Антенный усилитель на микросхеме SPF5043Z
Приветствую, радиолюбители-самоделкины!
Думаю, каждый хоть раз в жизни сталкивался с проблемой плохо приёма радиосигнала — особенно это актуально на окраинах города либо в сельской местности, где большое расстояние до передающих вышек. Под радиосигналом подразумевается вещание обычного радио — всем знакома эта ситуация, когда чтобы слушать радио без шумов нужно полностью вытянуть антенну да ещё и найти для неё подходящее положение. Также может подразумеваться и вещание телеканалов — ещё не так давно они были аналоговыми, сейчас цифровые, однако вдалеке от вещательных вышек проблема плохого приёма сигнала сохранилась. Решением может стать изготовление хороших полноразмерных антенн и их установка на высоком шесте, однако альтернативный вариант решения заключается в постройке усилителя, который в сочетании с хорошей антенной может дать максимально возможный результат. Если раньше для создания антенного усилителя нужно было собирать довольно заморочистые схемы на транзисторах, которые требовали точной и качественной настройки, которую было трудно осуществить без специальных приборов, то теперь же с современной элементной базой всё стало гораздо проще, а главное, эффективнее. Существует микросхема SPF5043Z, которая с успехом применяется для создания антенных усилителей и облагает следующими характеристиками:
- Рабочий диапазон: 50 МГц — 4 000 МГц, сюда попадают и радиостанции, и частоты передачи цифрового телевидения
- Коэффициент усиления 12 дБ на частоте 1296 МГц и 23 дБ на частоте 144 МГц. С увеличением частоты усиливаемого сигнала снижается коэффициент усиления, однако его абсолютное значение всё равно остаётся очень приличным
- Коэффициент шума от 0,6 до 0,8 дБ
- Ток потребления около 25 мА
И всё это обеспечивает маленькая микросхема в SMD корпусе, которая, к тому же, для своей работы практически не требует какой-либо обвязки, достаточно лишь обеспечить питание и входную-выходную цепь. Схема подключения представлена ниже.
Всего микросхема имеет 4 вывода, два из которых подключаются к земле, один служит входом сигнала, а с последнего снимается усиленный сигнал, одновременно он служит для питания. Несмотря на то, что схема очень простая, ни одними элементами на схеме нельзя пренебрегать, в том числе и дросселем с резистором в цепи питания. Микросхема работает с высокими частотами — максимальная граница по частоте составляет целых 4 ГГц, поэтому важно обеспечить качественное питание с отсутствием пульсаций, для этой цели в питании и стоят фильтры на дросселе и резисторе. Дроссель — любой с индуктивностью 100-200 нГн, способный пропустить ток не меньше 100 мА. Все остальные элементы — обычные керамические SMD конденсаторы и резистор. Использовать в данной схеме выводные элементы не стоит, так как они не лучшим образом подходят для СВЧ монтажа, к тоже же на SMD схему можно сделать совершенно миниатюрной, чтобы встроить в любой подходящий корпус. Сама же микросхема SPF5043Z не такая распространённая, однако её достаточно легко найти в интернет-магазинах радиодеталей, либо на Али. Собирается вся схема на печатной плате, так как элементов не много, делать плату методом ЛУТ и вытравливать её не обязательно — можно прорезать все дорожки резаком на текстолите подходящего размера в соответствии с рисунком, представленным ниже. Данный вариант является проверенным и соответствует правилам СВЧ монтажа.
Х1 и Х2 на схеме — входной и выходной разъём, подключение схемы нужно производить через специальные высокочастотные разъёмы. В крайнем случае можно подпаять плату непосредственно к концам коаксиального кабеля, центральную жилу запаяв на сигнальную контактную площадку, а оплётку — на землю. Схему усилителя можно включить в разрыв коаксиального кабеля, идущего от антенны к устройству, например, ТВ-приставке, однако лучшим вариантов является размещение усилителя непосредственно возле антенны.
Выше представлен процесс изготовления платы — вырезается нужный отрезок текстолита, размечаются места, где нужно снять лишнюю медь, затем механическим инструментом лишняя медная фольга снимается, остаются нужные контактные площадки, которые затем не лишним будет залудить. Затем примеряются и запаиваются все элементы, для ручной пайки достаточно удобно использовать типоразмер SMD 0805.
После пайки нужно смыть флюс — так как устройство работает на высокой частоте, влияние не смытого флюса может быть очень сильным. Напряжение питания схемы составляет 3,3В, его можно взять от соответствующего блока питания. Однако данное напряжение не самое удобное — источники с таким напряжением встречаются не так часто, поэтому по питанию можно установить стабилизатор 78l33, а на вход уже подавать напряжение из диапазона 4-16В, таким образом, схему можно будет запитать уже от любого сетевого адаптера или батареек. Вариант схемы со стабилизатором будет выглядеть так:
После сборки схемы можно приступать к испытаниям. В частотный диапазон усилителя попадают также и устройства, работающие на Wi-Fi и Bluetooth, а также многочисленные системы связи на 433 МГц и 315 МГц, таким образом, сигнал для их приёмником также может быть усилен. Однако стоит учитывать, что усилитель усиливает всё, что есть в эфире — в том числе и многочисленные помехи, которые присутствуют помимо полезного сигнала, поэтому в городских условиях использование усилителя не всегда приводит к положительному результату.
После испытаний можно смонтировать плату в металлический корпус, который станет экраном:
На Али можно купить готовый модуль, сделанный как раз на этой же микросхеме то точно такой же схеме. Однако цена на такой модуль существенно выше, чем цена на отдельную микросхему, поэтому иногда есть смысл сделать своими руками. Удачной сборки!
