2 m. Band VHF
Προενισχυτής κεραίας



 Υπάρχουν κάποια παλαιά VHF, τα οποία δυστυχώς είναι λίγο "κουφά", δηλ. η ευαισθησία τους στην λήψη δεν είναι πολύ καλή.

Μέ τον προενισχυτή που περιγράφω παρακάτω, είναι δυνατόν να αυξήσουμε σε μεγάλο βαθμό την ευαισθησία ενός δέκτη, έτσι ώστε να μπορεί να λάβει ασθενικά σήματα. Επιπρόσθετα, το κύκλωμα περιλαμβάνει "Ζωνοπερατό" (Band-Pass) φίλτρο εισόδου για την μπάντα των 2 μ., το οποίο απορρίπτει σε μεγάλο βαθμό κάποια ανεπιθύμητα σήματα εκτός της αματερικής συχνότητας, βοηθώντας ακόμα περισσότερο την λήψη.

Με την χρήση του κυκλώματος, έχω κατορθώσει στο παρελθόν να συνδεθώ πολλές φορές με το διαστημικό σταθμό MIR και αργότερα τον ISS χρησιμοποιώντας για κεραία μία απλή 4 El. HomeBrew VHF Yagi, πάντα με εξαιρετικά αποτελέσματα.
("click" για την QSL κάρτα)

Επίσης χρησιμοποιώ το κύκλωμα αυτό, για βελτίωση της λήψης στους LEO Satellites, σαν προενισχυτή κεραίας.

Η σχεδίαση δεν είναι τίποτε ασυνήθιστο. Απλώς έχω δώσει ιδιαίτερη προσοχή στο τυπωμένο κυκλώμα και στα εξαρτήματα που χρησιμοποιήθηκαν, π.χ. οι περισσότεροι πυκνωτές απόζευξης είναι τύπου SMD, που είναι γνωστό ότι εχουν άριστη συμπεριφορά στις υψηλές συχνότητες.

Η FIG. 1 δείχνει το ηλεκτρονικό διάγραμμα και η FIG.2 την τοποθέτηση των εξαρτημάτων στην πλακέτα.


FIG.1


FIG.2

Στην FIG.2 διακρίνεται μία "πράσινη γραμμή". Αυτή είναι κάθετος θώρακας από λευκοσίδηρο ή κομμάτια πλακέτας που απομονώνει την είσοδο από την έξοδο του κυκλώματος αφ'ενός, αφ'ετέρου δε συνδέει τις δύο πίστες "γείωσης" στην πλακέτα ( GND A - GND-B track ως φαίνεται στην φωτογραφία)
Πρέπει να δώσετε ιδιαίτερη προσοχή κατά το κόλλημα της θωράκισης στο σημείο "Α", απ'όπου περνά το G1 του τρανζίστορ, κάτω από την θωράκιση. Στην FIG.3 φαίνεται πολύ καθαρά η κοιλότητα που κόβουμε στην θωράκιση πριν την κολλήσουμε, έτσι ώστε ν'αφήνει 2-3 mm άνοιγμα στην πίστα για το G1 του Τ1.
Αν και αρχικά η μέθοδος αυτή μπορεί να προβληματίσει κάποιους, στην πράξη έχει αποδειχθεί ότι η σχεδίαση της πλακέτας αυτής δεν έχει καθόλου προβλήματα ως προς την συμπεριφορά της στα VHF και είχε πανομοιότυπα αποτελέσματα και στα 5 πρωτότυπα που κατασκεύασα. Δεν έχει ιδιαιτερότητες που θα "γειωθεί", ούτε συμπεριφέρεται παράξενα, κάτι που σημαίνει ότι ο σχεδιασμός είναι επιτυχής.

bf982.gif - 3945 Bytes
FIG.3

Vhf_PCBN-1.gif - 6493 Bytes
BFxxx_2.gif - 2061 Bytes
Top-view of BF982

Η FIG.4 απεικονίζει το PCB και το BF982 (άνω όψη) .


Παρόμοιου τύπου προενισχυτές VHF, έχουν ενίσχυση της τάξεως των 20 Db, αναλόγως της ποιότητος του T1 και του σημείου λειτουργίας που θα επιλέξουμε (ρεύμα λειτουργίας κλπ).
Το κύκλωμα που περιγράφω έχει απολαβή (gain) περίπου 12-14 db με το φίλτρο εισόδου και τον εξασθενητή στην έξοδο, αλλά είναι πολύ "ήσυχο" με πολύ καλό "NF (Noise Figure)", αναδεικνύοντας εξαιρετικά καθαρό σήμα στην λήψη, κάτι που πιστεύω ότι έχει μεγαλύτερη σημασία από ένα ενισχυτή με μεγάλη ενίσχυση αλλά και μεγάλο αντίστοιχα θόρυβο.
Θα πρέπει να δώσετε προσοχή στο τρανζίστορ που θάγοράσετε να είναι πολύ καλής ποιότητας και αυθεντικό (π.χ. Philips, TFK ). Αποφύγετε την χρήση τρανζίστορ αγνώστου προέλευσης (No name), γιατί το πιθανότερο είναι να ταλαιπωρηθείτε μέχρι να βρείτε γιατί δεν λειτουργεί σωστά το κύκλωμα !

Οι αντιστάσεις R4-R5-R6 στην έξοδο του κυκλώματος αποτελούν ένα δικτύωμα εξασθένησης τύπου "Π" , που εισάγει εξασθένιση (loss) περίπου 1 DB. 'Εχω χρησιμοποιήσει το δικτύωμα αυτό για σταθερότητα και σωστό τερματισμό των 50 Ω με το επόμενο στάδιο, αν και στην πράξη η εξασθένηση που εισάγεται αυξάνει κατά ένα ποσοστό τον θόρυβο της επόμενης βαθμίδας, ειδικότερα στην περίπτωση που επιλεγεί μεγαλύτερος βαθμός εξασθένισης (π.χ. 6 dB). Αν θέλετε την μέγιστη δυνατή ενίσχυση και είστε απόλυτα σίγουρος για την σταθερότητα των κυκλωμάτων σας, το δικτύωμα μπορεί να αφαιρεθεί και να πάρουμε "έξοδο" απευθείας από τον πυκνωτή C3 (δεν συνιστάται) . Από την άλλη πλευρά, αν θέλετε λιγότερη ενίσχυση, μπορείτε να αυξήσετε το ποσοστό εξασθένισης του δικτυώματος, μεταξύ 3 - 6 Db ή ν' απομακρύνετε μεταξύ τους τα L1 - L2, κάνοντας όμως έτσι και οξύτερη την καμπύλη του φίλτρου. Ο πίνακας στο τέλος της σελίδας δίδει τις σχετικές τιμές των R4, 5 & R6 σε Ωμ.

  Λίγα λόγια για το NF: η τιμή θορύβου ενός προενισχυτή κεραίας στα VHF, UHF κλπ., είναι μία από τις πλέον σημαντικές παραμέτρους που χαρακτηρίζει την ποιότητα λήψης ενός συστήματος. Γιά παράδειγμα, ένας δέκτης με NF = 5, όταν λάβει ένας οριακό σήμα, ο ακροατής του θα έχει δυσκολία να αποδιομορφώσει 100% τα λόγια του συνομιλητή που εκπέμπει. Αντίθετα, ένας δέκτης με NF = 1, τον ίδιο σταθμό θα μπορεί να τον αποδιαμορφώσει 100%.
Το BF981 που χρησιμοποιεί ο προενισχυτής αυτής της σελίδας, είναι ένα Dual Gate MosFet κατασκευασμένο ειδικά για VHF εφαρμογές (μέχρι τους 200 ΜΗΖ), προσφέροντας εξαιρετικό NF, της τάξεως του 1 DB. Παρακάτω υπάρχει σχετικό LINK, όπου μπορείτε να δείτε τις προδιαγραφές αυτού του MosFEt σε μορφή PDF από το σχετικό βιβλίο της PHILIPS. 'Ομως, για να επιτευχθεί η βέλτιστη τιμή θορύβου, πρέπει να τηρηθούν κάποιες προυποθέσεις. Η 1η είναι το ρεύμα που διαρρέει το Source του BF981 να είναι ίσο με 10mA και η 2η προυπόθεση, το VG2 να είναι ίσο με 4 Volts, όταν η τάση τροφοδοσίας ισούται με 10 Volts.
To VG2 δεν είναι δύσκολο να το τροφοδοτήσουμε με 4 Volts, αρκεί να επιλέξουμε σωστά τις αντιστάσεις R1 & R2. Δεδομένου ότι η τάση παροχής είναι σταθεροποιημένη από μία Zener 10 V, η προυπόθεση αυτή εξασφαλίζεται εύκολα.
Το ρεύμα λειτουργίας όμως, εξαρτάται από τις ανοχές των εξαρτημάτων αλλά και του ίδιου του ημιαγωγού. Για τον λόγο αυτόν, ρυθμίζουμε το ρεύμα του προενισχυτή ως εξής:

 στη θέση της R3, κολλάμε πρόχειρα ένα trimmer 100 Ω, ρυθμισμένο στη μέγιστη αντίσταση. Κατόπιν παρέχουμε τάση +10 Volts απευθείας στον C7 από εξωτερικό σταθεροποιημένο τροφοδοτικό, δηλ το ποδαράκι του που συνδέεται η DZ και η R7, παραμένει ακόλλητο, έτσι ώστε να υπάρχει ροή ρεύματος μόνο μέσω του Τ1 (και όχι της Zener κλπ). 'Εχοντας τοποθετήσει ένα mA-μετρο "εν σειρά" με τα + 10 Volts, μειώνουμε σιγά-σιγά την αντίσταση του trimmer, μέχρις ότου διαβάσουμε στην κλίμακα του μιλλαμπερόμετρου 10 mA. Διακόπτουμε την τροφοδοσία και αποκολλάμε το trimmer από την πλακέτα. Μ'ένα Ωμόμετρο, μετρούμε την αντίσταση του trimmer. Αν π.χ. αυτή είναι 47Ω, βρίσκουμε μία αντίσταση άνθρακος (0,25W) με την ίδια τιμή και την κολλάμε στην θέση της R3 μόνιμα. Με τον τρόπο αυτόν, έχουμε ρυθμίσει το ρεύμα του Source στην ιδανική τιμή, κάτι που έχει σαν αποτέλεσμα ο προενισχυτής να μας προσφέρει το καλύτερο δυνατό Noise Figure.

Κλείνοντας την σελίδα, θα ήθελα να πληροφορήσω τους "υποψήφιους κατασκευαστές", ότι τα κυκλώματα VHF απαιτούν εμπειρία και γνώση σε παρόμοιες κατασκευές. ΜΗΝ αποπειραθείτε να το κατασκευάσετε αν δεν έχετε εμπειρία! Επίσης, υπάρχουν στην πράξη μεγάλες αποκλίσεις στην συμπεριφορά του κυκλώματος, ανάλογα με τα εξαρτήματα που πιθανόν να χρησιμοποίηθούν. 'Ενα από τα συνηθέστερα προβλήματα που πιθανόν καποιος να συναντήσει, είναι η "αυτοταλάντωση". Αν και γενικά η παρούσα κατασκευή δεν έδειξε τέτοια "προδιάθεση", σε περίπτωση που συναντήσουμε παρόμοια συμπεριφορά, μπορούμε να την αντιμετωπίσουμε με :

*1) τοποθέτηση χάντρας φερρίτη στο G2 (πλησίον του Τ1)

*2) τοποθέτηση αντίστασης 100 Ω σε σειρά με το G2. Και τα 2 άκρα της αντίστασης να έχουν πυκνωτή απόζευξης 1nF SMD.

*3) τοποθέτηση μικρής χάντρας φερρίτη στο Drain

*4) τοποθέτηση αντίστασης 5 Ωμ σε σειρά με το Drain

Τέλος, ο συντονισμός του κυκλώματος πρέπει να γίνει με πολλή υπομονή για να έχετε τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Αν έχετε ένα GDM θα σας βοηθήσει πολύ στον προσυντονισμό. Κατόπιν με κάποιο Signal Source, Γεννήτρια VHF & ένα Sinad-meter ρυθμίζουμε τα CT από την είσοδο πρός την έξοδο για μέγιστο σήμα και τον καλύτερο S/N ratio. Οι ρυθμίσεις θα γίνουν πολλές φορές, μέχρις ότου βεβαιωθούμε ότι έχουμε πετύχει το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα.
Αν δεν έχετε όργανα, βρείτε κάποιο μακρινό σταθμό με χαμηλό σήμα και συντονείστε τα CT για την καλύτερη δυνατή ενίσχυση με την καλύτερη ταυτόχρονα δυνατή καθαρότητα λήψεως. Συνήθως τον καλύτερο δυνατό λόγο "σήμα/θόρυβο" τον πετυχαίνουμε στην πράξη, αν δώσουμε λίγο περισσότερο χωρητικότητα στα CT, από το σημείο της μέγιστης ενίσχυσης. Αν και αυτό συνήθως είναι εις βάρος της μέγιστης ενίσχυσης, εν τούτοις στην πράξη επιλέγουμε το καλύτερο δυνατό σημείο μεταξύ "ενίσχυσης και S/N".


BF981 Data Sheet by PHILIPS Electronics





H πλακέτα με τα πηνία και trimmers πριν την τελική κατασκευή.



Μία άλλη version του Pre-amp με απλούστερο κύκλωμα εισόδου (μόνο ένα LC)




Παλαιότερη version του Pre-amp με το RCA 40673 στη θέση του BF981




Part List

T1 = BF981 (PHILIPS or TELEFUNKEN, αποφύγετε "No-NAME")
CT = trimmers 4-20 pF
R1 = 82 K / 0.25 W (άνθρακος)
R2 = 56 K / 0.25 W (άνθρακος)
R3 = βλέπε κείμενο
R4, R6 & R5 = βλέπε πίνακα παρακάτω
R7 = 100 Ohm / 0.25 W
C1 - C2 - C4 - C6 = 1nF SMD (ή τραπεζοειδής)
C3 = 1nF / 63 V ceramic
C5 = 10 uF / 16 V
C7 = 1nF (Feedthrough capacitor)

DZ = 10V / 1W Zener diode

L1 (πηνίο αέρος) = 6 σπείρες, 1mm σύρμα επάργυρο, μήκος πηνίου= 11 mm,
λήψη 1 1/2 σπείρα από το GND (ψυχρό άκρο), εσωυ. διάμετρος = 6.3 mm

L2 = ίδιο με το L1, χωρίς λήψη

L3 (πηνίο αέρος) = σπείρες, 1 mm σύρμα επάργυρο, μήκος 9 mm,
λήψη 1 1/4 σπείρα από το +VCC, εσωτ. διάμετρος= 6.3 mm

Τιμές δικτυώματος εξασθένισης
("Pi" Attenuation Network Values)
ATT. R4 & R6
R5
1 dB
869
5,77
3 DB
17.6
292
6 DB
37.35
150

Όλες οι αντιστάσεις είναι 0,25 W (άνθρακος)





Καλή τύχη σ'όσους κατασκευάσουν το κύκλωμα
Makis SV1BSX (October 1995)




backhombrew.gif - 1592 Bytes