有源天線1到20dB,1-30 MHz範圍內

有源天線1到20dB,1-30 MHz範圍內。byRodney A. KreuterandTony麵包車魯恩

“當命運或討厭的鄰居阻止你串起一個長線接收天線,你會發現,這個口袋大小的天線能得到同樣的,甚至更好,接待。 這種“有源天線”是廉價的構建“,並具有在1和30dB增益之間14Mhz一系列20的。”
F或傳統的全頻短波接收,一般的規則是“時間越長,觸角越強,接收的信號。”不幸的是,討厭的鄰居,限制住房的規則,和房地產地塊比郵票大不了多少之間,短-wave天線往往被證明是拋出的導線幾英尺的窗口,而不是長線的130腳觸角我們真的很喜歡兩個50英尺塔之間的字符串。

幸運的是,對長線天線的方便的選擇,這是一個 有源天線; 基本上包含一個很短的天線和一個高增益放大器的。 我自己的單位已經運作成功了近十年。 它的工作原理令人滿意。

一個有源天線的概念相當簡單。 由於天線實際很小,它不會攔截的能量作為一個較大的天線,所以我們只需使用內置RF放大器,以彌補明顯的信號“的損失。”此外,該放大器提供阻抗匹配,因為大多數接收機設計有一個50歐姆天線工作。

有源天線可以內置用於任何頻率範圍,但它們更通常VLF(10KHz左右)用於至約30MHz。 這樣做的原因是因為全尺寸的天線的那些頻率通常太長的可用空間。 在較高的頻率,這是很容易設計出一個相對較小的高增益天線。

下面(圖1)所示的有源天線,提供了在14-20MHz的流行短波和無線電業餘頻率1-30dB增益。 正如你所期望的,頻率越低,更大的增益。 20dB的增益是1-18 MHz的典型,在14MHz下降至30dB。

電路設計:
因為天線是比1 / 4短得多的波長呈現非常小的和高反應性的阻抗是依賴於所接收的頻率,沒有試圖以匹配天線的阻抗將被證明太困難和令人沮喪到超過十年匹配阻抗頻率覆​​蓋範圍。 取而代之的是,輸入級(Q1)是JFET的源極跟隨器,它的高阻抗輸入成功橋接天線的特徵在任何頻率。 雖然許多不同類型的JFET的可使用 - 如MPF102,NTE451或2N4416-記住,整體的高頻響應由所述JFET放大器的特性設置的。

晶體管Q2用作射極跟隨器,以用於Q1提供高阻抗負載,但更重要的是,它提供了共射放大器Q3,它提供了一個低阻抗驅動器 所有 的放大器的電壓增益。 Q3的最重要的參數為fT的高頻截止,這應該是在200-400兆赫的範圍內。 一個2N3904或2N2222行之有效的Q3。

最重要的Q3的電路參數是橫跨R8的電壓降:越大下降,更大的增益。 但是,通帶減小為Q3的增益增加。

晶體管Q4變換Q3的相對溫和的輸出阻抗為低阻抗,從而提供了一個接收器的50歐姆天線輸入阻抗足夠的驅動。

有源天線示意圖

零件清單和其他組件:

半導體:
      Q1 = MPF102,JFET。 (2N4416,NTE451,ECG451等)Q2,Q3,Q4 = 2N3904,NPN晶體管

電阻器:
所有的電阻是5%,1 / 4瓦
    R1 = 1兆歐R5 = 10K R2,R10 = 22歐姆R6,R9 = 1K R3,R11 = 2K2 R7 = 3K3 R4 = 22K R8 = 470歐姆

電容器(額定至少16V):
   C1,C3 = 470pF C2,C5,C6 = 0.01uF(10nF)C4 = 0.001uF(1nF)C7,C9 = 0.1uF(100nF)C8 = 22uF / 16V,電解

其他配件與材料:
  B1 = 9伏鹼性電池S1 = SPST ON-OFF開關J1 =插孔匹配(你)接收器電纜ANT1 =伸縮鞭狀天線(螺口),絲,黃銅棒(約12“)MISC = PCB材料,外殼,電池座,9V電池扣等。 

該天線可以是幾乎任何東西; 一根長長的絲,黃銅焊條,或者說是從一個舊收音機打撈伸縮天線。 晶體管收音機伸縮天線更換,也可以從大多數的零售電子零件分銷商和供應商。

施工:
為原型單元,放大器利用一個印刷電路板(見下文)。 放大器可以裝配上一個多孔佈線基板(的vero板),但因為有 一些 零件佈局的敏感性,我們強烈建議您創建一個印刷電路板(PCB),以獲得最佳效果。

PCB 零件,佈局
部件貼裝圖示於圖 2。 注意到,儘管電池的負(地線)導線被返回到PC板,輸出插孔J1具有到機櫃接地的連接。 PC板和機櫃之間的接地連接通過用於安裝在印刷電路板的外殼金屬支架或墊片進行。 *不*替代塑料支架或墊片,因為他們不會提供PC板,機殼和J1之間的接地連接。 如果您決定使用塑料櫃容納放大器,做出一定的J1的接地連接返回到各地的PC板的外邊緣地上跑的陪襯。

可伸縮的天線座架在PC板的中心。 從電路板的銅箔的一面,通過PC板上的孔通過其安裝螺絲,然後焊接螺絲頭的金屬箔片。 用於絕緣和支撐,我們使用的天線,並在箱體的蓋,通過該天線通孔之間的塑料或橡膠索環。 在捏,良好的品質的塑料膠帶圍繞天線的軸纏繞若干匝可以取代橡膠密封圈。

如果你決定做一個線天線的規定,安裝機櫃上的5路接線柱。 然後,一定要線材的長度短連接天線的金屬箔片和接線柱之間。

修改:
如果有興趣在較小的頻率範圍比1-30MHz,電阻R1可以調諧到所需的範圍的中心的LC諧振電路來代替。 LC電路還將完善拒絕您感興趣的範圍之外的信號,但請記住,它不會提高放大器的增益。

如果你的特別感興趣的是在非常低的頻率(VLF),放大器的低頻響應可通過增加電容器C1和C3的值來改善。 (你必須用值進行試驗。)
雖然9伏電池是推薦的動力源,放大器應該工作以及使用6-15伏。 已完成的原型的箱體的內部,使用一個9伏電池作為電源,示於圖。 3。

零件,佈局
故障排除:
對於9伏電源電路電壓顯示示意圖圖英寸 1。 如果你的單位的電壓從那些在原理相差超過20%,嘗試改變電阻值使電壓在適當的範圍內。 例如,如果整個R8措施壓降只有0.3伏,就必須減少R4的價值(精確值是由你來弄清楚),以增加Q3的基極電壓和集電極電流。

唯一的核心電壓是那些跨R3和R8。 如果他們甚至接近示意圖上顯示的數值表現應該是不錯。

因為它幾乎不可能測量從柵極到一個FET的源(VGS)上的電壓,可以測量是兩端R3本上的電壓,因為它是相同的VGS。 相應地調整R3的值,如果該電壓不0.8-1.2伏的範圍內。

限制:
不推薦使用,因為急劇減少增益該放大器30兆赫以上的用途。 雖然30兆赫以上操作可以代替電阻性負載的使用調諧電路來實現,該修改超出了本文的範圍。

搬運FET(Q1)時要小心。 一個共同的信念是,FET的是CMOS器件從已安裝在電路板上,或之後被安裝到印刷電路板後,靜電損壞的安全。 雖然它是真實它們更好由安裝在一個電路,當靜電保護,它們仍然易受靜電損害; 所以放電自己通過觸摸一些接地的金屬物體到地面之前從來沒有接觸天線。

版權及學分:
資料來源:“RE實驗者手冊”,1990。 版權 © 羅德尼A.Kreuter,托尼麵包車魯恩,廣電電子雜誌,和斯巴克出版公司1990。 通過發布書面許可。 (斯巴克出版和廣電電子已不再營業)。 文檔更新和修改,所有圖表,PCB /佈局由托尼·範魯恩繪製。 重新發布或以任何方式或本項目的圖形形式明確受國際版權法禁止的。

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