Pre-amp for ATV receiver 1.2GHz
Progetto e sviluppo by Pippo Gristina, I0FTG
Analisi
I preamplificatori derivati da quelli per uso in banda 1296 MHz non sono facili da replicare
(meccanica e C.S. particolari), la selettività, trasferendo il funzionamento a 1240 MHz,
presenta problematiche nelle vicinanze dei ripetitori per telefonia cellulare, la ricerca della
più bassa cifra di rumore riduce la resistenza all’intermodulazione (OIP3 basso) e altra
problematica da non sottovalutare: il suo costo.
Ho ritenuto di dividere in due parti il progetto:
- 1) Filtro d’ingresso di tipo passa alto
- 2) Stadio amplificatore con MMIC
Progetto e sviluppo
-1) Filtro d'ingresso
Il filtro, di tipo passa alto, è composto da cinque poli; in seguito sono stati aggiunti altri due
poli in parallelo alla capacità d’ingresso e alla capacità centrale, che in una struttura passa alto
sono in serie al segnale.
Il filtro presenta di conseguenza due “notch” sintonizzati nella banda UHF broadcasting (L2)
e nella banda della telefonia cellulare (L1; 900 MHz).
Il calcolo è avvenuto tramite simulatore lineare, trattando le induttanze avvolte in aria;
recentemente il progetto del filtro è stato rivisto per l’utilizzo con induttanze SMD per micro-
onde e circuito stampato (FR4 da 0.8 mm).
Come vedete nella foto, il prototipo è stato costruito saldando le strisce di FR4 (1.5 mm
di larghezza e 0.8 mm di spessore) su un piano ottenuto da un rettangolo di C.S. sempre in
FR4 da 0.8 mm.
L’utilizzo delle induttanze avvolte costringe l’uso di un insieme di strumenti per ottenere il
massimo delle prestazioni, questo problema è stato superato utilizzando le induttanze in SMD
e appropriato C.S. nella rivisitazione del progetto, il cuo layout e riportato più avanti.
Stadio amplificatore con MMIC
Il progetto originale utilizza due MMIC tipo MAR6 (Minicircuits). Questo dispositivo è stato
un buon compromesso sia per il rumore e sia per la dinamica e un altro dato importante è
stato: …. la quantità notevole dei MAR6 ospiti del mio cassetto… .
Oggi quello che i costruttori offrono, in termini di prestazioni, fanno impallidire tutte le soluzioni
ricercate e realizzate; pensate che per ottenere oltre 40dBm di OIP3 nel preamplificatore per i
144 MHz, nel 1995, ho ibridato due “pre” con Norton nel primo stadio e reazione mista nel
secondo stadio con due BFG195 e due BFG135 in totale!
I dispositivi MMIC di oggi offrono un valore di OIP3 superiore a 45dBm e il rumore non supera
i 2 dB (singolo dispositivo).
Questa scelta progettuale, effettuata anni addietro, consente di ottenere un preamplificatore
attuale se si utilizza l’ultima generazione dei MMIC, oppure di utilizzare quanto si riesce a recu-
perare da una precedente realizzazione non più in uso.
Il progetto può quindi ospitare qualsiasi MMIC, recupero da schede varie e fondo dei cassetti,
ricalcolando i resistori di polarizzazione per la corrente suggerita dai costruttori.
La corrente continua, che arriva dal cavo coassiale del ricevitore, è bloccata dal condensatore
da 100pF, posto in uscita dal secondo MMIC, ed alimenta lo stadio attraverso le due resistenze
da 1200 ohm che risultano in parallelo anche con il condensatore.
La corrente continua tramite l’induttanza da 2.5uH (bacchettino di ferrite) che è di blocco per la
radiofrequenza insieme con i due condensatori da 1nF e 10uF rispettivamente, attraverso un
ulteriore parallelo di due resistori da 1200 ohm, alimenta il primo MMIC.
L1 è realizzata con filo di rame argentato da 0.6mm, il diametro per l’avvolgimento è di 6mm,
il numero di spire è di 1+1/4.
L2 si compone di 6 spire, il resto dei dati è come per L1.
L3 e L4 sono identiche, l’induttanza è realizzata con mezza spira realizzata a forma di “U”
rovesciata, il filo e il diametro sono sempre identiche alle altre induttanze.
Nel prototipo è stato omesso il condensatore da 10uF, il funzionamento non degrada e non
sono stati osservati fenomeni d’instabilità.
Nella foto si vede il connettore F lato RX (Out), mentre il lato antenna è connesso tramite cavo
semirigido UT141 e connettore N (ben visibili nella prima foto del prototipo).
Per i condensatori non è stato utilizzato nulla della famiglia RF professionale (ATC) ma dei
semplici ceramici SMD.
Per il parallelo dei componenti di polarizzazione ho adottato la tecnica del pacchetto e salda-
tura verticale (vedi foto particolari qui sopra).
Prestazioni misurate
Il guadagno è di circa 27dB, mentre il rumore oscilla da 4.2dB a 3.5dB da 1200 a 1300 MHz
Misure delle prestazioni e risposta ottenuta dalle vecchie e dalle nuove simulazioni (cliccare su)
La nuova simulazione cambia il valore ai componenti del filtro, questo perché si tiene conto
dei parametri “di dispersione” del circuito stampato (FR4 da 0.8 mm) e dei parametri S dei
dispositivi.
Per chi vuole realizzare il preamplificatore con il C.S. ricavato dalle nuove simulazioni posso
spedire via posta elettronica il DXF, generato dal Layout, e la nuova lista componenti.
Questo progetto e relative realizzazioni sono parte di quanto ho presentato nei primi tre anni
del concorso d’autocostruzione delle Sezioni ARI, che è stato effettuato ad Orvieto durante
lo svolgimento dell’annuale Simposio.
Concorso nato per volontà del comitato regionale ARI Toscana, l’indimenticabile Piero I5TDJ
e tanti altri amici.
Saluti, buon lavoro, Pippo Gristina I0FTG. - ftg.gristina++@tin.it (++ no..spam!)
Inviare commenti e segnalazioni a lidioperugia++@gmail.com -
(++ no..spam!)