Simple  RF generator 2400/2700Mhz con BFR91A

"Radio Corner"  di R.Chirio

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 Premessa 

Gennaio 2018 

 

 

  

Questo è lo schema di un multivibratore astabile, usato per generare forme d'onda quadra simmetrica quando i componenti speculari hanno lo stesso valore. In genere è usato solo più come configurazione didattica e/o per generare forme d'onda quadra in bassa frequenza, difficilmente si vede questo schema per generare frequenze maggiori di qualche Mhz.

Provando a fare un generatore RF con questo schema ho ottenuto ottimi risultati in banda VHF, pertanto ho provato a salire di frequenza utilizzando i transistor BFR91A già usati in altri progetti, ebbene il funzionamento fino a oltre 3600Mhz è possibile, il tutto lavora bene anche solo assemblando in aria i pochi componenti.

    

Questo è il montaggio sperimentale del circuito su basetta, si notano i 4 x condensatori da 1pF in serie per ogni ramo,  questa è la configurazione che lavora a 3200MHz. Curare bene le connessioni, i terminali devono essere i più corti possibile. Se disponibili, usare solo componenti SMD.

  

 Schema elettrico 

- Lo schema del generatore è molto semplice, si tratta di un oscillatore astabile simmetrico, la particolarità è che  viene fatto lavorare in RF. Simile a quello in VHF che usa 2N2222A

 

- Possiamo prelevare il segnale in uscita da entrambe le parti sul collettore di Q1 e Q2, tra loro sarà sfasato di 180°. Non facile da farsi un secondario che prenda segnale da entrambi gli avvolgimenti potrebbe dare maggiore segnale in uscita e migliore accoppiamento.

 

- Il condensatori C5 e C6  riportano il segnale invertito al transistor opposto, avviando così un'oscillazione continua.

- Cambiando il valore dei condensatori è possibile avere una ampia variazione della frequenza in uscita.

 

C5=C6 =  1pF    f=1400Mhz

C5=C6 =  0.5pF    f=2400Mhz

C5=C6 =  0.33pF    f=2800Mhz

C5=C6 =  0.25pF    f=3100Mhz

 

- Utilizzando un assemblaggio più compatto è pensabile di salire ancora di frequenza, ma non ho condensatori più piccoli di 0,25pF, già lo 0.25pF è realizzato con 4 x 1pF SMD 603 in serie.

 

- Le resistenze R3 e R4 determinano la polarizzazione del transistor e concorrono anche al valore della frequenza, per arrivare al limite delle frequenza in alto, dobbiamo usare il valore più basso possibile, con 10K si ha il funzionamento migliore, portandolo a 8.2k non ci sono aumenti del segnale in uscita, si aumenta solo la corrente nel transistor. 

 

- Le resistenze R1 e R2 limitano la corrente del Q1 e Q2 a un max di 40mA con alimentazione 9V, durante le prove consiglio di non superare i 9V altrimenti si rischia di bruciare il transistor. 

 

- Per induttore di arresto si utilizzano 2, 3 perline di ferrite infilate su un terminale da 0,7mm, va bene il ritaglio terminale di resistenze. Il tutto raccolto più possibile saldato vicino al condensatore di disaccopiamento C2 tipo ceramico.

 

- Le bobine  L1 e L2 sono realizzate direttamente dal terminale collettore del BFR91A la lunghezza determinerà il migliore rendimento per la frequenza in uso, da provare anche solo 5mm dal transistor al punto comune con frequenze maggiori di 3Ghz. Stiamo parlando di valori da 2-4nH difficilmente misurabili, forse più facili da calcolare con formule matematiche.

  

 

- Il tutto va inserito in un contenitore metallico per evitare irradiazioni dirette, che possono disturbare le trasmissioni tipo WiFI ed altri in questo range di frequenze.

 

- Con batteria 9V il segnale in uscita ha sempre un valore interessante compreso tra 10dBm a 1400Mhz  fino ai 0dBm a 3200Mhz.

 

    

       

 Segnale Uscita

       

Questo è il segnale in uscita su carico 50 ohm, siamo a 3200Mhz con 0dBm 

    

 Aumento potenza in uscita.

Questo è lo schema consigliato per aumentare la potenza in uscita, da ottimizzare i valori sullo stadio amplificatore in funzione della frequenza di lavoro.

Nelle condizioni migliori, possiamo arrivare fino a oltre 500mW in uscita. Dal catalogo Mini-Circuit il più adatto per dare pilotaggio al BFQ19 è:  ERA3+ con guadagno di +17dBm a 3000Mhz. Vedi Mini Circuit Amplifiers

Da provare l'aggancio in frequenza tramite oscillatore a quarzo come per VHF Generator.

  

 Applicazioni

Visto il largo spettro di frequenze che si possono generare le applicazioni sono molte:

- Esperimenti su microonde

- Prove su antenne

- Verifiche su componenti tipo filtri o amplificatori

Non sempre serve un segnale superiore a 0dBm, pertanto sempre restando dentro a un contenitore metallico si può attenuare di molto il segnale con partitore resistivo SMD.

          


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