เสาอากาศที่ใช้งานอยู่ช่วง 1 ถึง 20dB, ช่วง 1-30 MHz

ที่ใช้งานเสาอากาศ 1 เพื่อ 20dB, 1 30-ช่วง MHzbyRodney A. KreuterandTony van Roon

“ เมื่อชะตากรรมหรือเพื่อนบ้านที่น่ารังเกียจป้องกันไม่ให้คุณคบกับเสารับสายยาวคุณจะพบว่าเสาอากาศขนาดพกพานี้จะให้การรับสัญญาณที่เหมือนกันหรือดีกว่า “ เสาอากาศที่ใช้งาน” นี้มีราคาถูกในการสร้าง” และมีช่วงของ 1 ถึง 30Mhz ที่ระหว่าง 14 และ 20dB ที่เพิ่มขึ้น”
Fหรือการรับคลื่นสั้นความถี่ทั่วไปแบบทั่วไปกฎทั่วไปคือ "ยิ่งเสารับสัญญาณที่ได้รับแข็งแกร่งยิ่งขึ้น" แต่น่าเสียดายที่ระหว่างเพื่อนบ้านที่น่ารังเกียจกฎการ จำกัด ที่อยู่อาศัยและแปลงที่ดินที่มีขนาดไม่ใหญ่กว่าแสตมป์สั้น - เสาอากาศคลื่นมักจะกลายเป็นลวดสองสามฟุตที่ถูกโยนออกไปนอกหน้าต่าง - แทนที่จะเป็นเสาอากาศยาวสายยาวของ 130 เราอยากจะโยงระหว่างเสา 50 สองเสา

โชคดีที่มีทางเลือกที่สะดวกในการใช้สายอากาศยาวและนั่นคือ เสาอากาศที่ใช้งานอยู่; ซึ่งโดยทั่วไปจะประกอบด้วยเสาอากาศที่สั้นมากและเครื่องขยายสัญญาณกำลังสูง หน่วยของฉันใช้งานได้สำเร็จมาเป็นเวลาเกือบสิบปีแล้ว มันทำงานได้น่าพอใจ

แนวคิดของเสาอากาศที่ใช้งานอยู่ค่อนข้างง่าย เนื่องจากเสาอากาศมีขนาดเล็กร่างกายจึงไม่ขัดขวางพลังงานมากเท่ากับเสาอากาศขนาดใหญ่ดังนั้นเราจึงใช้เครื่องขยายสัญญาณ RF ในตัวเพื่อชดเชยสัญญาณชัดเจน“ สูญเสีย” นอกจากนี้เครื่องขยายเสียงยังให้การจับคู่อิมพิแดนซ์เนื่องจาก ตัวรับสัญญาณส่วนใหญ่ออกแบบมาเพื่อทำงานกับเสาอากาศ 50-ohm

เสาอากาศที่ใช้งานสามารถสร้างขึ้นสำหรับช่วงความถี่ใดก็ได้ แต่มักใช้จาก VLF (10KHz หรือมากกว่านั้น) ไปจนถึง 30MHz เหตุผลที่เป็นเพราะเสาอากาศขนาดเต็มสำหรับความถี่เหล่านั้นมักจะยาวเกินไปสำหรับพื้นที่ว่าง ที่ความถี่ที่สูงกว่ามันค่อนข้างง่ายในการออกแบบเสาอากาศกำลังสูงที่ค่อนข้างเล็ก

เสาอากาศที่ใช้งานดังแสดงด้านล่าง (รูปที่ 1) ให้อัตราขยาย 14-20dB ที่ความถี่คลื่นสั้นและวิทยุสมัครเล่นยอดนิยมของ 1-30MHz ดังที่คุณคาดหวังความถี่ที่ได้รับก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น การเพิ่มขึ้นของ 20dB นั้นเป็นปกติจาก 1-18 MHz ลดลงเป็น 14dB ที่ 30MHz

การออกแบบวงจร:
เนื่องจากเสาอากาศที่สั้นกว่าความยาวคลื่น 1 / 4 มากนั้นมีความต้านทานน้อยมากและมีปฏิกิริยาตอบสนองสูงซึ่งขึ้นอยู่กับความถี่ที่ได้รับจึงไม่มีความพยายามใดที่จะจับคู่อิมพีแดนซ์ของเสาอากาศ - มันจะพิสูจน์ยากเกินไป ของการครอบคลุมความถี่ แต่ขั้นตอนการป้อนข้อมูล (Q1) เป็นผู้ติดตามแหล่ง JFET ซึ่งการป้อนข้อมูลความต้านทานสูงสามารถเชื่อมโยงลักษณะของเสาอากาศได้ทุกความถี่ แม้ว่า JFET หลายประเภทอาจใช้ - เช่น MPF102, NTE451 หรือ 2N4416 - โปรดทราบว่าการตอบสนองความถี่สูงโดยรวมถูกกำหนดโดยคุณลักษณะของเครื่องขยายเสียง JFET

Transistor Q2 ถูกใช้เป็นผู้ติดตามตัวส่งสัญญาณเพื่อให้โหลดความต้านทานสูงสำหรับ Q1 แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือมันให้ความต้านทานไดรฟ์ต่ำสำหรับแอมพลิฟายเออร์ตัวกระจายทั่วไป Q3 ซึ่งให้ ทั้งหมด ของแรงดันไฟฟ้าของแอมพลิฟายเออร์ พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดของ Q3 คือ fT, ความถี่สูงตัดซึ่งควรจะอยู่ในช่วงของ 200 400-MHz 2N3904 หรือ 2N2222 ทำงานได้ดีสำหรับ Q3

พารามิเตอร์วงจรที่สำคัญที่สุดของไตรมาสที่ 3 คือแรงดันตกคร่อม R8: ยิ่งการตกยิ่งได้รับมากขึ้น อย่างไรก็ตามรหัสผ่านลดลงเมื่อกำไรเพิ่มขึ้นในไตรมาสที่ 3

ทรานซิสเตอร์ Q4 เปลี่ยนความต้านทานเอาต์พุตปานกลางของ Q3 เป็นความต้านทานต่ำดังนั้นจึงมีไดรฟ์ที่เพียงพอสำหรับความต้านทานอินพุตเสาอากาศ 50 โอห์มของผู้รับ

ใช้งานเสาอากาศแผนผังแผนภาพ

รายการชิ้นส่วนและส่วนประกอบอื่น ๆ :

อุปกรณ์กึ่งตัวนำ:
      Q1 = MPF102, JFET (2N4416, NTE451, ECG451 ฯลฯ ) Q2, Q3, Q4 = 2N3904 ทรานซิสเตอร์ NPN

ตัวต้านทาน:
ตัวต้านทานทั้งหมดอยู่ใน% 5, 1 / 4 วัตต์
    R1 = 1 megohm R5 = 10K R2, R10 = 22 โอห์ม R6, R9 = 1K R3, R11 = 2K2 R7 = 3K3 R4 = 22K R8 = โอห์ม 470

ตัวเก็บประจุ (อันดับที่อย่างน้อย 16V):
   C1, C3 = 470pF C2, C5, C6 = 0.01uF (10nF) C4 = 0.001uF (1nF) C7, C9 = 0.1uF (100nF) C8 = 22uF / 16V, electrolytic

อะไหล่และวัสดุอื่น ๆ :
  B1 = แบตเตอรี่อัลคาไลน์ 9-volt S1 = สวิตช์เปิด - ปิด SPST J1 = แจ็คเพื่อให้เข้ากับสายเคเบิลตัวรับสัญญาณของคุณ ANT1 = เสาอากาศแส้เหลื่อม (สกรูยึด), ลวด, ก้านทองเหลือง (ประมาณ 12 ") MISC = วัสดุ PCB, ตัวเครื่อง ที่ยึดแบตเตอรี่, สแน็ปแบตเตอรี่ 9V, ฯลฯ 

เสาอากาศสามารถเกือบทุกอย่าง ลวดยาว, ลวดเชื่อมทองเหลืองหรือเสาอากาศยืดไสลด์ที่ได้รับการช่วยเหลือจากวิทยุเก่า เสาอากาศเปลี่ยนแบบยืดไสลด์สำหรับวิทยุทรานซิสเตอร์มีจำหน่ายที่ตัวแทนจำหน่ายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และผู้ค้าปลีกส่วนใหญ่

การก่อสร้าง:
เครื่องขยายเสียงสำหรับชุดต้นแบบใช้แผงวงจรพิมพ์ (ดูด้านล่าง) เครื่องขยายเสียงสามารถประกอบบนบอร์ดเดินสายแบบมีรูพรุน (vero board) แต่เนื่องจากมี บาง ความไวต่อการจัดวางชิ้นส่วนที่เราขอแนะนำให้คุณสร้างแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

PCB ชิ้นส่วนเลย์เอาต์
แผนภาพการจัดวางชิ้นส่วนจะแสดงในรูปที่ 2 โปรดทราบว่าแม้ว่าตะกั่วของแบตเตอรี่ (กราวด์) จะถูกส่งกลับไปยังบอร์ด PC แต่แจ็คเอาท์พุต J1 มีการเชื่อมต่อกับกราวด์ของตู้ การเชื่อมต่อภาคพื้นดินระหว่างบอร์ด PC และตู้นั้นทำขึ้นจากแผ่นโลหะหรือแผ่นรองที่ทำด้วยโลหะซึ่งใช้สำหรับยึดบอร์ด PC ในกล่องหุ้ม อย่า * แทน * พลาสติกสำรองสำหรับเว้นวรรคเนื่องจากไม่ได้ให้การเชื่อมต่อที่แน่นหนาระหว่างบอร์ด PC, ตู้และ J1 หากคุณตัดสินใจที่จะใช้ตู้พลาสติกเพื่อติดตั้งแอมพลิฟายเออร์ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อภาคพื้นดินของ J1 ถูกส่งกลับไปที่ฟลายฟอยล์ที่วิ่งรอบขอบด้านนอกของบอร์ด PC

เสาอากาศแบบยืดได้ติดตั้งที่กึ่งกลางของบอร์ด PC จากด้านฟอยล์ของบอร์ดผ่านสกรูยึดผ่านรูในบอร์ด PC แล้วบัดกรีหัวสกรูไปยังแผ่นฟอยล์ สำหรับฉนวนและการสนับสนุนเราใช้พลาสติกหรือปลอกยางระหว่างเสาอากาศและรูในฝาครอบของตู้ซึ่งเสาอากาศผ่าน เพียงปลายนิ้วก็สามารถเปลี่ยนเทปพลาสติกคุณภาพดีหลายพันรอบแกนของเสาอากาศเพื่อทดแทนวงแหวนยางได้

หากคุณตัดสินใจที่จะทำบทบัญญัติสำหรับสายอากาศให้ติดตั้งโพสต์ผูกพัน 5 ทางบนตู้ จากนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าเชื่อมต่อสายสั้น ๆ ระหว่างแผ่นฟอยล์ของเสาอากาศและเสายึด

แก้ไข:
หากคุณสนใจในช่วงความถี่ที่เล็กกว่า 1-30MHz ตัวต้านทาน R1 สามารถถูกแทนที่ด้วยวงจร LC ถังปรับไปที่กึ่งกลางของช่วงที่ต้องการ วงจร LC จะปรับปรุงการปฏิเสธสัญญาณนอกช่วงที่คุณสนใจ แต่โปรดจำไว้ว่ามันจะไม่ปรับปรุงการขยายสัญญาณของแอมป์

หากความสนใจเฉพาะของคุณคือความถี่ต่ำมาก (VLF) การตอบสนองความถี่ต่ำของเครื่องขยายเสียงสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มค่าของตัวเก็บประจุ C1 และ C3 (คุณจะต้องทดสอบด้วยค่าต่างๆ)
แม้ว่าแบตเตอรี่ 9-volt เป็นแหล่งพลังงานที่แนะนำ แต่แอมพลิฟายเออร์ควรใช้งานได้ดีกับโวลต์ 6-15 ภายในตู้ของต้นแบบที่สมบูรณ์ซึ่งใช้แบตเตอรี่ 9-volt เป็นแหล่งจ่ายไฟจะแสดงในรูปที่ 3

ชิ้นส่วนเลย์เอาต์
การแก้ไขปัญหา:
แรงดันไฟฟ้าวงจรสำหรับแหล่งจ่ายไฟ 9 โวลต์แสดงในแผนผังไดอะแกรมรูปที่ 1 หากแรงดันไฟฟ้าในหน่วยของคุณแตกต่างจากมากกว่า 20% ในวงจรให้ลองเปลี่ยนค่าตัวต้านทานเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าในช่วงที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่นหากแรงดันตกคร่อม R8 วัดได้เพียง 0.3 โวลต์คุณจะต้องลดค่าของ R4 (ค่าที่แน่นอนขึ้นอยู่กับคุณในการคำนวณ) เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานและกระแสตัวเก็บประจุของไตรมาสที่ 3

แรงดันไฟฟ้าที่สำคัญเพียงอย่างเดียวคือทั่วทั้ง R3 และ R8 ประสิทธิภาพควรดีถ้าใกล้เคียงกับค่าที่แสดงในแผนผังไดอะแกรม

เนื่องจากแทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะวัดแรงดันไฟฟ้าจากเกตไปยังแหล่งจ่าย (VGS) ของ FET คุณสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่ใน R3 ได้เพราะมันเหมือนกับ VGS ปรับค่า R3 ตามนั้นหากแรงดันไม่ได้อยู่ในช่วง 0.8-1.2 โวลต์

ข้อ จำกัด :
ไม่แนะนำให้ใช้แอมพลิฟายเออร์นี้เหนือ 30 MHz เนื่องจากอัตราขยายที่ลดลงอย่างมาก ในขณะที่การดำเนินการด้านบน 30 MHz สามารถทำได้โดยใช้วงจรปรับในตำแหน่งของโหลดตัวต้านทานทานการปรับเปลี่ยนนั้นอยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความนี้

ระวังเมื่อจัดการ FET (Q1) ความเชื่อทั่วไปคือ FET นั้นเป็นอุปกรณ์ CMOS มีความปลอดภัยจากความเสียหายแบบคงที่หลังจากติดตั้งในวงจรหรือหลังจากติดตั้งเข้ากับบอร์ด PC แม้ว่าจะเป็นความจริงพวกเขาจะได้รับการปกป้องที่ดีขึ้นจากไฟฟ้าสถิตเมื่อติดตั้งในวงจรพวกเขายังคงไวต่อความเสียหายจากไฟฟ้าสถิต ดังนั้นอย่าสัมผัสเสาอากาศก่อนปล่อยประจุลงสู่พื้นโดยการสัมผัสวัตถุโลหะที่มีสายดินบางตัว

ลิขสิทธิ์และเครดิต:
ที่มา:“ RE Experimenters Handbook”, 1990 ลิขสิทธิ์ © Rodney A.Kreuter, Tony van Roon, นิตยสาร Radio Electronics และ Gernsback Publications, Inc. 1990 เผยแพร่โดยได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร (Gernsback Publishing และ Radio Electronics ไม่อยู่ในธุรกิจอีกต่อไป) อัปเดตและแก้ไขเอกสาร, แผนภาพทั้งหมด, PCB / โครงร่างที่วาดโดย Tony van Roon การโพสต์ซ้ำหรือนำกราฟิกไปใช้ไม่ว่าในทางใดหรือรูปแบบใดของโครงการนี้เป็นสิ่งต้องห้ามตามกฎหมายลิขสิทธิ์ระหว่างประเทศ