Заметка для статьи «Магнитная антенна (часть 3: от макета к рабочему образцу)»
Усилитель разрабатывался под конкретную систему и для конкретных целей. Заметка дополняет статью о магнитной рамочной апериодической антенне.
Конструкция усилителя состоит из двух отдельных частей: входной и выходной. Входная часть не предполагает дальнейшей модернизации и размещена в отдельном корпусе. Выходная часть, напротив, спроектирована с возможностью дополнений и модификаций.
Краткое описание работы
С выхода апериодической рамки сигнал поступает на Т‑образный фильтр верхних частот (ФВЧ) с частотой среза 5,91 кГц. Его задача — подавить мешающую электромагнитную помеху.
В моих условиях эксплуатации обнаружена сильная помеха с частотой около 60 Гц, устранить которую физически невозможно. Фильтр рассчитан с использованием элементов стандартного ряда — это упрощает изготовление устройства.
При отсутствии в месте приёма помех очень низкой частоты (ОНЧ) данный ФВЧ можно исключить из схемы. При этом следует учитывать, что правильно изготовленная магнитная рамка сама по себе эффективно подавляет различные электрические помехи.
Характеристики фильтра
Тип фильтра: Т‑образный LC‑ФВЧ 3‑го порядка
Полоса пропускания: частоты выше 5,91 кГц — сигнал проходит с минимальными потерями (коэффициент передачи близок к 1)
Частота среза (−3 дБ): 5,91 кГц.
Полоса подавления: частоты ниже 5,91 кГц — сигнал ослабляется со скоростью 60 дБ/декада.
На частоте в 10 раз ниже среза (∼590 Гц) ослабление ≈−60 дБ (1000 раз).
На частоте в 20 раз ниже среза (∼300 Гц) ослабление ≈−84 дБ (∼16000 раз).
На частоте в 84,4 раза ниже среза (∼70 Гц ) ослабление ≈−115,6 дБ (~600 000 раз)
Входное сопротивление: 75 Ом (в полосе пропускания)
Выходное сопротивление: 75 Ом (при согласованной нагрузке)
Добротность (Q): 1,09
Схема ФВЧ
Далее следует П‑фильтр. Его задача — согласовать 75 Ом‑ный выход антенны с 57 Ом‑ным входом микросхемы TA7358. Для простоты изготовления фильтр также рассчитан с использованием элементов стандартного ряда.
Параметры П‑фильтра
Полоса частот: 0,1–30 МГц
Входное сопротивление: 75 Ом
Выходное сопротивление: 57 Ом
Центральная частота: 1,73 МГц
Индуктивность (L): 3,3 мкГн (UH)
Затем сигнал поступает на вход микросхемы TA7358. Используется только RF‑усилитель микросхемы, конструктивно имеющий входное сопротивление 57 Ом. Выход RF обладает выходным сопротивлением 25 кОм.
Выход нагружен на индуктивность L1.
По конструктивным соображениям индуктивность L1 и стабилизатор питания расположены в следующем блоке и соединены с ним по двум отдельным кабелям:
- первый кабель (сигнальный): экран кабеля, идущего с 3‑го выхода микросхемы, соединён с массой схемы в этой части усилителя;
- второй кабель (питания):
центральная жила подаёт напряжение «+» на 9‑ю ножку микросхемы;
оплётка обеспечивает соединение «−» с корпусом.
Других особенностей входная часть не имеет. Даташит на ТА7358.
*Во второй части усилителя сигнальный кабель с массой не соединяется!Блок‑схема входной части усилителя с внешними дополнительными элементами
*Антенный вход на схеме — 75 Ом!
Мой вариант исполнения входной части усилителя. Размеры 35×45×18 мм (без разъёма).
Изображение представлено в галерее ниже.
Вторая половина усилителя
Вторая половина усилителя представляет собой эмиттерный повторитель. Через катушку L1 поступает питание на 3‑ю ножку микросхемы в первом блоке, одновременно с этой-же ножки микросхемы сигнал поступает на конденсатор C1 входа эмиттерного повторителя.
Эмиттерный повторитель выполнен на транзисторе КТ315. Его характеристики хорошо известны, а надёжность подтверждена многолетней практикой в самых разных конструкциях — от любительских и бытовых до профессиональных.
Стабилизатор питания
В этом же блоке расположен:
- стабилизатор питания всего усилителя на 5 В;
- два переменных резистора 100 и 10 ком (на схеме не показаны).
Такое решение обусловлено использованием в качестве источников питания батарей от бытовых инструментов с напряжением 12–21 В.
Перспективы модернизации
В дальнейшем планируется проведение опытов с резонансом и его варикапной настройкой. В этом случае сигнал на варикапы будет сниматься с источника 8,5В.
В блоке предусмотрен контроль за напряжением подаваемым на варикапы — он реализован в виде цифрового вольтметра.
Параметры схемы
Входное сопротивление: 24 кОм (близко к 25 кОм).
Выходное сопротивление: 3,75 Ом (существенно ниже RН=75 Ом (приемник Ишим-003), что обеспечивает хорошее согласование.
Полоса пропускания: 0,1–30 МГц.
Режим покоя: напряжение на эмиттере 1,5 В, на базе ≈ 2,17 В
Ток покоя, коллектор КТ 315: 5 ма
Дроссели по питанию: 3,3 мкгн
Схема и вариант последовательности сборки
В галерее ниже представлен мой вариант реализации схемы 2-го блока с последовательностью сборки. Внешний вид устройства может быть не самым презентабельным, однако он полностью соответствует задачам обкатки и эксплуатации. Монтажной схемы для данного устройства не существует.
ВЫВОДЫ
При расчёте схемы с применением радиочастотного (RF) каскада из состава микросхемы TA7358 на входе ожидалось некоторое снижение усиления в диапазоне частот 0,1–2 МГц. Проведённые испытания полностью подтвердили расчётные данные. Наиболее заметное снижение усиления наблюдается в диапазоне ДВ.
В дальнейшем планируются эксперименты по увеличению действующей высоты антенны, ожидается, что это приведёт к росту напряжения на входе усилителя, а за этим и к росту чувствительности в диапазоне ДВ. Работу системы «антенна‑рамка + усилитель» можно считать удовлетворительной и достаточной для решения поставленной задачи.
Собранная без ошибок схема - наладки не требует и работает сразу.
После сборки второй части усилителя в корпус, статья будет дополнена фотографиями и описанием.
Вид собранного устройства.
Всем спасибо за внимание! Крепкого здоровья! Удачи!