【火腿DIY】70厘米波段V/U模式衛(wèi)星接收前置放大器噪聲系數(shù)低至0.55dB，增益達(dá)22dB

在400MHz時(shí)，其噪聲系數(shù)低至0.55dB，增益達(dá)22dB，P1dB增益壓縮點(diǎn)為21.2dBm（超過100mW）。

70厘米波段V/U模式衛(wèi)星接收前置放大器

作者：David Bowman G0MRF

若您在VHF及以上頻段操作，想必深有體會(huì)：抵達(dá)天線的微弱信號(hào)，往往會(huì)在連接天線與收發(fā)機(jī)的同軸電纜中完全衰減殆盡。為緩解此問題并提升接收性能，有兩種主流解決方案：其一是購(gòu)置新型低損耗（通常價(jià)格昂貴）的同軸電纜；其二是安裝低噪聲放大器（LNA）靠近天線。此前，前置放大器套件的首選供應(yīng)商是薩姆·朱厄爾（G4DDK）。如今薩姆將更多時(shí)間用于操作無線電設(shè)備，而非包裝套件。但他慷慨授權(quán)英國(guó)AMSAT組織生產(chǎn)其PGA432設(shè)計(jì)的改良版(1)。這款70厘米波段前置放大器的核心采用Mini-Circuits PGA-103單片放大器(2)，該器件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)50歐姆雙向阻抗匹配，工作頻率覆蓋50MHz至4GHz。在400MHz時(shí)，其噪聲系數(shù)低至0.55dB，增益達(dá)22dB，P1dB增益壓縮點(diǎn)為21.2dBm（超過100mW）。盡管參數(shù)理想，但寬帶器件在實(shí)際應(yīng)用中易放大雜波導(dǎo)致接收機(jī)過載。因此，使用寬帶放大器時(shí)，添加濾波器消除干擾頻率是良好實(shí)踐。這在V/U模式衛(wèi)星通信中尤為重要——當(dāng)試圖接收70厘米波段微弱信號(hào)時(shí)，相距僅數(shù)米的天線正通過2米波段發(fā)射強(qiáng)信號(hào)。

電路描述

電路圖如圖1所示。輸入信號(hào)經(jīng)N型接口J1接入，首先通過由C1、L1和C2組成的上通濾波器。此外，C3與L2構(gòu)成高Q值串聯(lián)陷波濾波器，調(diào)諧至2米波段，可將145MHz上行信號(hào)衰減超過30dB。圖2展示了頻譜分析儀測(cè)得的陷波深度曲線。

在PGA-103放大器輸出端，信號(hào)經(jīng)C5電容交流耦合至低通切比雪夫?yàn)V波器（C7、L4、C8），其截止頻率約為470MHz。輸入輸出濾波器的組合形成帶通濾波效果：在70厘米波段提供充足增益，同時(shí)將179MHz和595MHz頻率增益降至0dB。最后通過R1、R2和R3組成的3dB衰減器將70厘米波段總增益降至16dB，既能補(bǔ)償同軸電纜損耗，又可避免接收機(jī)過載風(fēng)險(xiǎn)。PGA-103由U1（78M05線性穩(wěn)壓器）提供的5V電源供電。若需直接為前置放大器供電，PCB板上U1輸入端設(shè)有供電焊盤。更便捷的方式是通過同軸電纜供電——包括IC9700在內(nèi)的眾多無線電設(shè)備現(xiàn)已將此功能作為標(biāo)準(zhǔn)配置。射頻信號(hào)通過電容C11耦合至輸出接口。放大器所需直流電源由電臺(tái)經(jīng)同軸電纜傳輸，經(jīng)射頻扼流圈L5送入5V穩(wěn)壓器U1。PGA-103在5V供電下約消耗84mA電流。

結(jié)語

本項(xiàng)目源于筆者嘗試在RS-44頻段聯(lián)絡(luò)電臺(tái)的實(shí)踐。盡管在2米波段和70厘米波段同軸饋線中使用了多種濾波器，我始終會(huì)遭遇不同程度的2米波段信號(hào)串?dāng)_。然而當(dāng)深夜在RS-44波段測(cè)試本設(shè)計(jì)原型時(shí)，我以40W功率運(yùn)行2米波段，驚喜地與Jerry W8LR、PD4HDB及N1IPA成功通聯(lián)，全程未出現(xiàn)任何干擾痕跡。濾波器的使用確實(shí)對(duì)整體噪聲系數(shù)造成了輕微影響。Sam的原始設(shè)計(jì)噪聲系數(shù)為0.75dB，而未經(jīng)優(yōu)化的本設(shè)計(jì)典型樣品實(shí)測(cè)值為1.0dB。圖3和圖4展示了僅含20個(gè)元件的成品前置放大器PCB板。包含壓鑄外殼和N型連接器的套件將通過AMSAT-UK商店直接向會(huì)員提供，非會(huì)員可通過以下鏈接購(gòu)買：

(1) http://www.g4ddk.com/Products.html

(2) https://www.minicircuits.com/pdfs/PGA-103+.pdf