2021年12月23日木曜日

LF・MF受信用差動型プリアンプ

 しばらく前から仕掛けている長波・中波帯のWSPRとFST4Wモニターですが、諸先輩のレポートと比べるとかなり見劣りします。

多くの局はミニホイップ系のアンテナを使っているようなので、そちらに方向転換しようかと思いますが、最後の足掻きで差動型のプリアンプを作ってみました。

というのは、定評のあるLZ1AQのループアンテナ(1)やM0AYFの例(2)(3)では差動型のアンプを使用しているようです。

(1) Wideband Active Small Magnetic Loop Antenna

http://www.lz1aq.signacor.com/docs/wsml/wideband-active-sm-loop-antenna.htm

(2) A Wide Bandwidth Active Loop Receiving Antenna.

https://www.qsl.net/m0ayf/active-loop-receiving-antenna.html

(3) HF active receiving loop antenna

https://www.qsl.net/m0ayf/G8CQX-Loop-antenna.html

しかし、あまり難しいところを狙っても手に余ります。


ふと、夜中に目を覚まして、LTSpiceを立ち上げ、先ずはシミュレーションをしてみました。

最初は、(3)の2石をベースにして、パーツをどんどん減らしてみました。

が、なかなか期待するようなゲインに届きません。

また、トランスの材質や巻数比をどのように設定したらよいのか?分からないことだらけです。

で、あちこち眺めている内に差動増幅にはカレントミラー(4)という手法が付き物のようです。

仕組みは良く分かりませんが、回路に追加して試すと、負荷抵抗を高くしたような効果があり、増幅度が5~6dBアップするようです。

(4) カレントミラー

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%83%AC%E3%83%B3%E3%83%88%E3%83%9F%E3%83%A9%E3%83%BC

最終的に、こんな回路になりました。

トランスは実物の値

昼過ぎに、プリント基板の切れ端を削りました。

小さくしているのは、うまく行ったら塩ビ管に詰め込もうという魂胆です。

トランジスタは手持ちから、増幅用2SC2712-GR 2SC21712-GR、カレントミラー用2SA1162-Yです。

対になる片側のピンを裏側に曲げて、強引にひっくり返しました。

素人の特権です! hi

部品が少なくひっくり返したおかげで、パーツの配置はほぼシミュレーションの回路図どおりです。


肝心のトランスは、#73のメガネコアに1次側10回、2次側は5か6回です。(気が散って数え違いました)

インダクタンスは133uHと58uH

晩飯前にできたので、mini VNAで特性を見ました。

アンプの後ろに30dBのアッテネータが入ってます。

10MHz辺りまでは何とか使えるかな?


10kHz~100MHz

200kHz~1MHzはほぼフラットでした。

10kHz~1MHz

もう少し下げたいのですが、トランスを2000uH:200uH位にできれば、もっと良くなりそうですが・・・

思案中

細い線で巻き数を増やすか? コアを2段にするか?

昨晩、19時過ぎにモニターを再開しました。

トランスで直流的に絶縁されているせいか、思ったよりノイズは少なそうです。


結果の判断は、もう2~3晩見てからにします。


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