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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Amplificador de antena receptora. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Amplificadores de antena Como se sabe, é aconselhável utilizar um amplificador de antena para receber antenas loop (“flags”). Não há problemas com nível de ruído e amplificação durante sua fabricação. É fácil de fazer. Mas tais antenas exigem que o amplificador tenha uma taxa de rejeição de componente de modo comum muito alta (CMRR ou, em inglês, CMRR – de Common-Mode Rejection Ratio). Caso contrário, tal interferência pode “arruinar” completamente os parâmetros da antena, o que muitas vezes acontece na prática e serve de base para a opinião de que tais antenas funcionam “mais ou menos”. A maneira mais fácil de atingir o objetivo é tornar o amplificador diferencial com um grande CMRR. E você precisa exatamente desse amplificador. Usar um transformador balun com amplificador assimétrico não dará um bom resultado. Mesmo os melhores transformadores (estamos falando de transformadores de alta resistência) têm um coeficiente de supressão de modo comum em frequências de 1,8 e 3,5 MHz (e antenas receptoras são necessárias principalmente em bandas amadoras de baixa frequência) raramente excede 40 dB. E isso não basta - em condições reais, segundo o autor, é necessário um mínimo de 50...60 dB de atenuação do componente de modo comum. Tal supressão pode ser fornecida por amplificadores diferenciais. A maneira mais fácil de montá-los é em circuitos integrados. A ideia de fazer um amplificador diferencial utilizando elementos discretos é frustrada pela impossibilidade prática de selecionar componentes com precisão de 0,1...0,3%. A implementação usual de um estágio diferencial em um amplificador operacional fornece tal supressão, mas tem a desvantagem de que as impedâncias de entrada de suas entradas são diferentes. Isso faz com que a antena perca sua simetria. Uma solução completamente satisfatória é usar um amplificador diferencial especializado AD8129. Em frequências abaixo de 4 MHz possui CMRR de 80(!) dB, além disso, este microcircuito possui duas entradas diferenciais com impedância igual e muito alta (mais de 4 MOhms). Uma vantagem separada é que as entradas diferenciais não são usadas para definir o ganho, ou seja, não precisam ser carregadas com nada adicional. O diagrama do circuito do amplificador é mostrado na Fig. 1. Ao usar um amplificador com antena de quadro, não instale varicaps VD1-VD4 e seus elementos de circuito de controle (R1, C1, R5, C9), e ao usar uma antena magnética de ferrite, não instale o resistor R2.
O ganho de tensão (neste caso é aproximadamente igual a 30) é definido pela razão da resistência dos resistores R7/R6. Esses resistores não afetam de forma alguma a impedância de entrada nas entradas operacionais (pinos 1 e 8 do chip DA1). Este chip requer uma fonte de alimentação bipolar. Observe que existem dois aterramentos diferentes no dispositivo e eles não estão diretamente conectados um ao outro. Um deles é o fio comum do amplificador e o outro é a trança do cabo coaxial que conecta o amplificador ao receptor (transceptor). Os circuitos L1C2C4 e L2C3C5 filtram adicionalmente a energia. A tensão no ponto médio (“terra do amplificador”) é definida pelo estabilizador DA2. A energia é fornecida ao amplificador através de um cabo coaxial. Para proteção adicional contra “sujeira” que pode ser induzida na trança do cabo, é instalado um transformador de isolamento T2. Ele é enrolado em dois fios em um núcleo magnético de ferrite LF de modo que a indutância de seus enrolamentos seja de pelo menos 1 mH. A saída do amplificador é conectada através do resistor R8 a um transformador de isolamento de RF T1, com baixa capacitância entre espiras e relação de espiras do enrolamento de 1:1. Este transformador é necessário para isolamento de modo comum entre o fio comum do amplificador e a trança do cabo coaxial. O resistor R8 define a resistência de saída do amplificador (o próprio microcircuito DA1 tem uma resistência de saída baixa). Os diodos VD7 e VD8 (qualquer silício de alta frequência) protegem os circuitos de entrada do receptor. O fato é que o microcircuito DA1 pode produzir um sinal de saída com amplitude de até 5 V, o que não é aceitável para todos os receptores. O capacitor C7 é um capacitor de separação. Os elementos L3, C10 compartilham no "pescoço" a fonte de alimentação do amplificador e a entrada do receptor. Como já mencionado, os pinos 1 e 8 do chip DA1 são entradas diferenciais de alta impedância. Existem três problemas que precisam ser resolvidos com eles. Primeiro, “amarre-os” via corrente contínua ao fio comum do amplificador. Isso é feito pelos resistores R3, R4. Sua resistência não é muito importante (exceto no caso de trabalhar com antena magnética de ferrite, veja abaixo) - de 100 kOhm a 1 MOhm, mas sua identidade é muito importante. Esses resistores devem ser selecionados usando um multímetro digital com diferença não superior a 0,1% (melhor ainda menos). Caso contrário, eles irão “inclinar” a entrada do amplificador com uma redução correspondente no CMRR. Em segundo lugar, é necessário proteger as entradas quando o transmissor estiver operando. Um par de diodos RF VD5, VD6 resolve isso. Em terceiro lugar, conecte a antena e os elementos de que necessita. Isso depende de qual antena será usada. Se for um quadro, como uma “bandeira”, ele é conectado diretamente nas entradas. Além disso, instale o resistor R2 com uma resistência igual à resistência de saída do quadro (geralmente várias centenas de ohms). Se esta for uma antena magnética de ferrite, R2 não é necessária, mas são instalados varicaps de sintonia VD1 -VD4 e seu circuito de controle do “shek” (R1R5C1C9). Além disso, ao trabalhar com uma antena magnética de ferrite (MA), é preciso pensar na resistência dos resistores R3 e R4. Eles determinam o fator de qualidade do circuito da antena (é claro, além do fator de qualidade da própria bobina da antena). Dependendo da indutância, fator de qualidade do MA e largura de banda desejada (sem sintonia), deve-se selecionar os valores dos resistores R3, R4. Na Fig. A Figura 2 mostra o espectro na banda de 100 kHz na saída do amplificador descrito com uma resistência desses resistores de 390 kOhm e uma antena magnética de ferrite conectada enrolada em uma haste com diâmetro de 8 mm e comprimento de 100 mm com um permeabilidade magnética de 400. A recepção ocorre em um alcance de 160 metros. A antena está localizada em ambientes internos, portanto, além de sinais úteis, muitas interferências também são visíveis.
Na saída, o nível de ruído etéreo na frequência de ressonância MA é de 93 dBm (a escala vertical na figura está em dBm), ou seja, 5 μV, que corresponde aproximadamente ao nível de ruído de uma antena de tamanho normal. Se precisar alterar o ganho, isso é feito selecionando os resistores R7/R6. O microcircuito AD8129 pode fornecer amplificação de até 100 vezes em bandas HF de baixa frequência. O uso de um amplificador permite posicionar a antena longe de fontes locais de interferência e, assim, melhorar a qualidade da recepção. Autor: Igor Goncharenko (DL2KQ)
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