Quater wave line preamplifier


Il existe de très nombreuses descriptions de préamplificateurs VHF à transistors, toutes plus élaborées les unes que les autres.
Une recherche rapide sur internet vous le confirmera.

Dans la foison de schémas ainsi mise à disposition sur la toile, on trouve une écrasante majorité de circuits utilisant des selfs bobinées pour les accords d'entrée/sortie.
Ce type de construction est hyper classique, mais comporte un défaut parfois gênant: une trop grande largeur de bande passante...

En effet, la profusion d'émetteurs VHF, parfois très puissants dans le voisinage d'un récepteur VHF génère quantité de "rossignols" et produits d'intermodulation divers, difficiles à éviter.

Un amplificateur d'antenne efficace doit rejecter au maximum la partie du spectre "sans intérêt" pour réduire les inévitables nuisances induites par un manque de sélectivité de l'étage d'entrée.

Dans ce cas, une augmentation du facteur de qualité du circuit d'entrée permet d'améliorer considérablement la rejection des signaux hors bande.
Le remplacement des selfs d'entrée traditionnelles par des lignes quart d'onde permet d'approcher le but recherché.

En respectant les règles de l'art, et avec un minimum de soin à la construction, on obtient ainsi une bande passante de 600 Khz à -3DB.
Ce gabarit de réception est particulièrement indiqué pour la portion de bande 144/144.4, ou se concentre le trafic longue distance SSB/CW.
Un alignement de la fréquence centrale sur 144,200 permet la réception "propre" de 144 à 144,400 avec une bande passante dont la variation d'amplitude reste inférieure 1,5 DB aux extrémités.

La réalisation d'un tel préampli ne comporte aucune difficulté particulière, hormis le respect scrupuleux des différents écrans de blindage qui conditionnent la parfaite stabilité HF de l'ensemble. 
      

Réalisation mécanique.

Quarter wave line preamp

La proximité d'installations VHF commerciales puissantes à proximité d'une station d'amateur peut parfois s'avérer très pénible pour la réception des signaux faibles sur la bande 144-146 MHZ.

Certains récepteurs du commerce, dont les filtres d'entrée s'apparentent au modèle "passe-tout" sont de véritables usines capables de mélanger entre eux tous les signaux issus de l'antenne, pour créer une invraisemblable quantité de produits indésirables.

Un bon exemple de signaux extrêmement puissants rayonnés en VHF est fourni par le radar "GRAVES" de Broye les pesmes (70).
Des dizaines de KW sont rayonnés en permanence, sur 143,050 MHZ par ce système de surveillance de l'espace.

Pour minimiser au maximum les effets de ces signaux particulièrement gênants pour la réception VHF, des méthodes bien éprouvées ont été déployées.

Il convenait de construire un préamplificateur pour signaux faibles, dont la bande passante d'entrée serait tout juste suffisante pour laisser passer la partie du spectre souhaitée, tout en atténuant le plus fortement possible les signaux hors bande.
Le circuit oscillant d'entrée se devait donc d'avoir une qualité bien supérieure à celle rencontrée à l'ordinaire.
Un accord à ligne quart d'onde en laiton a été retenu en raison de son facteur de qualité (Q) très élevé. 

Le préampli est construit dans un boîtier de récupération en laiton étamé de 1mm d'épaisseur.

Les dimensions internes sont de 28mm (Hauteur) x 80mm (largeur) x208mm (longueur).

Les différentes cloisons de blindage ont été découpées dans des chutes de circuit imprimé double face d'épaisseur 0,8mm. (du 1,6 convient également.)

Le couplage entre les lignes et l'entrée, comme pour la sortie, est réalisé en cuivre émaillé de 1,5 mm de diamètre.
Du fil argenté convient également bien pour cet usage.

Les liaisons entre les lignes et les traversées isolantes téflon coté transistor sont réalisées avec un fil de section identique.
VHF BF998, quarter wave line vhf

La partie supportant le transistor, dont le boîtier est absolument minuscule, est réalisée sur un petit bout de cuivre/époxy dont les dimensions sont ajustées pour une insertion directe entre les deux cloisons de blindage.

Les connexions d'entrée, (gate) et se sortie, (drain) sont soudées directement sur les deux traversées téflon correspondantes.

La plaque de support est soudée directement entre les deux cloison, et un seul fil réalise la liaison entre G2 et le +12V, à travers une résistance de 100K.

Lorsque le fonctionnement de l'amplificateur s'avère correct, à l'issue des premiers essais, un blindage supplémentaire (époxy cuivré 0.8mm) sera soudé entre les deux cloisons de blindage, à environ deux mm du dessus, pour compléter encore la séparation entrée/sortie, masquant ainsi le petit circuit comportant le transistor.

Les réglages sont très précis, mais peuvent, faute de matériel adéquat, êtres exécutés avec un récepteur 144, et en utilisant la porteuse d'un petit transceiver type walkie talkie tenu à la main, et dont on aura minimisé fortement la puissance d'émission.

Les réglages définitifs doivent impérativement se faire avec le couvercle fermé et vissé, sans quoi tous les paramètres seraient totalement faussés.

En connectant une antenne en entrée du préampli, et un récepteur directement en sortie, on peut avoir très rapidement une appréciation du fonctionnement pour les premiers essais.

L'image ci-contre a été fortement grossie, et, malheureusement, la qualité s'en ressent.

Les lignes en laiton proviennent de grandes surfaces de bricolage, et sont vendues en barres de 1 mètre.
Leur épaisseur est de 2,5 mm, et leur largeur de 7,5 mm.

Les deux lignes sont centrées entre le bord du boitier et les cloisons de blindage, qui sont chacunes à 30 mm du bord du boitier .
Les deux blindages dont donc espacés entre eux de 20mm, moins leur propre épaisseur. 

Les dimensions utilisées dans ce montage sont annotées sur le schéma électrique, à la fin de cette description.    
VHF BF998, quarter wave line vhfSignal d'entrée en mode mesure: le niveau de référence est à -30 Dbm.
VHF BF998, quarter wave line vhfLe niveau du signal après passage dans l'ampli, atteint -11 Dbm, ce qui nous donne un gain mesuré de 19 db.

Les différentes annotations visibles sur l'écran de l'analyseur de spectre permettent de situer facilement les conditions de mesure.

Le facteur bruit n'a pas été mesuré.
En théorie, selon le constructeur du transistor, Philips en l'occurrence, il se situe aux alentours de 0,6 Db, dans le meilleur des cas.

Lorsque le circuit est réglé sur 144,200 Mhz, l'atténuation est de -1,2 DB à 144,000 et 144,400 MHZ.

Le radar graves sur 143,050 se trouve quant à lui atténué de -4DB part rapport au niveau présent à l'ENTREE de l'amplificateur, grâce aux performances du circuit d'accord à lignes.

Malheureusement, de par son principe, ce circuit ne peut être miniaturisé sans que les performances s'en ressentent.
Mais, après tout, quelle importance, s'il ne doit être utilisé qu'en station fixe.

 
VHF quarter wave line preamp

Le schéma



Sauf oubli, toutes les cotations ont été représentées.

Il n'est pas nécessaire de les respecter aveuglément.
Une tolérance de + ou - 1 mm est acceptable.

Le montage peut être alimenté par la borne +12V, ou directement par le cable coaxial, en remplaçant simplement le condensateur de 330 pF entre la ligne de sortie et la prise BNC par une liaison directe en fil de cuivre de 1,5 mm de diamètre.

Liens

La lecture des quelques réalisations pointées par les liens qui suivent ne pourra qu'inspirer nombre d'entre les visiteurs qui parcourent cette rubrique.
Puissent-ils y trouver l'inspiration!...
 
144MHZ VHF preamp
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Derniére mise à jour le samedi 10 juin 2017