Selektiver Empfangsvorverstärker für das 13 cm - Band DB 6 NT

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Karl Gerber
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1 Selektiver Empfangsvorverstärker für das 13 cm - Band DB 6 NT Einleitung Der hier vorgestellte rauscharme Empfangsvorverstärker wurde so ausgelegt, dass er für alle Betriebsarten, ATV - OSCAR - SSB/CW usw. verwendet werden kann. LNA 232 A 2 (Leiterplatte Nr. 54) für Koaxbuchsen an den Stirnseiten Der Verstärker ist einfach aufzubauen und leicht abgleichbar. Zum Aufbau der Schaltung sind jedoch Erfahrungen mit SMD-Bauteilen und deren Verarbeitung zwingend notwendig. Es sollte in keinem Fall das "SMD-Erstlingswerk" werden, da Bauteile sehr kleiner Bauform zu verarbeiten sind. Ferner sollten Grundkenntnisse beim Aufbau von UKW-Schaltungen vorhanden sein. Verschiedene Komponenten wie FETs sind statisch sehr empfindlich. Es wird dringend empfohlen, ESD-Schutzmaßnahmen beim Aufbau einzuhalten. Dazu gehört eine geerdete und temperaturgeregelte SMD-Lötstation sowie eine leitende und geerdete Arbeitsunterlage. a.) Am Eingang des Empfangsvorverstärkers sollte ein N-Stecker vorgesehen werden, um eine direkte Montage am Koaxrelais zu ermöglichen b.) Die Betriebsspannung kann direkt über den Durchführungskondensator oder durch Fernspeisung über das Koaxkabel (eingebaute Fernspeiseweiche) erfolgen c.) Niedrige Rauschzahl (typ. 0,7 db NF) bei ca. 35 db Verstärkung d.) Saugkreis für 1250 MHz am Eingang - für Duplexbetrieb bei 2,3 GHz (Empfang) und 1,25 GHz (Senden) e.) Bandpassfilter zwischen den Stufen um Übersteuerungen des darauffolgenden Empfängers durch Außerbandsignale zu vermeiden. f.) Elektrisch absolut stabil um Schwingneigung auch bei schlechter Antennenanpassung zu verhindern. g.) Einfacher Aufbau mit durchkontaktierter Leiterplatte sowie SMD-Bauteilen.

2 Schaltung Die Eingangsstufe (GaAs-FET) ist breitbandig und rauscharm angepasst und besitzt keine HF-Abgleichelemente. Die Schaltung ist weitgehend von DJ9BV (1) übernommen und wurde zum einfachen Nachbau komplett auf einer Leiterplatte realisiert. Die Gatespannungserzeugung des GaAs-FET's erfolgt über den Negativ- Spannungswandler ICL7660 sowie eines Reglers für die Arbeitspunkteinstellung. Als Spannungszuführung zum Transistor ist ein LCR-Netzwerk vorgesehen. Zur elektrischen Stabilität der Schaltung wirken unter anderem die Sourceinduktivität als Gegenkopplung, sowie der Entkopplungswiderstand zwischen Drain und Helixfilter. Das Bandpassfilter ist über das gesamte Amateurband abgestimmt ( MHz) und besitzt 50 Ohm Ein- und Ausgangsimpedanz. Die Betriebsspannung des Verstärkers kann 8 bis 24 V betragen, der Betriebsstrom liegt bei ca. 30 ma. Für die Fernspeisung über das Koaxkabel ist ein eingebautes Filter sowie ein Verpolungsschutz vorgesehen, zur direkten Spannungsversorgung kann die Spannung über einen Durchführungskondensator zugeführt werden. Aufbau A.) Anzeichnen und bohren des Weißblechgehäuses nach Skizze. B.) Bestückung der Leiterplatte. C.) Einlöten des Transistors NE32584C und des MMIC s MGA D.) Einbau der Koaxbuchsen und sowie einlöten der Leiterplatte. Diese darf auf keinen Fall mechanisch verbogen werden, um Bruchgefahr für die empfindlichen SMD-Bauteile zu vermeiden! E.) Einlöten des Durchführungskondensators (incl. Drahtbrücke). F.) Waschen der Schaltung mit Spiritus o. ä. um Flussmittelreste des Lötzinns zu beseitigen. G.) Einkleben von Moosschaumstoff in den Gehäusedeckel der SMD-Bestückseite zur Vermeidung von Gehäuseresonanzen. Abgleich Nach dem Anlegen der Betriebsspannung sollte mit dem 1k-Potentiometer die Drainspannung des GaAs-FET s auf 2V eingestellt werden. Fertig! Dieser Empfangsvorverstärker wurde mehrmals nachgebaut und erreichte immer eine Verstärkung von ca. 35 db bei einer Rauschzahl von typ. 0,7 db NF. Schwingneigungen wurden selbst bei abgezogener Antenne nicht festgestellt.

3 Selective Low Noise Amplifier for 13 cm DB 6 NT This LNA is designed for all common applications (ATV, OSCAR, SSB, CW etc) in the 13 cm amateur radio band. It is easy to assemble and to align. LNA 232 A 2 (PCB No. 54) designed for coax connectors at the end walls For construction, alignment and operation fundamental knowledge of RF technique is necessarily required. The constructor should be experienced in working with SMD parts; it shouldn t be a beginner's work because of the very small size of some parts. ESD sensitive devices (for example FETs) must be handled carefully which includes the use of a grounded soldering station and a conductive and grounded mat. a.) An N-male connector should be used at the RF input to avoid losses and to save space when installed at the coaxial relay. b.) The LNA can be supplied either via a feed-through capacitor or via the coaxial cable (built-in bias tee). c.) Low noise figure (typ. 0.7 db NF) and a gain of about 35 db. d.) Notch filter for 1250 MHz at input - for duplex operation on 2.3 GHz (RX) and 1.25 GHz (TX) e.) Band-pass filter at the output avoids overdriving the receiver by out-of-band signals. f.) The LNA is electrical absolutely stable to avoid oscillation in case of bad antenna matching. g.) Easy assembly with plated-through PCB and SMD - components.

4 Circuit The first stage (GaAs-FET) is broadband and low noise matched and doesn t require further tuning elements. The circuit is adapted from DJ9BV (1) and is designed on one PCB for simple construction. The gate voltage is generated by a negative voltage converter ICL7660; a 1k pot is used for bias adjustment. The biasing of the transistor consists of a LCR-network. To provide electrical stability the source inductance works as negative feedback and an isolation resistor is used between drain port and filter. The band-pass filter ( MHz) is usable over the whole amateur band and features an input / output impedance of 50 ohms. The supply voltage of this LNA is in the range 8 24 V with a current consumption of about 30 ma. For remote power supply via the coaxial cable an integrated filter as well as a reverse polarity protection. Alternatively, the LNA can be direct supplied via a feed-through capacitor. Assembly A.) Mark and drill the tinplate box according to the drawing. B.) Place and solder all SMD parts unto the PCB. C.) Solder in the transistor NE32584C and the MMIC MGA D.) Solder the coax connectors as well as the PCB (upper and lower side!) into the tinplate box. The PCB mustn t be deformed to avoid mechanical breakage of the sensitive SMD parts! E.) Solder in the feed-through capacitor (with a wire strap to connect it to the PCB). F.) Clean the circuit with ethyl alcohol (or similar) to remove leavings of solder flux. G.) Paste foam microwave absorber into the cover to avoid cabinet resonances. Alignment After supplying the LNA the drain voltage of the GaAs-FET should be adjusted to 2 V by turning the 1k pot. That s it! This LNA was rebuilt several times and always a gain of about 35 db and a noise figure of typ. 0.7 db NF were achieved. No oscillation was noticed even when the RF output was left open.

5 Literatur / Literature (1) Rainer Bertelsmeier, DJ 9 BV, "HEMT LNA for 13 cm" DUBUS Buch / book 4 Seite / page (2) Michael Kuhne, DB 6 NT "2.3 GHz Transverter MK2" DUBUS Buch / book VI Seite / page (3) Datenblatt / datasheet NE32584A / NE3511S02 (NEC / RENESAS) Bezugsquellen / Parts Leiterplatte und 2,3 GHz Filter erhältlich bei / PCBs and 2.3 GHz filter available from: Kuhne electronic GmbH Scheibenacker 3 D Berg / Oberfranken Germany Phone +49 / 9293 / Fax: +49 / 9293 / info@kuhne-electronic.de Internet: Bauteile wie Helixfilter, Gehäuse, Buchsen usw. erhalten Sie bei folgenden Firmen: Components like filters, cases, connectors etc. are available at: Eisch-Kafka-Electronic GmbH Abt-Ulrich Str Ulm Senago / Italy Tel: FAX: R.F. elettronica di Rota Franco Via Dante, Senago Alle Rechte beim Autor / all rights to the author Michael Kuhne DB 6 NT.

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