Hoogfrequent voorversterker voor de 2-meter-amateurband
Het stijgende aantal sterke radio- en televisiezenders en de voortdurende uitbreiding van de straalverbindingen voert, vooral in grote steden, tot ontvangststoringen door intermodulatie. Commerciale ontvangers gebruiken daarom voor de mixer een versterkertrap, voor grotere selectiviteit. Zo bereikt men bij gebruik van goede transistoren een IM-onderdrukking van 80 dB.
Optimale verhouding tussen gevoeligheid en selectiviteit verkrijgt men indien voor de h.f.-versterker een drievoudig bandfilter wordt toegepast, en het verstrekte signaal via een tweevoudige filter aan de mixer toevoert.
Voor de koppelfactor (k) van een zuigkring geldt: ηk = 1 - QL/QO.
Waarbij
QL = kwaliteitsfactor spoel met bebelasting.
QO = kwaliteitsfactor spoel.
Om de filterverliezen tot een minimum te beperken moeten de spoelen een zeer grote kwaliteitsfactor bezitten (QO > 1000).
Met normale luchtspoelen in afschermbussen bereikt men bij frequenties van ca 150 MHz als beste QO ≈ 300, wat bij toenemende demping door belasting tot onbruikbare resultaten leidt.
Er worden dan ook zogenaamde Helix-kringen gebruikt (fig. 1).
Fig. 1 - Helix-kring.
Helix-kringen resoneren in principe bij ¼λ men gebruikt dan spiraalvormige spoelen die rechtstandig in een behuizing worden gemonteerd. Deze behuizing mag een cilindrisch gat, doch ook een vierkant gat hebben om de Helix-spoel in te monteren. De belangrijkste eis is dat de behuizing een groot geleidingsvermogen heeft. Zo is het mogelijk, ondanks de in verhouding kleine afmetingen, zuigkringen met een zeer hoge kwaliteitsfactor te maken.
Door capacitieve belastingen kan men dergelijke kringen enigszins in resonantiefrequentie beïnvloeden.
De schakeling
Voor de koppeling van enkele kringen dienen de condensatoren C6, C7 en C9 (fig. 2). Het antennesignaal staat over het ingangsfilter, en wordt via een scheidingscondensator C8 aan de stuurelektrode gi van d: 3N159 gevoerd.
Fig. 2 - Schakeling van de voorversterker.
De ingangsweerstand is sterk afhankelijk van de voorspanning op g2. De kring L3-C3 wordt belast met de relatief lage weerstand R1, zodat de doorlaatkromme van de ingangsfilters bij versterkingsregeling gelijk blijft.
Een tweevoudig-filter vormt de uitgangskring, waarbij L4 via de scheidingscondensator C10 aan massa ligt, daar de drainspanning wordt betrokken via een aftakking van L4. Doorvoer-filters (Fl t/m F4) ontkoppelen de voedingsspanning.
De bouw
Fig. 3 - De mechanische opbouw.
De grote selectiviteit kan alleen door volledige afscherming worden bereikt.
In een blok messing van 156 x 32 mm worden vijf gaten geboord van 30 mm doorsnede.
De wand tussen de derde en vier-de kamer wordt 10 mm diep uitgefreesd. Hierin komt de MOSFET, die eerst is voorzien van een geisoleerd busje, daar zijn behuizing niet met massa mag zijn verbonden. Een los afschermblikje scheidt de uitgangs- en ingangskringen, en wordt na de bedrading aan het messing-blok gesoldeerd.
Aan de onderzijde worden zowel de beide wanden van het ingangsfilter als de wand van het uitgangsfilter uitgefreesd, en wel 10 mm breed en 10 mm diep.
Daarin worden de koppelcondensatoren ondergebracht, die worden gerealiseerd door twee parallel liggende draden (CS, C7 en C9), die aan de trimmers worden gesoldeerd (fig. 4).
Fig. 4 - Opstelling van de elektrische componenten.
De weerstanden R1 t/ R3 en R8 en de condensatoren C8, C10 en C11 worden ondergebracht in de kamers 3 en 4, de overige onderdelen bevinden zich buiten het messing-blok. De massa-aansluiting van L4 wordt onderbroken waartussen de schijfcondensator C10 wordt gesoldeerd. Vier gaten met schroefdraad M6 dienen voor de bevestiging van de doorvoerfilters.
De boven- en onderzijde van het messing-blok worden voorzien van messing-deksels van 0,5 mm dikte, waarna het geheel galvanisch wordt verzilverd.
Afregelen
Het afregelen gaat kring voor kring met een wobbulator en een oscilloscoop.
Eerst moeten de drie ingangsfilters worden afgeregeld. Daarvoor wordt de ingang op een halve winding van Ll en R1 op ¼ winding van L3 gesoldeerd. Beide gerekend vanaf de koude zijde. Nu voert men via een verzwakker (a = 20 dB, Z = 50 ω) het 145 MHz signaal van de wobbulator toe aan de ingang. Parallel over R1 neemt men nu d.m.v. een demodulatie-probe het signaal of voor de oscilloscoop. Door het verstellen van de trimmers Cl, C2 en C3 en het voorzichtig verbuigen van de koppelcondensatoren C6 en C7 wordt de doorlaatkromme afgeregeld tot men ongeveer een kromme heeft zoals fig. 5 weergeeft.
Fig. 5 - Doorlaatkromme van het ingangsfilter.
Om de optimale aanpassing te verkrijgen moet men de reflectiedemping over een richtingskoppelaar meten. Deze demping moet ongeveer -30 dB bedragen en laat zich door het veranderen van de aftakkingen op Li en L3 nog iets veranderen.
Het uitgangsfilter moet een doorlaatkromme hebben volgens fig. 6. De uitgang komt op ¼ winding van L5 en de demodulatie-probe op 1¼ winding van L4, beide vanaf de koude zijde.
Fig. 6 - Doorlaatkromme van het uitgangsfilter.
Het wobbelsignaal wordt weer via de verzwakker toegevoerd en wel aan de uitgang.
Hierna wordt de MOSFET op de aftakking gesoldeerd.
Tot slot wordt de wobbulator op de ingang aangesloten, terwijl de oscilloscoop aan de uitgang wordt bevestigd met een belasting van 50 ω. Met een voedingsspanning van 15 V bedraagt de opgenomen stroom ongeveer 10 mA.
De verstemming voor L3/C1 en L4/C4 door de inwendige capaciteit van de transistor mag alleen door de trimmers C3 en C4 worden gecorrigeerd, waarbij de totale doorlaatkromme ongeveer gelijk moet zijn aan fig. 7.
Fig. 7 - De totale doorlaatkromme.
Het afregelproces dient men te herhalen als in het doorlaatgebied van de kromme een afwijking voorkomt die groter is dan 0,5 dB. De vermogenversterking bedraagt ongeveer +8 dB.
Stuklijst
Cl t/m C5 keramische buis trimmers 0,5 - 5 pF
C10 keramische schijfcondensator 1000 pF
Fl t/ F4 doorvoerfilter Fgd 4 x 9 (Rodelco, Den Haag)
Dipl. ing. Manfred Schmidt.