Для повторения радиолюбителями предлагается относительно простой антенный усилитель телевизионных сигналов диапазонов MB и ДМВ

Усилитель, принципиальная схема которого изображена на рис. 1, состоит из двух каскадов, собранных по схеме с ОЭ и охваченных общей цепью отрицательной обратной связи (ООС) по постоянному току через резистор R2. ООС по переменному току при этом незначительна.

Широкополосный антенный усилитель ТВ сигналов

Основное усиление сигнала обеспечивается первым каскадом. Второй каскад, охваченный параллельной (через резистор R1) и последовательной (через резисторы R4 и R5) ООС. служит для выравнивания суммарной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилителя. Конденсаторы С4 и С5 в эмиттерной цепи транзистора VT2 (при указанных значениях емкости) корректируют АЧХ в области нижних и средних частот полосы пропускания.

Особенность усилителя заключается в том. что резистор R1 выполняет три функции: служит нагрузкой транзистора VT1. создает параллельную ООС транзистора VT2 и вместе с транзистором VT1 образует делитель напряжения для питания базы транзистора VT2. Это позволяет на несколько децибел увеличить коэффициент усиления по сравнению с традиционными усилителями [1. 2] и уменьшить число применяемых элементов.

На рис. 2 представлены АЧХ трех усилителей, собранных по рассмотренной схеме, но с различными транзисторами: 1 - на КТ3101А-2; 2 - на 2Т657А-2; 3 - на КТ368А. В случае применения транзисторов КТ368А в цепи эмиттера транзистора VT2 установлены резистор R4 сопротивлением 390 Ом и конденсатор С4 емкостью 30 пФ (элементы R5 и С5 отсутствуют). Исследования проведены в 50-омном тракте с использованием измерителя частотных характеристик XI-43. Коэффициент стоячей волны (КСВ) усилителей со стороны входа лежал в пределах 2...2.5.

Широкополосный антенный усилитель ТВ сигналов

Анализ характеристик показывает, что максимальная рабочая частота усилителя достигает 0.2...0.25 от граничной частоты используемых транзисторов. Поэтому в усилителях ДМВ желательно применять маломощные СВЧ транзисторы, предназначенные для работы в каскадах, собранных по схеме с ОЭ (два вывода эмиттера) и имеющие граничную частоту более 3 ГГц. Только для диапазона MB подходят ВЧ транзисторы с граничной частотой не менее 1 ГГц.

В усилителе применены резисторы МЛТ и конденсаторы К10-17. но подойдут КМ и КД. Все элементы должны иметь минимальную длину выводов.

Усилитель собирают на плате из фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 3. Резистор R1 припаивают к выводам транзистора VT2, разместив его над ним (если транзистор с пластинчатыми выводами).

Широкополосный антенный усилитель ТВ сигналов

Напряжение между коллектором и эмиттером транзисторов VT1 и VT2 приблизительно равно 4 В. Этого добиваются подбором резистора R2. При мощных мешающих сигналах на входе усилителя устанавливают фильтры, параметры которых указаны в [2. 3].

Литература

  • Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной технике: Схемы, блоки. 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Связь. 1990.
  • Нечаев И. Комбинированные усилители ТВ сигналов - Радио. 1997. № 10. с. 12. 13.
  • Нечаев И. Сумматоры телевизионных сигналов. - Радио. 1996. № 11. с. 12. 13.
  • Автор: Н.Туркин, г.Санкт-Петербург

    При приеме телевизионных сигналов в диапазоне ДМВ многие владельцы телевизоров вынуждены использовать несколько разных антенн, что, порой, может породить специфические проблемы, связанные с суммированием сигналов. Решить их помогут антенные усилители, обеспечивающие не только усиление сигналов, но и их фильтрацию.

    Одна из проблем, с которой телезрителям приходится иметь дело при просмотре телевизионных программ, - необходимость приема сигналов с разных направлений и с различными уровнями. Это вынуждает их применять две и более направленные антенны, а при малом уровне сигнала - активные антенны [1, 2] или антенные усилители [3- 5], приходится включать сумматоры или разветвители телесигналов [6]. К сожалению, все это часто не обеспечивает желаемое качество приема. Причина этого не обязательно кроется в плохом фидере или неудачном его согласовании. Если, например, у вас есть несколько антенн, рассчитанных на работу в одном диапазоне, то прием одного и того же сигнала, особенно мощного, будет возможен двумя и большим числом антенн. Однако в этом случае из-за различного времени распространения сигнала в фидерах появляется многоконтурность или размытость изображения, хотя уровень сигнала вполне достаточен для высококачественного приема.

    Этот недостаток можно устранить, применив полосовые фильтры или селективные усилители, которые выделяют один или несколько сигналов, принимаемых одной из антенн, и подавляют мешающие. И так - после каждой антенны, фильтруя при этом разные каналы. Затем все сигналы суммируют. Для диапазона MB эту задачу решают использованием усилителей и фильтров, рассмотренных в [7]. Для диапазона ДМВ описаний таких конструкций почти нет. Поэтому здесь описаны варианты селективных усилителей именно для диапазона ДМВ.

    Следует, однако, обратить внимание на то, что применение фильтров не всегда целесообразно (хотя и допустимо). Дело в том, что, во-первых, фильтры вносят затухание, и при приеме слабых сигналов это может сказаться на качестве изображения. Во-вторых, АЧХ фильтров, особенно узкополосных, существенно зависит от их согласования с соединительными кабелями. Поэтому даже небольшие изменения в сопротивлении нагрузок могут сильно менять АЧХ и снижать качество приема. Чтобы устранить этот нежелательный эффект, на входе и выходе фильтра нужно установить усилительные каскады.

    Принципиальная схема селективного усилителя для выделения одного или нескольких близко расположенных сигналов показана на рис. 1.

    Селективные антенные усилители ДМВ

    В устройстве применен полосовой фильтр из двух связанных контуров L2C7 и L3C9. На входе фильтра установлен усилительный каскад на транзисторе VT1, а на выходе - два каскада на транзисторах VT2 и VT3. Общий коэффициент усиления достигает 20...23 дБ, а полоса пропускания определяется полосовым фильтром.

    Сигналы, принятые антенной, поступают на фильтр C1L1C2, который подавляет сигналы с частотой менее 450 МГц. Диоды VD1, VD2 защищают транзистор VT1 от мощных сигналов и электрических наводок от грозовых разрядов. С входного каскада сигнал проходит в первый контур L2C7. Чтобы получить необходимую его добротность, применено частичное включение (к отводу катушки L2). Для связи с контуром L3C9 включен конденсатор С8 (емкостная связь). Сигнал с части витков катушки L3 приходит на базу транзистора VT2, а после усиления - на базу транзистора VT3. АЧХ выходного усилителя с целью дополнительного повышения его избирательности можно скорректировать настройкой контура L4C11 в цепи обратной связи.

    Диоды VD3, VD4 защищают усилитель от электрических разрядов со стороны телевизора. Они могут возникать из-за того, что импульсный блок питания современных аппаратов через конденсаторы небольшой емкости соединен с сетью 220 В. Питается усилитель от стабилизированного источника напряжения 12 В и потребляет ток около 25 мА. Диод VD5 защитит усилитель при подключении к нему источника питания в неправильной полярности. Если его планируется питать по отдельному проводу, то напряжение подают непосредственно на диод VD5, а если по кабелю снижения, вводят в усилитель развязывающие элементы L5, С16.

    Все детали усилителя размещают на одной стороне печатной платы из двустороннего фольгированного стеклотекстолита, изображенной на рис. 2.

    Селективные антенные усилители ДМВ

    Вторая сторона платы оставлена почти полностью металлизированной. На ней лишь вырезаны площадки для входа, выхода и питающего напряжения (на рисунке они показаны штриховой линией). Металлизацию обеих сторон соединяют одну с другой по контуру платы припаянной фольгой. После настройки усилителя плату со стороны деталей закрывают металлической крышкой, припаяв ее к ней.

    В усилителе можно применить транзисторы КТ382А.Б, а если не требуется высокой чувствительности, подойдет и КТ371А; диоды КД510А, КД521А.

    Конденсаторы С7, С9, С11 - КТ4-25, остальные - К10-17, КМ, КЛС; резисторы - МЛТ, С2-10, С2-33, Р1-4. Выводы всех деталей должны быть минимальной длины.

    Катушка L1 намотана проводом ПЭВ-2 0,4 на оправке диаметром 2,5 мм и содержит 2,8 витка. Катушки L2, L3 выполнены проводом ПЭВ-2 0,7 на оправке диаметром 3 мм. Длина намотки - 7 мм. Они имеют по три витка с отводом от середины первого витка. Катушка L4 намотана тем же проводом и содержит два витка, а катушка L5 - проводом ПЭВ-2 0,4 и имеет 15 витков, обе - на оправке диаметром 4 мм.

    Конструкция конденсатора С8 показана на рис. 3. Он выполнен из двух пластин из жести или толстой фольги, которые припаивают к контактным площадкам платы. Изменяя расстояние между пластинами, меняют емкость конденсатора.

    Селективные антенные усилители ДМВ

    Налаживание усилителя начинают с установки и проверки необходимых режимов по постоянному току. Подбором резистора R1 добиваются напряжения 4...5 В на коллекторе транзистора VT1. Режим транзисторов VT2, VT3 получается автоматически.

    Для настройки АЧХ усилителя используют панорамный индикатор. Конденсаторами С7 и С9 настраивают контуры на желаемые частоты. При указанных номиналах центральную частоту фильтра можно изменять от 500 до 700 МГц. Полосу пропускания устанавливают регулировкой емкости конденсатора С8. При этом в небольших пределах изменяется и коэффициент усиления усилителя. Подстройкой конденсатора С11 получают максимальный коэффициент усиления на требуемой частоте.

    Изменением емкости конденсатора С8 можно добиться минимальной полосы пропускания усилителя в 10...12 МГц при одногорбой АЧХ. Это необходимо для выделения сигнала только одного телевизионного канала. Если же нужно выделить два смежных канала, то полосу пропускания увеличивают до 40...50 МГц (сближают пластины конденсатора С8) при двугорбой АЧХ с небольшой неравномерностью. Кроме того, на АЧХ фильтра оказывает влияние и расположение отводов катушек L2, L3.

    Однако эфирная обстановка бывает сложной. Например, в Курске в диапазоне ДМВ вещание ведется на 31-м и 33-м каналах из одного места и с большой мощностью, а на 26-м и 38-м каналах - из другого места и с меньшей мощностью. Такой вариант довольно типичен для большинства городов страны. Поэтому для приема и выделения сигналов 31 -го и 33-го каналов можно применить уже описанный усилитель. Для приема же сигналов 26-го и 38-го каналов (или двух других с большим частотным разносом) такой усилитель не годится. Здесь необходим другой, который имеет две полосы пропускания, т. е. содержит два фильтра.

    Принципиальная схема такого усилителя показана на рис. 4.

    Селективные антенные усилители ДМВ

    Сигнал с антенны через фильтр C1L1C2 поступает на первый усилительный каскад на транзисторе VT1. С его выхода сигнал разделяется и приходит на два независимых каскада на транзисторах VT2 и VT3, каждый из них нагружен на свой полосовой фильтр: L2C10-С12L3 и L4C13-C15L5. К фильтрам подключены усилительные каскады на транзисторах V4 и VT5, выходы которых работают на одну и ту же нагрузку. Общий коэффициент усиления этого устройства - 18...20 дБ, а потребляемый ток - примерно 40 мА.

    В таком усилителе применяют те же детали, что и в рассмотренном выше. Чертеж его печатной платы с размещением деталей представлен на рис. 5.

    Селективные антенные усилители ДМВ

    Налаживание проводят аналогично. Подбором резисторов R11 и R12 устанавливают постоянное напряжение около 5 В на коллекторах транзисторов VT4 и VT5. Фильтры настраивают на желаемые частоты. Подстройкой конденсаторов С6 и С7 получают максимальное усиление на выбранных частотах.

    Если необходимо сузить полосу пропускания и повысить избирательность фильтра, добиваются увеличения добротности контуров, используя более толстый посеребренный провод в катушках и подстроенные конденсаторы с воздушным диэлектриком, или увеличивают число контуров.

    Литература

  • Нечаев И. Активная антенна диапазона MB. - Радио, 1997, № 2, с. 6, 7.
  • Нечаев И. Активная антенна МВ-ДМВ. - Радио,1998, № 4, с. 6 - 8.
  • Нечаев И. Телевизионный антенный усилитель. - Радио, 1992, № 6, с. 38,39.
  • Нечаев И. Комбинированные усилители ТВ сигналов. Радио, 1997, № 10, с. 12, 13.
  • Нечаев И. Антенный усилитель ДМВ на микросхеме. - Радио, 1999, № 4, с. 8, 9.
  • Нечаев И. Сумматоры телесигналов. - Радио. 1996, № 11, с. 12, 13.
  • Нечаев И. Корректирующий антенный усилитель. - Радио, 1994, № 12, с. 8 -10.
  • Автор: И.Нечаев, г.Курск

    В публикуемой статье автор, рассматривая усилители, используемые в антеннах польского производства, предлагает свой способ их применения в антенно-фидерном тракте.

    Пластинчатые антенные усилители (ПАУ) входят в состав популярных польских телевизионных антенн ASP-4WA. ASP-8WA (CX-8WA). Они представляют собой печатную плату размерами 60x40 мм с поверхностным монтажом микроэлементов. При обычном включении такой усилитель установлен непосредственно на антенне: его вход подключен к ее собирательной линии, а выход - к кабелю снижения, по которому на него поступает напряжение питания.

    В настоящее время выпускают множество взаимозаменяемых ПАУ таких марок, как SWA, GPS. РА. РАЕ и др. Их схемотехника, характеристики, особенности того или иного усилителя и его ремонта уже были рассмотрены в журнале 11.[ 2]. Здесь предлагается необычное использование ПАУ, под которым понимается любое их включение отдельно от антенн ASP.

    Следует отметить, что ПАУ представляют собой "готовые к употреблению" электронные блоки и, если учесть их относительно небольшую цену (1.5...2 долл.), становится понятным стремление радиолюбителей применить ПАУ в своих конструкциях антенн. А они нередко более эффективны и лучше приспособлены к конкретным условиям приема, чем антенны ASR Единственная проблема, которую при этом нужно решить, - согласование входного сопротивления антенны с входным сопротивлением усилителя.

    Рассмотрим сначала, как выполнено согласование в антенне ASR На входе ПАУ включен симметрирующе-согласующий трансформатор на ферритовом кольце К 10x6x2,5. Он имеет две обмотки - двухпроводные длинные линии, содержащие по три витка каждая. Такой трансформатор на длинных линиях (ТДЛ) имеет высокий КПД (до 98 %), малые габариты и широкий интервал рабочих частот [3]. При распространении принимаемых колебаний в нем токи, протекающие по проводникам линий, равны и противоположны по направлению, а это значит, что магнитопровод не намагничивается и потерь в нем практически нет. С другой стороны, наличие магнитопровода существенно увеличивает индуктивность обмоток, устраняя их шунтирующее действие на антенну и нагрузку. На распространение колебаний магнитопровод не влияет, так как обеспечен режим бегущей волны.

    Условная схема включения ТДЛ антенны ASP показана на рис. 1. Он имеет симметричный вход (точки а. в, с) и несимметричный выход. Для него справедливы соотношения, указанные в [3] Rr = n2RH; U1 = nU2. p = nRн, где R, - сопротивление генератора, эквивалентного антенне, Ом; RH - сопротивление нагрузки, Ом; n - коэффициент трансформации; р - волновое сопротивление двухпроводной линии, Ом.

    О согласовании пластинчатых антенных усилителей

    Некоторые величины в формулах требуют пояснения. Так, коэффициент трансформации численно равен числу обмоток ТДЛ, сопротивление генератора в антенне, работающей на прием, равно ее входному сопротивлению, а сопротивление нагрузки - входному сопротивлению ПАУ. Входное сопротивление антенны равно около 300 Ом, а число обмоток ТДЛ-двум. Подставив в формулы, получим: U2=0,5U„ RH=75 Ом, р=150Ом.

    Следовательно, в результате согласования напряжение полезного сигнала уменьшается в два раза, а входное сопротивление - в четыре раза, причем последнее трансформируется в близкое к стандартному (75 Ом). Из этого следует, что активная составляющая входного сопротивления ПАУ близка к 75 Ом, т. е. его вход фактически согласован с волновым сопротивлением коаксиального кабеля. Выход усилителя также рассчитан на такую нагрузку. В результате можно сделать вывод: ПАУ без ТДЛ способен эффективно работать при включении его в разрыв коаксиального кабеля без дополнительного согласования.

    Чтобы оценить, как отразится на свойствах удаление ТДЛ, остановимся подробнее на частотных характеристиках последнего. Хотя теоретически ТДЛ не имеет граничных частот, в действительности же его нижняя рабочая частота f", ограничена индуктивностью двухпроводных линий которую определяют по формуле, приведенной в (3]: Lл = w2μS/250dcp (мкГн), где w - число витков на магнитопроводе; μ - относительная магнитная проницаемость магнитопровода; S - площадь поперечного сечения магнитопровода. см2; dcp - средний диаметр кольца, см. При этом нижняя рабочая частота равна (см. в (3]): fн = R/2lfl (МГц).

    Расчеты приводят к следующим результатам: Lл = 0.68 мкГн, fн = 220 МГц. Такое значение частоты свидетельствует о том, что почти во всем диапазоне MB трансформатор работает не в оптимальном режиме. Это означает снижение КБВ и коэффициента передачи, особенно заметное на частотах 1 - 5-го телевизионных каналов, на что указано в [4].

    Возникает естественный вопрос: почему конструкторы не понизили частоту fн простым увеличением числа витков двухпроводных линий? Дело в том, что этому препятствует максимальная длина двухпроводных линии Lmaх, которая не должна превышать λ/8 [3]. Для верхней рабочей частоты диапазона ДМВ получаем Lmaх = 4 см. Именно такую длину имеют линии трансформатора Т1. Увеличение числа витков неизбежно приведет к превышению Lmaх, ЧТО ухуДШИТ параметры трансформатора на верхних частотах диапазона ДМВ. Следовательно, обеспечить оптимальный режим работы ТДЛ на всех телевизионных каналах не удастся. Поэтому конструкторы предпочли получить максимальный КПД и коэффициент передачи в диапазоне ДМВ. Такой трансформатор и всю антенну можно назвать дециметровыми.

    Очевидно, что согласующий ТДЛ всегда ухудшает параметры антенны ASP на одном из краев полного телевизионного диапазона. Однако другие согласующие устройства еще менее широкополосны и непригодны для подобных антенн. Обойтись же без согласования и симметрирования в антенне, аналогичной антенне ASP с несимметричным ПАУ, нельзя. Хотя, конечно, известны антенные усилители, не требующие согласующих устройств [4], но это уже тема другого разговора...

    Из числа известных разнообразных антенн [5], перечисленных в таблице, входным сопротивлением, близким к такому же параметру антенн ASP, обладает полуволновый петлевой вибратор. К нему ПАУ (с ТДЛ) подключают без всяких переделок. А часто практикуемое подсоединение обычного полуволнового вибратора к точкам аив ТДЛ неэффективно, поскольку их входные сопротивления отличаются в четыре раза.

    О согласовании пластинчатых антенных усилителей

    Сделанный выше вывод позволяет предложить практически для любых антенн простой способ включения ПАУ-без ТДЛ, в разрыв коаксиального кабеля. При этом на входе антенны монтируют необходимое для нее симметрирующе-согласующее устройство, описанное в [5у. U-колено, полуволновую петлю, короткозамкнутый шлейф, ВЧ трансформатор или сумматор (при использовании двух антенн), а усилитель включают за ним так. как показано на рис. 2 (для примера условно изображена антенна "волновой канал").

    О согласовании пластинчатых антенных усилителей

    Переделка самого усилителя минимальна: из него удаляют ТДЛ. Достаточно даже отпаять его выводы от контактной площадки, к которой припаян вывод конденсатора С1 [ 1.2]. не удаляя ТДЛ. Затем отрезком входного коаксиального кабеля необходимой длины соединяют антенну с ПАУ. Центральный проводник одного конца кабеля припаивают к контактной площадке, к которой подключен вывод конденсатора С1, а оплетку - к общему проводу усилителя. Второй конец кабеля соединяют с согласующе-симметрирующим устройством антенны. После этого усилитель крепят к мачте (винтами или хомутом) и подсоединяют к его выходу кабель снижения зажимным устройством на плате. Усилитель тщательно герметизируют, особенно в местах пайки и подключения кабелей. Способ подачи на него напряжения питания обычный, не раз описанный на страницах журнала.

    Удаление ТДЛ обеспечивает выравнивание АЧХ усилителя в интервале MB и повышает его коэффициент передачи. Большинство ПАУ устойчиво работают в таком режиме. Если все же усилитель возбуждается (в моделях с большим коэффициентом усиления, как отмечено в [ 1 ]), следует немного уменьшить напряжение питания.

    Дополнительное преимущество такого способа использования ПАУ - возможность варьирования места его установки: от близкого к антенне до размещения в закрытом помещении. В первом случае получается максимальное соотношение сигнал/шум, во втором - надежная защита усилителя от атмосферных воздействий, что продлевает срок его службы. При небольшой длине отрезка входного кабеля (до 5 м) или применении кабеля РК-75-9-13. имеющего малое погонное затухание, усилитель можно установить под крышей дома (на чердаке). Реальное ухудшение качества сигнала при этом будет незначительным и заметным лишь на верхних частотах ДМВ.

    В заключение отмечу, что такой способ включения ПАУ прост, универсален и дает хорошие результаты. Разумеется, возможен и другой путь - расчет (по методике, предложенной в [3]) и изготовление нового ТДП. согласующего конкретную антенну с входом усилителя.

    Литература

  • Пахомов А. Антенные усилители SWA. - Радио. 1999.№ 1.с. 10 -12.
  • Пахомов А. Новые антенные усилители. - Радио. 2000. № 7. с. 6 - 8.
  • Захаров В. Согласующие устройства на ферриювых магнитопроводах - Радио. 1987. № 6. с. 26-29..
  • Волков Е. Активные антенны и антенные усилители. - Радиохобби. 1999. № 2. с. 52-54.
  • Онищенко И. П. Приемные телевизионные антенны. - М.. ДОСААФ. 1989.
  • Автор: А.Пахомов

    Применив антенный усилитель, можно повысить качество приема телевизионных и радиовещательных программ на границе зоны уверенного приема. Предлагаемый в статье вариант такого усилителя имеет существенное достоинство - по сигнальному кабелю подается не только напряжение питания, но и обеспечивается перестройка рабочей частоты устройства.

    Для улучшения качества телевизионного изображения и звука или звука радиовещательных станций приходится применять направленные антенны, а также антенные усилители. При приеме слабого сигнала удаленного телецентра и наличии мощных сигналов местных телевизионных или радиовещательных станций, радиотелефонов и т. п. широкополосные антенные усилители часто не дают положительного эффекта из-за перегрузки сигналами близлежащих передающих устройств.

    В таком случае выручают селективные антенные усилители.

    Для приема сигналов нескольких каналов усилитель должен быть перестраиваемым. Однако при размещении таких усилителей вблизи антенны для перестройки требуется отдельный провод, что конструктивно не очень удобно. В предлагаемом антенном усилителе перестройка происходит при изменении напряжения питания, подаваемого по кабелю снижения.

    Принципиальная схема усилителя изображена на рис. 1. Он обеспечивает усиление в зависимости от частоты от 18 (50 МГц) до 14 (230 МГц) дБ. В нем применен малошумящий арсенид-галлиевый полевой транзистор, что позволило получить высокую чувствительность. Входной контур, образованный индуктивностью катушки L1 и емкостями варикапа, диодов и транзистора, обеспечивает частотную селекцию сигнала и согласование высокого входного сопротивления транзистора с низким выходным сопротивлением антенны. Контур перестраивается изменением емкости варикапа при регулировке поданного на него напряжения.

    Перестраиваемый малошумящий антенный усилитель

    Напряжение питания транзистора стабилизировано микросхемным стабилизатором напряжения DA1. Режим транзистора по постоянному току задают резисторами R2, R3. Для согласования с кабелем снижения применена катушка L2 с отводом. Диоды VD1, VD2, VD4, VD5 защищают транзистор от пробоя мощными сигналами и наводками. Напряжение питания на усилитель подано по кабелю снижения через дроссель L3.

    Для перестройки на усилитель поступает регулируемое напряжение от 7 до 15 В со стабилизированного блока питания, расположенного рядом с телевизором или радиоприемником. Это напряжение подано на стабилизатор DA1, а через стабилитрон VD6 - на варикап VD3. При напряжении питания 7 В через стабилитрон VD3 начинает течь ток и к варикапу прикладывается напряжение около 0,2 В. В таком случае его емкость максимальна и контур настроен на нижнюю частоту интервала перестройки. По мере возрастания напряжения питания на варикапе оно также увеличивается, емкость варикапа уменьшается, а частота настройки входного контура растет.

    Коэффициент перекрытия по частоте входного контура - немного менее двух. Это означает, что усилитель можно использовать для приема телевизионных сигналов в поддиапазоне МВ1 (48...100 МГц) или в поддиапазоне МВ2 (174...230 МГц), а также для приема только программ радиостанций в диапазонах УКВ (65...108 МГц). Для этого изменяют параметры катушки L1.

    Питание антенного усилителя обеспечивает блок, схема которого представлена на рис. 2. Собран он на интегральном регулируемом стабилизаторе. Выходное напряжение блока изменяют резистором R3. Через дроссель L1 оно поступает на гнездо XS1, к которому подключают кабель снижения от антенного усилителя. Принимаемые сигналы с гнезда XS1 через конденсатор С4 проходят по кабелю с вилкой ХР2. Ее подсоединяют к входу телевизора.

    Перестраиваемый малошумящий антенный усилитель

    В усилителе, кроме указанных на схеме, применимы транзисторы АП325А-2, АП331А-2 или аналогичные, варикапы КВ109А, КВ109В, КВ109Г, КВ122А, КВ122Б, КВ122В, стабилитрон КС168А, диоды КД512А, КД514А. Резисторы желательно применить малогабаритные: Р1-4, Р1-12 или МЛТ. Конденсаторы лучше использовать бескорпусные К10-17В или корпусные малогабаритные с выводами минимальной длины.

    Катушки L2, L3 намотаны проводом ПЭВ-2 0,12 на ферритовых кольцах К5х2х1,5 с проницаемостью 600...2000. Катушка L2 содержит 10 витков в два скрученных провода (после намотки начало одного провода соединяют с концом другого и получают средний вывод), катушка L3 - 15-20 витков одинарного провода. Катушку L1 наматывают проводом ПЭВ-2 0,9 на оправке диаметром 5 мм. Если катушка имеет 11,5 витка (отвод от третьего витка), интервал перестройки - 48...92 МГц, если 6,5 витка (отвод от второго витка) - интервал 65...110 МГц, а если 3,5 витка (отвод от 0,3...0,5 первого витка) - 150...230 МГц. Для небольшого смещения интервала перестрой-ки в сторону более высоких частот немного раздвигают витки катушки.

    В блоке питания можно применить полярные конденсаторы серии К50, неполярные К10-17, КД или КТ, переменный резистор - СПО, СП4, постоянные МЛТ, С2-33. Дроссель L1 аналогичен дросселю L3 в усилителе. Трансформатор должен обеспечивать переменное напряжение на вторичной обмотке около 15 В.

    Налаживание усилителя сводится к установке требуемого интервала перестройки подбором числа витков катушки L1 и полосы пропускания не менее 7 МГц изменением места отвода. В блоке питания подбором резисторов R2 и R3 устанавливают необходимый интервал изменения выходного напряжения. При самовозбуждении усилителя на высоких частотах на вывод стока транзистора нужно надеть ферритовое кольцо ("бусинку") или нанести клеевой состав (на основе эпоксидного клея) с наполнителем из порошкового карбонильного железа.

    Все детали усилителя размещают на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита. Расположение печатных проводников показано на рис. 3. Вторая сторона платы оставлена металлизированной, кроме указанных штриховой линией вырезов входной и выходной площадок, и соединена фольгой с общим проводом первой стороны по всему контуру. После монтажа и налаживания полевой транзистор заливают каплей эпоксидного клея, плату закрывают со стороны деталей металлической крышкой-экраном и покрывают устройство со всех сторон защитным слоем водостойкой краски или лака.

    Перестраиваемый малошумящий антенный усилитель

    Детали блока питания устанавливают на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, печатные проводники которой показаны на рис. 4.

    Перестраиваемый малошумящий антенный усилитель

    Усилитель можно сделать отключаемым, для чего в него нужно добавить два реле, включив их в соответствии со схемой на рис. 5, тогда при выключении питающего напряжения антенна будет подключена непосредственно к кабелю снижения, минуя усилитель. Для этого можно использовать реле РЭС-34, РЭК-43 с напряжением срабатывания около 6 В. Размеры платы придется увеличить, а разводку проводников немного изменить.

    Автор: И.Нечаев

    В 90-х годах в связи с расширением сети эфирного телевещания и увеличением числа действующих каналов резко возрос интерес пользователей к многоканальным телевизионным антеннам, способным без каких-нибудь переключений принимать осе программы в диапазонах MB и ДМВ. С середины десятилетия на рынок стали поступать польские малогабаритные телевизионные антенны ASP-4WA, ASP-8WA (CX-8WA) фирм ANPREL, DIPOL, ELECTRONICS и др., удовлетворяющие (в той или иной степени) требованиям такого приема. Антенны быстро завоевали популярность, и сейчас в эксплуатации находится довольно большое их количество.

    Индивидуальные телевизионные антенны ASP-4WA, ASP-8WA представляют собой плоские вибраторные конструкции с общим сетчатым экраном-рефлектором. Они активны, т. е. снабжены электронными усилителями, установленными непосредственно на антеннах и питающимися по фидеру снижения. Многие характеристики антенн, такие, в частности, как коэффициент усиления и полоса пропускания, получены благодаря использованию именно антенных усилителей. Следовательно, от параметров последних во многом зависит качество воспроизводимого телевизионного изображения.

    Для активных антенн ASP разные производители выпускают целую гамму унифицированных антенных усилителей под различными торговыми марками и номерами. Конструктивно все они оформлены одинаково: в виде небольшой печатной платы (примерно 60x40 мм) с поверхностным монтажом микроэлементов. Платы изготовлены по автоматизированной технологии SMD и вполне надежны, благодаря многократному контролю. Из-за характерного конструктивного исполнения эти антенные усилители называют пластинчатыми.

    О схемотехнике, параметрах, недостатках и ремонте большого числа антенных усилителей SWA подробно рассказано в [1]. Однако фирмы, выпускающие такие усилители, совершенствуют свою продукцию, и в настоящее время появилось много новых моделей: SWA. S&A, GPS, РАЕ и др. Их параметры, несомненно, представляют большой практический интерес как для владельцев, уже эксплуатирующих антенны и желающих улучшить качество изображения, так и для тех, кто решил купить новую антенну. Кроме того, усилители могут работать и с другими типами антенн, например, логопериодическими, волновой канал и т. п. (при условии согласования входных сопротивлений).

    Антенные усилители имеют ряд характерных параметров, которые условно можно разделить на две группы: общие и индивидуальные. К общим относятся: входное и выходное сопротивления (300 и 75 Ом соответственно), напряжение питания (9... 15 В при номинальном 12В), рабочий интервал частот-каналов (1-68 телеканалы, за редким исключением). Благодаря общим параметрам обеспечивается взаимозаменяемость усилителей.

    Однако для оценки качества усилителя важны также индивидуальные параметры, отличающие один усилитель от другого, в частности, шумовые и усилительные. Информация о них не всегда доступна, хотя в последнее время ее стали частично помещать в торговой документации к антеннам. Полностью же она указана в фирменных каталогах, приобрести которые затруднительно даже у фирм, торгующих антеннами оптом.

    С целью правильного выбора антенного усилителя обязательно нужно знать два его индивидуальных параметра: коэффициент шума и приведённый коэффициент усиления Ку. Весьма желательно также представлять и вид его АЧХ.

    Первостепенное значение при выборе усилителя имеет коэффициент шума: он должен быть как можно меньше и непременно ниже, чем у входного каскада телевизора [1]. Современный антенный усилитель должен иметь коэффициент шума не более 2 дБ.

    Второй параметр (коэффициент усиления) рассчитывают по методике, описанной в [1], исходя из потерь сигнала в кабеле и пассивных разветвителях (если они есть). Выбирают антенный усилитель по ближайшему к расчетному значению коэффициента Ку. Его увеличение сверх расчетного дает эффект при одновременном снижении уровня шума, иначе только повышается опасность самовозбуждения и перегрузки усилителя мощными сигналами от близко расположенных станций.

    Необходимо учитывать также зависимость коэффициента Ку от частоты, которая определяется реальной АЧХ усилителей Каждый из них имеет свой характерный вид АЧХ. Так, усилители SWA и РАЕ имеют один плавный максимум (горб) на частоте примерно 600 МГц (подъем усиления достигает 6... 10 дБ). У усилителей S&A и РА характеристика двугорбая: второй подъем усиления на 3...5 дБ расположен на частоте примерно 100 МГц, т. е. на MB. Вид АЧХ позволяет выбрать усилитель в зависимости от условий приема с целью улучшения устойчивости и помехозащищенности за счет снижения усиления на нерабочих участках диапазона. Указанный в документации коэффициент усиления, как правило, относится к диапазону ДМ В, на частотах MB он может быть существенно ниже.

    Большинство новых усилителей собрано по традиционной двухкаскадной схеме ОЭ-ОЭ. Рассмотрим схемотехнику, параметры и АЧХ некоторых новых моделей усилителей различных марок.

    Усилитель SWA-555, принципиальная схема которого изображена на рис. 1, представляет собой двухкаскадный апериодический усилитель ВЧ на биполярных микротранзисторах Т67 (BFG-67) или BFR-91A.

    Новые антенные усилители

    Первый каскад - широкополосный, без коррекции. Во втором каскаде имеется коррекция: конденсатор С5 в цепи токовой ООС транзистора VT2 обеспечивает спад АЧХ на нижних частотах рабочего диапазона [1], а конденсатор С4 в цепи ООС по напряжению ограничивает усиление на верхних частотах и за пределами рабочей полосы. АЧХ усилителя показана на рис. 2.

    Новые антенные усилители

    В целом схемы усилителей SWA-555 и SWA-9 практически полностью совпадают (у первого лишь отсутствует LC-фильтр в цепи питания и изменены некоторые номиналы пассивных элементов). Поэтому и АЧХ усилителей близки. Однако при использовании в первом каскаде малошумящего транзистора BFR-91A (Кш=1,6 дБ) усилитель SWA-555 имеет меньший коэффициент шума.

    У усилителей S&A более сложные цепи частотной коррекции в обоих каскадах. В моделях S&A-130, S&A-140, принципиальная схема которых представлена на рис. 3, в цепь ООС по напряжению каскада на транзисторе VT1 введен последовательный контур L1C2. Его резонансную частоту выбирают такой, чтобы усиление первого каскада уменьшалось на верхних частотах диапазона, что способствует устойчивости усилителя. Для расширения полосы коррекции добротность контура L1C2 уменьшена резисторами R1, R3. которые обеспечивают необходимый постоянный ток базы транзистора VT1.

    Новые антенные усилители

    Второй каскад снабжен двойными RC-цепями R6, R7, С6 и R7, С4, С5 в эмиттерной цепи транзистора VT2, изменяющими АЧХ в низкочастотной области. В результате характеристика усилителей получается двугорбой, как изображено на рис. 4.

    Новые антенные усилители

    Подъем усиления на частоте 100 МГц достигает 3...4 дБ. Провал между горбами приходится на частоты 230...400 МГц, не используемые эфирными каналами телевидения. Такая форма АЧХ улучшает устойчивость и помехозащищенность усилителя.

    Из других особенностей усилителей S&A следует отметить применение на входе диода грозозащиты VD1. Эффективность его не очень высока, поэтому антенну рекомендуется заземлять.

    В усилителях РАЕ, как и в S&A, применена LC-коррекция в обоих каскадах. В усилителе РАЕ-45, принципиальная схема которого показана на рис. 5, она обеспечивается двумя последовательными контурами L1C3 и L2C5, включенными в цепях ООС по напряжению первого и второго каскадов соответственно.

    Новые антенные усилители

    Кроме того, влияют на формирование АЧХ и конденсаторы С2, С8. В результате горб на АЧХ этого усилителя получается более острым, с резким спадом на частотах свыше 700 МГц, что видно на рис. 6.

    Новые антенные усилители

    Усилители РА подробно рассматривать нет смысла, поскольку они аналогичны усилителям S&A, за исключением применения на входе вместо диода VD1 катушки. Вид АЧХ усилителей РА и S&A примерно одинаков.

    Модели GPS подобны усилителям SWA-455, SWA-555 и отличаются только номиналами корректирующих элементов во втором каскаде. За счет увеличения емкости блокирующего конденсатора в эмиттерной цепи второго транзистора достигнуто повышенное усиление на участке частот 100...400 МГц.

    В некоторых новых моделях усилителей к эмиттеру второго транзистора подключена дополнительная цепь из последовательно соединенных подстроечного и постоянного резисторов и конденсатора (на рис. 1 показаны штриховой линией). Подстроечным резистором в этом случае можно изменять усиление в области нижних частот диапазона и, следовательно, АЧХ усилителя. К сожалению, ценность такого регулятора коррекции невелика, поскольку усилитель при поднятой антенне труднодоступен.

    Проведенный анализ схемотехники и АЧХ, разумеется, не полон, так как, кроме корректирующих цепей, на АЧХ влияют взаимное расположение деталей, емкость монтажа, наличие полосковых линий и т. д. Тем не менее он, по мнению автора, достаточен для правильного выбора усилителя по виду АЧХ, а в ряде случаев и для самостоятельной подстройки путем подбора корректирующих элементов.

    Из анализа вытекают следующие практические рекомендации. Реальный вид АЧХ усилителей SWA и РАЕ таков, что их лучше применять в основном для приема удаленных станций диапазона ДМВ. на котором усилители имеют максимальное усиление. За счет пониженного усиления в области MB такие усилители (особенно РАЕ) более устойчивы и лучше защищены от помех на этих частотах.

    Для приема слабых сигналов MB предпочтение следует отдать усилителям S&A, РА и GPS, имеющим повышенное усиление на MB. Это особенно важно, учитывая, что у малогабаритных антенн ASP очень мало собственное усиление на MB диапазоне: на частоте 50 МГц оно, например, у антенны ASP-8WA не превышает 1 дБ [2].

    Основные параметры новых моделей SWA. S&A. PA, GPS, РАЕ (рабочий частотный интервал f, коэффициент шума Кш и коэффициент усиления Ку), взятые из сети Интернет [2], а также фирменных каталогов, представлены в помещаемой здесь таблице. При расхождении сведений в нее внесены худшие значения. Очевидно, что у некоторых новых моделей достигнуто некоторое снижение шума (до 1,5 дБ), однако по-прежнему встречаются и довольно "шумящие" усилители с КШ1 равным 3...3.9 дБ (SWA-31. SWA-32, S&A-110. S&A-120. РА-10), которые применять не рекомендуется.

    Новые антенные усилители

    Фирмам-производителям пока не удалось добиться существенного улучшения шумовых характеристик у большинства усилителей. Лучшие прежние модели SWA-7, SWA-9 имели коэффициент Кш=1,7 дБ [1]. Он и остался примерно таким же у новых усилителей или снижен незначительно, за исключением моделей SWA-47(AST), SWA-49(AST). Это объясняется прежде всего тем, что схемотехника и применяемые транзисторы не изменились: во входных каскадах используют те же СВЧ транзисторы Т67, V3, 415 с предельной частотой 7,5 ГГц и коэффициентом шума до 3 дБ [2] и лишь изредка - менее "шумящий" BFR-91A.

    Следует отметить влияние на характеристики усилителей не только типа первого транзистора, но и режима работы. От его коллекторного тока зависят уровень собственных шумов, коэффициент усиления и значение активной составляющей входной проводимости, влияющей на степень согласования по входу.

    В большинстве антенных усилителей транзистор VT1 работает при коллекторном токе 1"=8...12 мА. Это позволяет получить довольно высокий коэффициент усиления и хорошее согласование с входным трансформатором Т1, но не оптимально для обеспечения малого уровня собственных шумов. Хотя зависимости Кш=f(Iк) используемых микрочипов неизвестны, но, как правило, для биполярных кремниевых транзисторов СВЧ минимальный уровень шума наблюдается при коллекторном токе 2...5 мА [3]. Следовательно, существует вероятность того, что при уменьшении коллекторного тока транзистора VT1 можно снизить уровень шума при сохранении хорошего согласования на входе. Косвенно это подтверждается тем, что у усилителей РАЕ (только у них) ток первого транзистора уменьшен до 4...5 мА. за счет чего при таких же транзисторах достигнуто существенное уменьшение уровня шума: по информации из сети Интернет коэффициент Кш у этих усилителей достигает 0.8...1 дБ.

    Как отмечено в [1], многие антенные усилители SWA с большим коэффициентом усиления склонны к самовозбуждению. Это объясняется тем. что обеспечить устойчивость двухкаскадного апериодического усилителя ВЧ, собранного по схеме ОЭ-ОЭ, в полосе частот до 900 МГц довольно сложно. Казалось бы, дальнейшее увеличение числа каскадов не имеет смысла, поскольку добиться устойчивости в этом случае практически невозможно. Тем не менее на рынке появились усилители, собранные на четырех транзисторах. Заинтересовавшись этим фактом, автор приобрел усилитель SWA-2000/4T. Его принципиальная схема, составленная по печатной плате, представлена на рис. 7.

    Новые антенные усилители

    Анализ схемотехники этого усилителя показал, что он собран по обычной схеме на двух транзисторах VT1 и VT2, включенных с ОЭ. Входной сигнал поступает на базу транзистора VT1, усиливается в двухкаскадном тракге и снимается с коллектора транзистора VT2. поступая через переходный конденсатор С9 в коаксиальный кабель. Дополнительные же транзисторы VT3 и VT4 входят в активные цепи, задающие напряжение смещения на базах транзисторов VT1 и VT2. Так как транзисторы VT3, VT4 не усиливают полезный сигнал, для этой цели используют низкочастотные и дешевые чипы 3F.

    Очевидно, что при таком построении характеристики усилителя SWA-2000/4T не могут сколь-нибудь существенно превосходить параметры двухкаскадных усилителей с аналогичной коррекцией (SWA-7, SWA-9. SWA-555 и др.), что и подтвердили сравнительные испытания.

    Резюмируя, приходим к следующим выводам. Во-первых, многие из новых усилителей повторяют схемотехнику и соответственно характеристики старых моделей. При этом солидный номер новой разработки вовсе не свидетельствует о более высоком ее качестве. Например, усилитель SWA-555 по параметрам и схемотехнике представляет собой тот же усилитель SWA-9. Это же касается и усилителей, собранных на четырех транзисторах.

    Во-вторых, среди новых усилителей встречаются модели с действительно улучшенными характеристиками, что предполагает и возможность повышения качества приема. По шумовым параметрам лучшими можно признать усилители SWA-47 (AST), SWA-49 (AST), а также, судя по сведениям в Интернет, усилители типа РАЕ.

    В-третьих, замена антенного усилителя приведет к положительному эффекту только в случае применения новой модели с меньшим уровнем шума, расчетным значением коэффициента усиления и подходящей АЧХ.

    В заключение скажем, что модели антенных усилителей фирмы-производители разрабатывают довольно быстро и не исключено, что к моменту выхода в свет журнала с этой статьей, наверно, появятся и новые, усовершенствованные усилители. В любом случае критерии определения их качества и рекомендации по выбору, рассмотренные здесь и в [1], не изменяются.

    Литература

  • Пахомов А. Антенные усилители SWA. - Радио. 1999. № 1. с. 10-12.
  • Нестеренко И. И., Жужевич А. В. Выбери антенну сам. - М.: Солон. 1998.
  • Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности. Справочник (А. А. Зайцев, А. И. Миркин, В. В. Мокряков и др.). Под общей ред. А. В. Голомедова. - М. Радио и связь, 1989.
  • Автор: А.Пахомов, канд. техн. наук, г.Зерноград Ростовской обл.

    Навигация

    Инструкции по эксплуатации

    Copyright © 2018 Электрические принципиальные схемы.