Прекращение Нечувствительность усилитель для двунаправленной

Прекращение Нечувствительность усилитель для двунаправленной
трансиверы
Wes Hayward, w7zoi, и Боб Kopski, k3nhi. © 26 июня 09 (преобразован в HTML на
27Dec09)
BITX-20 был первым из ныне популярных класса одной полосы доморощенного SSB
трансиверов первоначально описывается Ashhar Фархан, VU2ESE. В то время как
оригинальная конструкция работает в 20-метровом диапазоне, изменения уже были
построены почти все спектра HF. Архитектура выбрана Фархан был направлен на
эффективное использование критически важных компонентов. В частности, приема и
передачи функций поделиться кварцевого фильтра, передачи смесителя, LC полосовой
фильтр и детектор продукт / балансного модулятора. Эти компоненты могут делать
двойную работу, так как схемы усилителей являются двунаправленными. То есть,
контроль напряжения, подаваемого на усилитель определяет направление прохождения
сигнала. Один из двунаправленный усилитель с оригинальным трансивер Фархан в
показана на рис 1.
Рис 1.
Двунаправленный усилитель обратной связи, используемых в BITX-20. С R +12 и
+12 высокой T низкий сигнал, поток слева направо, направление отменено с
высокой T +12 и +12 R низким. Только один усилитель работает одновременно. Эти
транзисторы смещены на ток 8 мА. Сопротивление усилителя характеристика
составляет 170 Ом.
Характеристическое сопротивление усилителя является "естественным" для
сопротивления цепи. При этом сопротивление представлено на один порт (выход или
вход), то же самое сопротивление увидеть на другой порт. Когда простой усилитель
обратной связи прекращается в нечто иное, чем это характерно сопротивление усилителя,
сильно отличается сопротивление появляется на другой порт. Такое поведение
представлена на рис 2.
Рис 2.
Входной Z в зависимости от нагрузки сопротивлением 170 Ом усилитель рис 1. Это
результат вычислений с простой моделью, но результаты измерений близки.
170 Ом может быть разумным для прекращения кварцевого фильтра на 10 или 11 МГц,
обычно BITX IF. Тем не менее, это является плохим для прекращения смесителя. Еще
большее значение, импеданс глядя в кварцевого фильтра резко отличается от частоты. Это
плохо определены сопротивления представлены на выходе усилителя с обратной связью
для создания других связанных зависит от частоты окончаний для кварцевого фильтра. В
итоге фильтр искажение формы и формы в режиме приема, что значительно отличается от
формы во время передачи.
Идеальный усилитель тот, который имеет входное сопротивление, которое не зависит от
выходной нагрузки. Кроме того, выходное сопротивление не должно зависеть от
источника на входе усилителя. Такие схемы описываются как прекращение регистра и
легко реализуется при отрицательной обратной связи не используется. Отрицательная
обратная связь по-прежнему желанный, потому что определяет усиление и сопротивление
при ликвидации сильной зависимости от типа транзистора и смещения.
Наш проект для этого приложения показан на рис 3.
Рис 3. Двунаправленный 50 Ом усилитель с коэффициентом усиления 15 дБ в любом
направлении. Усилитель хорошо согласуются в обоих портах, независимо от
прекращения в другой порт.
Схема Рисунок 3 был разработан для 50 Ом сопротивления порта. Тем не менее, другие
ценности могут быть использованы с этой базовой схемы.
Как это работает:
На первом этапе, Q1, с вводом в левом является знакомый усилитель обратной связи. Тем
не менее, она работает с фиксированной нагрузкой, R1, 330 Ом. Это фиксированное
значение в буфере от выходной нагрузки через Q2/Q3. Значение R1 «отражается» через
усилитель Q1. Резистор обратной связи (R = 680) и эмиттером дегенерации (й = 15) в
сочетании с нагрузкой, R1, установить входной на 50 Ом. Эти детали также установить
коэффициент усиления. Дизайн уравнений находятся на сайте: http://w7zoi.net/xstr-modfba/xstr-mod-fba.html~~V приложении к настоящему докладу происходит уравнений.
Выходной цепи является последователем Дарлингтон излучатель, Q2 и Q3, который имеет
коэффициент усиления по напряжению около единицы. 47 Ом, серия выход резистора R2,
создает сопротивление усилителя. Относительно высокий входной импеданс Q2
изолирует внутреннюю R1 нагрузку от выхода. Схема на рис 3 был построен и испытан и
представлен на следующем фото.
Собственная чувствительность прекращения, что мы видим с обратной связью усилителя
результаты параллельного обратной связи. Эмитент вырождение не дает
чувствительность.
Рис 4. Фото
Усилитель на рис 3. SMA разъемы были использованы для измерения в то время
как уродливая конструкция позволила быстро сборки.
Этот усилитель был тщательно оценены. Коэффициент усиления 15 дБ в обоих
направлениях. Если только один усилитель подключен, выигрыш увеличивается до 15,5
дБ. Это значение, предсказанное в линейной моделирования SPICE технологий.
Измеренные потери входной возвращение было 29 дБ на частоте 10 МГц и мало
изменилась, когда выходная нагрузка была снижена с 50 Ом до холостого хода. Выходной
коэффициент отражения составляет 26 дБ и снова зависит от входных прекращения.
Усиление был плоским в пределах 1 дБ от 1 до 50 МГц; Входные возвратные потери были
лучше, чем на 20 дБ по этой службы. Обратное затухание составляет 60 дБ, когда один из
усилителей была исследована с другими отключен.
Большой поведение сигнала разумным, хотя и не в классе желаемое за широкий
динамический диапазон приемника приложение. Схема была протестирована с двумя
звуковой сигнал от пары генераторы сигналов, в результате чего OIP3 = 20,5 дБм. Это
значение увеличилось до +22 дБм, когда "выключено" усилителя для другого направления
был отключен. SPICE моделирование производится OIP3 = 22,3 дБм. Большая
производительность сигнал может быть повышена с большим током смещения в больших
транзисторов.
Прирост производительности сжатия этого усилителя не измерялась. Однако измерения
показали, аналогичной схеме P (-1 дБ), что было ниже выход перехватить примерно на 17
дБ. Это было бы положить эту схему в P (-1 дБ) ≈ 3,5 дБм. Правило предлагая 16 дБ
разница была с нами через древности.
Фигура пятна шума измерялся с помощью диодов шум Comm в калиброванный источник
шума. (Сабин, QST, май 1994 года) 10 МГц шума цифра составила 5,8 дБ для схемы на
рис 3. Ранее усилитель с 3 мА ток эмиттера в транзисторе вход и высокий коэффициент
усиления производится немного меньше шума.
Расширения и уточнения
Первое, что мы хотим изменить это получить. Некоторые рассчитаны предложения
представлены в следующей таблице.
Рисунок 5. Альтернативные
проекты, которые обеспечивают различные выгоды. Эти усилители предназначены
для всех 50 Ом окончаний. Выигрыш в одном направлении, нужно не равны, что и в
других.
Это иногда полезно иметь усилитель с окончаниями кроме 50 Ом. Существует нет веских
причин, почему даже порты должны быть одинаковыми. Читатель может реализовать эти
вариации с дизайном процедур в ссылки.
Другие усилители также способны быть либо прекращение регистра, или, по крайней
мере, уменьшить чувствительность. Одним из примеров является каскад из двух
трансформаторов обратной связи усилителей с площадки между ними. (EMRFD, рис 6.85)
Есть конечно и другие проекты решений, представленные здесь, скорее всего, не
единственный.
Один простой усилитель, что мы нашли очень полезным состоит из усилителя с общим
базы сопровождается общим этапе коллектор с выходным сопротивлением серии. Это
показано ниже.
Рисунок 6. Простое
прекращение нечувствительны усилитель с хорошей пропускной способностью. Это
могут быть адаптированы, чтобы стать двунаправленным.
Мы построили один из усилителей на рис 6 с 2N3904 транзисторы и измеряется она в 10
МГц. Результаты усиления = 10 дБ, NF = 10,5 дБ, отличная возвратных потерь в обоих
портах, OIP3 = 26,5 дБм, и Pout (-1 дБ) = +9 дБм. Кроме угрозу шума, это жесткий контур,
чтобы биться. Широкополосный производительность повышается за счет перехода на
"горячие" транзисторов (2N5179 или аналогичные) и добавлением небольшого
индуктивности последовательно с 330 Ом резистор коллектора Q1. В одном, например,
каскад из трех из этих этапов выставлены на 3 дБ BW более 100 МГц. Новый транзистор
не будет существенно улучшить шума, высокую NF является результатом схемы
топологии.
Читатель может заметить, что ни один из представленных схем использовались
трансформаторы. То есть не нужно. Прекращение нечувствительны усилитель с выходной
трансформатор показан ниже. Действительно, именно этот проект, который получил этот
проект начался для нас двоих.
Рисунок 7. Усилитель с
выходной трансформатор с пониженной чувствительностью прекращения.
Выходного трансформатора позволяет увеличить выход перехвата и полномочия
усиления сжатия заданным током в Q2. Трансформатор дизайн может иметь важное
значение. Коэффициент усиления может быть слегка изменен путем изменения
вырождения в Q2.
Эта схема была измерена в широком диапазоне частот с результатами, включенных в
указанный отчет. Трансформатор измерение было полезно.
Выводы
Мы считаем, что относительно простые усилители представлен будет полезным для
людей, создание BITX трансиверов или аналогичных двунаправленной конструкции.
Окончательное доказательство, конечно, полный дизайн трансивером с помощью этих
схем, в том числе результатов измерений.
Мы подчеркнули, проекты, которые не используют трансформаторы, но все еще
предлагают прекращение нечувствительности. Трансформатор конструкции, безусловно,
может быть полезным, но забота должна быть посвящена этих компонентов. Проекты,
представленные здесь, предназначены, чтобы заскочить в 50 Ом окружающей среды. Мы
по-прежнему предпочитают 50 Ом блока усиления, даже когда оно не может быть
необходимым, так как позволяет относительно легко измерения модуля должны быть
выполнены. Сопротивление преобразования могут быть встроены в другие блоки, такие
как кристаллический фильтр, когда это необходимо.
Есть, конечно, другие проекты, которые могут быть пригодны для прекращения
нечувствительны усилителя. Важным фактором для SSB трансивер не является точной
топологии усилителя, а просто осознание того, что тщательный соответствие
сопротивления является важнейшей частью общего дизайна.