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.QC.sk Mais si vous ne voulez pas attendre, visitez son site http://lea.Radioamateur.si/~s53ww/.

Introduction

Après une analyse approfondie des différents préamplificateurs pour mon nouveau 144/14 MHz convertisseur 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, les récepteurs KV commerciaux ne devraient pas avoir une mauvaise résistance (IP3 en < +15 dBm à +25 dBm, AOR-7030 à +30 dBm). Dans ce cas, la sortie IP3 doit être au moins à ce niveau (+30 dBm). Le bruit des récepteurs KV est au niveau de 16dB, dans le meilleur des cas autour de 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, numéro de bruit 0,8 dB, P1dB 17 dBm et IP3 en 0 dBm. Ce ne sont pas de mauvaises valeurs, mais elles auraient pu être meilleures.

La première image montre une connexion commune d'un préamplificateur avec un connecteur à deux bases MOSFET avec un maximum de profit en tête. Idss est réglé sur le niveau de bruit minimum (Idss est donné dans la plage de 2 à 18 mA – généralement entre 10 et 15 mA). La bobine d'entrée L1 est enroulée sur un diamètre de 5 mm avec un fil AgCu de 1,0 mm ; il comporte 6 tours avec une longueur d'enroulement de 11 mm. Il doit être placé à au moins 2 mm du sol et à au moins 10 mm des parties métalliques du caisson. Les trimmers de capacité doivent être de bonne qualité. Les diodes (Infineon BAR63-04 ou BAR64-04 ou BAR14-1) servent à protéger le MOSFET. Ils n'ont quasiment aucun effet sur le facteur de bruit ou la résistance, leur consommation en conditions réelles est souhaitable. La partie la plus critique est transformateur 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.

En expérimentant, j'ai trouvé une connexion FET intéressante (utilisée dans les amplificateurs NF), où deux FET identiques connectés en parallèle ont moins de bruit qu'un ! Donc si vous sélectionnez un autre BF998 (doit avoir le même Idss, doit être sélectionné), vous pouvez atteindre la valeur 0,6dB NF, profit 26,5 dB 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, le bénéfice reste 26,5 dB (lorsqu'il est réglé sur le facteur de bruit minimum) et la sortie IP3 est +34dBm. Pour atteindre cette valeur IP3, il est nécessaire de modifier le rapport TR1 à 1,3:1. La branche L1 se trouve au milieu du sinueux (au troisième tour). Lors de la première tentative, l'amplificateur a oscillé au-dessus de 3,5 GHz, mais cela n'a pas affecté 2 m. J'ai essayé de placer une paire de transistors de chaque côté du PCB connectés par des fils courts et des circuits de polarisation G2 séparés (la disposition des composants et du condensateur de blocage est critique). Après cette modification, l'oscillation a disparu, mais je tiens à préciser que toutes les connexions ne sont stables que sous certaines conditions. La disposition des pièces est critique, notamment pour le condensateur de blocage 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, sortie IP3 32,5 dBm à profit 26,5 dB (réglé sur le facteur de bruit minimum). La connexion résultante est la connexion de deux amplificateurs à un étage selon la première image.

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 profit maximum, puis augmenter sa capacité jusqu'au profit ne baisse pas de 1dB! Le réglage n'est pas critique, le circuit d'entrée est à large bande lors du réglage du NF minimum (environ 10 MHz).

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