|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Антенні підсилювачі SWA. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / телебачення У статті, що публікується тут, наш постійний автор аналізує схемотехніку антенних підсилювачів польського виробництва та обґрунтовує свій усвідомлений підхід до їх вибору з точки зору коефіцієнтів шуму та посилення. Він також дає рекомендації щодо ремонту таких пристроїв, що досить часто виходять з ладу від грозових розрядів, та усунення самозбудження. Це дозволить/ сподіваємося, багатьом радіоаматорам не тільки вибрати необхідний підсилювач, а й покращити його роботу. Активні антени польської фірми ANPREL та деяких інших набули широкого поширення в Росії та країнах СНД. При незначному власному посиленні, особливо в діапазоні MB, параметри такої антени багато в чому визначаються антеним підсилювачем. Саме цьому блоку властивий ряд недоліків: він схильний до збудження, має досить високий рівень власних шумів, легко перевантажується потужними сигналами діапазону MB, часто ушкоджується грозовими розрядами. Ці проблеми знайомі багатьом власникам таких антен. Питання експлуатації антенних підсилювачів SWA та аналогічних вкрай мало висвітлені у літературі. Можна відзначити лише публікацію [1], де зазначено перевантаження підсилювача сигналами MB. З рештою недоліків власникам антен доводиться боротися відомим способом: замінюючи підсилювачі, вибрати найкращий. Однак такий метод вимагає багато часу та сил, оскільки підсилювач, як правило, важкодоступний – розташований разом з антеною на високій щоглі. Грунтуючись на аналізі схемотехніки, власному досвіді та деяких матеріалах фірми ANPREL, пропоную усвідомленіший підхід до вибору підсилювачів, а також спосіб ремонту, що дозволяє відновити пошкоджений блок, а в ряді випадків і поліпшити його параметри. Ринок заповнений безліччю взаємозамінних моделей антенних підсилювачів, що випускаються фірмами ANPREL, TELTAD та ін під різними торговими марками та номерами. Незважаючи на таку різноманітність, більшість з них зібрані за стандартною схемою і є двокаскадним аперіодічним підсилювачем на біполярних транзисторах НВЧ, включених за схемою з ОЕ. На підтвердження цього розглянемо моделі різних фірм: простий підсилювач SWA-36 фірми TELTAD, принципова схема якого показано на рис. 1, та поширений підсилювач SWA-49 (аналог SWA-9) фірми ANPREL - рис.2.
Підсилювач SWA-36 містить два широкосмугові каскади посилення на транзисторах VT1 та VT2. Сигнал з антени через узгоджуючий трансформатор (на схемі не показаний) і конденсатор С1 надходить на базу транзистора VT1, включеного за схемою ОЕ. Робоча точка транзистора задана напругою усунення, що визначається резистором R1. Діюча при цьому негативна зворотний зв'язок (ООС) за напругою лінеаризує характеристику першого каскаду, стабілізує положення робочої точки, але зменшує його посилення. Частотна корекція у першому каскаді відсутня. Другий каскад також виконаний на транзисторі за схемою з ОЕ і ООС за напругою через резистори R2 і R3, але має ще й струмову ООС через резистор R4 в емітерному ланцюгу, жорстко стабілізуючу режим транзистора VT2. Щоб уникнути великої втрати підсилення, резистор R4 зашунтований по змінному струму конденсатором C3, ємність якого обрана відносно малою (10 пФ). В результаті на нижніх частотах діапазону ємнісний опір конденсатора C3 виявляється суттєвим і виникає ООС змінного струму зменшує посилення, коригуючи тим самим АЧХ підсилювача. До недоліків підсилювача SWA-36 можна віднести пасивні втрати у вихідному ланцюзі на резистори R5, який включений так, що на ньому падає як постійна напруга живлення, так і напруга сигналу. Аналогічно побудований і підсилювач SWA-49 (рис. 2), який також має два каскади, зібрані за схемою з ОЕ. Він відрізняється від SWA-36 кращою розв'язкою по ланцюгах живлення через Г-подібні фільтри L1C6, R5C4 і підвищеним коефіцієнтом посилення за рахунок наявності конденсатора С5 ланцюга ООС (R3C5R6) другого каскаду і перехідного конденсатора С7 на виході. Подібна схемотехніка притаманна більшості інших підсилювачів SWA (див., наприклад, схему підсилювача SWA-3, зображену в [1]). Незначні відмінності найчастіше знаходяться у другому каскаді, який може бути забезпечений різними ланцюгами частотної корекції, мати різну глибину ООС і відповідно коефіцієнт посилення. У окремих моделей, наприклад SWA-7, перший і другий каскади мають безпосередній зв'язок - висновок колектора транзистора VT1 з'єднаний прямо з виведенням транзистора бази VT2. Це дозволяє охопити обидва каскади петлею ООС по постійному струму і тим самим поліпшити термостабільність підсилювача. У каскадах на транзисторах, включених за схемою з ОЕ, найбільше вплив внутрішніх зв'язків і ємностей переходів транзисторів. Воно проявляється в обмеженні смуги пропускання та схильності підсилювача до самозбудження, ймовірність якого тим більша, чим вищий коефіцієнт посилення. Для його оцінки відоме поняття порога стійкості - граничного значення коефіцієнта посилення, при перевищенні якого підсилювач перетворюється на генератор. Багато антенні підсилювачі SWA з великим посиленням працюють біля порога стійкості, чим пояснюється їхнє нерідке самозбудження. Як заходи для підвищення стійкості підсилювачів фірма ANPREL застосовує різну топологію друкованих плат (що впливає на ємність монтажу), поверхневі та об'ємні котушки, дроселі тощо. . При незмінній схемі включення транзисторів з ОЕ-ОЕ на вирішення проблеми стійкості фірма воліє випускати регульовані блоки живлення. Зменшенням його напруги вдається усунути самозбудження підсилювача за збереження достатнього посилення. Основні параметри (коефіцієнт шуму Kш та коефіцієнт посилення Ку) базових моделей підсилювачів SWA за каталогом фірми ANPREL вказані у табл. 1. Розглянемо взаємозв'язок основних параметрів із схемотехнікою підсилювачів та їх вплив на якість прийому. Як відомо, коефіцієнт посилення на високих частотах в каскадах з ОЕ критичний до параметрів транзисторів, що використовуються, особливо до граничної частоти frp. У підсилювачах SWA застосовані біполярні НВЧ транзистори структури npn, марковані як Т-67, рідше - 415, які визначають максимально досяжний коефіцієнт посилення Ку двокаскадного підсилювача близько 40 дБ. Зрозуміло, у такій широкій робочій смузі частот коефіцієнт посилення не залишається постійним - його зміни досягають 10...15 дБ внаслідок нерівномірності АЧХ на найвищих частотах діапазону та корекції на нижчих. При максимальних значеннях коефіцієнта посилення Ку важко забезпечити стійкість підсилювачів, у ряді моделей він обмежений значеннями до 10...30дБ, що у часто цілком достатньо (див. табл. 1).
Попри поширену думку, слід зазначити, що коефіцієнт посилення не можна вважати головним параметром антенного підсилювача. Адже самі телевізори мають дуже великий запас власного посилення, тобто мають високу чутливість, обмежену посиленням. Дещо гірша у них чутливість, обмежена синхронізацією. І нарешті, найнижча – чутливість, обмежена шумами [2]. Отже, чинником, визначальним дальній прийом, слід прийняти рівень власних шумів електронного тракту, а чи не коефіцієнт посилення. Іншими словами, обмеження можливості прийому в першу чергу настає через вплив шумових перешкод, а не через нестачу посилення сигналу. Вплив шуму оцінюють по відношенню сигнал/шум, мінімальне значення якого прийнято 20 [2]. При цьому відношенні і визначають чутливість, обмежену шумами, яка дорівнює напрузі вхідного сигналу, в 20 разів більше напруги власних шумів. Для телевізорів третього-п'ятого поколінь чутливість, обмежена шумами, дорівнює 50...100 мкВ. Однак щодо сигнал/шум, що дорівнює 20, спостерігаються дуже погана якість зображення і розбірливість тільки великих деталей. Для отримання зображення гарної якості слід подати на вхід телевізора корисний сигнал приблизно в 5 разів більший, тобто забезпечити відношення сигнал/шум близько 100 [2]. Антенний підсилювач повинен збільшувати відношення сигнал/шум, а для цього слід посилювати сигнал, а не шум. Але будь-який електронний підсилювач неминуче має власні шуми, які посилюються разом із корисним сигналом та погіршують відношення сигнал/шум. Тому найважливішим параметром антенного підсилювача слід вважати його коефіцієнт шуму Кш. Якщо він недостатньо малий, то підвищення коефіцієнта посилення марно, оскільки і сигнал, і шум посилюються однаково і їхнє відношення не покращується. В результаті навіть при достатньому рівні сигналу на антеному вході телевізора зображення буде вражене інтенсивною шумовою перешкодою (відомий всім "сніг"). Для єдиної оцінки шумів багатокаскадного тракту існує показник наведеного до входу коефіцієнта шуму Кш, який дорівнює рівню шуму на виході, поділеному на загальний коефіцієнт посилення, тобто Кш = Кш.вих/Ку. Так як вихідний рівень шуму Кш.вых залежить найбільше від рівня шуму першого транзистора, що посилюється всіма наступними каскадами, шумами інших каскадів можна знехтувати. Тоді Кш.вых = Кш1Ку, де Кш, - коефіцієнт шуму першого транзистора. Отже, отримаємо Кш=Кш1, т. е. наведений коефіцієнт шуму підсилювального тракту залежить від кількості каскадів і загального коефіцієнта посилення, а дорівнює лише коефіцієнту шуму першого транзистора. Звідси випливає важливий практичний висновок - застосування антенного підсилювача може дати позитивний результат тоді, коли коефіцієнт шуму першого підсилювача транзистора менше коефіцієнта шуму першого каскаду телевізора. У селекторах каналів телевізорів п'ятого покоління застосовано польовий транзистор КП327А з коефіцієнтом шуму 4,5 дБ на частоті 800 МГц [З]. Отже, у першому каскаді антенного підсилювача повинен працювати транзистор з Кш1<4,5 дБ на тій самій частоті. Причому, що менше це значення проти коефіцієнтом Кш1 телевізора, то ефективніше застосування підсилювача і тим вище якість прийому. Коефіцієнт шуму залежить також від якості погодження на вході підсилювача та режиму першого транзистора. Для підсилювачів SWA тип транзистора VT1, режим роботи і якість узгодження визначає наведений коефіцієнт Кш= 1,7...3,1 дБ (див. табл. 1). З викладеного вище ясно, що вибір антенного підсилювача за принципом - що більший коефіцієнт посилення, то краще - неправильний. Саме тому багато власників, змінюючи підсилювачі, не можуть досягти хорошого результату. Причина такого парадоксального, на перший погляд, факту полягає в тому, що коефіцієнт шуму, як правило, невідомий (його немає в торговій інформації фірм), а насправді він лише трохи відрізняється у багатьох моделей з різним посиленням (див. табл. 1). ). Збільшення коефіцієнта посилення при постійному коефіцієнті шуму не дає виграшу щодо сигнал/шум і, отже, поліпшення якості прийому. Рідкісний успіх досягається тільки тоді, коли випадково трапляється малошумливий підсилювач. Отже, при виборі підсилювача антенного орієнтуватися потрібно в першу чергу на мінімальний рівень шуму. Цілком хорошим можна вважати підсилювач із Кш<2 дБ. З табл. 1 кращими вважатимуться моделі SWA-7, SWA-9, мають Кш=1,7 дБ. Інформацію про коефіцієнт шуму нових підсилювачів можна знайти у каталогах фірми ANPREL чи мережі Інтернет. Що ж до коефіцієнта посилення, то він, зрозуміло, теж має значення, але не для максимального посилення слабких сигналів, а, в першу чергу, для компенсації втрат у сполучному кабелі, пристроях, що погоджують-розгалужують і т. п. Через ці втрати при недостатньому посиленні рівень сигналу на вході телевізора може впасти нижче за поріг чутливості, обмежену синхронізацію або навіть посилення, що унеможливить прийом. Тому для правильного вибору коефіцієнта посилення необхідно знати загасання сигналу в усьому сполучному тракті. А його орієнтовне значення неважко розрахувати. Погонне згасання сигналу в поширеному кабелі марки РК-75-4-11 дорівнює 0,07 дБ/м на першому-п'ятому, 0,13 дБ/м на шостому-дванадцятому та 0,25...0,37 дБ/м на 21 -60-му телевізійних каналах [2]. При довжині фідера 50 м ослаблення на 21-60 каналах складе 12,5 ... 17,5 дБ. Якщо встановлено промисловий пасивний розгалужувач, він вносить додаткові втрати кожному своєму виході, значення яких, зазвичай, вказано корпусі. Розрахувавши згасання в кабелі і додавши до нього ослаблення в розгалужувачі (якщо він є), одержують мінімальний коефіцієнт посилення антенного підсилювача. До нього додають запас 12...14 дБ для посилення слабких сигналів, що необхідно через низьку ефективність широкосмугових малогабаритних приймальних антен. За набутим значенням Ку вибирають антенний підсилювач. Набагато перевищувати отримане значення коефіцієнта підсилення годі було, оскільки це збільшує ймовірність самозбудження і перевантаження потужними сигналами близько розташованих станцій. Ремонт підсилювачів антен в основному зводиться до заміни активних елементів, пошкоджених грозовими розрядами. Слід зазначити, що наявність у деяких моделях діода на вході не гарантує повного захисту від блискавки: при потужному атмосферному розряді пробиваються як захисний діод, так і, як правило, обидва транзистори. Антенні підсилювачі SWA зібрані за технологією автоматичного поверхневого збирання на мікроелементах, що потребує акуратності під час ремонту. Паяння слід виконувати малогабаритним паяльником з гостро заточеним жалом. У підсилювачі, що не працює, слід обережно, намагаючись не пошкодити тонкі друкарські провідники, випаяти мікротранзистори VT1, VT2 і захисний діод (якщо він є). Основні параметри вітчизняних транзисторів, придатних для встановлення підсилювачі SWA, вказані в табл. 2 [З]. З неї випливає, що використання у першому каскаді транзисторів КТ391А-2, КТ3101А-2, КТ3115А-2, КТ3115Б-2, КТ3115В-2 шумові характеристики більшості моделей підсилювачів не погіршує, а застосування транзисторів 2Т3124-2 2, КТ3124А-2 знижує Кш до 2 дБ, що покращує параметри підсилювача. Ця обставина дозволяє рекомендувати заміну першого транзистора підсилювача на зазначені останніми навіть у справних, але "шумлячих" підсилювачах з метою підвищення якості їх роботи. Слід зазначити, що у табл. 3124 дано граничні значення, типові параметри, як правило, краще [З].
Малошумні НВЧ транзистори серій 2Т3124, КТ3132 щодо дорогі і слаботочні, тому їх краще встановлювати тільки в перший каскад, а в другому використовувати більш дешеві та потужні транзистори КТ391А-2, КТ3101А-2 (див. табл. 2) і навіть табл. , КТ371, КТ372 та інші з граничною частотою близько 382 ГГц [З]. Однак в останньому випадку буде трохи меншим коефіцієнт посилення на верхніх частотах діапазону. Розміри корпусу імпортних мікротранзисторів дорівнюють 1,2 х2,8, 1 мм при довжині висновків 1.5 ... 2 мм. Відповідно і відстані на платі між друкованими майданчиками для висновків транзисторів малі. Установка вітчизняних транзисторів з діаметром корпусу 0,5 мм з боку поверхневого монтажу, хоч і можлива, але скрутна: при паянні їх можна пошкодити. Нові транзистори краще встановити з протилежного боку плати, просвердивши попередньо отвори для виводів свердлом діаметром 0,8...2 мм. Краще свердлити не в самому друкованому провіднику, а так, щоб отвір стосувався краю майданчика. Якщо з боку, протилежної поверхневому монтажу, є шар фольги, то отвори в ньому слід розрізняти свердлом діаметром 2,5...1 мм (крім отвору для виведення емітера транзистора VTXNUMX). Потім встановлюють нові транзистори так, щоб кристалотримач або корпус приладу торкався плати. Якщо висновки значно виступають з іншого боку, після паяння їх слід відкусити. НВЧ транзистори чутливі до статичної електрики, тому при пайці слід дотримуватись відповідних заходів захисту. Час паяння - трохи більше 3 з [З]. Захисний діод можна не встановлювати. Найкращим захистом від атмосферної електрики служить гарне заземлення антени. В підсилювачах SWA обидва транзистори працюють з колекторним струмом 10...12 мА. Після заміни такий струм прийнятний другого транзистора (наприклад, КТ3101А-2), але перевищує постійно допустимий для першого, якщо встановлені транзистори серій КТ3115, КТ3124 і КТ3132А-2 (див. табл. 2). Колекторний струм залежить від параметра h21е, яким транзистори мають значний розкид. Тому після монтажу конкретного екземпляра необхідно встановити робочу точку транзистора VT1. Для цього випоюють мікрорезистор R1 і замість нього тимчасово підключають підстроювальний резистор (СПЗ-23, СПЗ-27 тощо) опором 68 ... 100 кОм. Перед увімкненням живлення двигун резистора повинен перебувати в положенні максимального опору, щоб не пошкодити транзистор. На підсилювач подають напругу 12 від блоку живлення 8 і вимірюють падіння напруги на резисторі R2 (див. рис. 1 і 2). Розподіливши виміряну напругу на опір резистора R2, дізнаються колекторний струм. Регулюючи опір підстроювального резистора у бік зменшення, досягають колекторного струму близько 5 мА, що відповідає мінімуму шумів за характеристикою транзисторів [З]. На цьому налаштування закінчують і замість підстроювального резистора впаюють постійний такого ж опору (МЛТ-0,125 або імпортний), попередньо вкоротив до мінімуму його висновки. Після цього покривають друковану плату та безкорпусні транзистори шаром радіотехнічного лаку або компаунду. Зовнішній вигляд відновленого підсилювача SWA-36 показано на рис. 3. У ньому використані транзистори (рис. 3,а) 2Т3124Б-2 (VT1) та КТ3101А-2 (VT2). У зв'язку з найпростішою конструкцією підсилювача вжито заходів щодо усунення самозбудження: на виведення колектора транзистора VT1 надіто феритове мікрокільце (його застосовують у селекторах каналів СК-М телевізорів ЗУСЦТ та 4УСЦТ). Колекторний струм транзистора VT1 заданий резистором R1 (рис. 3,6) номіналом 51 ком (було 33 ком).
У другому каскаді були випробувані транзистори серій КТ372, КТ399, з якими зберігалися стійкість та достатній коефіцієнт посилення. При цьому була перевірена можливість встановлення додаткового конденсатора З ємністю 150 пФ (рис. 3,6), що шунтує резистор R5 (див. рис. 1), для збільшення коефіцієнта посилення. При встановленні конденсатора самозбудження підсилювача усувають зниженням напруги живлення. В основному варіанті (з транзисторами 2Т3124Б-2 та КТ3101А-2) підсилювач забезпечив кращу, ніж до ремонту, якість прийому, яка візуально оцінена приблизно однаковим прийомом з новим підсилювачем SWA-9. література
Автор: А.Пахомов, м.Зерноград Ростовської обл.; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Модулі резервування Mean Well DRDN20/40 та ERDN20/40 ▪ Велосипедний шолом із паперу ▪ Захист електромереж від кібератак ▪ Проблема: на дорогах надто мало льоду та снігу
▪ розділ сайту Блискавкозахист. Добірка статей ▪ стаття Розробити під горіх. Крилатий вислів ▪ стаття Що таке вічнозелені рослини? Детальна відповідь ▪ стаття Робота на буровій машині. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Домашній кінотеатр - від а до я. Частина 1. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page