LNA MAX2640 pro UHF (432 MHz)

LNA osazený obvodem MAX2640 jsem sestavil podle doporučeného zapojení výrobce. Jedná se o tzv. ultra-low-noise zesilovač levného provedení, který je určen pro obecné použití v mobilních sítích, ISM, GPS a 2.4 GHz. Materiál součástky je SiGe. Součástka je navržena pro rozsah napájecího napětí od 2.7 V do 5.5 V. S obvodem lze docílit na 432 MHz šumového čísla kolem 0.8 dB, při zisku asi 15 dB. Podrobnosti o součástce jsou v datasheetu výrobce.

Schéma

Rozměr SMD součástí:
1. pasivní (rezistory, kondenzátory): 0805
2. 78L05: SOT89
3. konektory: SMA samice, s ant. relé je vstup propojen adaptérem SMA-M to SMA-M (samec-samec)
4. napájecí konektor pro relé: lámací špičky s roztečí 2.5 mm

Obvod obsahuje uvnitř veškeré součásti, kterými se vytváří požadované předpětí aktivního polovodiče. I tak má velice malou spotřebu (jen asi 3.5 mA), ale, bohužel, také velice nízkou odolnost vůči IMD - viz katalog.list.

Konstrukce

Zesilovač jsem postavil na oboustranně plátovaném kuprextitu, tl. 1.5 mm, mat. FR4. V kruhových otvorech jsou drátové propojky proletované s fólií na obou stranách. Možná jste si všimli, že jsou zemnicí díry, které spojují Cu folie po 2 ks u sebe. To je takové nepatrné vylepšení, pokud používám opravdu "super-bastl-fuš" kartu vyrobenou vyleptáním v chloridu a s motivem namalovaným rukou (fixkou). Dvě díry jsou tam proto, že do nich prostrčím zahnutý drát, který mi nevypadne z děr a mohu ho v klidu proletovat pořádnou kapkou cínu na obou stranách.

Otvory, které mají být izolované od drátu, jsou zahloubené vrtáčkem. Konstrukce desky (osazovací plán) vypadá takto:

Výrobce dodává pro bastlení tzv. "evaluation kit" (EV kit), jehož popis si můžete stáhnout tady.

Naměřené parametry prototypu

A tady se dostávám k tomu, co mě docela zaujalo. Po osazení a zapojení destičky jsem naměřil (432MHz) šumové číslo NF = 0.8 dB. Tedy to, co jsem očekával. Zjistil jsem, že velikost šumového čísla je poměrně závislá na přizpůsobení vstupu. Mimochodem, toto jsem pozoroval i u PGA103+, ale ne až tolik. Zesilovači by na vstupu vyhovoval PI článek, který by měl na obou koncích kapacitní trimry Johanson. Na jednom konci by byla připojena anténa a na druhém vstup LNA. Bohužel, vzduchové trimry Johanson už jsem neměl ani v jednom provedení. S obyčejnými trimry Murata jsem však dokázal nastavovat přizpůsobení a najít šum. číslo i pod hodnotou NF = 0.7 dB. O tomto řešení zde budu pokračovat, až mi objednané trimry dorazí a provedu seriózní experiment. Dnes zůstanu o NF = 0.8 dB, kterého lze docílit se vstupním obvodem podle schématu, tj. s malou smyčkou drátu a sériové kapacitě cca 100 pF.

LNA byl během měření naprosto stabilní.

Závěr

Prototyp LNA mi opět umožnil dekódovat několik signálů JT65B (EME) na kmitočtu 432.120 MHz se stejnou anténou, kterou jsem použil u ostatních experimentů s LNA (Yagi 15H). Bohužel, zdá se mi, že v poslední době mi nějak narostlo rušení i na tomto pásmu a nastala situace podobná, jako u LNA s PGA103+. Proto poslední experiment probíhal se vstupním filtrem a propojkou SMA. Toto opatření mi degraduje NF na hodnotu vyšší než 1 dB.

Do dnešního závěru musím připsat ještě jednu skutečnost - obvody MAX2640 se vyrábějí delší dobu, asi ve velkém a jsou stále dostupné a laciné. Není to jako s jinými obvody, které zazářily na polovodičovém nebi a pak už nikdy nebyly k sehnání.

Asi bych tu mohl uvést kategorizaci LNA zesilovačů s ohledem na dostupné čipy a technologie. Já to vidím takto nějak:

Mezi HAMy se stal populární např. UHF LNA s obvodem PGA103+, protože obvod je pouzdřen do velice sympatického pouzdra SOT 89 a bylo zveřejněno na Internetu mnoho fungujících konstrukcí, včetně známé konstrukce G4DDK, publikované v čísle DUBUS 2/2012, které bylo ke stažení zdarma (na obrázku modrá oblast). Běžně dostupné jsou i lepší čipy (ale pro mě méně vhodných pouzdrech), např. SKY67150 (LNA tu také popíšu).

Při experimentech s JT65B EME a s malou anténou, zdají se mi pro příjem nevhodné konstrukce, které mají NF vyšší než 1.5 dB. Do takové oblasti (na obrázku červené) se snadno dostanou např. nedobře nastavené konstrukce LNA se vstupními rezonátory. Rozhodně sem však nepatří SiGe LNA !!!

S technologiemi SiGe, jak se ukazuje, lze dělat LNA, které dosahují vynikajícího šumového čísla (blíží se k obvodům pHEMT). Konstrukce jsou většinou dobře reprodukovatelné a jednoduché. LNA mají maličkou spotřebu, jsou vhodné pro napájení z baterií, ale mají nízkou odolnost OIP3 (dBm).