突然ですが、高周波増幅初段の設計もどきその１

１．前節で、ダイレクトコンバージョン受信機もどきへの道が $\vspace{1pt}$ 開けました。

　

そんで、実際に、お空の電波を受信して、聞いてみたくなりました。

　

個々のデバイスの動作も、まだ、よく解らん所があるのですが、やってみましょう。

　

Trは、おなじみの2SC1815を使います。

増幅器の帯域を制限すると、NF（ノイズフィギア）が、飛躍的によくなるので、

「これは、いける！」と、感じたのです。

増幅器の入出力、共に、共振器を使います。

　

２．入力段の設計

　

入力段の設計の前に、増幅器の入力インピーダンスを、測っておきます。

ここで言う、入力インピーダンスとは、Ｑ１のベースでのインピーダンスの事です。（Ｖb / (Ｉｂ（Ｑ１) ）。

まず、増幅器の、DC的な、オペーレーションポイントです。

例によって、LinearTechnology社のSwitcherCad3(フリーのスパイス）を使います。

MATH

MATH

エミッタ電流は3.3mA程になりました。

　

ここで、Ｑ１のベースでの、入力インピーダンスを測ります。

ＡＣ解析をしておいて、Ｖb / (Ｉｂ（Ｑ１) を計算してもらいました。

MATH

ベースでの、入力インピーダンスは、７ＭＨｚで、90～100 $\Omega$ になりました。

この入力インピーダンスに合わせて、Ｌ－マッチ、共振器を設計します。

MATH

図では、負荷520 $\Omega$ になってますが、実際の計算は負荷Ｒ１＝１００ $\Omega$ で計算してみました。

共振器のＱ、Ｑｆは、120で計算しています。

Ｑ１の入力インピーダンスに合わせるのは、ノイズマッチでは、ありませんが、

この辺は、後の課題に、致します。

計算は、こんな具合です。

$R_{1}=100$

$R_{2}=100000$

$Q_{f}=120$

$R_{3}=100000$

, 解は:

, 解は:

$\vspace{1pt}$

, 解は:

$\vspace{1pt}$

アンテナ 50 $\Omega$ ー L-match ー 100ｋ $\Omega$ －共振器ー負荷100ｋ $\Omega$ ーL-match －負荷100 $\Omega$

と、変換しました。（100ｋ $\Omega$ は、欲張り過ぎましたか...）

MATH

負荷を、R2と、R3に分けているのは

ネットアナで測定しているので、R2で何ｄBか、計算上知りたいからです。

尚、カップリングのC8,C9、及び共振器のC7と、

Cは全て、エアートリマコンデンサで調べてみました。

MATH

MATH

所で、V(out)の計算値は　-9dBです。

では、ここでの電力は、何ｄBでしょうか？

やはり、-9ｄBになります。

何故なら、

　

-9dB＝20log　V(out)/１＝20log　V(out)

　

一方

ここでの電力値は

　

10log　V(out) ^2＝20log　V(out)＝-9dB （AC入力は　１Vで、負荷は50Ωで、一定だからです。）

　

これで、合ってるでしょうか？

　

では、R2の100Ωの所では、電圧は何ｄB？　電力は？

　

R2、R3　共に　５０Ωなので、消費電力は同じです。

従って、

　

電圧は、6ｄB上の -3ｄB

　

そしたら、電力の方は、先ほどと、同じ考えで

　

電力も　-3dB

　

と、言うことに,なりませんか？　

　

電力は、下の抵抗の所では　-9ｄBやったから

　　それより、3dB上の　-6ｄBの、ような気もするのですが...　

　

よう、わからん、　(^_^;;

　

これは、上の抵抗での電力は、抵抗値が100Ωだから、違ってくるようです。

　

Ｒ＝５０Ωとすると

　

入力電力は

　

１＾２/Ｒ

　

一方、上の抵抗での電力は、（Vは、下の抵抗での電圧とすると）

　

(2Ｖ）＾2/（２Ｒ）＝2*V^2/R

　

と、下の電力の2倍になります。

　

だから

10log　出力電力/入力電力　＝　10log　　（（2*V^2/R）　/　１/R）　＝　10log　2*V^2

　

＝10log　2　＋　10log V^2 ＝　10log　2　＋　20log V（＝-9dB）

＝ー-5. 9897

　

あれれ、やっぱり　-6dBになるではありませんか？

やはり、わからなくなってきました...ふんぎゃあ－ー

　

電圧の変化が　6dBであれば、電力の変化も　やはり、6dBであることは、間違いないと思いますが...（抵抗値が同じであれば）

　

（従って、電圧で測定していても、-3dB地点（エネルギーが1/2）で、Qを測定するのは、正しいと思います。

ですので、-6dB地点（エネルギーが1/4）で計測するのは、別の計測の仕方だと、思います。）

　

　

(ところで、ネットアナのdB値は、電力値です。説明書で、確認済み）

　

　

　

エアートリマコンデンサで、調整すると、同じ周波数でも

色々なQ値を採る事ができます。

MATH

MATH

MATH

Qを高く採ると、ロスが増えることがわかります。

しかし、同じ位のロスでも、調整によって、Q=130位、Q=84位に、採る事ができますね...

Q=120位が、いいのかな？

コイルは、アミドンの＃６材（黄色）T-50で43回位でした。

この材質では、Qは200超まで、いけるようです。

（アミドン社、トロイダルコアのQカーブ特性表をご覧下さい。「トロイダルコア活用百科」p.394にも出ています。）

エアートリマコンデンサは、フィリップス社のものを使いました。

　

しかしー、いよいよ増幅器と組み合わせようと思って

　

2階建てのユニットを作り、測定してみると、Ｑが落ちとりました...

空中配線のほうが、Ｑ値がよかった...　

　

　

H.16.6.22

This document created by Scientific Notebook 4.1. この文書は次の製品で作成しました Scientific Notebook 4.1.