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Préamplificateur 70 cm universel

Jean-Matthieu STRICKER F5RCT

Selon les composants équipés, ce préamplificateur est configurable en gain et en bande passante
pour convenir à toute application dans la bande 70 cm. Ce projet de préamplificateur a été déve-
loppé pour précéder un récepteur DVB-C dont la sensibilité de l’ordre de –60 dBm était insuffisante
pour la réception hertzienne en télévision numérique amateur.

Le facteur de bruit est la principale caractéristique d’un pré- Que peut-on demander de plus ?
amplificateur, mais doit-on y mettre beaucoup d’efforts pour Dans la même famille nous trouvons l’ATF58143, qui carac-
rechercher les dixièmes de dB au prix de la complexité et du térisé à 3 V / 30 mA, lui confère des performances légère-
coût ? Nous avons avant tout privilégié une réalisation sans ment inférieures en point de compression (+19 dBm) et en
réglage avec des composants modernes montés en surface point d’interception du 3e ordre qui se trouve à +30 dBm en
(CMS). Le niveau d’intermodulation et le point de compression sortie. Le facteur de bruit optimal de 0,12 dB diffère très peu
ont été également pris en compte pour limiter les désagré- de son frère.
ments en présence de signaux forts et la proximité d’une En parcourant la littérature et les articles de YU1AW, on trou-
émission en 144 MHz. ve ce transistor qualifié d’instable en dessous de 500 MHz si
l’on ne prend pas certaines précautions dans la conception
des circuits d’entrée et de sortie. La simulation de ce pré-
Architecture du préamplificateur : amplificateur sous Ansoft Designer a permis de placer cor-
rectement les points d’adaptation tout en visualisant les
Le synoptique en figure 1 montre l’architecture de la chaine contours d’instabilité.
d’amplification. Le circuit d’entrée du transistor transforme l’impédance de
En entrée, un réjecteur de la bande 144 MHz à faible pertes l’entrée pour présenter le coefficient de réflexion optimal au
empêche la saturation en cas d’émissions à proximité. Un minimum de facteur de bruit. Cette transformation ne se fait
étage à faible bruit (LNA) va donner le minimum de gain pas sans pertes, par conséquent il est impossible d’atteindre
nécessaire. Avant l’amplification de niveau par un ou deux le facteur de bruit optimal donné par le constructeur. Pour le
MMIC de 20 dB, nous avons placé un filtre passe-bande et développement de ce préamplificateur sans réglage d’entrée,
des réjecteurs (optionnels) de la bande ISM centrée sur nous nous sommes fixé un facteur de bruit inférieur à 0,8
433,92 MHz. Suivant les besoins, il est possible d’équiper ou dB. Ainsi il nous est possible d’atteindre des performances
non les étages nécessaires. Pour une application DVB-C en honorables avec des composants courants. Nous avons
modulation 16QAM, on demande >30 dB de gain, un facteur aussi privilégié la réjection de la bande 144 MHz pour éviter
de bruit de l’ordre de 1 dB, une excellente linéarité (IP3) et la saturation et limiter la génération d’harmoniques ; en ATV
un point de compression élevé. Le filtrage et la réjection des cela se solde par une interruption de l’image reçue dès lors
brouilleurs amélioreront le confort en réception. qu’on prend la parole en 144 MHz.
L’étage d’entrée du préamplificateur débute par un filtre
Figure1 : Synoptique de l’architecture du préamplificateur.
réjecteur de la bande 144 MHz. Le condensateur C1 avec la
self à air L1 résonne sur le milieu de la bande 2 m. Dans la
bande 70 cm l’influence de la self L1 devient négligeable,
ainsi la capacité C1 domine et forme un filtre passe-haut à
faibles pertes avec L2 et C2. Malgré l’utilisation d’une self
CMS, les pertes de ce circuit ne dépassent pas 0,1 dB.
L’adaptation au minimum de facteur de bruit est apério-
dique, de sorte qu’il est possible de se passer de réglage
contrairement à une structure LC parallèle. Au cours des
L’amplificateur à faible bruit : simulations (figure 1 et 2) nous avons vu que ce transistor
est très tolérant vis à vis du coefficient de réflexion qu’il faut
Les travaux de recherche ont commencé par de nombreuses lui présenter pour le minimum de facteur de bruit, de ce fait
discussions sur la fréquence locale des ATVistes et un nous avons privilégié un point d’adaptation offrant le maxi-
incontournable parcours sur l’Internet. Le choix d’un bon mum de stabilité.
transistor est primordial pour un bon facteur de bruit, mais La self L3 découplée par C3 apporte la tension de polarisa-
bien souvent on trouve des modèles à faible courant pour tion par le circuit de régulation de courant du transistor Q1.
les bipolaires ou les MOSFET qui sont médiocres en Eloignons-nous un peu de la HF pour étudier ce circuit.
signaux forts. F1CLQ a été de bon conseil pour nous recom-
mander l’ATF54143 au détriment du bon vieux MGF1302 Le transistor ATF est un PHEMT, (MOS à enrichissement) de
limité en point de compression (10 mA de courant drain) et sorte qu’il nécessite une polarisation de grille positive
non caractérisé en facteur de bruit en-dessous de 1 GHz ! contrairement aux transistors à déplétion, comme le MGF
L’ATF54143 caractérisé à 3 V / 60 mA est capable de délivrer 1302 qui a besoin d’une tension de grille négative. L’image
+ 20dBm au point de compression en sortie. Sa linéarité est du courant dans le drain est donnée par la résistance R5. Le
e
remarquable par son point d’interception du 3 ordre qui transistor Q1, monté en source de courant, est chargé par
dépasse +35 dBm en sortie. A 500 MHz, son facteur de bruit R2. La consigne de courant est donnée par le pont de résis-
optimal se situe à 0,15 dB. tances de base R3 et R4. Plus le courant du drain augmente,

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