HF-Verstärker- und Wandlerschaltungen für Amateurfunk

In diesem Beitrag werden einige Hochfrequenz-HF-Wandler- und Vorverstärker-Schaltungsentwürfe erörtert, die zum Verstärken oder Verbessern des Empfangs eines vorhandenen HF-Empfängers verwendet werden können.

Alle unten angegebenen HF-Verstärkerschaltungen sollen in der Nähe eines vorhandenen Amateurfunkempfängers oder eines passenden Radosets platziert werden, um den Empfang stärker und lauter zu machen.

144 MHz Konverter

In den meisten 2-Meter-Band-Ham-Empfängern wird der Empfang der HF-Signale im Allgemeinen über einen Wandler und einen Kurzwellenempfänger implementiert, die ideal für den Kommunikationstyp geeignet sind.

Ein Wandler dieses Typs wird normalerweise mit seinem persönlichen HF-Verstärker zusammen mit einem kristallgesteuerten Oszillator mit ziemlich niedriger Frequenz geliefert, der von Frequenzvervielfachern begleitet wird.

Dies ermöglicht eine erhebliche Empfindlichkeit und eine hervorragende Frequenzstabilität, obwohl dies ein etwas komplexes und kostspieliges Produkt ist. In Anbetracht der Tatsache, dass der HF-Verstärker bei dieser Frequenz möglicherweise nicht viel Verstärkung hinzufügt und abstimmbare UKW-Oszillatoren in zahlreichen UKW-Haushaltsempfängern weit verbreitet sind, kann eine viel einfachere Schaltung, die unten gezeigt wird, tatsächlich sehr praktisch sein.

L1 wird über T1 grob auf das gewünschte Frequenzband abgestimmt, damit der Signaleingang das Gate 1 des FET TR1 erreichen kann.

TR2 funktioniert wie der lokale Oszillator, und die Funktionsfrequenz in dieser Ausführung wird durch den Induktor L2 und den Trimmer T2 festgelegt. Die Oszillatorfunktion wird über C3 am Gate 2 des FET TR1 implementiert.

Die Ausgangsfrequenz vom TR1-Drain, der die Mischstufe bildet, verursacht die Differenz zwischen den Frequenzen von G1 und G2. Wenn daher das Signal bei G1 144 MHz beträgt und TR2 so eingestellt ist, dass es mit einer Frequenz von 116 MHz schwingt, wird der Ausgang auf 144 MHz - 116 MHz = 28 MHz eingestellt.

Wenn der Oszillator auf 116 MHz festgelegt ist, liefert die Versorgung des Gates G1 mit einem Eingang mit 146 MHz auf die gleiche Weise einen Ausgang mit 30 MHz. Folglich könnten 144 bis 146 MHz abgedeckt werden, indem der Empfänger von 28 MHz auf 30 MHz eingestellt wird. L3 ist ungefähr auf dieses Band eingestellt und L4 verbindet das Signal mit dem Kurzwellenempfänger.

Der Oszillator kann grundsätzlich über oder unter der Antennenschaltungsfrequenz des Wandlers eingestellt werden, da die Differenz des Wandlers zwischen den Signaleingangs- und Oszillatorfrequenzen die Ausgangsfrequenz des Wandlers bestimmt. Es ist zusätzlich möglich, einige andere Übertragungsbänder und Ausgangsfrequenzen auszuwählen, wenn die Spulen L1, L2 und L3 entsprechend angepasst sind.

Wie man die Spulen aufwickelt

L1 und L2 sind mit ihren Wicklungsspezifikationen identisch, außer dass L1 aus einem Gewindeschneiden in einer Umdrehung von seinem geerdeten Ende besteht. Beide Spulen bestehen aus fünf Windungen aus selbsttragendem 18-swg-Draht, wobei die Spulen über einem Former mit 7 mm Durchmesser hergestellt werden. Der Abstand zwischen den Windungen wird so eingestellt, dass die Gesamtlänge der Spalten etwa 12 mm beträgt.

L3 wird mit fünfzehn Windungen aus 26 swg emailliertem Kupferdraht über einen 7-mm-Former gewickelt, der mit einem einstellbaren Kern ausgestattet ist.

L4 besteht aus vier Windungen, die über die L3-Spule nahe dem geerdeten Ende (positive Leitung) von L3 gewickelt sind.

144 MHz Vorverstärker

Dieser 144-MHz-Vorverstärker kann auf jeden angewendet werden 2 Meter Empfänger Gadget oder kurz vor dem oben erläuterten 144-MHz-Stufenwandler verwendet.

TR1 kann ein beliebiger HF-Dual-Gate-FET sein.

Der Antenneneingang wird an einen Zwischenabgriff am Induktor L1 angelegt, der üblicherweise über eine koaxiale Zuführung erfolgen kann. Unter bestimmten Umständen kann eine kleine gerade Antenne oder ein Kabel verwendet werden, um eine ausreichende Signalleistung zu erhalten. Eine angehobene Antenne kann normalerweise die Empfangsreichweite verbessern.

Ein erster Versuch könnte jedoch sein, mit einem einfachen Dipolantennen-Design zu statisieren. Dies ist oft ein starrer Draht, der insgesamt etwa 30 cm lang sein kann, wobei das Verbindungskabel durch die Mitte nach unten klettert.

Diese Art von Antenne hat möglicherweise eine geringere Richtwirkung, muss daher nicht eingestellt werden und kann über einen leichten Pfosten oder Mast angehoben werden.

Für den Empfang von 144-146 MHz-Signalen wird L1 mittels T1 permanent auf ungefähr 145 MHz eingestellt. Der Eingang wird über einen zweiten Abgriff an Gate 1 angelegt, und R3 liefert unter Verwendung des Bypass-Kondensators C2 eine Vorspannung an den Source-Anschluss.

Gate 2 wird mit einer konstanten Spannung gesteuert, die durch den Teiler R1 / R2 extrahiert wird. Der Drain-Ausgang TR1 ist an den L2-Abgriff angeschlossen, der vom Trimmer T2 eingestellt wird.

Um einen engen Frequenzbereich wie das 2-m-Amateurband zu erhalten, kann die einstellbare Abstimmung nicht validiert werden, zumal L1 und L2 niemals fein abstimmen.
L3 wird an jedes gewünschte 2-m-Gerät angeschlossen, bei dem es sich normalerweise um einen Konverter handelt, der in einen Empfänger mit niedrigerer Frequenz eingeht.

Induktorwicklung

L1 verwendet einen 18-swg- oder ähnlichen festen Draht aus emailliertem oder verzinntem Kupfer und wird mit fünf Windungen gewickelt, dann mit einer Umdrehung vom oberen Ende abgegriffen, um eine Verbindung mit G1 herzustellen, und ein paar Wicklungen vom erdseitigen Ende zum Verbinden mit dem Antenne. Die L1-Spule kann einen Durchmesser von 5/16 haben, wobei die Windungen so beabstandet sind, dass die Spule ½ Zoll lang ist.

L2 ist auf die gleiche Weise mit 5 Windungen aufgebaut, diese ist jedoch ¾in lang und enthält einen Mittelhahn zum Aufladen des FET-Drains.

L3 besteht aus einer einzelnen Windung aus isoliertem Draht, die um das untere Ende von L2 gewickelt ist. Bei der Entwicklung von UKW-Geräten dieses Typs ist ein Entwurf erforderlich, der kurze Funkfrequenz- und Bypass-Rückverbindungen unterstützt, und die folgende Abbildung zeigt ein tatsächliches Layout für das obige Schema.

FM Booster

Zum Erfassen von FM-Radiofrequenzen über große Entfernungen oder möglicherweise in Regionen mit schwacher Signalstärke könnte die UKW-UKW-Empfangsleistung durch einen Booster oder Vorverstärker verbessert werden. Schaltungen, die für diese 70 MHz oder 144 MHz vorgesehen sind, könnten zur Erfüllung dieser Anforderung ausgelegt sein.

Bei jedem Breitbandempfang, beispielsweise bei 88 bis 108 MHz, nimmt die Leistung bei Frequenzen, auf die der Verstärker abgestimmt ist, stark ab.

Die unten erläuterte Schaltung weist eine einstellbare Abstimmung für die Drain-Spule auf, und um unerwünschte Effekte zu minimieren, ist die weniger signifikante Antennenschaltung, die tatsächlich flach abstimmt, breitbandig.

Wie man die Spulen aufwickelt

Die Spule L2 besitzt 4 Windungen eines 18-SWG-Drahtes über einem pulverisierten Eisen-UKW-Kern mit einem Durchmesser von ungefähr 7 mm.

L1 wird mit drei Windungen, die ebenfalls 18 SWG dick sind, über die L2-Wicklung gewickelt.

L3 kann einfach eine Luftkernspule mit 4 Windungen aus 18 SWG-Draht sein, die über einem Luftkernformer mit einem Durchmesser von 8 mm aufgebaut ist. Die Windungen sollten um einen Abstand voneinander entfernt sein, der der Dicke des Drahtes entspricht.

Der Spulenabgriff am FET-Drain befindet sich drei Windungen vom geerdeten Ende der Spule entfernt.

L4 ist eine Umdrehung, die am geerdeten Ende von L3 über L3 gewickelt ist.

C4 könnte durch einen Trimmer ersetzt werden, um die Bereiche wesentlich besser manipulieren zu können.

Die Werte werden für die Anpassung an einen BFW10-FET ausgewählt, den rauscharmen Breitband-UKW-Verstärker der Branche. Andere UKW-Transistoren funktionieren möglicherweise ebenfalls gut.

Wie man abstimmt

Das Antennenkabel ist mit der Buchse verbunden, die L1 zugeordnet ist, und ein kurzer Einzug über L4 ist mit dem Antennenausgang des Empfängers verbunden.

Wenn der Empfänger eine Teleskopantenne hat, sollten die Verbindungen lose mit der L4-Spule gekoppelt sein.

Bei der Implementierung von UKW-Verstärkern kann festgestellt werden, dass der Abstimmungsprozess ziemlich flach ist, insbesondere wenn die Schaltkreise genau wie der Antenneninduktor stark belastet sind. Selbst unter solchen Bedingungen kann von dieser FM-Booster-Schaltung ein ausgedehnter Peak erwartet werden, der einen optimalen Empfang bietet.

Es wird ebenfalls beobachtet, dass die Verstärkung, die diese Arten von Verstärkern bieten, nicht so gut ist wie bei HF-Verstärkern mit niedrigerer Frequenz, die dazu neigen, mit zunehmender Frequenz abzufallen.

Das Problem ist auf Verluste innerhalb der Schaltung sowie auf Einschränkungen in den Transistoren selbst zurückzuführen. Kondensatoren müssen Rohr- und Scheibenkeramik oder andere für UKW geeignete Arten sein.

70 MHz HF-Stufe

Diese HF-Schaltung ist hauptsächlich für die Arbeit mit einer 4-Meter-Amateurbandübertragung ausgelegt. Es besitzt einen geerdeten Gate-FET. Diese Art einer geerdeten Gate-Stufe ist sehr stabil und erfordert nicht viel Sorgfalt, um Schwingungen zu vermeiden, abgesehen von derjenigen, die durch ein Layout bereitgestellt wird, wie es im ersten HF-Konzept beschrieben ist.

Der Gewinn aus diesem Design ist im Vergleich zu einem Design mit geerdeter Quellstufe geringer. Die Abstimmung des L2-Induktors ist ziemlich flach. R1 ist zusammen mit dem Bypass-Kondensator C1 zum Vorspannen des Source-Anschlusses des FET positioniert und sollte vom L2 abgegriffen werden, da der Eingang TR1 in dieser HF-Schaltung eine ziemlich niedrige Impedanz bietet.

Sie können eine geringfügige Verbesserung der Ergebnisse erzielen, indem Sie den FET-Drain über L3 antippen.

L2 und L3 werden durch ihre jeweiligen Schrauben eingestellt, die mit Luftkern versehen sind. Die Abstimmung wird durch Anpassen der mit L2 und L3 verbundenen Kerne optimiert.

Es können jedoch auch permanente Kerne verwendet werden, die für 70-MHz-HF-Wandler ausgelegt sind, und dann könnten C2 und C3 entsprechend eingerichtet werden.

Details zum Induktor

L2 und L3 werden mit jeweils 10 Windungen unter Verwendung von 26 swg emailliertem Kupferdraht über einem Kernbildner mit einem Durchmesser von 3/16 (oder 4 mm bis 5 mm) konstruiert.

L1 ist am geerdeten Ende von L2 über L2 gewickelt und fest um L2 gewickelt.

L1 ist mit 3 Umdrehungen gebaut.

L4 wird mit ein paar Windungen auf die gleiche Weise gewickelt, die mit L3 gekoppelt ist.

TR1 kann ein UKW-Transistor mit einer oberen Frequenzgrenze von nicht weniger als 200 MHz sein. Das BF244, MPF102 und vergleichbare Formen könnten ausprobiert werden. Um eine möglichst effektive Leistung zu erzielen, können Sie versuchen, R1 und das Tippen auf L2 zu ändern, die nicht sehr wichtig sind.

Diese HF-Schaltung ist zweckmäßig in Bezug auf 144-MHz-Empfänge ausgelegt. Anschließend könnten selbsttragende Luftspulen mit parallelen 10-pF-Trimmern installiert werden. L1 / L2 kann insgesamt fünf Windungen umfassen, gewickelt mit 20 SWG-Draht und einem Außendurchmesser von 8 mm. Der Abstand zwischen den Windungen sollte so eingestellt werden, dass die Spule 10 mm lang ist.

Ein für den Antennenanschluss abgeleiteter Abgriff sollte 1,5 Windungen vom oberen Ende von L1 entfernt sein, und der Quellenabgriff über C1, R1 kann aus zwei Windungen vom geerdeten Ende von L2 abgezogen werden. L3 wird mit ähnlichen Anteilen implementiert.

Die FET-Drain-Klemme könnte nun mit L3 3 Umdrehungen vom C4-Ende dieser Wicklung abgegriffen werden. L4 kann eine Umdrehung aus isoliertem Kupferdraht sein, der fest über L3 gewickelt ist.

Wie bereits erwähnt, kann nicht erwartet werden, dass die geerdete Gate-Stufe die Signalstärke auf einen Pegel erhöht, der im Allgemeinen durch Schaltungen erreicht wird, wie im ersten Konzept beschrieben.

AM Radio Signal Booster

Dieser einfache AM-Booster kann verwendet werden, um die Reichweite oder Lautstärke eines tragbaren Haushaltsempfängers zu erhöhen, indem der Stromkreis in der Nähe der gewünschten MW-Empfängereinheit gehalten wird. Unter Verwendung einer ausgestreckten Antenne funktioniert die Schaltung jetzt mit jedem tragbaren oder ähnlichen kleinen Transistorempfänger und bietet einen hervorragenden Empfang von Signalen, auf die sonst einfach nicht zugegriffen werden könnte.

Der Booster ist möglicherweise nicht so nützlich für nahegelegene Sender oder den Empfang lokaler Kanäle, was eigentlich keine Rolle spielt, da dieser MW-Booster ohnehin nicht dauerhaft mit dem Funkempfänger installiert werden soll.

Der Boosting-Bereich dieser Schaltung liegt bei 1,6 MHz bis 550 kHz.
Dies kann durch einfaches Ändern der Position des Spulenkerns an das AM-Empfängerband angepasst werden.

So stellen Sie die Antennen-Abstimmspule her

Die Spulen sind über einem Kunststoffformer mit 3/8 Durchmesser und Innengewinde für eine geeignete Eisenschraube aufgebaut, so dass sie mit einem Schraubendreher zum Einstellen der Induktivität nach oben / unten gedreht werden können.

Die antennenseitige Eingangskopplungswicklung besteht aus 11 Drahtwindungen, die über die Hauptwicklung gewickelt sind.

Die Hauptwicklung, die über das VC1- und das FET-Gate angeschlossen ist, besteht aus 30 Windungen.

Beide Drähte sollten 32 SWG dick sein.

L1 besteht aus 15 Windungen isolierten Drahtes über einen Luftkerndurchmesser von 1 Zoll.

So stellen Sie den AM Booster ein

Positionieren Sie L1 in der Nähe der Antenne einer Mittelwellenspule außerhalb des Empfängers. Stellen Sie das Radio auf ein schwaches Band oder einen schwachen Sender ein. Stellen Sie nun den VC1-Trimmer der Booster-Schaltung so ein, dass das Radio die bestmögliche Lautstärke erhält. Richten Sie L1 gleichzeitig in der Nähe des Radios aus und stellen Sie es ein, um die effektivste Kopplung zu erzielen.

Es ist wichtig, VC1 zusammen mit der Abstimmung des Empfängers einzustellen, damit die Skala des VC1 gemäß dem Einstellrad des Radios kalibriert werden kann.

10 Meter HF-Verstärker

Das Design des 10-Meter-HF-Verstärkers ist recht einfach. Das am Filter platzierte feste Filternetz hilft, Rauschen um etwa 55 dB zu eliminieren.

Wenn die Spulen gemäß den in der Teileliste angegebenen Spezifikationen gebaut werden, muss der Filter nicht angepasst oder angepasst werden.

Natürlich möchten erfahrene Hände möglicherweise mit den Spulendaten spielen, keine Probleme, da der vorgeschlagene HF-Verstärker in hohem Maße anpassbar ist, um dies zu ermöglichen. Der Verstärker ist für den Großteil der Übertragung in Ordnung, hauptsächlich weil der FET-Drainstrom über die Voreinstellung P1 einstellbar ist.

In Bezug auf lineare Anwendungen (AM und SSBI muss der Drain auf 20 mA festgelegt werden. Wenn dies für FM und CW vorgesehen ist, muss P1 angepasst werden, um sicherzustellen, dass kein ruhender Strom durch den FET fließt). Wenn Sie sich für den ursprünglichen Zweck bewerben möchten, muss der Ruhestrom zwischen 200 mA und 300 mA eingestellt werden.

Die unten gezeigte fertige Leiterplatte garantiert eine schnelle und präzise Entwicklung.

Die Spulen müssen auf Antennenspulenbildner mit 9 mm Durchmesser gewickelt werden. Achten Sie immer darauf, dass die Wicklungen dicht und ohne Zwischenräume gewickelt sind. Stellen Sie sicher, dass Sie einen Kühlkörper für den FET verwenden