače by nemali mať odolnosť zlú (IP3 in < +15dBm až +25dBm, AOR-7030 až +30dBm). V tomto prípade má byť IP3 out minimálne na tejto úrovni (+30dBm). Šum KV prijímačov sa pohybuje na úrovni 16dB, v lepšom prípade okolo 13dB.

Si nous estimons la perte dans le câble coaxial ANT-XVRT à environ 0,5 dB et exigeons un facteur de bruit résultant d'environ 2,2 dB, nous constatons que le gain XVRT doit être d'au moins 24 dB (avec un facteur de bruit de 1 dB). Il s'ensuit que IP3 in doit être supérieur à +6dBm (=30dBm-24dB). Il n'est pas facile de répondre à cette exigence précisément à cause du préamplificateur.

Préamplificateur à faible bruit avec combinaison parallèle n fois BF998

Une tentative d'équiper le préamplificateur d'origine d'un nouveau BF998 n'a pas apporté d'amélioration significative. Il a fait du profit 26,5 dB, šumové číslo 0,8 dB, P1dB 17 dBm a IP3 in 0 dBm. Nie sú to zlé hodnoty, ale mohli byť aj lepšie.

Na prvom obrázku je bežné zapojenie predzosilňovača s dvojbázovým MOSFET s ohľadom na maximálny zisk. Idss sa nastavuje na minimálnu úroveň šumu (Idss je udávaný v rozsahu 2 až 18mA – zvyčajne býva medzi 10 až 15mA). Vstupná cievka L1 je vinutá na priemere 5mm 1,0mm AgCu drôtom; má 6 závitov s dĺžkou vinutia 11mm. Mala by byť umiestnená minimálne 2mm nad zemou a prinajmenšom 10 mm od kovových častí krabičky. Kapacitné trimre musia byť kvalitné. Diódy (Infineon BAR63-04 nebo BAR64-04 nebo BAR14-1) slúžia na ochranu MOSFET. Nemajú takmer žiadny vplyv na šumové číslo ani odolnosť, ich požitie v reálnych podmienkach je žiadúce. Najkritickejšou časťou je transformátor TR1 : doit être enroulé sur un noyau à deux trous de taille A7 en matériau U17 (Epcos, anciennement Siemens&Matshushita). Des matériaux d'autres fabricants peuvent être utilisés en ce qui concerne la dégradation du gain et P1dB. Nous enroulons deux tours de manière trifilaire - c'est toujours mieux qu'un autotransformateur avec 6 tours (=2×3) d'enroulement primaire et une dérivation sur le deuxième tour à partir de l'extrémité froide (en pratique, 4 tours sont enroulés en premier, une branche est créée en tordant les fils, et 2 tours supplémentaires sont enroulés). Les fils TR1 doivent être raccourcis à 5 mm et acheminés près du sol sur le circuit imprimé, sinon des oscillations à hautes fréquences peuvent se produire.

Pri experimentovaní som našiel zaujímavé zapojenie FET (používané v NF zosilňovačoch), kde paralelne spojené dva identické FET-y majú nižší šum ako jeden! Takže ak vyberiete ďalšiu BF998 (musí mať rovnaký Idss, nutné vybrať), môžete sa dostať až na hodnotu 0,6dB NF, zisku 26,5dB et le même ou pire (!?) IP3 in. Le problème avec IP3 peut être résolu en adaptant la sortie de manière plus appropriée - au lieu d'un transformateur avec un rapport de 3:1, nous utiliserons un 2:1. De cette façon, nous obtenons +28,5 dBm de puissance IP3 (P1dB est +19 dBm). La mise sous tension générale du LNA n fois BF998 est dans l'image suivante (les valeurs obtenues sont répertoriées dans le tableau).

Bien sûr, j'ai également essayé quatre BF998 (qui ne l'auraient pas fait) - le facteur de bruit est réduit à 0,5dB, zisk ostáva 26,5dB (pri nastavení na minimálne šumové číslo) a IP3 out je +34dBm. Na dosihnutie tejto hodnoty IP3 je nutné zmeniť pomer TR1 na 1,3:1. Odbočka L1 je v strede vinutia (na treťom závite). Pri prvom pokuse zosilňovač zakmitával nad 3,5GHz, čo ale nevplývalo na 2m. Vyskúšal som umiestniť po dvojici tranzistorov na každú stranu plošného spoja prepojených krátkymi drôtikmi a oddelenými obvodmi predpätia G2 (rozmiestnenie súčiastok a blokovacieho kondenzátora je kritické). Po tejto úprave kmitanie zmizlo, ale rád by som poznamenal, že všetky zapojenia sú iba za určitých podmienok stabilné. Rozmiestnenie súčiastok je kritické, najmä sa to týka blokovacieho kondenzátora 1nF.

Schéma de circuit du préamplificateur n fois BF998 (similaire au simple BF998). Les valeurs des composantes variables se trouvent dans le tableau. Le réglage de l'entrée et de la sortie est également différent (voir texte). Le matériau du transformateur est le même que dans le cas précédent, lors de l'utilisation de plusieurs BF998 je recommande le format A4. Nous pouvons régler les préamplificateurs sans technologie de mesure grâce à une petite astuce pour le facteur de bruit minimum : nous les réglons sur le gain maximum à 136 MHz (le facteur de bruit ne change pratiquement pas dans une large plage).

Vous pouvez télécharger le schéma de circuit ici ftp://lea.Radioamateur.si/pub/vhfct/lnaa2.zip.

LNA push-pull avec BF998

L'amplificateur push-pull est comparable en gain à un amplificateur simple à deux étages, et l'IP3 est environ 3 dB meilleur que la conception parallèle. J'ai donc essayé de brancher une paire de BF998 en push-pull. Les premiers résultats ont été excellents : IP3 était de +6 dBm (P1dB +23 dBm), mais le facteur de bruit était d'au moins 1,3 dB ! Après avoir changé le circuit d'entrée, j'ai atteint le facteur de bruit 0,9-1,0dB, IP3 out 32,5dBm pri zisku 26,5dB (nastavenie na minimálne šumové číslo). Výsledné zapojenie je spojením dvoch jednostupňových zosilovačov podľa prvého obrázka.

Connexion push-pull de deux BF998. La bobine d'entrée L1 est enroulée sur un diamètre de 11 mm avec un fil de 1,0 mm AgCu ; il a 4 tours et la longueur d'enroulement est de 7 mm. La bobine de couplage a 1 tour sur le même diamètre que le fil Cu émaillé L1 afin qu'elle ne puisse pas court-circuiter L1. Les transformateurs TR1 et TR2 sont sur le même matériau qu'un simple LNA (taille A7, matériau U17, Epcos). Le transformateur de sortie TR2 possède deux enroulements bifilaires.

Ensuite, j'ai essayé la connexion push-pull de quatre BF998. L'intention était d'obtenir IP3 à environ +9 dBm avec un facteur de bruit d'environ 0,8 dB. Même si j'ai atteint IP3 comme prévu, il n'était pas en mon pouvoir d'atteindre le facteur de bruit souhaité. C'était toujours supérieur à 1,3 dB, ce que j'ai trouvé inapproprié pour le XVRT. Cependant, cette valeur peut convenir à d’autres fins, mais elle nécessite encore des expérimentations.

Avis:
Ces préamplificateurs ne conviennent pas à une connexion directe devant le récepteur ou le convertisseur car ils ont un gain très élevé. Leur utilisation efficace (même si je déconseille d'utiliser des préamplificateurs) est possible avec un élément d'atténuation à leur sortie, ce qui réduira le gain. Dans la plupart des cas, 6 à 10 dB de gain suffisent pour un préamplificateur s'il doit vraiment être utilisé. Avec un élément d'atténuation de -20 dB, le facteur de bruit global se détériore de 0,5/0,6/0,8 dB à 1,3/1,4/1,5 dB. Avec un élément d'atténuation de -16 dB, le facteur de bruit global se détériore de 0,5/0,6/0,8 dB à 0,8/0,9/1,1 dB. Je vous recommande donc d'utiliser un atténuateur de -16dB après le préamplificateur (les valeurs de la pi-cell sont de 68 ohms à la masse et 150 ohms entre elles).

Pour des préamplis VHF et supérieurs de haute qualité, consultez le site YU1AW de Dragan : www.QSL.net/yu1aw/low_noise.htm.

En septembre 2002, j'avais construit six préamplificateurs avec un facteur de bruit de 0,5 à 0,6 dB (BF998 Philips, étiqueté Mop) et trois avec un facteur de bruit de 0,8 à 0,9 dB (BF998 Infeon, étiqueté Mos). La mauvaise nouvelle est qu'Epcos a arrêté de distribuer du matériel U17 et il est très difficile d'obtenir des noyaux à double trou U17/A4. Leur remplacement n'est pas encore connu, mais des noyaux de taille similaire fabriqués dans un matériau ayant une perméabilité comprise entre 20 et 30 sont utilisables...

Après avoir mesuré neuf préamplificateurs, je recommande un moyen simple d'ajuster le LNA 4xBF998 au minimum de bruit : régler le trimmer C sur maximálny zisk, potom zvyšujte jeho kapacitu, kým zisk nepoklesne o 1dB! Naladenie nie je kritické, vstupný obvod je širokopásmový pri nastavovaní minimálneho NF (asi 10 MHz).

Robi, S53WW
http://lea.Radioamateur.si/~s53ww/
Traduit et adapté avec la permission de l'auteur Viliam, OM3-0122