Jednoduchý LNA pro UHF (432 MHz), napájený po koaxiálním kabelu z TCVRu, PA nebo z napájecího adaptéru

Tento článek vznikl úplnou náhodou, protože jsem vůbec neměl v úmyslu popisovat LNA anténní předzesilovač pro UHF pásmo. Jednak jsem jich měl několik zkonstruováno z dřívějších dob, jednak jich bylo už popsáno na webu dost (a opravdu zdařilých).

Pro první experimenty jsem v roce 2014 koupil velice hezky provedenou stavebnici od Ondry, ok1cdj, která byla navržena pro MMIC obvod Sirenza SPF5043Z. Pamatuji si, jak jsem destičku netrpělivě osadil a vyrazil na měření šumového čísla. Hrůzy se nekonaly. Zesilovač byl stabilní, a to aniž bych ho osadil do kovové krabičky. Byl stabilní i po dalším "znásilnění", kdy jsem ho doplnil o obvody napájení po koaxiálu. Poslední změna spočívala ve výměně aktivního prvku (SPF5043Z byl nahrazen typem PGA103+) a několika drobných úpravách. Snad ještě zmíním výsledky. S obvodem SPF5043Z jsem docílil NF=0.85 dB na kmitočtu 432 MHz. S obvodem PGA103+, po osazení vstupního oddělovacího C od výrobce ATC a po drobné úpravě v napájení jsem docílil NF=0.50 dB, rovněž na kmitočtu 432 MHz. Co víc si přát, zesilovači s MMIC jsem byl nadšen a stále je používám. Desku a schéma jsem zveřejnil v dalším článku, protože se letos dočkala aktualizace. Zde si můžete rovněž stáhnout Ondrou publikovaný původní design LNA (formát pdf). Pro potřeby experimentů a bastlení jsem si v rámci obstarávání materiálu pořídil také několik Silicon - Germaniových tranzistorů, dle výrobce už asi 8 generace.

Silicon - Germaniový tranzistor v LNA zesilovači UHF

Nikdy jsem s tímto polovodičem nedělal, ale zvědavost mi nedala. Po prozkoumání spíš marketingové a lidově napsané krátké příručky z roku 2014, kterou napsal Chih-I Lin, jsem se, zejména po prozkoumání strany 6 a 11, zvolil velice odvážné, jednoduché řešení. Pro někoho možná konzervativní, protože takto kdysi vypadalo zapojení TV předzesilovačů se známými BFR tranzistory.

Schéma

Použil jsem Si-Ge tranzistor BFP840 od Infineon, podle výše citované publikace tranzistor 8 generace. V zapojení jsem použil silnou kmitočtově závislou zpětnou vazbu. LNA je jednostupňový, napájený po koaxiálním kabelu podle dříve uvedených zásad. Na schématu jsou červeně označené "baterie" blokovacích kondenzátorů. Použil jsem kapacity 1n + 10nF paralelně a na desce jsem nechal místo ještě na 100nF, kdyby to bylo třeba. Napěťový regulátor jsem použil třísvorkový, v pouzdře SOT-89. Jeho vstup a výstup je blokován také elektrolytickými kondenzátory.

Rozměr SMD součástí:
1. pasivní (rezistory, kondenzátory): 0805
2. indukčnosti s nízkým Q: 0805
3. 78L03: SOT89
4. NPN Si-Ge tranzistor: SOT 343
5. konektory: SMA samice, s ant. relé je vstup propojen adaptérem SMA-M to SMA-M (samec-samec)
6. napájecí konektor pro relé: ?? (asi Molex ??, takové ty lámací špičky s roztečí 2.5 mm, netuším, jak se tomu říká)

Konstrukce

Zesilovač jsem postavil na oboustranně plátovaném kuprextitu, tl. 1.5 mm, mat. FR4. Desku jsem namaloval fixkou podle předlohy a s několika orientačními dírami. Podle toho také vypadá, protože velikost 0805 již sotva vidím a ruka se mi pomalu v 60 letech taky třese. Až najdu odvahu, tak sem dám fotky. V kruhových otvorech jsou drátové propojky proletované. Otvory, které mají být izolované od drátu, jsou zahloubené vrtáčkem. Konstrukce desky (osazovací plán) vypadá takto:

Rozměr oříznuté desky je 23.5 x 30 mm (tečky rastru jsou po 1 mm). Pohled na drátěné komponenty (kondenzátory 22uF, konektor) je "skrz měď". Pouzdro SOT-343 a ani SOT-89 není z knihovny, protože jsem použil větší pájecí plošky. U emitorů jsou naletované propojky, kterými jsou emitory propojené se zemí na druhé straně.

Naměřené parametry prototypu

šumové číslo NF (dB): 0.4 dB
zisk (dB): cca 20 dB

Závěr

Prototyp zesilovače se jevil jako naprosto stabilní. Přijímané signály byly čisté, v mém QTH bez různých interferencí na pásmu. Odolnost vůči silným signálům jsem zatím nezměřil. Po měření zveřejním výsledky.