Mini-Whip 1チップ版 回路図と周波数特性

Mini-Whipの1チップ版の回路図と本家pa0rdt Mini-Whipとの周波数特性を比較してみました。
1チップ版が長波の感度が極端に低いのは、計測方法に問題があると思っていましたが、そうではないように感じています。

僕の場合は短波帯用なので長波の受信感度が悪い理由は追求していません。

回路で変更したのはバイアス回路です。RFCの自己共振周波数が20メガ以上と、数メガ付近に自己共振周波数があるマイクロインダクタよりも短波向きではありますが、いずれにしても自己共振周波数より高い周波数ではコイルはコンデンサになってしまいます。

回路図を眺めていると受信した30メガとかの信号はRFC(この周波数ではコンデンサ)を経由してバイアス抵抗経由でチップに戻ってしまうことに気がつきました。

そこでバイアス回路は電源の影響を受けにくい回路に変更しました。普通は電源ノイズ除去が目的ですが、今回はバイアスのLPFはRFCを素通りする高い短波帯の除去用と割り切りました。

コンデンサの容量を小さくすることで、電源on直後にバイアス電圧が早く安定します。47uFだと、バイアスが安定するのに数十秒～1分以上かかり、同時に利得も段々とあがっていきます。これでは無線でスタンバイしたら信号が聞こえない・・なんてことになりかねません。

0.1uFだと通電直後にバイアスが安定するわけではありませんが、実際の運用上では通電直後の感度低下も気にならない範囲に納まっていると思います。
また、コンデンサを小さくするためにRは大きい方が良く、ADA4817の性能で中波のオバケは気にする必要がありませんから、感度の面でもRは大きい方が良いので1MΩとしました。

中波のオバケはADA4817だと全然気になりません。僕のところは強電界なのでかなり優秀だと思います。

周波数特性でもわかるように、ADA4817に限らずオペアンプを使った1チップ版の場合、理由は不明ですが長波の感度は高くならないようです(当初は測定方法の問題だと思っていました)。

また、R4/R5/C3の組み合わせで利得を得る周波数特性を調節して中波帯では利得が下がるようにしています。
でもADA4817の利得カーブは0が最低で中波帯で減衰しているわけではありませんので、30kHzを中心にしてこんなに減衰する理由は僕にはわかりません。

もしかして、回路のどこかに減衰フィルターとして動作する部分ができてしまっている可能性があります。しかし、短波専用のアンテナとしては願ったり叶ったりの特性ではあります。

長・中波からフラットな周波数特性のpa0rdtのMini-Whipは、実際にワッチすると二桁短波帯の感度に不足を感じます。放送は聞けてもアマチュア無線には感度不足。

そこで今回はADA4817に約10dBの利得を持たせました。二桁短波帯をワッチしても感度不足はほとんど感じません(短縮モビホ並程度かな?)。
グラフで本家と15dB程度の差がでていますが、本家の利得が二桁周波数では落ちているとご理解ください。

昨日の記事の試作基板ではC4とC5がADA4817からちょっと離れて配置されていますが、チップの直近に配置すべきです。
後から気がつきましたが、RFCを基板の中段に配置すれば、下からグラウンドを上に持ち上げてC4とC5を上段に配置できます。また、C6とR6もなるべくチップに近づけてR6から基板の端までを長めに配置して、短くても同軸で配線すべきでした。

なんせ、基板をそのままビニールパイプに入れて屋外の高い場所に設置して電波に晒すわけです。基板上の短い配線でも電波が直接飛び込みますので、なるべく小さい基板にミッチリ詰め込んだ方が良い結果になると思います。