Aktiv Antennen 1 bis 20dB, 1-30 MHz Gamme

Aktiv Antennen 1 bis 20dB, 1-30 MHz Gamme.vumRodney A. KreuterandTony van Roon

„Wann Schicksal oder béis Noperen Iech verhënneren, eng laang Drot-Antennen anzeschloen, fannt Dir datt dës Taschengréisst Antenn déi selwecht, oder nach besser, Empfang gëtt. Dës “Aktiv Antenne” ass bëlleg ze bauen “an huet eng Gamme vun 1 bis 30Mhz tëscht 14 an 20dB Gewënn.”
Foder konventionell All-Frequenz Kuerzwellenempfang, déi allgemeng Regel ass "méi laang den Antenn dee méi staark ass de ontvangen Signal." Leider tëscht béis Noperen, restriktiv Wunnreegelen, an Immobiliepläng net vill méi grouss wéi e Porto Stempel, kuerz -Welle-Antenne gëtt dacks zu e puer Meter Drot aus der Fënster erausgesprengt - anstatt den 130 Féiss vun enger laang Drot Antenn wëlle mer wierklech tëscht zwee 50 Fouss Tuerm ze béien.

Glécklecherweis gëtt et eng praktesch Alternativ zu der laang Drot Antenne, an dat ass eng aktiv Antenn; déi meeschtens aus enger ganz kuerzer Antenn an engem High-gain-Verstärker besteet. Meng eege Eenheet huet a bal engem Joerzéngt erfollegräich a Betrib war. Et funktionnéiert zefriddestellend.

D'Konzept vun enger aktiver Antenne ass zimlech einfach. Well d'Antenne kierperlech kleng ass, se interceptéiert net sou vill Energie wéi eng méi grouss Antenne, sou benotze mir einfach en agebauten RF-Verstärker fir e scheinbar Signal "Verloscht" auszegoen. Och d'Verstärker bidden Impedanzmatchung, well déi meescht Empfänger si konzipéiert fir mat enger 50 Ohm Antenne ze schaffen.

Aktiv Antennen kënnen fir all Frequenzbereich gebaut ginn, awer si gi méi dacks vu VLF (10KHz oder esou) bis ongeféier 30MHz benotzt. De Grond dofir ass well voller Gréisst Antennen fir dës Frequenzen dacks vill ze laang fir de verfügbare Raum sinn. Bei méi héije Frequenzen ass et zimmlech einfach eng relativ kleng héich-Gewënnantenne ze designen.

Déi aktiv Antenne gewisen hei drënner (Fig. 1), liwwert 14-20dB Gewënn bei der populärer Kuerzwelle- a Radioamateurfrequenz vun 1-30MHz. Wéi Dir Iech erwaart, wat méi déif d'Frequenz ass wéi méi de Gewënn. E Gewënn vun 20dB ass typesch vun 1-18 MHz, erof op 14dB bei 30MHz.

Circuit Design:
Well Antennen, déi vill méi kuerz si wéi 1/4 Wellelängt, stellen eng ganz kleng an héich reaktiv Impedanz of, déi ofhängeg vun der opgeholler Frequenz ass, gouf kee Versuch gemaach fir der Impedanz vun der Antenn ze passen - et wier ze schwéier an frustréierend fir Impedancen iwwer e Joerzéngt ze passen vun Ofdeckung vun der Frequenz. Amplaz ass den Input Stadium (Q1) e JFET Quellfolger, deem seng High-Impedanz-Input erfollegräich d'Antenn Charakteristiken op all Frequenz iwwerbréckt. Och wa vill verschidden JFETs benotzt kënne ginn - wéi zum Beispill den MPF102, NTE451 oder den 2N4416 - am Kapp ze halen datt d'allgemeng Héichfrequenz-Äntwert duerch d'Charakteristike vum JFET Verstärker festgeluecht gëtt.

Den Transistor Q2 gëtt als Emitterfollower benotzt fir eng Héichimpedanzbelaaschtung fir Q1 ze bidden, awer méi wichteg, et gëtt eng niddreg Driveimpedanz fir e gemeinsame EmitterVerstärker Q3, deen suergt all vum Spannungsgewënn vun der Verstärker. De wichtegsten Parameter vum Q3 ass fT, den Héichfrequenz Ausschnëtt, dee sollt am Beräich vun 200-400 MHz sinn. En 2N3904, oder en 2N2222 funktionnéiert gutt fir den Q3.

Déi wichtegst vun de Parameteren vum Q3 Circuit ass de Spannungsfall iwwert de R8: Wat méi grouss ass de Drop, dest méi grouss de Gewënn. Wéi och ëmmer, geet de Passband erof wéi de Gewënn vum Q3 eropgeet.

Transistor Q4 transforméiert dem Q3 seng relativ moderéierter Ausgangsimpedanz an eng niddreg Impedanz, sou datt et genuch Drive fir e Empfänger vun der 50 Ohm Antennen-Input Impedanz gëtt.

Aktiv Antenne Schema Diagramm

Deeler Lëscht an aner Komponenten:

Semiconductors:
      Q1 = MPF102, JFET. (2N4416, NTE451, ECG451, etc.) Q2, Q3, Q4 = 2N3904, NPN Transistor

Widerstände:
All Resistoren si 5%, 1/4-Watt
    R1 = 1 MegOhm R5 = 10K R2, R10 = 22 ohm R6, R9 = 1K R3, R11 = 2K2 R7 = 3K3 R4 = 22K R8 = 470 ohm

Kondensatoren (op d'mannst 16V bewäert):
   C1, C3 = 470pF C2, C5, C6 = 0.01uF (10nF) C4 = 0.001uF (1nF) C7, C9 = 0.1uF (100nF) C8 = 22uF / 16V, elektrolytesch

Verschidden Deeler & Material:
  B1 = 9-Volt Alkalinebatterie S1 = SPST On-Off-Schalter J1 = Jack fir ze passen (Är) Empfängerkabel ANT1 = Teleskopéierend Whipantenne (Schraufmontage), Drot, Messingstang (ongeféier 12 ") MISC = PCB Material, Uschloss, Batteriehalter, 9V Batterieschnapp, etc. 

D'Antenne ka bal alles sinn; e laangt Stéck Drot, e Messing-Schweissstang oder eng Teleskopantenne, déi aus engem ale Radio gerett gouf. Teleskopesch Ersatz Antennen fir Transistor Radioen sinn och verfügbar vun de meescht Händler elektroneschen Deelerhändler a Liwweranten.

Konstruktioun:
De Verstärker fir de Prototyp-Eenheet benotzt e gedréckte Circuit Board (kuckt hei ënnen). De Verstärker kann op engem perforéierte Drotplateau (Vero Board) versammelt ginn, awer well et gëtt puer Empfindlechkeet fir d'Deeler Layout, mir proposéieren staark datt Dir e gedréckte Circuit Board (PCB) erstallt fir bescht Resultater.

PCB Deeler-Layout
D'Deelplazplazéierungsdiagramm gëtt a Fig. 2 gewisen. Huelt fest datt och wann den negativen (Buedem) Lead vun der Batterie op de PC Board zréckgeet, huet den Output-Jack J1 eng Verbindung zum Cabinet Terrain. D'Buedverbindung tëscht dem PC Board an dem Cabinet gëtt duerch d'Metall Standoffs oder Spacer gemaach, déi benotzt gi fir de PC Board an der Kabinett ze montéieren. Maacht * NET * Ersatz Plastik Standoffs oder Spaceren well se keng Buedemverbindung tëscht dem PC Board, dem Cabinet an dem J1 bidden. Wann Dir decidéiert e Plastikskabinett ze benotzen fir de Verstärker z'ënnerhalen, gitt sécher datt d'J1 Verbindung vum Buedem op d'Äerdfolie zréckkënnt, déi ronderëm de Baussekante vum PC-Board leeft.

Eng Teleskopantenne montéiert am Zentrum vum PC Board. Vun der Folie Säit vum Board, passéiert seng Montageschraube duerch d'Lach am PC Board a soldert de Kapp vun der Schraube op seng Folie Pad. Fir béid Isolatioun an Ënnerstëtzung benotze mir e Plastiks- oder Gummi-Gromper tëscht der Antenne an dem Lach am Schaf vum Cover, duerch deen d'Antenne passéiert. An enger Prise kënnen e puer Dréi vun engem gudde Qualitéitsplastikstroum, deen ëm d'Antenwelle gewéckelt ass, duerch de Gummi-Gummi ersat ginn.

Wann Dir decidéiert Bestëmmunge fir eng Drahtantenne ze maachen, installéiert e 5-Wee Bindestand op der Kabinett. Dann, gitt sécher eng kuerz Längt vum Drot tëscht der Antenn's Folie Pad an dem Bindestand ze verbannen.

Ännerungen:
Wann Dir un e méi klengt Frequenzbereich interesséiert ass wéi 1-30MHz, kann de Resistor R1 duerch e LC-Tankschalt ersat ginn, deen op d'Mëtt vun der gewënschter Range ofgestëmmt ass. De LC Circuit verbessert och d'Oflehnung vu Signaler ausserhalb vun Ärem Interessebereich, awer drun erënnert datt et de Gewënn vum Verstärker net wäert verbesseren.

Wann Äre besonneschen Interesse déi ganz niddereg Frequenzen (VLF) ass, kann d'niddereg Frequenzantwort vum Verstärker verbessert ginn andeems d'Wäerter vun de Kondensatoren C1 an C3 erhéijen. (Dir musst mat de Wäerter experimentéieren.)
Och wann eng 9 Volt Batterie déi empfohlene Kraaftquell ass, soll de Verstärker mat 6-15 Volt gutt funktionnéieren. D'Innere vum Cabinet vum ofgeschlossene Prototyp, mat enger 9 Volt Batterie als Stroumversuergung benotzt, gëtt a Fig. 3 gewisen.

Deeler-Layout
Troubleshooting:
Kreespannungen fir eng 9-Volt Energieversuergung ginn am schema Diagramm Fig. 1. gewisen. Wann d'Spannungen an Ärer Eenheet méi wéi 20% vun deenen an der schematescher ënnerscheede sinn, probéiert d'Resistivwäerter z'änneren fir d'Spannungen an hirem richtege Beräich z'erreechen. Zum Beispill, wann de Spannungsfall iwwer R8 nëmmen 0.3 Volt moosst, musst Dir de R4 säi Wäert erofsetzen (de genaue Wäert ass bis u fir erauszefannen) fir d'Q3 d'Basisspannung a Sammlerstroum z'erhéijen.

Déi eenzeg kritesch Spannunge sinn déi iwwer R3 a R8. D'Performance sollte gutt sinn, wa se souguer no un de Wäerter am schematesche Diagramm sinn.

Well et bal onméiglech ass fir d'Spannung vum Paart no der Quell (VGS) vun engem FET ze moossen, kënnt Dir d'Spannung moossen déi iwwer R3 präsent ass, well et ass d'selwecht wéi VGS. Ajustéiert de Wäert vum R3 entspriechend, wann d'Spannung net am Beräich vun 0.8-1.2 Volt ass.

Aschränkungen:
D'Benotzung vun dësem Verstärker iwwer 30 MHz gëtt net empfohlen wéinst dem schaarf reduzéierte Gewënn. Wärend iwwer 30 MHz funktionnéiert ka ginn, andeems se ofgestëmmte Circuiten am Plaz vun de resistive Lasten benotzen, ass dës Ännerung iwwer dem Ëmfang vun dësem Artikel.

Passt op wann Dir mam FET (Q1) këmmert. Eng gemeinsam Iwwerzeegung ass datt FET sinn CMOS Apparater si sécher vu statesche Schued nodeems se an engem Circuit installéiert goufen, oder nodeems se op engem PC Board montéiert waren. Och wann et richteg ass si si besser vu statesche Elektrizitéit geschützt wann se an engem Circuit installéiert sinn, si se trotzdem ufälleg fir Schued duerch statesch; also beréiert ni d'Antennen ier Dir Iech op den Terrain entlooss andeems Dir e berouegt metalleschen Objet beréiert.

Copyright a Credits:
Quell: "RE Experimenters Handbook", 1990. Copyright © Rodney A.Kreuter, Tony van Roon, Radio Electronics Magazine, and Gernsback Publications, Inc. 1990. Verëffentlecht mat schrëftlecher Erlaabnes. (Gernsback Verëffentlechung a Radio Elektronik sinn net méi am Geschäft). Dokument Updates & Ännerungen, all Diagrammer, PCB / Layout gezeechent vum Tony van Roon. D'Repostéieren oder Grafiken op iergendeng Aart a Form vun dësem Projet nei huelen oder ausdrécklech ass vun den internationale Copyrightgesetzer verbueden.