Высокоомный антенный усилитель Hi-Z RF AMP 06A для радиоприемников + доработка

Это изделие я бы назвал скорее «преобразователь импеданса», чем усилителем. Оно преобразует сигнал от источника с высоким импедансом (например сильно укороченная антенна) в тот же сигнал со стандартным выходным сопротивлением 50 Ом. Подключать можно к радиоприемникам, измерительным приборам. К радиостанции можно только на прием, если нажать тангенту — всё сгорит.



Технические характеристики и внешний вид

Диапазон частот: 1 Гц — 300 МГц
Входное сопротивление: 1 МОм
Выходное сопротивление: 50 Ом
Коэфф. усиления по напряжению: 1
Ток потребления: 5 мА от встроенного аккумулятора
Емкость встроенного аккумулятора: 600 мА*ч
Ток зарядки аккумулятора: 800 мА, порт micro-USB
Габариты изделия: 48 x 45 x 18 мм




Для чего это нужно

Возможно сталкивались с ситуацией, когда появляется хороший связной приемник КВ диапазона, и хочется скорее проверить его в работе. Берем первый попавшийся кусок провода, втыкаем в антенное гнездо… И аппарат кажется что глухой как валенок. На находящийся рядом простой бытовой приемничек слышно кучу станций, а старый военный приемник, или КВ радиостанция, или современный SDR — эти же станции почти не принимают.


Если приемник исправен, проблема в отсуствии согласования входа приемника с укороченной КВ антенной. Входное сопротивление большинства профессиональной связной аппаратуры 50 или 75 Ом. А антенна длиной один… два метра на КВ диапазоне является сильно укороченной, по сравнению с оптимальным размером около четверти L (длины волны) принимаемого сигнала.


Особенно в диапазоне средних волн и первой половины КВ диапазона — там длина волны L от сотен до десятков метров.

Бытовой радиоприемник изначально проектировался для работы с небольшой телескопической антенной. А на связном аппарате ситуация с укороченной антенной выглядит следующим образом:


Импеданс антенны Zант по модулю во много раз больше чем 50 Ом. Поэтому из-за образовавшегося делителя напряжения, сигнал на входе приемника будет очень слабый. Чтобы передать сигнал от антенны в приемник полностью, как раз и служит наша коробочка — по входу согласованная с высоким импедансом, а на выходе совместимая с низкоомным 50 или 75 Ом входом аппаратуры.


Если антенну требуется отнести на расстояние от приемника, для согласования всех цепей устанавливаем коробочку возле антенны:


Ниже результаты практического экперимента с телескопической антенной и SDR приемником.
Слева сигнал от антенны, подключенной напрямую.
Справа — через устройство «Hi-Z RF AMP 06A».


Более интересный эффект получился с ферритовой антенной, включенной в апериодическом (нерезонансном) режиме. По сути это просто 2-секционная катушка, намотанная на ферритовом стержне.


Выходной импеданс такой антенны высокий, зато работает в широком диапазоне частот без перестройки. Как видим из сравнения спектрограмм, с ферритовой антенной коробочка оказалась очень полезной:


Кроме согласования с антеннами, есть и другие сферы применения. Например можно бесконтактно снять ВЧ сигнал при наладке какого-то устройства. Это необходимо чтобы подключение измерительного прибора не влияло на цепи, задающие частоту.

Разборка и доработка

Плата с аккумулятором выдвигается из корпуса после снятия передней панели.


Со стороны аккумулятора на плате нет деталей. Аккумулятор крепится на липучке, которую пришлось удалить, и заменить на несколько слоев толстой липучки. Это чтобы он не прижимался к контактам SMA разъемов.


Вид платы со стороны деталей.
В верхней части собственно «усилитель», точнее повторитель напряжения на операционном усилителе U1. Надпись на микросхеме содрана, но можно предположить что это AD8061 или подобный. По крайнем мере цоколевка и параметры подходят.


В нижней части платы установлена микросхема U2 серии 4056 — широко распространенный контроллер зарядки Li-ion аккумулятора. Резистор R4, задающий ток зарядки, штатно имеет сопротивление 1.5 кОм, ток получается около ампера. На мой взгляд для мелкого аккумулятора это перебор, заменил на 5 кОм. Ток зарядки стал примерно 250 мА, микросхема вообще не будет греться, аккумулятор послужит долго и надежно.

Схема высокочастотной части Hi-Z RF AMP:


Так как питание однополярное, вход повторителя подвешен на половину напряжения питания через высокоомный резистор R7.

Снял АЧХ устройства прибором NanoVNA, для этого его вход зашунтировал ВЧ нагрузкой 50 Ом.


Как видим АЧХ не особо равномерная, и заваливается после 150 МГц. А на КВ диапазоне всё работает отлично.