Category Archives: LNA

QRO LNAs with built-in bypass relays for 6m, 4m, 2m, 1.25m and 70cm bands

QRO LNA lineup is presented in this project. This is a cooperative project of US4ICI and US2IDR. LNAs don’t contain RF VOX, power through the feeder is not provided. The solutions for other frequency ranges (6m, 4m, 2m, 1.25m and 70cm) are also available. LNAs complectation is available with N-female input and output connectors only.

LNA-2m-QRO

  • Model: LNA-2m-QRO
  • Active element: PGA-103+
  • Pmax TX bypass: 1500 Watt (1200 Watt recommended)
  • BW(-3 dB): 15 MHz
  • Gain: 18 dB
  • Noise Figure: < 0.6 dB
  • Output IP3: 38 dBm
  • P input: 21 dBm (max)
  • VSWR bypass: < 1.1
  • DC voltage: 12 — 13.8 V
  • DC current: 230 mA
  • Impedance: 50 ohms
  • RF connectors: N-female
  • Dimensions: 86 mm x 76 mm x 26 mm (with connectors)
  • Weight: 0.25 kg

LNA-70cm-QRO

  • Model: LNA-70cm-QRO
  • Active element: PGA-103+
  • Pmax TX bypass: 1000 Watt
  • Gain: 16 dB
  • Noise Figure: < 0.8 dB
  • Output IP3: 38 dBm
  • P input: 21 dBm (max)
  • VSWR bypass: < 1.1
  • DC voltage: 12 — 13.8 V
  • DC current: 230 mA
  • Impedance: 50 ohms
  • RF connectors: N-female
  • Dimensions: 86 mm x 76 mm x 26 mm (with connectors)
  • Weight: 0.25 kg

Read more »

LNAs with built-in bypass relays and RF VOX for 4m 2m 1.25m 70cm bands

In this project we are present a new version of the LNA with bypass relays and RF VOX. This construction is different from the previous version. It has different bypass relays (up to 100 Watts) and RF transceiver control circuit. Area of the application is utilization of the FM transceivers and radio stations (LPD, PMR). It’s possible to use LNA for civil LPD frequency band (433 – 435 MHz) and PMR frequency band (446 MHz) with usage of the feeder and stationary remote antenna. The solutions for other frequency ranges (4m, 2m, 1.25m and 70cm) are also available.

LNA-2m

  • Model: LNA-2m-100W-RF-VOX
  • Active element: PGA-103+
  • RF Power TX mode: 100 Watt (max), 50 Watt RF VOX
  • Gain: 22 dB
  • Noise Figure: < 0.6 dB
  • Output IP3: 38 dBm
  • P input: 21 dBm (max)
  • DC voltage: 12 V
  • DC current: 150 mA
  • Impedance: 50 ohms
  • RF connectors: N-female or SMA-female
  • Dimensions: 110 mm x 43 mm x 20 mm (with connectors)
  • Weight: 0.15 kg

LNA-70cm

  • Model: LNA-70cm-100W-RF-VOX
  • Active element: PGA-103+
  • RF Power TX mode: 100 Watt (max), 50 Watt RF VOX
  • Gain: 20 dB
  • Noise Figure: < 0.8 dB
  • Output IP3: 39 dBm
  • P input: 21 dBm (max)
  • DC voltage: 12 V
  • DC current: 150 mA
  • Impedance: 50 ohms
  • RF connectors: N-female or SMA-female
  • Dimensions: 110 mm x 43 mm x 20 mm (with connectors)
  • Weight: 0.15 kg

Read more »

High OIP3 LNA EME ATF-531P8 with BPF filter for 2m 70cm bands

LNA 2m EME

In this project we created all-purpose LNAs for all QSO types (Tropo, Contest, EME, etc.) for 2m and 70cm bands. LNA was designed using ATF-531P8 E-pHEMT with High IP3 (37 dBm). Noise figure is much better than on PGA103+ or SPF5189z for 2m band (< 0.2dB). ATF-531P8 E-pHEMT is more reliable than low power ATF-54143 (SAV-541+). The location of the band-pass filter on LNA’s output allows to suppress the FM band and adjacent bands that close to FM band.

LNA-2m

  • Model: LNA-2m-EME
  • Based on: ATF-531P8
  • Gain: 24 dB
  • Noise Figure: < 0.3 dB
  • Output IP3: 37 dBm
  • Filter BW(-3 dB): 15 MHz
  • P input max: 24 dBm
  • DC voltage: 9 – 12 V
  • DC current: < 140 mA
  • Impedance: 50 ohms
  • RF connectors: N-female or SMA-female
  • Dimensions: 72 mm x 43 mm x 20 mm (w/o connectors)
  • Weight: 0.15 kg

LNA-70cm

  • Model: LNA-70cm-EME
  • Based on: ATF-531P8
  • Gain: > 20 dB
  • Noise figure: < 0.4 dB at 432 MHz
  • OIP3: 37 dBm
  • Filter BW(-3 dB): < 60 MHz
  • P input: 24 dBm (max)
  • Supply operation: 9 — 12 V DC , IDQ < 140 mA
  • Inpedance: 50 ohms
  • RF connectors: N-female (by default) or SMA-female (by request)
  • Dimensions: 72 mm x 43 mm x 20 mm (w/o connectors)
  • Weight: 0.15 kg

Read more »

LNA for 23 cm band (based on MMIC SKY67151)

The prototype of new LNA was the previous design made on IC MGA633P8 two years ago. The HPF and LPF filters previously were made on LC components and then been replaced to LFCN-1200 and HFCN-1200 filters from Mini-Circuts.

Technical specifications of two-cascades LNA 23cm

  • Model: LNA-23cm-EME
  • Based on: SKY67151 (1st cascade) and PGA-103+ (2nd cascade)
  • Gain: > 34 dB
  • Noise figure: < 0.3 dB at 1296 MHz
  • OIP3: 37 dBm
  • Filter BW(-3 dB): < 100 MHz
  • P input: 21 dBm (max)
  • Supply operation: 8 — 12 V DC , IDQ = 150 mA
  • Inpedance: 50 ohms
  • RF connectors: N-female (by default) or SMA-female (by request)
  • Dimensions: 72 mm x 43 mm x 20 mm (w/o connectors)
  • Weight: 0.15 kg

Technical specifications of one cascade LNA 23cm

  • Model: LNA-23cm-EME-1st
  • Based on: SKY67151
  • Gain: > 20 dB
  • Noise figure: < 0.3 dB at 1296 MHz
  • OIP3: 37 dBm
  • Filter BW(-3 dB): < 100 MHz
  • P input: 21 dBm (max)
  • Supply operation: 8 — 12 V DC , IDQ = 90 mA
  • Inpedance: 50 ohms
  • RF connectors: N-female (by default) or SMA-female (by request)
  • Dimensions: 72 mm x 43 mm x 20 mm (w/o connectors)
  • Weight: 0.15 kg

Read more »

LNA 70cm for SAV-541+

The new ultra low-noise pmplifier LNA-70cm-SAV-541+ is present to your attention.

Technical specifications of the LNA-70cm-SAV-541+

  • Model: LNA-70cm-SAV-541+
  • Active element: SAV-541+
  • Gain: 18 dB
  • Noise Figure: < 0.3 dB
  • Output IP3: 33 dBm
  • BW(-3 dB): < 40 MHz
  • DC voltage: 8 – 13.8 V
  • DC current: 40 mA
  • Impedance: 50 ohms
  • RF connectors: N-female или SMA-female
  • Dimensions: 110 mm x 43 mm x 20 mm (with connectors)
  • Weight: 0.15 kg

Read more »

LNA 144/430 MHz на MMIC SPF5122Z

LNA 144/430 MHz на MMIC SPF5122Z

The new project of US4ICI and UR7IJM is given for your attention. It is a low noise amplifier for 144 or 430 MHz bands. This amplifier particularity is that it has built on base of one chip which amplification is enough for the proper functioning of system antenna-LNA-feeding cable-transceiver. This microchip of RFMD company production is SPF5122Z. Its description could be found here. Amplifier is energized by 5V and S-parameters for it were taken for 5V mode from here.

So let’s take a look to an amplifier in detail. 144 MHz LNA takes like an example. Schematic diagram of this device is provided on the Pic.1. As we can see, signal is going through matching circuit C1L1C2 and got to the chip input. It is amplified than and got to the band filter C4L4C5L5C6L6. A filter has losses less than 2 db. Filtered signal goes to the amplifier’s output and then to the feeder. Diodes VD1, VD2 are necessary for protection against wrong polarity and hitting of DC current to the feeder in case of amplifier energizing from external power source.

Pic.1. Schematic diagram of LNA 144 MHz

Circuit board size is 60×32 mm. It has made on double-sided FR-4 with thickness 1 mm, capacitivity 4.5, with apertures metallization and mask

Pic.2. Circuit board of amplifier.

LNA 144 MHz has following characteristics:

– gain factor better than 23 dB;

– noise ratio better than 0,45 dB;

– input VSWR not more than 1,6;

– OIP3 31,5 dBm;

LNA 430 MHz has following characteristics:

– gain factor better than 20 dB;

– noise ratio better than 0,55 dB;

– input VSWR not more than 1,8;

– OIP3 33 dBm.

Input power (transmitter power) on both bands should not exceeds 27 dBm. (Comparatively it transistors LNA input power should be less than 0 dBm). Any unstabilized power source from 8 to 15 V and 100 mA could be used for energizing of amplifier. In case design VHF energy can be supplied by feeder or separately through in-line filter.

Noise ratio and gain factor diagrams are represented on Pic. 3. They were taken by noise ratio measurer Agilent for 144 MHz band:

Pic.3. Amplifier’s noise ratio for 144 MHz

Following result was achieved after performing multiples experiments with purpose of input circuit optimization (Pic. 4.). It was done for 144MHz LNA with MMIC supply voltage 3V.  Output circuit also was changed and has minimal loses on the main frequency.

Pic.4. 144 MHz Amplifier noise ratio with MMIC supply voltage 3V.

Read more »

LNA with the bypass relay and RF VOX

This LNA is assembled based on chip MMIC SPF5122z. HF356 AXICOM relay is used for path tracing. The main distinction from previous designs consists in RF VOX availability (HF voltage detector in the output of LNA). Such decision allows protecting amplifier from random transmitter power feed to their output. RF VOX functions correctly in CW, SSB modes, off delay is nearly 300 ms though it is not desirable to use RF VOX with SSB and CW. Relay will switch over under HF power in the time of every pause in transmission (TX). It is possible to energize LNA through feeder cable or from the external output. Max admissible power through relay with RF VOX is 50 watt, in case of DC power commutation with sequencer is 100 watt.
Read more »

Практика применения LNA в тропосферной связи.

После ПД 2011 удалось провести эксперименты с МШУ 144 МГц с двумя реле обхода на SPF5122z.

МШУ был установлен на UT3IWA вблизи антенны (два ряда по 7 эл, вертикально), фидер 35 метров RG213, трансивер FT847 (Кш=2.4 кТ). LNA NF=0.8 dB  Место приема характеризуется изобилием помех в виде широкополосного шума, достигающего с отдельных направлений уровня S7 (с включенным МШУ). Эксперименты состояли в определении отношения С/Ш при приеме с эфира слабых Read more »

Low noise amplifier 1296 MHz

Low noise amplifier 1296 MHz

This article describes 23 cm LNA which was designed by UR7IJM and US4ICI together. A distinctive feature is the use of LNA MMIC in it in the input and second stages. The result is a high dynamic range and the big value of the maximum allowable input power. High dynamic range and big value of maximum allowable input power were achieved as result. Input SWR less than 1.1 what is unachievable usually when transistor is using at the input. Power can be supplied by use of transmission line or separate cable at the option. Polarity changing protection is provided. Interstage filter LPF and HPF, which features are extremely good linearity and possibility to withstand powerful input signal. It allows using this LNA on the contests, field days in conditions of radio amateur stations interferences which are working on the adjoining frequency ranges. Quite low noise ratio (less than 0.5 db) makes LNA attractive for EME QSO. Options with SMA and N input and output connectors are accessible for usability with different types of antennas. UHF design shell is made from aluminum by milling operation method and covered by composition for the tinning. Printed circuit board with via plating is soldered in the shell. It has allowed receiving perfect grounding between connectors and board. Amplifier has designed on base of chips MGA-633P and SPF5189. Input matching circuit was calculated by reflection coefficient for MGA-633P8. AVX company capacitors with low ESR and high Q was used in it. Input matching circuit has higher Q-factor against  SMD inductance because it is completed in form of microstrip. Thereby matching circuit has minimal losses it this versions and it benefit total amplifier noise ratio. Circuit diagram. Board size is 60х32 mm. It is made from FR4 1mm with via plating and mask. Printed circuit board. Comparative characteristic of LNA 23cm and well known LNA DB6NT, which has similar parameters and design, is provided below. Describable LNA 23cm has disadvantage by 0.1 db in noise ratio but it is better in IP3 and maximal output power. Difference in the price 3.5 times is undoubtedly attractive. Comparative characteristic of LNA 23cm and amplifier MKU LNA 132 AH from KUHNE electronic:

Parameters MKU LNA 132 AH LNA 23cm
Noise figure 0,4 dB±0,05 dB 0,50 dB±0,03 dB
Gain 33 dB 27 dB
Maximum RF input power 0 dBm 20 dBm
Output IP3 27 dBm ≈38 dBm
Supply voltage 9…15 V 9…15 V
DC current 80 mA 150 mA
Input connector/Impedance N-male/50 Ohm N-female/50 Ohm, SMA-female/50 Ohm
Output connector/Impedance N-female/50 Ohm N-female, SMA-female/50 Ohm
Input SWR ? 1,07

Noise ratio – frequency diagram

Noise ratio was measured by device Angilent N8975A. It is apparently from the picture that noise ratio is 0,47 dB. It is enough for performing routine QSO and participation in UHF contests.

LNA appearance in the milled shell

LNA in the milled VHF shell is represented on the photo. It is covering by tin-bismuth and has N-connectors.

LNA without cover.

LNA in the shell with SMA connectors.

Contacts us: Technical and others questions: us4ici@vhfdesign.com

Read more »

LNA 2m or 70cm one cascade

Однокаскадный LNA без реле коммутации.

 

Представляю вашему вниманию самый простой однокаскадный  антенный усилитель, без реле.
Немного практической теории…
Основные характеристики любого усилителя это:
1. Коэффициент усиления,
2. Коэффициент шума (фактически чувствительность),
3. Динамический диапазон.
Усиление МШУ должно быть достаточным для компенсации потерь в кабеле, реле, разъемах с некоторым запасом, что бы в общем Кш приемного тракта доминировал шум первого каскада.
Избыточное (сверх необходимого) усиление пагубно сказывается на динамический диапазон приемника в целом, вызывает забитие и интермодуляцию при появлении в полосе пропускания усилителя мощных сигналов или помех. Read more »

LNA 2m or 70cm band with relay switching

LNA с двумя реле обхода на передачу

Разработана версия LNA с двумя реле (на входе и выходе), позволяющая отключать усилитель при необходимости (Рис. 1). Коммутация RX/TX осуществляется снятием питания с МШУ в режиме передачи.

Плата LNA с двумя реле G6Z 

Рис.1 LNA с двумя реле обхода на передачу

LNA питаются как по кабелю, так и отдельным входом, имеют защиту от переполюсовки, и от превышения напряжения (при питании со внешнего входа, максимальное напряжение 18В ). Этот МШУ целесообразно применять совместно с трансивером или ЧМ станцией (без внешнего РА). В трансиверах предусмотрено  включение внешнего LNA и его питание по фидеру. Во время передачи трансивер снимает питание с LNA, и его реле  переходят в режим обхода. Достаточно врезать LNA в фидер вблизи ант., и больше никаких доработок схемы (питание, ант реле пр.) не требуется.  При использовании ЧМ станции, питание МШУ следует осуществлять по отдельному проводу или через инжектор питания. При этом нужно обеспечить подачу питания на МШУ во время приема и его снятие при передаче (нажатии тангенты). Размер платы 48х58мм.

Измерение мощности трансивера (50 ватт, 430 мГц) через  МШУ с  реле обхода

Потерь в реле измерениями не обнаружено (из 50 В на эквиваленте 50 Ом, 49 В после реле).

Заметного нагрева реле (в режиме FM 3 минуты) нет.  Ввод, – МШУ с такими реле можно использовать для работы на передачу (обход МШУ) при мощности до 50 ватт в антенне.

LNA с двумя реле обхода на передачу

Рис.2 Плата LNA с двумя реле G6Z

Внимание!

Включение передатчика без снятия напряжения с МШУ (режим обход), приведет к выходу из строя усилителя! Работа с мощностью более 50 ватт может привести к выходу из строя реле.

В этом случае рекомендую использовать два фидера с мощным ант. реле, и Conterst версию МШУ с одним реле.

Параметры LNA:

  • Ку = 30 дБ;
  • Кш не хуже 1 дБ;
  • КСВ по входу 1.2;
  • Подавление соседнего любительского диапазона не хуже 50 дБ;
  • Напряжение питания 13.8-18В (со внешнего входа);
  • Потребляемый ток 120 мА.

Дизайн – модератор портала MasterSoft

LNA 2m or 70cm band for QRO

Основное назначение усилителей – повседневная работа в эфире, работа в соревнованиях в том числе с мощными РА. Цель разработки – получить LNA с хорошим динамическим диапазоном, стабильными параметрами во времени, и надежный (для тестов). При работе «тропо» и другими видами наземной связи гонка за Кш ниже 1 дБ лишена смысла, поскольку шум Земли (и других источников помех) не позволит реализовать такую чувствительность на практике.

Отличием LNA от аналогов является наличие встроенного SMD реле для получения необходимой развязки на входе активного элемента при работе QRO, защита от попадания мощности передатчика на выход.

Усилитель двухкаскадный, первый каскад выполнен на MMIC SPF5043z, второй на транзисторе BFG591.

Параметры LNA

  • Ку = 30 дБ;
  • Подавление соседнего любительского диапазона не хуже 50 дБ;
  • Кш не хуже 1 дБ;
  • КСВ по входу 1.2.

Имеет встроенную защиту по входу с развязкой 60 дБ в состоянии ТХ, и выходу – выдерживает длительно до 5 Ватт и кратковременно до 10 Ватт. Защита по входу реализована с помощью SMD реле фирмы Omron и позволяет обойтись одним реле РЭВ14 при использовании мощного РА. Защита по выходу – АТТ и PIN диоды. Питание 12В-18В по отдельному проводу или кабелю снижения (12В). Коммутация RX/TX напряжением питания LNA. Защита от переполюсовки и превышения напряжения выше 18В (при питании по фидеру).

Принципиальная схема LNA

Схема усилителя диапазона 70 см приведена на Рис. 1. Усилитель двухметрового диапазона отличается лишь номиналами элементов входной цепи и полосового фильтра.

Схема усилителя диапазона 70 см 

Рис.1 Схема усилителя диапазона 70 см

 

Фото LNA в корпусе.

 

На фотографии представлен LNA в корпусе из литого силумина с разъемами N типа “гнездо”. Корпус имеет крепежные приливы. Практически герметичен, тем не менее при установке на мачте следует позаботиться о защите отводы. На корпусе расположен разъем для питания (не используется при подаче питания по фидеру).

Плата LNA

Плата LNA

Рис.2 Плата LNA

Плата LNA (Рис. 2) выполнена на материале FR4 1 mm с металлизацией отверстий. Размер платы 48х58мм.

Рассчитана на подключение входа и выхода тонким фторопластовым кабелем. Все компоненты SMD исполнения. МПЛ линии RF цепей 50 Ом.


Дизайн – модератор портала MasterSoft