今回は1200MHzのプリアンプを作ってみました。
以前に製作した1200MHzのプリアンプはキャビティ方式で製作し、NF も非常に低く良く出来上がったのですが、
やはりチップ部品を立体構成で作るのは困難です。そこで、今回は基板タイプで作ってみました。
1200MHz付近は携帯電話で使用されている周波数も多いので、基板上にマイクロストリップラインで BPF(バンドパスフィルター)を作り、比較的に狭帯域に作り上げました。
初段の FET には FHX35LG(富士通)を使用し、基板の材質は PPE の 0.6mm 厚で作り上げました。
バイアス回路はマイナス電源に NJU7660 を使用しています。
回路構成ですが、最初にマッチングセクションを設けて FHX35LG(富士通)につながり、 BPF を経由して MMIC に入ります。各部のラインはすべてマッチングを考えて作っており、 BPF は 1/4λ の共振回路で構成されています。
写真のとおりですが、NF:0.8、GAIN:35dB でした。
1200MHz帯での入力の SWR は 2.0 以下で、出力の SWR も 2.0 以下です。
GAIN: 35dB, NF: 0.8
GAIN の特性も 1290MHz 付近で最大になり、狭帯域であることが分かります。
設計帯域でのリターンロス(SWR = 1.53)も良好です。
プリアンプの基板はマキ電機のケースに収まるようにしましたので、流用が可能です。
今回もこの基板で数枚のプリアンプを作ってみましたが、ラフに作っても NF 0.8 以下、
GAIN 35dB 以上になるようで、定数さえしっかりしていれば再現性も良いようです。
基板を入手した方の為に調整法を解説します。
まず初めに基板に FET(FHX35LG)を取り付けます。FET は静電気に弱いので、取り付けには十分注意してください。
はじめに FET のソースをグランドパターンにつけます。このときハンダを十分しっかり付けてください。
その後にドレイン、ゲートの順に付けると良いでしょう。
基板をケースに取り付け、VCC と貫通コンを接続します。
電源を接続したら、各部の電圧を測定します。
・78L05 の出力側が 5V であること。
・7660 の出力側(5 番ピン)が -5V であること。
1) 調整は 20kΩ の VR でパワーが最大のところにバイアスを調整します。
このときドレイン電流が 10〜30mA でしたら正常です。ドレイン電流の測定は、
ドレイン抵抗 3.3Ω の両端電圧が 0.1V〜0.03V になっています。
もし値が大幅に外れているときは、FET のハンダ付けを見直してください。
それでも駄目なときは、FET を交換してください。
2) BPF の 10pF トリマーで最大ゲインに調整します。
3) FET 入力側のマッチングコイルを調整します。ゲインが上がるように少し変形させてください。
1〜3 の調整を何度か繰り返し、最良点を見つけてください。
コイルの調整ですが、幅を広げたり縮めたりして行います。おおよその幅が 2.5mm 付近が最良になるようです。
以上で調整終了です。FET は熱で出力が下がってきて NF も悪化しますので、放熱は十分行ってください。
また、入力電圧を 7V 程度まで下げるのも良いでしょう。
大まかな調整でも、GAIN 35dB 以上、NF 0.8 以下になると思いますので、ぜひ作ってみてください。
追加情報です。FET によっては発振が起こることが判明しました。
NF が少し悪くなるのですが、安定動作するために回路の定数を一部変更しました。
変更箇所はゲート、ドレインの抵抗値です。
・ドレイン側:10Ω に変更
・ゲート側:51Ω に変更
入力のコイル:幅を 7mm 位まで広げる。
更に回路定数を変更しましたので回路図を参照してください。
FET のゲート、ドレインの抵抗値、入力のコイル L を変更、BPF のトリマーを 5pF に変更しました。
更新:2004.07.30