У 90-х роках у зв'язку з розширенням мережі ефірного телемовлення та збільшенням числа діючих каналів різко зріс інтерес користувачів до багатоканальним телевізійних антен, здатним без яких-небудь перемикань приймати осе програми в діапазонах MB і ДМВ. З середини десятиліття на ринок стали надходити польські малогабаритні телевізійні антени ASP-4WA, ASP 8WA (CX-8WA) фірм ANPREL, DIPOL, ELECTRONICS і ін., що задовольняють (в тій чи іншій мірі) вимогам такого прийому. Антени швидко завоювали популярність, і зараз в експлуатації знаходиться досить велика їх кількість.

Індивідуальні телевізійні антени ASP-4WA, ASP 8WA являють собою плоскі вібраторні конструкції з загальним сітчастим екраном-рефлектором. Вони активні, тобто забезпечені електронними підсилювачами, встановленими безпосередньо на антенах і що харчуються по фідеру зниження. Багато характеристики антен, такі, зокрема, як коефіцієнт посилення і смуга пропускання, отримані завдяки використання саме антенних підсилювачів. Отже, від параметрів останніх багато в чому залежить якість відтвореного телевізійного зображення.

Для активних антен ASP різні виробники випускають цілу гаму уніфікованих антенних підсилювачів під різними торговими марками та номерами. Конструктивно всі вони оформлені однаково: у вигляді невеликої друкованої плати (приблизно 60x40 мм) з поверхневим монтажем мікроелементів. Плати виготовлені за автоматизованої технології SMD і цілком надійні, завдяки багаторазовому контролю. З-за характерного конструктивного виконання ці підсилювачі антенні називають пластинчастими.

Про схемотехніці, параметрах, недоліки та ремонті великої кількості антенних підсилювачів SWA докладно розглянуті в [1]. Однак фірми, що випускають такі підсилювачі, вдосконалюють свою продукцію, і в даний час з'явилося багато нових моделей: SWA. S&A, GPS, РАЙ та ін Їх параметри, безсумнівно, являють великий практичний інтерес як для власників, вже експлуатують антени і охочих поліпшити якість зображення, так і для тих, хто вирішив купити нову антену. Крім того, підсилювачі можуть працювати з іншими типами антен, наприклад, логопериодическими, хвильовий канал і т. п. (за умови погодження вхідних опорів).

Антенні підсилювачі мають ряд характерних параметрів, які умовно можна розділити на дві групи: загальні та індивідуальні. До загальних відносяться: вхідна і вихідний опір (300 і 75 Ом відповідно), напруга живлення (9... 15 В при номінальному 12В), робочий інтервал частот каналів (1-68 телеканали, за рідкісним винятком). Завдяки спільним параметрам забезпечується взаємозамінність підсилювачів.

Однак для оцінки якості підсилювача важливі також індивідуальні параметри, відрізняють один підсилювач від іншого, зокрема, шумові і підсилювальні. Інформація про них не завжди доступна, хоча останнім часом її стали частково поміщати в торговельній документації до антен. Повністю ж вона вказана фірмових каталогах, придбати які важко навіть у фірм, які торгують антенами оптом.

З метою правильного вибору антенного підсилювача обов'язково потрібно знати два його індивідуальних параметри: коефіцієнт шуму і приведений коефіцієнт посилення Ку. Дуже бажано також представляти і вид його АЧХ.

Першорядне значення при виборі підсилювача має коефіцієнт шуму: він повинен бути як можна менше і неодмінно нижче, ніж у вхідного каскаду телевізора [1]. Сучасний антенний підсилювач повинен мати коефіцієнт шуму не більше 2 дБ.

Другий параметр (коефіцієнт посилення) розраховують за методикою, описаною в [1], виходячи із втрат сигналу в кабелі та пасивних розгалужувачі (якщо вони є). Вибирають антенний підсилювач з найближчого до розрахунковим значенням коефіцієнта Ку. Його збільшення понад розрахункового дає ефект при одночасному зниження рівня шуму, інакше тільки підвищується небезпека і самозбудження перевантаження підсилювача потужними сигналами від близько розташованих станцій.

Необхідно враховувати також залежність коефіцієнта Ку від частоти, яка визначається реальної АЧХ підсилювачів Кожен з них має свій характерний вигляд АЧХ. Так, підсилювачі SWA і РАЙ мають один плавний максимум (горб) на частоті приблизно 600 МГц (підйом посилення досягає 6... 10 дБ). У підсилювачів S&A і РА характеристика двогорбий: другий підйом посилення на 3...5 дБ розташований на частоті приблизно 100 МГц, тобто на MB. Вид АЧХ дозволяє вибрати підсилювач в залежно від умов прийому з метою поліпшення стійкості і перешкодозахищеності за рахунок зниження підсилення на неробочих ділянках діапазону. Зазначений у документації коефіцієнт посилення, як правило, відноситься до діапазону ДМ, на частотах MB він може бути істотно нижче.

Більшість нових підсилювачів зібрано за традиційною двокаскадній схемі ОЕ-ОЕ. Розглянемо схемотехніку, параметри і АЧХ деяких нових моделей підсилювачів різних марок.

Підсилювач SWA-555, принципова схема якого зображена на рис. 1, являє собою двухкаскадный загнаний підсилювач ВЧ на біполярних микротранзисторах Т67 (BFG-67) або BFR-91A.

Нові підсилювачі антенні

Перший каскад - широкосмуговий, без корекції. У другому каскаді є корекція: конденсатор С5 струмового ланцюга ООС транзистора VT2 забезпечує спад АЧХ на нижніх частотах робочого діапазону [1], а конденсатор С4 в ланцюзі ООС по напрузі обмежує підсилення на верхніх частотах і за межами робочої смуги. АЧХ підсилювача показана на рис. 2.

В загалом схеми підсилювачів SWA-555 і SWA-9 практично повністю збігаються (у першого лише відсутня LC-фільтр у ланцюзі живлення і змінені деякі номінали пасивних елементів). Тому і АЧХ підсилювачів близькі. Однак при використанні у першому каскаді тихого транзистора BFR-91A (Кш=1,6 дБ) підсилювач SWA-555 має менший коефіцієнт шуму.

У підсилювачів S&A більш складні ланцюга частотної корекції в обох каскадах. В моделях S&A-130, S&A-140, принципова схема яких представлена на рис. 3, ланцюг ООС по напрузі каскаду на транзисторі VT1 введений послідовний контур L1C2. Його резонансну частоту вибирають такий, щоб підсилення першого каскаду зменшувалася на верхніх частотах діапазону, що сприяє стійкості підсилювача. Для розширення смуги корекції добротність контуру L1C2 зменшена резисторами R1, R3. які забезпечують необхідний постійний струм бази транзистора VT1.

Другий каскад забезпечений подвійними RC-ланцюгами R6, R7, С6 і R7, С4, С5 емітерної ланцюга транзистора VT2, що змінюють АЧХ в низькочастотній області. В результаті характеристика підсилювачів виходить двогорбий, як зображено на рис. 4.

Підйом посилення на частоті 100 МГц досягає 3...4 дБ. Провал між горбами доводиться на частоти 230...400 МГц, що не використовуються ефірними каналами телебачення. Така форма АЧХ покращує стійкість і перешкодозахищеність підсилювача.

З інших особливостей підсилювачів S&A слід відзначити застосування на вході діода грозозахисту VD1. Ефективність його не дуже висока, тому антену рекомендується заземлювати.

В підсилювачах РАЙ, як і в S&A, застосована LC-корекція в обох каскадах. В підсилювачі РАЙ-45, принципова схема якого показана на рис. 5, вона забезпечується двома послідовними контурами L1C3 і L2C5, включеними в ланцюгах ООС по напрузі першого і другого каскадів відповідно.

Крім того, впливають на формування АЧХ і конденсатори С2, С8. В результаті горб на АЧХ цього підсилювача виходить більш гострим, з різким спадом на частотах понад 700 МГц, що видно на рис. 6.

Підсилювачі РА детально розглядати немає сенсу, оскільки вони аналогічні підсилювачам S&A, за винятком застосування на вході замість діода VD1 котушки. Вид АЧХ підсилювачів РА і S&A приблизно однаковий.

Моделі GPS подібні підсилювачів SWA-455, SWA-555 і відрізняються тільки номіналами коригувальних елементів у другому каскаді. За рахунок збільшення ємності блокувального конденсатора в емітерної ланцюга другого транзистора досягнуто підвищений посилення на ділянці частот 100...400 МГц.

У деяких нових моделях підсилювачів до емітером другого транзистора підключена додаткова ланцюг з послідовно з'єднаних підлаштування і постійного резисторів і конденсатора (рис. 1 показано штриховою лінією). Підлаштування резистором у цьому випадку можна змінювати посилення в області нижніх частот діапазону і, отже, АЧХ підсилювача. На жаль, цінність такого регулятора корекції невелика, оскільки підсилювач при піднятій антени важкодоступний.

Проведений аналіз схемотехніки і АЧХ, зрозуміло, не повний, так як, крім коригувальних ланцюгів, на АЧХ впливають взаємне розташування деталей, ємність монтажу, наявність полоскових ліній і т. д. Тим не менш він, на думку автора, достатній для правильного вибору підсилювача по виду АЧХ, а в ряді випадків і для самостійної підстроювання шляхом підбору коригувальних елементів.

З аналізу випливають наступні практичні рекомендації. Реальний вигляд АЧХ підсилювачів SWA і РАЙ такий, що їх краще застосовувати в основному для прийому віддалених станцій діапазону ДМВ. на якому підсилювачі мають максимальне посилення. За рахунок зниженого посилення в області MB такі підсилювачі (особливо РАЙ) більш стійкі і краще захищені від перешкод на цих частотах.

Для прийому слабких сигналів MB перевагу слід віддати підсилювачів S&A, РА і GPS, мають підвищений посилення на MB. Це особливо важливо, враховуючи, що у малогабаритних антен ASP дуже мало власне посилення на MB діапазоні: частоті 50 МГц воно, наприклад, у антени ASP-8WA не перевищує 1 дБ [2].

Основні параметри нових моделей SWA. S&A. PA, GPS, РАЙ (робочий частотний інтервал f, коефіцієнт шуму Кш і коефіцієнт підсилення Ку), взяті з мережі Інтернет [2], а також фірмових каталогів, представлені в розміщеній тут таблиці. При розходженні відомостей до неї внесені найгірші значення. Очевидно, що у деяких нових моделей досягнуто деяке зниження шуму (до 1,5 дБ), однак як і раніше зустрічаються і досить "шумні" підсилювачі з КШ1 рівним 3...3.9 дБ (SWA-31. SWA-32, S&A-110. S&A-120. РА-10), що застосовувати не рекомендується.

Фірмам-виробникам поки не вдалося домогтися істотного поліпшення шумових характеристик у більшості підсилювачів. Найкращі колишні моделі SWA-7, SWA-9 мали коефіцієнт Кш=1,7 дБ [1]. Він і залишився приблизно таким же у нових підсилювачів або знижений незначно, за винятком моделей SWA-47(AST), SWA-49(AST). Це пояснюється насамперед тим, що схемотехніка і застосовуються транзистори не змінилися: у вхідних каскадах використовують ті ж СВЧ транзистори Т67, V3, 415 з граничною частотою 7,5 ГГц і коефіцієнтом шуму до 3 дБ [2] і лише зрідка - менш "шумлячий" BFR-91A.

Слід відзначити вплив на характеристики підсилювачів не тільки першого типу транзистора, але і режиму роботи. Від його колекторного струму залежать рівень власних шумів, коефіцієнт підсилення і значення активної складової вхідної провідності, що впливає на ступінь узгодження по входу.

У більшості антенних підсилювачів транзистор VT1 працює при колекторному струмі 1"=8...12 мА. Це дозволяє отримати досить високий коефіцієнт посилення і гарне узгодження з вхідним трансформатором Т1, але не оптимально для забезпечення малого рівня власних шумів. Хоча залежно Кш=f(Ік) використовуються мікрочіпів невідомі, але, як правило, для біполярних кремнієвих транзисторів НВЧ мінімальний рівень шуму спостерігається при колекторному струмі 2...5 мА [3]. Отже, існує ймовірність того, що при зменшенні колекторного струму транзистора VT1 можна знизити рівень шуму при збереженні доброго узгодження на вході. Побічно це підтверджується тим, що у підсилювачів РАЙ (тільки у них) струм першого транзистора зменшено до 4...5 мА. за рахунок чого при таких же транзисторах досягнуто суттєве зменшення рівня шуму: за інформацією з мережі Інтернет коефіцієнт Кш у цих підсилювачів досягає 0.8...1 дБ.

Як зазначено в [1], багато антенні підсилювачі SWA з великим коефіцієнтом посилення схильні до самозбудженню. Це пояснюється тим. що забезпечити стійкість двокаскадного апериодического підсилювача ВЧ, зібраного за схемою ОЕ-ОЕ, в смузі частот до 900 МГц досить складно. Здавалося б, подальше збільшення числа каскадів не має сенсу, оскільки домогтися стійкості в цьому випадку практично неможливо. Тим не менш, на ринку з'явилися підсилювачі, зібрані на чотирьох транзисторах. Зацікавившись цим фактом, автор придбав підсилювач SWA-2000/4T. Його принципова схема, складена за друкованій платі, представлена на рис. 7.

Аналіз схемотехніки цього підсилювача показав, що він зібраний за звичайною схемою на двох транзисторах VT1 і VT2, включених з ОЕ. Вхідний сигнал надходить на базу транзистори VT1, посилюється в двухкаскадном тракге і знімається з колектора транзистора VT2. надходячи через перехідний конденсатор С9 у коаксіальний кабель. Додаткові ж транзистори VT3 і VT4 входять в активні ланцюга, що задають напруга зміщення на базах транзисторів VT1 і VT2. Так як транзистори VT3, VT4 не посилюють корисний сигнал, для цієї мети використовують низькочастотні і дешеві чіпи 3F.

Очевидно, що при такій побудові характеристики підсилювача SWA-2000/4T не можуть скільки-небудь істотно перевершувати параметри двокаскадних підсилювачів з аналогічної корекцією (SWA-7, SWA-9. SWA-555 і ін), що і підтвердили порівняльні випробування.

Резюмуючи, приходимо до наступних висновків. По-перше, багато хто з нових підсилювачів повторюють схемотехніку і відповідно характеристики старих моделей. При цьому солідний номер нової розробки зовсім не свідчить про більш високий її якості. Наприклад, підсилювач SWA-555 по параметрам і схемотехніці представляє собою той же підсилювач SWA-9. Це ж стосується і підсилювачів, зібраних на чотирьох транзисторах.

По-друге, серед нових підсилювачів зустрічаються моделі з дійсно поліпшеними характеристиками, що передбачає і можливість підвищення якості прийому. За шумовим кращими параметрами можна визнати підсилювачі SWA-47 (AST), SWA-49 (AST), а також, судячи з відомостями в Інтернет, підсилювачі типу РАЙ.

По-третє, заміна антенного підсилювача приведе до позитивного ефекту тільки в разі застосування нової моделі з меншим рівнем шуму, розрахунковим значенням коефіцієнта посилення і підходящої АЧХ.

На закінчення скажемо, що моделі антенних підсилювачів фірми-виробники розробляють досить швидко і не виключено, що до моменту виходу в світ журналу з цією статтею, напевно, з'являться і нові, вдосконалені підсилювачі. У будь-якому випадку критерії визначення їх якості та рекомендації щодо вибору, розглянуті в [1], не змінюються.

Література

  • Пахомов А. Антенні підсилювачі SWA. - Радіо. 1999. № 1. с. 10-12.
  • Нестеренко В. І., Жужевич А. В. Вибери антену сам. - М.: Солон. 1998.
  • Напівпровідникові прилади. Транзистори малої потужності. Довідник (А. А. Зайцев, А. В. Міркін, В. о. Мокряков та ін). Під загальною ред. А. В. Голомедова. - М. Радіо і зв'язок, 1989.
  • Автор: А. Пахомов, канд. техн. наук, р. Зерноград Ростовської обл.

    Add comment

    Навігація

    Інструкції з експлуатації

    Copyright © 2019 Електричні принципові схеми.