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2013年7月 6日 (土曜日)

1チップアンテナ動いちゃいました

1 Mini-Whipの動作原理が単純なインピーダンス変換であることを知って「オペアンプでできるのでは?」と思ったのが2次歪み改善のきっかけでした。
回路のお勉強とかオペアンプの検証を兼ねて2次歪みを改善できれば・・・と始めたわけです。

平行して、広帯域のインピーダンス変換に最適なオペアンプを探しました。見つけたはアナデバのADA4817
FET入力で入力インピーダンスは500GΩ、–3 dB BandwidthがVOUT = 2 V p-pで200MHz、スルーレートやセットリングタイムもとても高速です。

それに歪みが少ない。Harmonic Distortion  f=10 MHz, VOUT=1V p-p, RL=1 kΩで2次歪み−68/3次歪み−66dBcなんです。これならMini-Whipででてくる中波のオバケは消えそうです。
11_2仕様書にも「広帯域インピーダンス変換アプリケーション向けに最適です。」って書いてあるんです。
まさに1チップアンテナにうってつけsign01

3個ほど注文してあったADA4817が昨日届きました。
パッケージはSSOPの8Pinですから変換アダプターに乗りますが、ADA4817は裏面に放熱パッドがあるんです。

放熱パッドが付いてるチップは「アッチッチ」になるというのが僕の経験則なので、真面目に放熱対策をするとにしました。基板作るならスルーホール一個で裏面のべタアースにハンダ付けで事足りますが・・・。
秋月のSSOP8Pin→DIP8Pin変換基板だと、放熱パッドがスルーホールにショートしちゃいます。それに放熱パッドも浮いて放熱できません。

そこでSSOP14Pin→DIP14Pin(幅広)変換基板の裏面を削って不要なパターンを無くしてから、中央に2mmΦの穴を開けて、変換基板の裏面から表に巻くように銅テープを2枚重ねて貼って放熱板としました。チップの放熱パッドは変換基板に開けた穴から見える放熱パッドを銅テープにハンダ付けして、熱を銅テープに逃がすように工夫しました。

変換基板に載せたADA4817でブレットボードにボルテージフォロワー回路を組む時に、このチップは極端に入力イAda4817ンピーダンスが高いし、ものは試し・・・と計画を変更、チップの入力にプロープを取り付けたところ、机の上に置いた状態で中波放送がガンガン受信できるのです。

入力ピン直結ではマズイので、電源電圧の中点でバイアスして、コンデンサでカップリングしてプロープに接続したら安定して受信できるようになりました。
ですから回路は設計したというよりも入力にバイアスかけたボルテージフォロワーそのまま・・・なんです。芸がありませんcoldsweats01

とても単純ですが、本家と比較してみると、過去最高の感度で本家に負けない感度ではありませんかsign03
計測後、イソイソと屋上であがってテスト設置してみると・・・・・スバラシイ。

以前の記事の同様なグラフと比較してみてください。2次歪みが綺麗サッパリ消えています。最初1.5~3メガが綺麗なので、失敗したのかと思いましたヨ。
Ada4817_2
単純だし、工夫もないけどノイズアンテナとして上手く動作してくれるよう、もう少しチューニングしてみます。
これで160mでもノイズキャンセルできるようになるかもhappy02

なお、屋外のデータは両方とも同軸による容量性負荷を考慮して出力に50Ω入れています。本家Mini-Whipよりも6dB程感度が落ちています。
ADA4817には余裕があるので利得を持たせて感度を補ってみるつもりです。

アンドロメダさん、Hiroshiさん、コメントありがとうございました。とても励まされました。
完成にむけて、もう少し頑張ります。
探せばADA4817よりも良いチップがあるように思います。

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コメント

1チップMini-Whipの完成ですね。特性も素晴らしい。
裏面パッドの処理を除けば、難易度もあまり高くなさそうなので、送信所近くの人にはうってつけですね。

投稿: HIroshi | 2013年7月 6日 (土曜日) 08時56分

おめでとうーございます!!
HFだけでは無くVHFでも行けそうですね。
従来受信でもアンテナを波長に合わせて更にインピーダンスを合わせて広帯域なんて魚の骨の様なアンテナでないといけないと思ってましたが
ハイインピーダンスで微小アンテナで電圧だけ受ければ実用に成ると分かって
大変素晴らしい事だと思いました。

投稿: アンドロメダ | 2013年7月 6日 (土曜日) 17時05分

Hiroshiさん
ADA4817ですが、一時間通電して33度程度です。ボルテージフォロワーなら5V10mA程度なので、放熱処理は不要かも。
但し、変換ソケットのスルーホールはカプトンシートなどで耐熱絶縁処理が必要ですね。

投稿: JI1ANI/福井 | 2013年7月 6日 (土曜日) 22時43分

アンドロメダさん
折角なのでFETのソースフォロワーはもうちょっと追い込みますよ。なんせミニホイップの基板は3枚ありますので、ソコソコにはしておきたいと思っています。
まずはSG代わりのDDSの高調波対策から始めます。

投稿: JI1ANI/福井 | 2013年7月 6日 (土曜日) 22時45分

凄い!昨今の半導体技術極まれりですね。
続く記事も楽しみです。

投稿: 免許取得前 | 2016年3月22日 (火曜日) 08時20分

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