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

SWR meter for QRO

Измеритель КСВ предназначен для работы в цепях с мощностью до 1 кВатт. Плата выполнена на материале ФАФ 1.5 мм, две стороны с металлизацией отверстий. Волновое сопротивления тракта 50 Ом. Для расширения диапазона проходящей мощности на выходе ответвителей установлены аттенюаторы (номиналы на плате для 6 дБ атт). При мощностях до 200 ватт на 144 мГц или 100 ватт на 430 мГц атт. устанавливать не нужно (параллельные резисторы не запаивать, вместо последовательного установить диод детектора).

Плата КСВ метра 

Рис.1 Плата КСВ метра

Принципиальная схема не приводится, все видно на плате.

Размер платы 70х45 мм. Read more »

Driver for PA 23cm

Здесь представлен маломощный усилитель на транзисторе BFG591 на диапазон 1296 MHz.

Усилитель имеет следующие характеристики:

  • КСВ по входу 1,1;
  • КСВ по выходу 1,372;
  • коэффициент усиления 9,4 dB;
  • напряжение питания 12 V;
  • ток покоя 90 mA;
  • выходная мощность 200 mW (23 dBm);
  • частота среза (усилитель+фильтр) – 1320 MHz;
  • диапазон частот, в пределах которого КСВ выхода не превышает 2: 1260 – 1320 MHz;
  • входное и выходное сопротивления 50 Ом;
  • самовозбуждения нет, усилитель устойчиво работает даже при ненагруженных входе и выходе.

Коэффициент устойчивости 1,19. Схема устройства представлена на рисунке (Рис. 1)

Принципиальная схема Driver for PA 23 cm 

Рис.1 Принципиальная схема Driver for PA 23 cm

Измерения КСВ и коэффициента передачи проводились на панораме, измерения мощности были произведены с помощью генератора Anritsu и ваттметра поглощаемой мощности М3-56.

Печатная плата устройства (Рис. 2)

Печатная плата Driver for PA 23 cm 

Рис.2 Печатная плата Driver for PA 23 cm

Плата выполнена на двустороннем FR-4 толщиной 1мм с металлизацией отверстий. Размер платы – 68×17 мм


Дизайн – модератор портала MasterSoft

Frequency Synthesizer for transverter 23cm 6cm or 3cm band

Обновление от 20.12.2016
Конструкция синтезатора на SI4113 обрела вторую жизнь (на этот раз на контроллере AtTiny13).

Позволяет «прошить» четыре частоты, выбор перемычками (ноль резистор на плате) на землю. Для смены частоты нужно установить перемычку и подать питание. Режим «тест» позволяет определить границы VCO и подобрать величину печатной индуктивности на нужные частоты VCO. Вход в режим «тест» замыканием 2 и 3 выводов контроллера между собой. При этом PLL каждые 3 секунды переключается между нижней и верхней частотами VCO.

Отличительная особенность синтезатора – весьма малое потребление и нагрев. Микросхема SI4113 потребляет около 20 mA (3.3 V). AtTiny13 после загрузки регистров переходит в режим сна и практически ничего не потребляет. При желании можно сделать модуль PLL поместив плату размером 20 х 20 mm в экран. Каскад усилителя при этом убрать за пределы модуля.

Принципиальная схема представлена на Рис. 1

Принципиальная схема AtTiny13

Рис. 1.1 Принципиальная схема (AtTiny13)

Плата стала меньше, размер 35 х 32 mm. На плате усилитель AG303, выходной уровень примерно 10 dBm. Питание 8 – 12 V, потребляемый ток 70 mA.

Печатная плата представлена на Рис. 2

Печатная плата AtTiny13

Рис. 2 Печатная плата (AtTiny13)

Прошивка доступна на частоты 1151, 1152, 1296, 1297 MHz, ОГ = 10 MHz. Возможный диапазон частот 900 – 2000 MHz, шаг 1 MHz. С индуктивностью как на плате VCO работает в диапазоне 1100 – 1400 MHz. Для того чтобы повысить частоту достаточно перемкнуть часть печатной индуктивности каплей припоя.

В архиве исходник на Си и hex файл прошивки для частоты ОГ = 10 МГц и выходных частот: 1151, 1152, 1296, 1297 MHz. Фьюзы указаны в начале исходника. Для других частот ОГ и выходных необходимо поменять их значения в исходнике и откомпилировать hex файл.


 

В основе этой конструкции синтезатор частоты UN7GK. Предназначен для гетеродинов трансвертера, маяка на частоты 800-2000 МГц.

Принципиальная схема

Принципиальная схема синтезатора представлена на Рис. 1

Принципиальная схема синтезатора

Рис.1 Принципиальная схема синтезатора

Синтезатор частоты (LO) выполнен на SI4113-D-GT (IC2), управляется PIC18F1320 (IC1). Питание 3.3 В от стабилизатора VR1. Частота ГУН определяется длиной МПЛ линии L-x, перекрытие составляет 300 мГц. Программа позволяет менять частоты LO перемычками S2, S3. Усилитель LO выполнен на AG303 и обеспечивает на выходе 14 dBm.

Результаты испытаний

Измерения СПШ синтезатора на частоте 1776 мГц, с опорным генератором 10 мГц (термостатированный фирменный генератор). Частота сравнения в синтезаторе 1 мГц, проводились анализатором спектра HP 8569B, полоса обзора 20 кГц, полоса по ПЧ (RES BW 100 Hz).

Уровень сигнала синтезатора составил 10 дБм.

СПМШ = -97 dBc/Hz при расстройке на 10кГц.

Уровень спуров на частотах +-1 мГц от несущей составили -58 дБ.

Плата с внешним опорным генератором

Плата синтезатора

Рис.2 Плата синтезатора

Плата синтезатора (Рис. 2) выполнена на материале FR4, 1mm, доступна в двух вариантах, – с внешним опорным генератором, и ОГ от мобильного телефона. Схема второго варианта содержит цепь стабилизации и изменения напряжения коррекции частоты ОГ.

Значения выходных частот, и частоты опорного генератора (ОГ) определяются прошивкой PIC. Возможный шаг 1 мГц, ОГ 10-20 мГц.

Варианты готовых прошивок здесь:      Прошивки синтезатора

Синтезатор доступен для заказа в виде собранной проверенной платы.


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

Transverter 23cm US4ICI

Параметры Transverter 23cm US4ICI:

  • ПЧ 144 мГц, максимальная мощность по ПЧ 5 Ватт (CW, SSB);
  • чувствительность не хуже 2 дБ (Кш);
  • выходная мощность 19 дБм (~90 мВт);
  • коммутация RX/TX по сигналу PTT (на землю);
  • в варианте с синтезатором необходим внешний опорный генератор 10-20 мГц кратно 1 мГц*;
  • подавление LO в выходном сигнала 43 дБ, зеркального канала 47 дБ;
  • уровень спуров на частотах +-1 мГц от несущей -58 дБ**;
  • спектральная плотность шума -97 dBc/Hz при расстройке на 10кГц**.

* по умолчанию частота ОГ 10 мГц
** при использовании в качестве LO синтезатора на плате
Read more »