【火腿DIY】70厘米波段V/U模式衛星接收前置放大器噪聲系數低至0.55dB，增益達22dB

在400MHz時，其噪聲系數低至0.55dB，增益達22dB，P1dB增益壓縮點為21.2dBm（超過100mW）。

70厘米波段V/U模式衛星接收前置放大器

作者：David Bowman G0MRF

若您在VHF及以上頻段操作，想必深有體會：抵達天線的微弱信號，往往會在連接天線與收發機的同軸電纜中完全衰減殆盡。為緩解此問題并提升接收性能，有兩種主流解決方案：其一是購置新型低損耗（通常價格昂貴）的同軸電纜；其二是安裝低噪聲放大器（LNA）靠近天線。此前，前置放大器套件的首選供應商是薩姆·朱厄爾（G4DDK）。如今薩姆將更多時間用于操作無線電設備，而非包裝套件。但他慷慨授權英國AMSAT組織生產其PGA432設計的改良版(1)。這款70厘米波段前置放大器的核心采用Mini-Circuits PGA-103單片放大器(2)，該器件內部實現50歐姆雙向阻抗匹配，工作頻率覆蓋50MHz至4GHz。在400MHz時，其噪聲系數低至0.55dB，增益達22dB，P1dB增益壓縮點為21.2dBm（超過100mW）。盡管參數理想，但寬帶器件在實際應用中易放大雜波導致接收機過載。因此，使用寬帶放大器時，添加濾波器消除干擾頻率是良好實踐。這在V/U模式衛星通信中尤為重要——當試圖接收70厘米波段微弱信號時，相距僅數米的天線正通過2米波段發射強信號。

電路描述

電路圖如圖1所示。輸入信號經N型接口J1接入，首先通過由C1、L1和C2組成的上通濾波器。此外，C3與L2構成高Q值串聯陷波濾波器，調諧至2米波段，可將145MHz上行信號衰減超過30dB。圖2展示了頻譜分析儀測得的陷波深度曲線。

在PGA-103放大器輸出端，信號經C5電容交流耦合至低通切比雪夫濾波器（C7、L4、C8），其截止頻率約為470MHz。輸入輸出濾波器的組合形成帶通濾波效果：在70厘米波段提供充足增益，同時將179MHz和595MHz頻率增益降至0dB。最后通過R1、R2和R3組成的3dB衰減器將70厘米波段總增益降至16dB，既能補償同軸電纜損耗，又可避免接收機過載風險。PGA-103由U1（78M05線性穩壓器）提供的5V電源供電。若需直接為前置放大器供電，PCB板上U1輸入端設有供電焊盤。更便捷的方式是通過同軸電纜供電——包括IC9700在內的眾多無線電設備現已將此功能作為標準配置。射頻信號通過電容C11耦合至輸出接口。放大器所需直流電源由電臺經同軸電纜傳輸，經射頻扼流圈L5送入5V穩壓器U1。PGA-103在5V供電下約消耗84mA電流。

結語

本項目源于筆者嘗試在RS-44頻段聯絡電臺的實踐。盡管在2米波段和70厘米波段同軸饋線中使用了多種濾波器，我始終會遭遇不同程度的2米波段信號串擾。然而當深夜在RS-44波段測試本設計原型時，我以40W功率運行2米波段，驚喜地與Jerry W8LR、PD4HDB及N1IPA成功通聯，全程未出現任何干擾痕跡。濾波器的使用確實對整體噪聲系數造成了輕微影響。Sam的原始設計噪聲系數為0.75dB，而未經優化的本設計典型樣品實測值為1.0dB。圖3和圖4展示了僅含20個元件的成品前置放大器PCB板。包含壓鑄外殼和N型連接器的套件將通過AMSAT-UK商店直接向會員提供，非會員可通過以下鏈接購買：

(1) http://www.g4ddk.com/Products.html

(2) https://www.minicircuits.com/pdfs/PGA-103+.pdf