Mini-Whip 1チップ版 中波のオバケとサヨナラ

電波の微小電圧をハイインピーダンスで受けて50Ωに変換する仕組みのMini-Whipアンテナを高速オペアンプ1個で置き換えました。

単純な回路ですが、感度はpa0rdtのMini-Whipと同等です。オリジナルで不満だった2次歪みや3次歪みなどが劇的に改善されます。
僕はFENの送信所から4キロ程度ですが、この1チップアンテナならお化けは出ません。

・特徴
Mini-Whipで発生する中波送信所近傍での2次歪みが気にならないレベルまで下がります。
中波のオバケはでません。
50MHzやFM放送、エアバンドのワッチにも使えます。
ノイズキャンセル用のノイズアンテナとして使えます。

・オペアンプ

単純な回路なのでオペアンプの性能がそのままアンテナの性能になります。
今回はアナデバのADA4817-1 SSOP8Pin１回路入りを使いました。アナデバのチップはアマゾンで全国どこからでも購入できます。

ADA4817は裏面に放熱パッド(金属)があります。僕はSSOP14Pin→DIP14Pinの変換基板を加工して放熱処理しました。僕のところでは手抜き放熱対策ですが、5～7Vで10mA程度でチップ温度は35度(周囲温度+8度)です。
僕の手抜き放熱処理が効果的・・・なハズはありませんから、放熱についてはあまりシビアに考える必要はなさそうです。

また、ADA4817は独自に機能を割り当てたピン(1&8Pin)がありますので、配線する時は注意が必要です。回路図には記載されていませんがPDピンは+5Vへ、放熱パッドはGNDに接続しています。

・プローブ

アンテナに相当するプローブは通常切手2枚分程度の面積の金属板(片面プリント基板でも可)が良いようです。
短いワイヤーやクリップなど、金属なら使えますが、あまり大きい(長い)と入力レベルが高くなり、混変調の原因になります。

・利得

Mini-Whipは無利得のアンテナです。同軸給電とした場合、オペアンプには容量性の負荷(長い同軸)がかかりますので出力に50Ωを入れて安定化しています。
でも出力に50Ωを入れるとオペアンプの出力が減衰しますので、ロス相当分をあらかじめオペアンプで増幅しています。オペアンプの利得はR3とR4で調整可能です。オペアンプでの増幅周波数特性はC2で調節します。
アンテナを高く上げる場合はボルテージフォロワーとして感度を落とした方が2次歪みや多信号特性で有利です。ボルテージフォロワーでも十分な感度が得られます。


・周波数特性(短波帯にチューニング済)

本家は長波～20MHzですが、僕が短波帯メインですので、長波と中波の感度が落ちて、短波帯で増幅率があがるように帰還回路定数を設定しています。

短波帯はMini-Whipと同等に受信でき、Mini-Whipは苦手の50MHzやFM.放送、エアーバンドや144MHzまで良好に受信できることを確認済です。

なお、長中波の感度を上げるにはC1/C2/C3を0.1uFとしてください。

またグラフのようにオペアンプの入力バイアス抵抗R1/R2を変更することでも、周波数特性を変更することができます。


・同軸給電

一般的な同軸給電回路です。470uHはRFCを使ってください。マイクロインダクタは自己共振周波数が低い場合が多く、短波帯の感度が6dB以上低下します。

ADA4817は5V以下になると極端に性能が悪化して全バンド高レベル出力の混変調状態になりますので、チップへは必ず5V以上を供給してください。

同軸給電ではRFCと同軸などの給電回路で電圧降下します。僕はこれに気がつかず、10回くらい屋上と自室を行ったりきたりしました。
チップの電源ピンで5V以上必須ですよ。今はシャックから7Vを給電しています。