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2m-Vorverstaerker mit MMIC

 

Im Allgemeinen sind MMIC’s zwar sehr interessante Bausteine und sind für vielerlei Verstärkeraufgaben im Kleinleistungsbereich anwendbar.  Für Verstärkung im Eingang eines Empfängers waren sie bisher ungeeignet, da das Eingangsrauschen dieser Teile bei mehreren dB’s liegt.  Für einen empfindlichen modernen Empfänger sollte das Rauschen am Eingang aber unter einem dB liegen!

Vor kurzem stieß ich aber auf einen MMIC mit idealen Daten für einen empfindlichen UKW- bzw. UHF-Empfänger. Es handelt sich um den „PGA-103“.

 

 

  Seine Ein- und Ausgangsimpedanz liegt bei 50 Ohm, was für unsere Anwendungen meistens ideal ist. Die in heutiger Zeit wichtig gewordenen Großsignaleigenschaften sind hervorragend. Der IP3  liegt bei nahezu 40 dBm im 70cm-Band. Die „Noise Figure“ beträgt dort ca.  0,5 dB.  Die Begrenzung der Verstärkung beginnt erst bei einer Ausgangsleistung von 100 mW! Dieser Wert überrascht, da der PGA-103 nur ca. 4,5 x 2,5 mm groß ist. Der Baustein arbeitet mit 5,0 Volt, aber auch bei 3,0 Volt erreicht er noch hervorragende Daten. Natürlich hat das Teil auch Schwächen. Als linearer Breitbandverstärker ist der PGA-103 kaum zu gebrauchen, da seine Verstärkung zwar bis 4 GHz funktioniert, aber der Faktor ist je nach Frequenz von 6 bis 26 dB unterschiedlich. Für so eine Anwendung sind viele andere MMIC’s  besser geeignet. Wer verschiedene MMIC’s vergleichen möchte, dem empfehle ich die Seite:   

http://www.minikits.com.au/doc/MMICSc.pdf

 

 

 

 

Ich baute mit dem IC einen 2m-Vorverstärker.  Der Aufbau des eigentlichen Verstärkers erfolgte auf einem kleinen ca. 16 X 18mm großen Platinchen.  Die Struktur der Leiterbahnen fräste ich mit einer kleinen Handfräsmaschine (Modellbau).

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dieses Platinchen lötete ich ringsherum auf die eigentliche Hauptplatine.  Die Kupferschicht der Hauptplatine bildet die Massefläche. Die Masse der kleinen Platine muss sorgfältig mit der Massefläche der Hauptplatine verlötet werden.  In kommerziellen Schaltungen sorgen mehrfache Durchkontaktierungen für eine einwandfreie Masseverbindung. Eine sorgfältige Verlötung rings um die kleine Platine hat bei mir bisher auch in anderen Aufbauten eine Durchkontaktierung immer erfolgreich ersetzt. Es werden nur zu- bzw. wegführende Leiterbahnen ausgespart (siehe rote Markierung  an der Skizze der Platine).  Die blauen Maßangaben müssen eingehalten werden, damit die Kontakte des MMIC's exakt verlötet werden können. Wenn das Platinchen geätzt werden soll, muss die Vorlage soweit vergrößert bzw. verkleinert werden, bis die angegebenen Maße erreicht sind.

Um eine saubere Lotraupe um das Platinchen zu bekommen, lege ich ein Kupfergeflecht um das Platinchen, z.B. Entlötlitze oder Abschirmgeflecht von dünnem Koaxkabel.

 

  Diese aufwändige Masseführung ist notwendig um Schwingneigung im GHz-Bereich zu vermeiden.  Wir wollen zwar „nur“ im 2-Meter-band arbeiten, aber der PGA-103 verstärkt bis zu mehreren GHz. Wenn dann die Masse nicht 100-prozentig ihren Dienst verrichtet, entstehen sehr leicht Dreckeffekte auf diesen hohen Frequenzen, und das gemeine ist, dass man eine Schwingneigung nicht immer erkennt, sich aber wundert, dass die Schaltung nicht annähernd die gewünschten Werte erreicht.

Zu den erreichten Daten meiner Schaltung:  Verstärkung = 20 dB,  max. Ausgangsleistung: = 94 mW bei  1dB Kompression und 4V Betriebsspannung, die Empfindlichkeit liegt bei ca. 1,5 bis 2 dB (Rauschwert).  Diesen rel. schlechten Wert hatte ich erwartet, da der Schwingkreis am Eingang nicht optimal aufgebaut ist.  Eine deutliche Verbesserung kann man erwarten, wenn ein größeres Gehäuse verwendet würde und dann z.B. ein deutlich größerer, möglichst versilberter und dadurch höherwertiger Helixkreis eingebaut würde. Eine weitere Verbesserung dürfte noch das Weglassen des 11,5 Ohm Widerstandes bringen. Dieser ist als Schutzwiderstand und als Arbeitswiderstand für sehr niedrige Frequenzen eingebaut, denn die Arbeitsdrossel alleine würde für NF wie ein Kurzschluss wirken. Es müsste ansonsten besonders beachtet werden, dass niedrige Frequenzen gar nicht bis zum Eingang des MMIC’s gelangen können, was eigentlich allein schon  durch den Schwingkreis sicher gestellt sein sollte.  Wenn dann die Einkopplung des Schwingkreises optimal (50 Ohm) ausgeführt würde, bin ich überzeugt, dass eine Empfindlichkeit von unter einem dB erreicht werden kann, und das ist mehr, als die meisten kommerziellen Empfänger erreichen können.  

Mit entsprechend angepasstem Eingangs-Schwingkreis müsste der Vorverstärker auch auf 70 cm und evtl. auch bei über einem GHz seine Dienste tun.

Viel Erfolg bei Nachbauten es vy 73 de Edi DC2NJ

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Aktualisierung 07.05.2015 von DC2NJ
This page was created on 06.05.2015 by DC2NJ
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