受信アンテナアンプ。スキーム、説明

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受信アンテナアンプ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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知られているように、ループアンテナ (「フラグ」) の受信にはアンテナアンプを使用することをお勧めします。製造時のノイズレベル、増幅率は問題ございません。やり方は簡単です。しかし、このようなアンテナでは、アンプが非常に高いコモンモード成分除去比 (CMRR、英語では CMRR - Common-Mode Rejection Ratio) を備えている必要があります。そうしないと、そのような干渉によってアンテナのパラメータが完全に「台無し」になる可能性があります。これは実際によく起こり、そのようなアンテナが「まあまあ」機能するという意見の根拠となります。

目標を達成する最も簡単な方法は、CMRR が大きい差動アンプを作ることです。そして、まさにそのようなアンプが必要です。非対称アンプとともにバラントランスを使用すると、良好な結果が得られません。このような最高の変圧器（ここでは高抵抗変圧器について話しています）でさえ、1,8 MHz と 3,5 MHz の周波数でのコモンモード抑圧係数が 40 dB を超えることはめったにありません（主にアマチュアの低周波数帯域では受信アンテナが必要です）。そして、これだけでは十分ではありません。著者によれば、実際の条件では、コモンモード成分の少なくとも 50 ～ 60 dB の減衰が必要です。

このような抑制は、差動増幅器によって実現できます。これらを組み立てる最も簡単な方法は、集積回路上に構築することです。ディスクリート素子を使用して差動アンプを作成するというアイデアは、0,1 ～ 0,3% の精度でコンポーネントを選択することが実際には不可能であるため挫折します。

オペアンプ上の差動段の通常の実装では、このような抑制が行われますが、その入力の入力インピーダンスが異なるという欠点があります。これにより、アンテナの対称性が失われます。

完全に満足のいく解決策は、専用の差動アンプ AD8129 を使用することです。 4 MHz 未満の周波数では 80(!) dB の CMRR を持ち、さらに、このマイクロ回路には等しく非常に高い (4 MOhms 以上) インピーダンスを持つ XNUMX つの差動入力があります。別の利点は、差動入力がゲインの設定に使用されないことです。つまり、追加のものをロードする必要がありません。

アンプの回路図を図に示します。 1. ループアンテナ付きアンプを使用する場合は、バリキャップ VD1 ～ VD4 とその制御回路素子 (R1、C1、R5、C9) を、フェライト磁性体アンテナを使用する場合は抵抗 R2 を取り付けないでください。

米。 1.アンプの回路図（クリックで拡大）

電圧ゲイン (この場合はほぼ 30 に等しい) は、抵抗 R7/R6 の抵抗比によって設定されます。これらの抵抗は、動作入力 (DA1 チップのピン 8 および 1) の入力インピーダンスにはまったく影響しません。

このチップにはバイポーラ電源が必要です。デバイスには 1 つの異なるアースがあり、それらは互いに直接接続されていないことに注意してください。そのうちの2つはアンプの共通線であり、もう4つはアンプと受信機（トランシーバー）を接続する同軸ケーブルの編組です。回路 L2C3C5 および L2C2C1 はさらに電力をフィルタリングします。中間点 (「アンプのグランド」) の電圧は、DAXNUMX スタビライザーによって設定されます。アンプへの電源供給は同軸ケーブルを介して行われます。ケーブル編組に発生する可能性のある「汚れ」からさらに保護するために、TXNUMX 絶縁トランスが取り付けられています。巻線のインダクタンスが少なくとも XNUMX mH になるように、フェライト LF 磁気コア上に XNUMX 本のワイヤで巻かれています。

アンプの出力は、抵抗 R8 を介して、低い相互容量と 1:1 の巻線巻数比を備えた RF 絶縁トランス T1 に接続されています。このトランスは、アンプのコモン線と同軸ケーブルの編組間のコモンモード絶縁に必要です。抵抗 R8 はアンプの出力抵抗を設定します (DA1 マイクロ回路自体の出力抵抗は低いです)。

ダイオード VD7 および VD8 (任意のシリコン高周波) は、受信機の入力回路を保護します。実際、DA1 マイクロ回路は最大 5 V の振幅の出力信号を生成できますが、これはすべての受信機にとって許容できるものではありません。コンデンサＣ７は分離コンデンサである。

要素 L3、C10 は、増幅器の電源と受信機の入力を「ネック」で共有します。

すでに述べたように、DA1 チップのピン 8 と 1 は高インピーダンスの差動入力です。彼らには解決しなければならない問題が XNUMX つあります。

まず、それらを直流を介してアンプの共通線に「接続」します。これは抵抗器 R3、R4 によって行われます。それらの抵抗は、100 kOhm から 1 MOhm まで、それほど重要ではありません (フェライト磁気アンテナを使用する場合を除き、以下を参照) ですが、その正体は非常に重要です。これらの抵抗は、デジタルマルチメーターを使用して、差が 0,1% 以内 (できればそれ未満) で選択する必要があります。そうしないと、アンプの入力が「スキュー」され、それに応じて CMRR が低下します。

次に、送信機の動作中に入力を保護する必要があります。一対の RF ダイオード VD5、VD6 がこれに対応します。

第三に、アンテナとそれに必要な要素を接続します。これは、どのアンテナが使用されるかによって異なります。

「フラグ」などのフレームの場合は、入力に直接接続されます。さらに、フレームの出力抵抗と等しい抵抗 (通常は数百オーム) の抵抗 R2 を取り付けます。

これがフェライト磁気アンテナの場合、R2 は必要ありませんが、「シェク」の同調バリキャップ VD1 ～ VD4 とその制御回路 (R1R5C1C9) が取り付けられます。さらに、フェライト磁気アンテナ (MA) を使用する場合は、抵抗 R3 と R4 の抵抗値を考慮する必要があります。これらは、アンテナ回路の品質係数を決定します (もちろん、アンテナコイル自体の品質係数に加えて)。インダクタンス、MA の品質係数、および必要な帯域幅 (チューニングなし) に応じて、抵抗 R3、R4 の値を選択する必要があります。

図では、図 2 は、これらの抵抗器の抵抗値が 100 kΩ、直径 390 mm、長さ 8 mm のロッドに巻かれた接続されたフェライト磁気アンテナを備えた上記のアンプの出力における 100 kHz 帯域のスペクトルを示しています。透磁率 400。受信範囲は 160 メートルです。アンテナは屋内に設置されているため、有用な信号に加えて、多くの干渉も目に見えます。

受信アンテナアンプ
米。 2.増幅器の出力での100kHz帯域のスペクトル

出力における MA 共振周波数のエーテルノイズレベルは 93 dBm (図の縦軸の単位は dBm)、つまり 5 μV で、これはフルサイズアンテナのノイズレベルにほぼ相当します。ゲインを変更する必要がある場合は、抵抗 R7/R6 を選択することで行います。 AD8129 マイクロ回路は、低周波数 HF 帯域で最大 100 倍の増幅を実現できます。

アンプを使用すると、局所的な干渉源からアンテナを離して配置できるため、受信品質が向上します。

著者：Igor Goncharenko（DL2KQ）

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