一款高性能的VHF波段两级天线放大器

　　FM广播一般发射的有效范围为30—100千米。但是如果位于离发射台很远的地区，可能得到的信号十分微弱。甚至会被附近更强大的电台信号所覆盖掉。由于各种原因，人们对于通过电缆系统接收的无线电信号的质量越来越不满。不幸的是，交叉失真和电台前端所产生的其他讨厌效应，在和带来商业效益的高端FM调谐器高质量相对比形成很大差异。一般来说，这种调谐器的使用者都喜欢拥有自己的屋顶天线。如果加上下面介绍的这一款调频天线放大器，就可以获得高质量的远距离台站的立体声接收。使用旧的组合在SangeasATS-803全波段接收机中的放大器、菲利普RR-571调谐器和一个高度约为15英尺的单体4方向立方体天线。采用这一套装置，就可以接收远至500公里的FM电台。
　　
　　【电路介绍】
　　
　　在下面对于本设计的讨论中，可以看到如下相关的重要参数：低噪音系数（约ldB）；高增益（高达40dB）；对于交叉调制作用的低感度。而且此放大器成本低且易于制作。
　　
　　电路如下图所示，其核心是双栅极MOS场效应管T1和T2。T1主要作用为实现低噪声天线匹配，而T2的作用是实现高增益。例外的是天线信号通过源极（S）加到T1管上，因为不象单栅极（G1和G2）一样，Tl已是呈现为低阻抗。需要一个带抽头的调谐滤波器(L1/C2)，使其阻抗与50欧同轴电缆相匹配。
　　
　　对于工作于VHF和UHF频段的放大器来说，双栅极MOS管相对于便宜但有噪声的双极型晶体管或者昂贵且难于得到的砷化镓管来说是极好的替代品。通过调整半可变电位器P1来改变T2栅极G2的偏置电压，电路中的第2个双栅极MOS管的增益是可以调整的。这是控制双栅极MOS管增益的传统方法，但十分有效。设计中的这一控制使你能够精确地得到用于各种应用环境下的增益值。例如：如果你住在离一个大功率VHFFM或TV发射台附近，你会发现高增益会产生交叉调制和其他不希望出现的效应，如：过激振荡或FM波段的啸叫声。
　　
　　为了保证稳定性，电源电压依次通过电解电容和陶瓷电容来分别对于低频和高频信号做去耦处理。两者要尽可能靠近天线来安装。放大器经由低阻抗同轴电缆供电，即通过图中的K2、K3插口接入。射频(RF)信号借助C19从电缆芯线中去掉。电源电压可以通过电位器P2做一定程度的调整。这也可以在一定程度上控制增益。接通电源(POWER ON)指示LED-D2的电流约为lOmA。如果使用的D2电流低，则需要调整增大R8的阻值。为了安全的考虑，建议使用12V DC电源适配器。
　　
　　根据增益设置和所使用的双栅极MOS管的型号不同，本电路的总电流消耗在50—100mA之间。大多数情况下，使用功率大一些的电源更好。

　　结构
　　
　　组装在单面印刷电路板上的放大器电路如下图所示。需要自制的电感元件非常容易制作，结构参数详见元件表。L1、L2和L3绕在4.5mm直径的钻头或铅笔上。L1绕制长度约10mm。扼流圈L4需用一较大电阻绕制。样机中使用的是0.5W的碳膜电阻（也可以使用金属膜电阻），阻值约为1MΩ。

　　
　　双栅极MOS管不仅对于静电放电敏感，而且很容易受错误安装方式的影响。非SMD(表面安装)的型号需要在PCB板上预先钻5mm的孔。在焊接前一定要确认管脚的排列顺序，可以原理图的元件图检查和考虑。本电路可以使用多种VHF/UHFIDG场效应管，参见下表。为了l方便，也可以使用SMD元件。

　　
　　事实上，最好使用带有低噪声性能的BF9XX。虽然这可能意味着要减少一些总的增益。
　　
　　但一定要记住：相对于噪音指标来说，放大器增益是第二位的。实际上电路增益在25dB～40dB之间的任何水平都是可以接受的。电源部分的电路未在PCB板上，当外壳较小时，可以使用飞线接出。
　　
　　放大器电路必须装入到金属盒中。
　　
　　可用普通的同轴电缆连接器作为Kl和K2。样机中使用的是通常用于卫星电视设备的连接器，较为便宜且容易弄到。当然，使用BNC型插头也可以。插座与放大器的输入和输出端之间的连线应该尽可能地短，使用细的同轴电缆，如RG174/U即可。

　　
　　调试
　　
　　调试前，应对焊接点和元件安装位置做最后一次全面的检查，并且在加电前解决所查出的问题。调试时先将所有电位器和微调电容都放到中间位置，然后为放大器加电并检查各点电压与电路图中给定的值有何差别。注意，给出的这些值只是典型值，而并不是必须一丝不变。调谐你的VHF FM收音机约98MHz附近的微弱信号上，然后从后向前调整放大器。先C14，然后C5，再到C2，直到得到最好的接收效果。
　　
　　耳朵和调谐器的信号强度仪表会帮助你找到最佳效果。如果需要，可以用P1来减少或增加放大器的增益。模拟弱信号的一种方法是转动天线离开信号发射台的方向。本放大器电路3dB带宽是10MHz，将所有调谐元件调在中心频率。
　　
　　通过仔细调整微调电容，在牺牲某些增益下带宽可以扩展为20～25MHz。通过拉伸或压紧电感线圈各圈之间的间隙，可以达到最好的调谐效果，当然这种方法仅在特殊情况下使用。
　　
　　【其他波段】
　　
　　本放大器电路经过一定改动还可以用于更高的频率。如：120MHz(VHF波段)：145MHz(2-m无线电爱好者波段)；甚至146～174MHz(PMR波段)。
　　
　　但某些情况下可能需要重绕电感线圈，以便谐振于新的波段。
　　
　　如果发现调整某一个微调电容时不再产生‘峰值’，那么这-UC组合超过了谐振范围。如果缺乏专业测试仪器，来观察何时出现谐振，则只能通过改变线圈几圈圈数来调试。注意观察发生的情况。但不管在那种频率下，这个增强器都能提高普通接收机接收效果。