Ruisarme 2 meter-voorversterker
Deze voorversterker is bedoeld voor ontvangers van de 2 meter amateurband (144 MHz). Hij kan, door een enkele weerstand aan te passen, gedimensioneerd worden voor hetzij een zeer lage eigenruis-bijdrage, hetzij een lage intermodulatievervorming.
Eigenruis
Alles ruist. Dat kan beschouwd worden als de onwrikbare zekerheid van iedere elektronicus. Maar het een ruist wel meer dan het ander.
Deze ruisarme VHF-voorversterker werkt met een bepaald type extreem ruisarme hoogfrekwent-transistor, de BFT66. Zo'n extreem ruisarme transistor zorgt ervoor dat de eigenruis-bijdrage van de ermee gerealiseerde versterkertrap klein is, want veelal is het leeuwedeel van de geproduceerde ruis afkomstig uit de transistor.
De eigenruisbijdrage van een versterker is een nogal abstrakt begrip. Het zou te ver voeren het hier precies te definiëren. Maar het zal duidelijk zijn dat ook deze grootheid kan worden uitgedrukt in een getal: het ruisgetal. Eigenlijk geeft dat getal de verhouding aan tussen de hoeveelheid ruis die in het uitgangssignaal van een versterker aanwezig is, en de hoeveelheid ruis die erin aanwezig zou zijn als de versterker alleen maar zou versterken en niet zelf zijn steentje zou bijdragen aan het "alles ruist" principe. Meestal wordt die verhouding uitgedrukt in dB.
Een versterker die helemaal geen eigenruisbijdrage levert heeft een ruisgetal van 0 dB. Het uitgangssignaal bevat dan (relatief) precies evenveel ruis als het ingangssignaal.
Zulke versterkers bestaan helaas niet. Maar wel versterkers die daar dicht bij in de buurt komen. Zo heeft de hier beschreven versterker een ruisgetal dat minder dan 1 dB bedraagt; dit betekent dat de signaal/ruis-verhouding slechts 1 dB slechter wordt. Voor een VHF-voorversterker is dat een heel goed resultaat.
Schema
Het schema van de 2 meter-voorversterker is, zoals bij de meeste van dit soort schakelingen, niet zo ingewikkeld. Op de ingang moet een normale 50 ohm-antenne kunnen worden aangesloten. Omdat de impedantie van de antenne meestal afwijkt van de voor optimaal ruisgedrag vereiste impedantie op de basis van de transistor, kan de antenne niet rechtstreeks op de basis worden aangesloten. Vandaar dat tussen de antenne en de basis een zogenaamd pi-netwerk is aangebracht, bestaande uit de trimmers C1 en C2 en de spoel L1. Het pi-netwerk brengt de impedanties letterlijk nader tot elkaar.
In de kollektorleiding is een resonantie-netwerk opgenomen bestaande uit L2 en C4. De ferrietkraal FB is aangebracht om oscillaties tegen te gaan. In veel situaties zal hij weggelaten kunnen worden. Ook kan hij vervangen worden door een weerstand van 15 Ω.
Met instelpotmeter P1 is de kollektorstroom in te stellen. In schakelingen van dit type is dat de grootheid die de eigenruisbijdrage het meest beinvloedt. Met de in de figuur gegeven waarden van de onderdelen is de koilektorstroom te variëren in het gebied rond 3 mA. Bij 3 mA vertoont de BFT66 zijn beste ruisgedrag. De kollektorstroom kan gemakkelijk bepaald worden door de totale door de schakeling opgenomen stroom of de spanning over R3 te meten.
Het is aan te raden voor R1 en R2 ruisarme metaalfilmtypen te gebruiken. L1 en L2 zijn beide luchtspoelen; de wikkelgegevens staan bij het schema.
Als de kollektorstroom op minimale ruis (3 mA) is ingesteld moet er een eigenruisbijdrage mogelijk zijn van niet meer dan 1 dB. Dat betekent dat bij een ontvangerbandbreedte van 3 kHz een ingangssignaal van slechts 25,6 nV al tot een detekteerbaar uitgangssignaal leidt. De 3 dB-bandbreedte bedraagt 5 MHz.
Intermodulatievervorming
Zoals we zagen is de grootte van de kollektorstroom van grote invloed op de eigenruisbijdrage. Maar er is nog iets dat sterk afhankelijk is van die kollektorstroom: de intermodulatievervorming. Intermodulatievervorming is het ontstaan van allerlei bijprodukten in het uitgangssignaal, die er in het ingangssignaal niet waren. De oorzaak is dat de transistor niet lineair versterkt.
Een maat voor de intermodulatie-vervorming is de zogenaamde intermodulatie-afstand, ook een getal in dB. In tegenstelling tot het ruisgetal moet deze intermodulatieafstand niet zo laag mogelijk zijn, maar juist zo hoog mogelijk. Een versterker die helemaal geen intermodulatievervorming vertoont heeft een oneindig grote intermodulatie-afstand. Zo'n versterker is net zo zeldzaam als een met een eigenruisbijdrage van 0 dB.
Het zou mooi zijn als de kollektorstroom die de geringste eigenruisbijdrage oplevert, ook de geringste intermodulatievervorming met zich mee zou brengen. Dat is helaas allesbehalve het geval. Bij de voor ruis ideale kollektorstroom van 3 mA is de intermodulatie-afstand slechts 10 dB (dat geldt dan wel voor signalen in de buurt van 800 MHz). Als we de kollektorstroom vergroten tot zo'n 10 mA kan de intermodulatieafstand wel 60 dB worden, wat geen kinderachtige verbetering is.
De prijs die we ervoor betalen is wel een ruisgetal dat zo'n 0,5 dB hoger ligt. Maar als we een 2 meter-voorversterker met zo klein mogelijke intermodulatie-vervorming willen hebben, kunnen we die gemakkelijk maken: vervang R3 door een weerstand van 330 Ω en regel de door de schakeling opgenomen stroom met P1 af op ca. 10 mA.