Amaterska televizija

Slijedeći članak opisuje selektivno pretpojačalo za 23 cm opseg. Pretpojačalo se može koristiti za sve vrste rada (CW, SSB, FM). Izradom jednostavnih ATV odašiljača za 23 cm područje koje možemo naći na ovoj stranici i spajanje analognog satelitskog prijemnika, možemo imati komplet za primopredaju na 23 cm ATV. Često ti analogni satelitski prijemnici imaju nedovoljnu osjetljivost, tj. granica šuma im je na oko -80 dBm. Stavljanjem ovog pretpojačala iza antene prijemnog sustava, ne samo da se povećava osjetjivost prijemnika, nego prigušuje ostale frekvencije (GSM, radar).

Često u velikim gradovima, gdje ne postoji optička vidljivost između dvije postaje na trasi na kojima su velike fizičke barijere, postoji potreba uz dobru antenu i za dodatnim niskošumnim selektivnim pretpojačalom za dodatno pojačanje signala. Na tržištu možemo naći jeftina širokopojasna satelitska pretpojačala od 900 - 2000 MHz, koja služe za pojačanje signala iz LNB-a do satelitskog receivera. Na žalost ta pretpojačala nemogu poslužiti dobrom pojačanju ATV signala na 23 cm opsegu baš zbog svoje širokopojasnosti i zbog pojave intermodulacije, ukoliko nam se u blizini nalazi neka GSM bazna postaja. Ako neki neželjeni signal uđe u pretpojačalo, on bude pojačan i nelinearan što izaziva intermodulaciju. Intermodulacija je opasna ako ulazi u frekvenciju prijemnika. Najbolji način rješavanja intemodulacije je da se signal izfiltrira prije nego što se maksimalno pojača. Filter i tranzistor unose šum i povećavaju ukupni šumni broj pretpojačala. Zbog toga moramo naći kompromis između šumnog broja i otpora prema intermodulaciji. Kao prvo, tranzistor u prvom stupnju pojačanja mora imati šumni broj što manji a linije na tiskanoj pločici između ulaza i prvog tranzistora su dizajnirane tako da imaju što manje gubitaka. Ukupni šumni broj tog ulaznog dijela zbrojen sa šumnim brojem prvog tranzistora kreće se od 0.5 dB do 1.0 dB, zavisi od slučaja do slučaja. Evo nekoliko karakteristika pretpojačala:

• pojačanje 20 dB minimum
• šumni broj bolji od 0.8 dB
• bandwith 30 MHz (-3 dB)
• atenuacija na 432 MHz bolje od 75 dB
• atenuacija na 950 MHz bolje od 55 dB
• maksimalni ulazni signal -9 dBm
• napajanje 8-15 V (50 mA)

Shema - na samom ulazu pretpojačala nalazi se high pass filter koji atenuira sve frekvencije ispod 1200 MHz i ima gubitak od 0.2 dB i ne utječe na šumni broj GaAs FET tranzistora Q1. Tranzistor Q1 je GaAs FET MGF1303 ili bilo koji drugi ekvivalentni tranzistor npr. MGF4714 ili ATF35076. Ispitivanja u praksi pokazuju da ti tranzistori koji se koriste u LNA od 10 GHz do 12 GHz imaju približno isti šumni broj na 1.2 GHz. Dvije strip-linije koje izlaze iz vrata (gate) tranzistora Q1 služe za prilagodbu optimalne impedance na najmanji šumni broj. Određivanje geometrije ovih linija napravljeno je sa simulacijskim softwerom PUFF, u kojeg smo unijeli ulazne parametre tiskane pločice. Otpornik R1 na negativnim vratima tranzistora Q1 stavljamo radi struje od 10 mA kroz drain tranzistora Q1. Nakon prvog stupnja za pojačanje Q1 slijedi bandpass filter spojen strip-line tehnikom. Ovaj filter daje željenu selektivnostt i odbacivanje ostalih neželjenih frekvencija. Priključen na 50 Ω filter ima bandwith od 40 MHz i otprilike 4 dB gubitaka. Da bi se dala prednost pojačanju pojačalo ERA1 je jednostavno rješenje s nekoliko vanjskih komponenti. Otpornik R4 služi za limitiranje struje napajanja pojačala Q2. Naravno, možemo umjesto ERA1 staviti i ERA2 i ERA3 ali postoji mogućnost pojave samooscilacija, zbog prevelikog pojačanja. Bandpass filter koji slijedi iza pojačala Q2 identičan je onom prvom bandpass filteru iza Q1, podešavamo ga sa kondenzatorima C15 i C16, a dobiveni bandwith varira između 29 i 32 MHz.

 Sl.2 Krivulja propusnosti

Praktična izvedba i puštanje u rad - tiskana pločica pretpojačala je dvostrana, na kojoj sa na jednoj strani nalaze vodovi i masa, a na drugoj masa. Mase su sa obje strane povezane sa ground via's (metalizirane rupice). Ukoliko sami radite pločicu mogu se koristiti i kratki komadići žice koje se zaleme na obje strane mase.Pločica je dimenzija 37 x 111 koja se poslije stavlja u metalnu kutijicu iste veličine i visine 30 mm.Lemljenje započinjemo sa SMD komponentama na strani vodova. SMD ćemo najlakše zalemiti tako da na jedan otočić (pad) nanesemo malo tinola tako da se lijepo razlije po njemu. Nakon toga pincetom prinesemo SMD komponentu i namjestimo je, zalemimo jednu stranu pritiskom lemilice na tinol. Kad SMD sjedne zalemimo drugi kraj komponente. Sve SMD komponente leme se na strani vodova, ostale komponente se leme na strani mase. Konektori za ulaz i izlaz trebaju biti kvalitetni teflonski konektori tipa N, BNC ili SMA. Rupe na kutijici trebaju se izbušiti za konektore i napajanje gdje se stavlja prolazni kodenzator. Masa pločice lemi se skroz okolo na kutiju sa gornje i sa donje strane, osim na mjestima prekida kontinuiteta mase na gornjoj strani pločice (konektori). Na sredini tiskane pločice sa donje stranice (masa) postoji lim koji je zalemljen za masu a služi kao pregrada između ulaza i izlaza ERA pojačala zbog interakcije promjenjivog kondenzatora za podešavanje. Pregrada služi da bi spriječili osciliranje pretpojačala (ERA).

Nakon što je sve zalemljeno (osim tranzistora) i montirano u kutiju, pristupamo ispitivanju pretpojačala. Pretpojačalo priključimo na izvor napajanja i provjerimo izlazni napon na stabilizatoru U2 koji mora iznositi 5 V. Ako je napon u redu, obavezno isključimo uređaj sa napajanja i pristupamo lemljenju tranzistora Q1 (pripazite na izvode jer se izvodi tranzistora različitih proizvođaća razlikuju). Kad smo zalemili tranzistor Q1 pristupamo mjerenju struje kroz otpornik R1. Struja kroz otpornik R1 iznosi oko 10 mA. Zatim slijedi podešavanje pretpojačala na maksimum pojačanja tako da pozicioniramo sva 4 promjenjiva kondenzatora na polovicu vrijednosti. Na ulaz pretpojačala spojimo signal generator sa atenuatorom a an izlaz spektralni analizator ili prijemnik. Promjenjive kondenzatore okrećemo dok ne dobijemo najveći izlazni signal. U principu položaj promjenjivih kondenzatora kreće se oko polovice vrijednosti. Podešavanje promjenjivih kondenzatora mora se raditi sa VF izoliranim odvijačem ili sa komadom vitroplasta.

 Tab. 1 Popis materijala za pretpojačalo

Pretpojačalo se može koristiti za amatersku televiziju a ujedno ako netko želi raditi pretpojačalo za SSB ili CW dio banda mora prepodesiti kondenzatore za taj dio banda. Odlike pretpojačala su takve da na ulaznom dijelu blokira GSM i TV difuziju te se ujedno odlikuje odličnom selektivnošču od 30 MHz na radnom dijelu banda. Pretpojačalo je isprobano na ATV dijelu banda na samom satelitskom receiveru. Prilikom uporabe pretpojačala smanjile su se smetnje od radara na 23 cm opsegu a ujedno smo ga testirali na Kenwoodovom primopredajniku TS-2000 na SSB i CW modu, gdje je vidljivo pokazao bolji prijem nego sam uređaj. 

Sl.5 Gotova pločica pretpojačala