LNA for 23 cm band (based on MMIC SKY67151)

Моделирование LNA

Проект малошумящего усилителя диапазона 23 cm выполнен на MMIC SKY67151 в первом каскаде. Отличительной особенностью LNA является применение MMIC во входном и втором каскадах и BPF на пяти диэлектрических резонаторах между каскадами. LNA отличается высоким IP3 при весьма низком значении NF.

fig-1-lna-23cm-sky67151-schematic-model — Рис. 1 Модель принципиальной схемы LNA-23cm-SKY67151

Результаты моделирования представлены ниже:

fig-2-1-expected-gain-plot — Рис. 2.1 График Gain

fig-2-2-expected-noise-figure-plot — Рис. 2.2 График NF

fig-2-3-expected-stability-plot — Рис. 2.3 График устойчивости

fig-2-4-expected-vswr-plot — Рис. 2.4 График КСВ

КСВ по входу не превышает 1.5 что, как правило, недостижимо при использовании во входном каскаде транзисторов. LNA абсолютно устойчив во всем диапазоне частот фильтра. BW (-3 dB) = 75 МГц, подавление за полосой пропускания не хуже 40 dB. Применение фильтра 5-го порядка в совокупности с высокой линейностью позволяют использовать LNA в очных соревнованиях в условиях помех, создаваемых работающими радиолюбительскими станциями на соседних частотных диапазонах и другими источниками помех. RF input power 21 dBm, позволяет использовать МШУ с антенными реле, имеющими небольшую развязку между портами RX/TX, или при работе QRO. Весьма низкий коэффициент шума (NF< 0.3 dB) делает LNA привлекательным для EME QSO.

Для удобства использования с антенными реле разных типов, доступны варианты с SMA и N разъемами на входе и выходе. OIP3 LNA 37dBm. Усилитель собран на микросхемах SKY67151 и PGA-103+. Входная согласующая цепь рассчитана по Гopt для достижения минимального значения NF. В ней применен конденсатор с low ESR и high Q. Индуктивность, входящая в СТЦ, выполнена в виде МПЛ и имеет минимальные потери (в сравнении с SMD), что благотворно сказывается на общем коэффициенте шума всего усилителя. Малошумящий стабилизатор напряжения 6 Вольт выполнен на IC LP3878. Индуктивности в цепях питания микросхем МПЛ. Питание LNA +8V – 12V можно подавать по кабелю снижения, либо отдельным проводом на выбор. Есть защита от подачи неверной полярности питания.

Принципиальная схема LNA

Актуальный вариант схемы для двухкаскадного LNA, G = 33 dB, с МПЛ фильтром Рис. 3.2

Плата двухкаскадного LNA 23cm c МПЛ фильтром — Рис. 3.2 Принципиальная схема двухкаскадного LNA 23cm c МПЛ фильтром (обновлено 2017-07-12)

Актуальный вариант схемы для однокаскадного LNA, G = 20 dB, с МПЛ фильтром Рис. 3.3

Плата однокаскадного LNA 23cm c МПЛ фильтром — Рис. 3.3 Принципиальная схема однокаскадного LNA 23cm c МПЛ фильтром (обновлено 2017-07-12)

Плата размером 61х32 мм, выполнена на FR4 1mm, с металлизацией отверстий и маской приведена на Рис. 4.1 (предыдущая версия)

Рис. 4.1 Плата двухкаскадного LNA 23cm (предыдущая версия)

Актуальный вариант платы для двухкаскадного LNA, G = 33 dB, с МПЛ фильтром Рис. 4.2

Актуальный вариант платы для однокаскадного LNA, G = 20 dB, с МПЛ фильтром Рис. 4.3

Корпус СВЧ исполнения выполнен из алюминия методом фрезерования.

Результаты измерений АЧХ представлены на Рис. 5.1 (предыдущая версия). Коэффициент усиления на частоте 1296 МГц около 37 dB. Полоса пропускания по уровню -3 dB = 75 MHz, подавление за полосой пропускания около -40 dB.

Результаты измерений АЧХ для двухкаскадного LNA c МПЛ фильтром представлены на Рис. 5.2 (актуальная версия). Коэффициент усиления на частоте 1296 МГц около 33 dB.