Fodor Antal, HA8KL: Előerősítőről

Az előerősítő szinte a legkényesebb része a RX ágnak, hiszen a legjobb rádió paramétereit is LE tudja rontani, és a legérzéketlenebb rádión is jelentőset tud javítani - HA megfelelően alkalmazzuk !-
Azért írom így mert tényleg így is van. De vizsgáljuk meg részletesen a tudományosság igénye nélkül a kérdést.

Először is MIRE akarjuk használni, azaz MILYEN frekvencián, MIT akarunk erősíteni az előerősítővel, - MILYEN zaj intenzitás mellett?

Nagyon lényeges szempont, hiszen más előerősítőt használunk eredményesen lokális (FM) forgalomra, mást kicsit távolabb, és megint mást esetleg EME kisérletekhez. Ha még ehhez hozzá vesszük a környezeti-zajt, akkor már szinte biztosra vehetjük, hogy NINCS általánosan alkalmazható direktiva. Hol az egyik kapcsolás válik be, hol egy alapjaiban más, kinek a ∏ /PÍ/ csatolás jön be, kinek a rezonátor erről kár vitát nyitni, az aktív eszköz típusáról már nem is beszélve.

Ha esetleg, még tágabb perspektívában gondolkozunk, hogy tervezett erősítőnk optimálisan működjön több ismérvet is figyelembe kell vennünk, vagy ha úgy vesszük; - több szemponttal kell kompromisszumot kötnünk, mert reális keretek között nem találunk olyan kapcsolást amely az összes publikált követelménynek maradéktalanul eleget tenne.
Még HA CSAK egy fajta üzemmódon belül is terveznénk, hiszen a minimum hármas követelményt kell teljesítenie!

Azaz ERŐSÍTÉS-ZAJ-IP3 ez a három tényező, CSAK egymás rovására növelhető, tehát ha növeljük az erősítést, növekszik a zaj és romlik az IP3. /reális kereteken belül/
Egy fajta kompromisszumot kell találnunk, hogy meddig növeljük a kollektor/drain áramot vagyis az erősítést, és mikor kezdjük el figyelni, hogy a jel/zaj arány nem is változik, vagy inkább csak a zaj növekszik a hasznos jel mintha bele veszni látszana.
A tapasztalatok azt mutatják, hogy az /leg/első fokozat erősítését kár 8-9dB fölé tervezni /reális kereteken belül/ figyelembe véve a 3as szabályt, a kivitelezés nehézkessé válhat.

Ezért is szeretném invitálni a Kedves Olvasót, hogy; - KISÉRLETEZZEN !

Építsen ilyet is, olyat is; -hasonlítsa össze őket, válassza ki a számára legmegfelelőbbet. Hiszen nincs két egyforma ember, mint ahogyan nincs két egyforma rádió amatőr sem. Vagy épp két egyforma QTH.

Vannak un: konstans tulajdonságok ezek közül talán az előerősítő EREDŐ zaja talán a legfontosabb, ami alábbiakból tevődhet össze:

• előerősítő tényleges zaja; amely lényegében az alkalmazott aktív elem tulajdonságaiból és annak áramköri kialakításából tevődik össze.
• járulékos *zajok*; az illesztések, a relék, a tápkábel, a csatlakozók csillapításainak összessége amik járulékos zajként vannak jelen, mert csillapításukkal növelik az előerősítő eredő zaját.

- Az első kapcsolásnál a tekercs hidegítésének minőségén múlik az eredő zajszint domináns része. Ha helyesen akarunk eljárni akkor legalább olyan jóságú hidegítő kondenzátort kell alkalmaznunk, mint a rezgőkör többi eleme. Viszont nem kell a katód, jelen esetben source-komplexummal bajlódni, igaz kell még -0,3 V körüli feszültség a munkapont beállításhoz.

- A második kapcsolásban a negativ-áramvisszacsatolás miatt szükséges a source-komplexum kondenzátora, ennek jósága szintén fontos.

Ha megvizsgáljuk a két kapcsolást együtt akkor be kell látnunk, hogy mindkét esetben ugyan arról a dologról van szó, csak másként, azaz a rezgőkör csatolására a Gate és a Source közé, mert az eszköz így működik optimálisan, akár egy földelt emiterü tranzisztor vagy földelt katódú cső.

Egy másik kivitelezési példa, 432 MHz-re készült erősítő bemenő köre. Mind két trimmer Johanson 5800 sorozatú. Az irodalom megoszlik abban a tekintetben, hogy a source-komplexumot hol kell elhelyezni, ebbe az esetben a gate-kamrába került, a gyakorlat azt mutatja /a fázis helyes visszacsatolás miatt/ ez a megoldás gerjedékenyebb.

- Csak gondoljuk át; -ha egy körnek nagy a Q-ja akkor oda annak megtartása mellet csak laza módon lehet csatolni az pedig veszteség, jelen esetben ZAJ-t hoz a kapcsolásba. De ha lerontjuk az eredő jóságot akkor megtalálhatjuk az optimális értéket. //ezért szület(het)nek pl: 23 cm-en 0.2 dB zajszámok, mert szinte veszteség mentesen csatolják be a jelet a fokozatban, aminek elméletileg az alkalmazott aktív elem zaja szab határt.

Egy valamit nem szabad elfelednünk az optimalizálás során, a fent vázolt kapcsolás egy feszültségosztóként is analizálható, nem beszélve az igényelt optimális terhelésről a Gate-n.

Járulékos zajok tekintetében a csatlakozók, relék aranyozott felülete, a kötések számának minimálisra csökkentése, valamint a forrasztások anyagának ideálisra választásával és a levezető kábel minőségének javításával tudjuk mérsékelni.

Az alábbi táblázatban az adott kábel típus 10m hosszú csillapítását vizsgáljuk:

forrás: RádióTechnika Évkönyve 1996/164 o. Nagydinamikájú erősítők. HA8ET

Gondolkozzunk el rajta;

- Ha mondjuk 144 Mhz-en rádiózunk, van 10 méter RG 213 kábelünk az antennától a rádióig, a rádió elé kapcsolunk egy előerősítőt amely erősít X dB és a zaja 0,5 dB az eredendő zaj ideális esetben is F min =0,82 + 0,5 = 1,32 dB lesz. Ami átlagosnak mondható, de semmiféleképpen nem tükrözi a beiktatott előerősítő F= 0,5 dB *jóságát* tehát így pazarlás!

- Ha viszont az előerősítőt egy arányaiban kisebb tápvonallal csatlakoztatjuk a generátorhoz, mondjuk egy 2 méteres H-100 típusú kábel darab után relézzük és ott helyezzük el az előerősítőt, akkor ideális esetben közel 0,2 dB-vel fog nőni az eredő zajszám, azaz 0,7dB körüli értékkel számolhatunk.

A csillapítás a frekvencia növekedésével arányosan emelkedik /lásd a táblázat/. Hosszabb kábel, vagy magasabb frekvencia esetén ezek az értékek még indokoltabbá teszik az előerősítő antenna közeli elhelyezését.

A következő példában egy másik megközelítést látunk, ahol akár ideális helyre is kerülhet az erősítő, mégsem hozza a beépített aktív elem által elvárható zajszámot: SV1BSX által konstruált előerősítőben kettős bemeneti szűrő található, amely körjóságánál fogva is növeli a zajt, viszont egy zajos környezetben, vagy mint ahogyan a példa is mutatja /műhold/ jelentősen növelheti a vételi lehetőségeket, javíthatja dinamikát / keresztmodulációs viselkedést.

Az (elő)erősítő fokozatok számában eltérnek a vélemények, többen kettő, a *megszállottabb* szerzők három fokozatról is beszélnek // mind ez az antenna közelében // G3XDY a két fokozat előnyeit ecseteli igényes munkájában, amelyre G8UBN írt választ rávilágítva arra, hogy nem mindegy mekkora a második eszköz zaja.
A leírásban szereplő 13 cm sáv kicsit magasnak tűnhet, de véleményem szerint már 2m-től érdemes, sőt mi több hasznos, ezeket a szempontokat szem előtt tartani.

A következőkben részlet DJ9BV a téma egyik nagy-öregjének egy korábbi publikációjából:

forrás: DUBUS 1992/2/15o High IP-LNA for 432 DJ9BV

Ez egy 432 MHz-re készült EME rendszer számítása, lehet kicsit túlzásnak tűnhet, de lényegében minden tervezésnek az elérhető legkisebb reális zajszint fele kellene közelíteni.