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    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。
    by
    羅德尼A. Kreuter
    托尼·範魯恩

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    “如果命運或討厭的鄰居阻止您將長線接收天線穿線,您會發現這種袖珍型天線將提供相同甚至更好的接收效果。這種“有源天線”製造起來很便宜”並且具有在1至30dB的增益範圍內為14至20Mhz。”


    F或常規的全頻短波接收,一般規則是“天線越長,接收到的信號越強”。 不幸的是,在討厭的鄰居,嚴格的住房規定以及不超過郵票的房地產地塊之間,短波天線經常被證明是從窗戶上扔了幾英尺的電線,而不是從窗戶的130英尺扔掉。長線天線,我們真的很想在兩個50英尺高的塔之間穿線。

    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。

    有源天線的概念非常簡單。 由於天線在物理上很小,因此它截取的能量不及較大的天線大,因此我們只需使用內置的RF放大器來彌補視在信號“損耗”。 此外,該放大器還提供了阻抗匹配,因為大多數接收器均設計為與50歐姆天線配合使用。

    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。

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    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 - 這將證明太困難和令人沮喪匹配超過一個阻抗頻率覆蓋的十年。 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。 儘管可使用許多不同類型的JFET的 - 如在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 全部 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。
     

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    有源天線示意圖

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    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
    			
    雜件和材料:		
      B1 = 9伏鹼性電池S1 = SPST通斷開關J1 =匹配(您的)接收器電纜的插孔ANT1 =伸縮式鞭狀天線(螺釘安裝),電線,黃銅棒(約12英寸)MISC = PCB材料,外殼,電池座,9V電池卡扣等
    

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    該天線可幾乎所有的東西,一根長長的電線,黃銅焊條,或從舊收音機,被打撈上來的伸縮天線。 伸縮更換晶體管收音機的天線也可以從大多數零售的電子零件分銷商和供應商。

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    施工:
    原型單元的放大器,用於使用在印刷電路板(見下文)。 該放大器可以組裝一個多孔接線板(VERO董事會),但因為 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


    零件佈局圖如圖所示。 2。 注意,雖然電池的負極(接地)導線返回到PC板,輸出插孔J1的有一個連接到機櫃接地。 PC板和內閣之間是通過金屬支架或墊片,用於PC板安裝在機箱的接地連接。 *不*替代塑料支架或襯墊,因為他們不會提供PC板,櫥櫃,和J1之間的接地連接。 如果你決定使用塑料櫃容納放大器,使某些,J1的接地連接返回地面箔運行PC板的外邊緣周圍。

    伸縮天線安裝​​在PC板的中心。 從鋁箔的板面,通過在PC板安裝螺絲的孔,然後焊鋁箔墊螺絲頭。 對於這兩個絕緣和支持,我們使用一個機櫃的蓋,通過該天線通過所述天線和所述孔中的塑料或橡膠護環之間。 在緊要關頭,幾個回合的優質塑料膠帶纏天線軸可以取代橡膠密封圈。

    如果你決定做出規定導線天線,一個5路接線柱安裝在機櫃上。 然後,確保連接線之間的短天線的鋁箔墊和接線柱。

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    修改:
    如果你有興趣在一個較小的頻率範圍內比1 30MHz電阻R1可以被調諧到所需的範圍內的中心具有LC儲能電路代替。 LC電路也將提高拒絕您感興趣的範圍之外的信號,但要記住,它不會提高放大器的增益。

    如果您的特別感興趣的是在非常低的頻率(VLF),放大器的低頻響應,可以提高增加電容器C1 C3值。 (你必須要嘗試的值。)
    ,雖然9伏電池是推薦的動力源,放大器應該很好地工作使用6 15伏。 已完成的原型,使用9伏的電池作為電源,在機櫃的內部示於圖。 3。

    零件,佈局
    故障排除:
    為9伏電源電壓電路中所示的原理圖的圖。 1。 如果在你的單位有不同的電壓超過20%從那些在原理圖中,嘗試改變電阻值電壓在適當的範圍內。 例如,如果電壓壓降R8的措施只有0.3伏,你必須減少R4的值(精確值是你要弄清楚),增加Q3的基極電壓和集電極電流。

    唯一的關鍵電壓是那些跨R3 R8的。 性能應該是罰款,如果他們甚至接近示意圖上顯示的值。

    來測量電壓從柵極到一個FET的源極(VGS),因為它幾乎是不可能的,則可以測量的電壓是跨R3的,因為它是相同的為VGS。 相應地調整R3的價值,如果電壓範圍內的0.8 1.2伏。

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    限制:
    不建議,因為這放大器以上30兆赫使用大幅減少增益。 雖然經營以上30兆赫可以通過使用調諧電路的阻性負載,該修改超出了本文的範圍。

    請小心處理場效應管(Q1)。 一個共同的信念是,FET的CMOS器件免受靜電損壞後,被安裝在電路板上,或者在被安裝到PC板。 雖然這是事實,他們得到更好的保護免受靜電安裝在電路板上時,他們仍然容易受靜電損害,所以從來沒有接觸天線之前履行自己的地面接觸一些接地的金屬物體。

    版權及學分:
    資料來源:“ RE實驗者手冊”,1990年。版權所有。 © 托尼·羅德尼A.Kreuter,魯恩,無線電電子學“雜誌,和根斯巴克的刊物,公司1990。 發表書面許可。 (根斯巴克出版和廣播電子不再營業)。 文件更新和修改,所有圖表,PCB /佈局(由Tony van Roon繪製)。 國際版權法明確禁止以任何方式或形式重新發布或拍攝該項目的圖形。

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