AMPLIFICADOR DE RF CON MMIC.

1.- INTRODUCCIN.

Un amplificador de RF de banda ancha, con unos mrgenes de frecuencia desde 100KHz hasta 1GHz puede ser de utilidad en el laboratorio del Radioaficionado para la deteccin y medida de seales de radiofrecuencia de baja amplitud. A menudo, los niveles de salida de osciladores, multiplicadores de frecuencia, mezcladores, etc., son tan bajos que no se pueden medir fcilmente. En estos casos, un amplificador como el sealado puede amplificar estas dbiles seales y permitir la medida de su amplitud y frecuencia.

El amplificador objeto de este artculo utiliza, como elemento activo, un MMIC (Monolitic Microwave Integrated Circuit), dispositivo que tiene un gran ancho de banda y frecuencia mxima de trabajo muy elevada, superior a 1GHz, segn modelo.

En los siguientes prrafos se hace una descripcin de las caractersticas de algunos tipos de MMIC, ganancia, frecuencia mxima, equivalencias, etc. Los datos que se indican, aparecidos en un anterior artculo, pueden ser incompletos, pues continuamente se desarrollan nuevos tipos de MMIC.

2.- MMIC.



El MMIC es un dispositivo cuyo circuito equivalente se puede ver en la figura nmero uno. Se caracteriza por un gran ancho de banda, que en algunos tipos puede llegar hasta 8 GHz o superior y una ganancia muy constante a lo largo de todo el margen de frecuencias. A esto se aade una gran estabilidad y una circuitera muy sencilla, pues basta una resistencia y dos condensadores para su funcionamiento.

 

En las figuras nmero dos y tres se puede ver el encapsulado de estos dispositivos, que tienen un tamao muy pequeo, aproximadamente dos milmetros de dimetro, para el modelo empleado en este montaje, MAR-3. El terminal de entrada est identificado por un punto de color o blanco, segn el fabricante. Este terminal est cortado de forma inclinada para una mejor identificacin. El terminal de salida es el opuesto al de entrada y los otros dos terminales se conectan a masa.

En otros tipos, por ejemplo de la serie MAV, el terminal marcado con un punto de color es el terminal de salida y el tamao de la cpsula es mayor, unos cuatro milmetros.



En la figura nmero cuatro tenemos el conexionado tpico del MMIC. La seal a amplificar se aplica al terminal de entrada a travs de un condensador de paso. En el terminal de salida se encuentra una resistencia conectada al positivo de la alimentacin que proporciona la corriente de funcionamiento del dispositivo. Un condensador de aislamiento acopla la seal de salida al paso siguiente. Un choque de RF opcional proporciona una ganancia ms constante en la parte alta del ancho de banda.

Existen bastantes modelos de MMIC producidos por varios fabricantes. En la siguiente tabla se especifican algunos de estos modelos y su equivalencia entre fabricantes. El modelo viene identificado por un cdigo alfanumrico o bien por el color de un punto.

Modelo
Mimi-Circuits	Equivalente
MAR/MAV	Equivalente
Avantek	Punto
Alfanumrico	Punto
de color
MAR-1	.	MSA0185	A01	Marrn
MAR-2	.	MSA0285	A02	Rojo
MAR-3	.	MSA0385	A03	Naranja
MAR-4	.	MSA0485	A04	Amarillo
MAR-6	.	MSA0685	A06	Blanco
MAR-7	.	.	A07	Violeta
.	.	MSA0735	.	.
MAR-8	.	MSA0885	A08	Azul
.	.	MSA0835	.	.
MAV-1	MAR-1	MSA0104	1	.
MAV-2	MAR-2	MSA0204	2	.
MAV-3	MAR-3	MSA0304	3	.
MAV-4	MAR-4	MSA0404	4	.
.	.	MSA0504	5	.
.	.	MSA0604	6	.
.	.	MSA0704	7	.
.	.	MSA0804	8	.
MAV-11	.	MSA01104	A	.
ERA-1	.	.	E1	.
ERA-2	.	.	E2	.
ERA-3	.	.	E3	.
ERA-4	.	.	E4	.
ERA-5	.	.	E5	.
ERA-6	.	.	E6	.
Como ya se ha indicado, los MMIC tienen un gran ancho de banda y una ganancia muy constante. En la siguiente tabla podemos ver los datos elctricos de algunos modelos.

.	0,1GHz	0,5GHz	1GHz	2GHz	3GHz	4GHz	6GHz	8GHz	Nf
TIPO	.	.	.	.	.	.	.	.	.
MAR-1	18,5	17,5	15,5	.	.	.	.	.	5,5
MAR-2	12,5	12,3	12,0	11,0	.	.	.	.	6,5
MAR-3	12,5	12,2	12,0	11,5	.	.	.	.	6,0
MAR-4	8,3	8,2	8,0	.	.	.	.	.	6,5
MAR-6	20,0	18,5	16,0	11,0	.	.	.	.	3,0
MAR-7	13,5	13,1	12,5	11,0	.	.	.	.	5,0
MAR-8	32,5	28,0	22,5	.	.	.	.	.	3,3
MAV-11	12,7	12,0	10,5	.	.	.	.	.	3,6
ERA-1	.	.	.	11,6	11,2	.	10,5	9,6	7,0
ERA-2	16,0	.	.	14,9	13,9	.	11,8	.	6,0
ERA-3	22,2	.	.	20,2	18,2	.	.	.	4,5
ERA-4	13,8	.	14,0	13,9	13,9	13,4	.	.	5,2
ERA-5	20,4	.	20,0	19,0	17,6	15,8	.	.	4,0
ERA-6	11,1	.	11,1	11,3	11,3	11,3	.	.	8,4
En las primeras columnas se indica la ganancia de cada modelo a distintas frecuencias y en la ltima columna aparece la figura de ruido.

Los fabricantes estn continuamente produciendo nuevos modelos y mejorando los existentes, por lo que los datos anteriores se deben tomar solamente como orientativos.

El valor de la resistencia de polarizacin depende del modelo. En la siguiente tabla se especifica el valor de esta resistencia para algunos modelos de MMIC.

MAR-1	470 ohm  W
MAR-3	270 ohm  W
MAR-6	330 ohm  W
MAV-11	180 ohm  W
INA03184	180 ohm  W
3.- DESCRIPCIN.

El esquema del amplificador se puede ver en la figura nmero cinco, y como se puede apreciar es muy sencillo y utiliza pocos componentes.



La seal a amplificar se aplica, a travs del condensador C01, al terminal de entrada del MMIC. La seal amplificada presente en el terminal de salida, se enva, mediante el condensador C03 al conector de salida.

La polarizacin del MMIC se realiza mediante la resistencia R01 en serie con la bobina L01. Esta inductancia mejora la respuesta en altas frecuencias. La tensin de polarizacin se aplica mediante el choque de RF L02 y est desacoplada mediante los condensadores C02, C04 y C05.

4.- CONSTRUCCIN.

Para la construccin del amplificador utilizaremos una placa de circuito impreso cuyo diseo se puede ver en la figura nmero seis y cuyas dimensiones son 71 mm x 33 mm. La disposicin de los componentes sobre la placa se puede ver en la figura nmero siete.

 

Los componentes necesarios para la construccin del amplificador son los siguientes.

C01	100nF
C02	100nF
C03	100nF
C04	10F
C05	100nF
IC01	MAR-3
J01	BNC
J02	BNC
L01	VER TEXTO
L02	VK200
R01	270


En la figura nmero ocho se puede ver la placa de circuito impreso preparada para el montaje. Una vez confeccionada la placa de circuito impreso y en posesin de todos los componentes, procederemos al montaje del amplificador. Soldaremos la resistencia R01 en su lugar correspondiente y a continuacin el resto de los componentes, dejando para el final la soldadura del MMIC.

La inductancia L01 est formada por 3 espiras de hilo de cobre de 0,5 mm de dimetro, bobinada al aire con un dimetro interno de 3 mm. Las espiras deben separarse para acomodar la inductancia a la distancia de los taladros de la placa de circuito impreso.



La figura nmero nueve nos muestra la placa de circuito impreso con todos los componentes montados. Los conectores de entrada y salida de seal son de un modelo para circuito impreso y se han recuperado de unas tarjetas de red antiguas y fuera de uso. En la figura nmero diez podemos ver un detalle de la disposicin de los componentes, mientras que la figura nmero once nos muestra un detalle de situacin del MMIC.

   

En la figura nmero doce podemos ver la placa de circuito impreso por el lado de las soldaduras y en la figura nmero trece tenemos un detalle del montaje y soldadura del MMIC.

Una vez montados todos los componentes, colocaremos la placa de circuito impreso en una pequea caja de aluminio. La utilizada en este montaje es del modelo RM-03 de RETEX, con unas medidas originales de 75 mm de largo, 40 mm de ancho y 35 mm de alto. Aunque no es imprescindible, la altura de la caja se ha reducido en 8 milmetros, quedando una altura de 27 mm. En el fondo de la caja haremos los cuatro taladros de sujecin de la placa de circuito impreso y en los laterales haremos unos cortes para el alojamiento de los conectores de entrada y salida. En un lateral haremos otro taladro para la salida de los cables de alimentacin.

  

En la figura nmero catorce podemos ver la placa montada en el interior de la caja, mientras que las figuras nmero quince y diecisis nos muestran los laterales del amplificador, donde se puede ver el conector de entrada y el conector de salida con los cablecillos de alimentacin. Finalmente, la figura nmero diecisiete nos muestra el amplificador montado y listo para la comprobacin de funcionamiento.



4.- AJUSTE.

El amplificador no tiene ningn ajuste y si se ha realizado el montaje correctamente, debe funcionar sin ningn problema. Para la comprobacin de su funcionamiento, conectaremos un generador de RF en la entrada y en la salida conectaremos una sonda de RF, milivoltmetro de RF o cualquier otro dispositivo que nos permita conocer la amplitud de la seal de salida. En el prototipo se ha medido una ganancia de tensin aproximada de 6 veces, con una carga de alta impedancia. La impedancia de salida de estos dispositivos es de 50 ohmios, igual que la de entrada, por lo que se pueden cargar con estos bajos valores.

La ganancia se mantiene muy constante desde 100KHz hasta 1GHz. Por debajo de 100KHz la ganancia va disminuyendo hasta 20KHz que deja de haber amplificacin. Este lmite inferior viene determinado por el valor de los condensadores de acoplo, por lo que si es necesario extender el lmite inferior de funcionamiento, ser preciso aumentar el valor de los condensadores de acoplo, C01 y C03.

El lmite superior de frecuencia seguramente sobrepasar el valor dado de 1GHz, pero esa es la frecuencia mxima disponible con los elementos de medida de la estacin.

Al tratarse de un montaje experimental, el lector podr hacer las modificaciones que estime oportunas para adaptar el amplificador a sus necesidades especificas.

5.- RESUMEN.

En el presente artculo se describe la construccin de un amplificador universal de banda ancha, con unos mrgenes de frecuencia aproximados desde 100KHz hasta por encima de 1GHz. Este amplificador puede ser til en el laboratorio para la deteccin y medida de seales de RF de baja amplitud, como las producidas por osciladores, multiplicadores de frecuencia, mezcladores, etc.

El montaje descrito en el presente artculo no ha sido probado en grandes series y, por tanto, no se tiene certeza de que su funcionamiento sea 100% correcto. Solamente se describe la construccin y el funcionamiento del prototipo.

El autor no se hace responsable de posibles derechos de copia. La informacin para la realizacin de este montaje procede de diversas publicaciones, libros, revistas, etc., as cmo de los propios conocimientos del autor.

El autor no se hace responsable de posibles daos y/o perjuicios causados por la construccin y/o uso de este dispositivo, daos personales o muerte, daos a la propiedad, daos al medio ambiente, lucro cesante, perdida total o parcial de datos informticos o cualquier tipo de dao que se pudiera derivar del montaje y/o uso de este dispositivo.

No se aconseja el uso de este dispositivo en aplicaciones crticas, cmo son control de maquinaria peligrosa, control de navegacin o trfico, maquinaria de mantenimiento de vida o sistemas cuyo mal funcionamiento pueda provocar causas o efectos anteriormente mencionados. Este dispositivo no es tolerante a fallos.

El autor declina cualquier responsabilidad, ni se hace responsable de no mencionar a los dueos de las posibles patentes que aqu se pudieran reflejar.

El dispositivo descrito en el presente artculo es un montaje experimental, cuyo propsito es el estudio de los diferentes aspectos de la Electrnica, por tanto, no est destinado a su utilizacin industrial ni para su explotacin comercial en cualquiera de sus facetas.

El autor no efecta ninguna actividad comercial relacionada con este u otros montajes publicados en esta u otras revistas o publicaciones de cualquier tipo.

El presente artculo y todos los publicados hasta el momento en la revista "RADIOAFICIONADOS", estn recopilados en un DVD a disposicin de quien lo solicite. Se incluyen todos los textos, as como las fotografas, dibujos, grficos, plantillas de circuitos impresos, etc.

Aunque se ha intentado proporcionar todos los detalles necesarios para la realizacin de la fuente, es posible que algn aspecto no haya quedado suficientemente desarrollado. Como es natural, con mucho gusto el autor dar cumplida informacin sobre cualquier detalle no especificado, o cualquier punto en particular que no haya quedado completamente explicado. Buena suerte a todos.

Luis Snchez Prez. EA4-NH

Apartado 421, 45080 - TOLEDO

E-mail : ea4nh@ure.es

