Антенні підсилювачі для широкосмугових антен. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антенні підсилювачі

 Коментарі до статті

У статті докладно розглядається пристрій та принципи роботи підсилювальних модулів широкосмугових телевізійних антен.

Підсилювач у телевізійній приймальні антені призначений, головним чином, для збільшення чутливості, обмежену шумами, а в другу чергу для компенсації втрат сигналу, що приймається в коаксіальному кабелі. Самі телевізори мають дуже великий запас свого посилення, тобто. мають високу чутливість, обмежену посиленням. Дещо гірша у них чутливість, обмежена синхронізацією. І нарешті, найнижча – чутливість, обмежена шумами. Отже, чинником, визначальним дальній прийом, слід прийняти рівень власних шумів лінійного тракту, а чи не коефіцієнт посилення.

Вплив шуму оцінюють по відношенню сигнал/шум, мінімальне значення якого прийнято рівним 20. Для телевізорів третього - п'ятого покоління чутливість, обмежена шумами, дорівнює 50-100 мкВ. Однак при відношенні сигнал/шум (з/ш) дорівнює 20, спостерігаються погана якість зображення і розбірливість тільки великих деталей. Для отримання зображення хорошої якості слід подати на вхід телевізора корисний сигнал приблизно 4 рази більший, тобто. забезпечити відношення с/ш близько 80.

Кабелі з хвильовим опором 75 Ом, що використовуються в даний час, в залежності від конструкції і якості діелектрика мають погонне згасання 0,07 - 0,18 дБ/м в метровому і 0,25 - 0,6 дБ/м в дециметровому діапазоні хвиль. При довжині кабелю 2…4 м загальне згасання може становити 1,2 – 2,4 дБ. У зв'язку з цим підсилювач повинен мати коефіцієнт посилення 3 дБ для типових умов прийому. До нього додають запас 12...14 дБ для посилення слабких сигналів, що необхідно через низьку ефективність широкосмугових малогабаритних приймальних антен.

Будь-який підсилювач має власні шуми, які посилюються разом із корисним сигналом та погіршують відношення сигнал/шум. Тому найважливішим параметром підсилювального елемента слід вважати його коефіцієнт шуму_ш.

Для єдиної оцінки шумів багатокаскадного тракту існує показник наведеного коефіцієнта шуму_ш, Що дорівнює рівню шуму на виході, поділеному на загальний коефіцієнт посилення, тобто. До_ш = До_ш.вих / До_У. Так як вихідний рівень шуму_ш.вих залежить найбільше від рівня шуму першого транзистора, що посилюється усіма наступними каскадами, шумами інших каскадів можна знехтувати. Тоді До_ш.вих= До_ш1К_У, де До_ш1 - Коефіцієнт шуму першого транзистора. Отже, отримаємо До_ш= До_ш1, тобто. наведений коефіцієнт шуму підсилювальної частини переважно визначається коефіцієнтом шуму першого транзистора. Звідси випливає висновок - застосування активної частини може дати позитивний результат тоді, коли коефіцієнт шуму першого підсилювача транзистора менше коефіцієнта шуму першого каскаду телевізора. Коефіцієнт шуму залежить також від якості погодження на вході підсилювача та режиму першого транзистора.

Частотний діапазон підсилювача повинен забезпечити посилення сигналу смуги частот мовного телебачення f = 48-790 МГц. Для збільшення динамічного діапазону підсилювач повинен мати негативний зворотний зв'язок.

На малюнку 1 представлена ​​схема однокаскадного підсилювача з трансформаторним входом та відкритим асиметричним виходом, що забезпечує можливість дистанційної запитки підсилювального модуля сигнального кабелю. Така однокаскадна схема має високу стійкість і легко каскадується.

Рис. 1. Однокаскадний підсилювач

Точки збудження антени підключаються безпосередньо до балансного перерізу трансформатора Тр1, який забезпечує широкосмугове узгодження входу антени з входом підсилювального каскаду. Підсилювальний елемент VT1 включений за схемою із загальним емітером. Це дозволяє реалізувати більше смугове посилення та кращі шумові властивості схеми порівняно з іншими варіантами включення. Ефекти впливу граничної частоти транзистора по крутості на зміну коефіцієнта посилення та вхідного опору в діапазоні робочих частот компенсуються за рахунок використання у схемі комбінованих частотно-залежних зворотних зв'язків паралельного та послідовного типу. Паралельний зворотний зв'язок виконано на елементах R3, C1, L1. Резистор R3 визначає узгодження підсилювального модуля у приєднувальних стиках у метровому та нижній частині дециметрового діапазону.

У верхній частині робочого діапазону, де посилення спадає на 2-4 дБ, індуктивність L1 послаблює дію цього зворотного зв'язку, вирівнюючи амплітудно-частотну характеристику (АЧХ). Конденсатор C1 забезпечує розв'язку ланцюга зворотного зв'язку з контуром живлення та одночасно формує низькочастотний зріз передавальної характеристики пристрою. Ланцюг R4, C3 є елементом послідовного зворотного зв'язку по струму, що визначає основні параметри каскаду в малосигнальному режимі: резистор R4 задає номінальний коефіцієнт посилення каскаду, а налаштуванням C3 регулюється підйом АЧХ у верхній частині робочого діапазону. Задані параметри динамічного діапазону забезпечуються вибором типу транзистора та його режим роботи. У представленій схемі режим роботи каскаду постійного струму задається R4 спільно з елементами базового дільника R1 і R2. Конденсатор С2 шунтує R1 забезпечує асиметричність підключення Тр1 в схему модуля. Підсилювальний модуль, реалізований на середньопотужному транзисторі третього покоління, забезпечує коефіцієнт посилення 15 дБ у смузі частот 40-800 МГц, коефіцієнт шуму пристрою не перевищує 3,5 дБ, а динамічний діапазон для телевізійних сигналів становить 75 дБ. Зниження коефіцієнта шуму та реалізація більшої лінійності пристрою можливі при використанні у схемі складних активних елементів з каскодним включенням або при переході до двотранзисторних каскадів.

Дві принципові схеми, що є двокаскадний аперіодичний підсилювач на біполярних транзисторах НВЧ, включених за схемою з ОЕ представлені на рис. 2.

Підсилювач на мал. 2а містить два широкосмугових каскаду посилення на транзисторах VT1 і VT2. Сигнал з антени через узгоджуючий трансформатор (на схемі не показаний) і конденсатор С1 надходить на базу транзистора VT1, включеного за схемою з ОЕ.

Рис. 2,а. Двокаскадний підсилювач

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 по напрузі через резистори R2 і R3, але має ще струмову ООС через резистор R4 в емітерному ланцюгу, що стабілізує режим транзистора VT2. Щоб уникнути великої втрати підсилення, резистор R4 зашунтований по змінному струму конденсатором С3, ємність якого обрана відносно малою (10 пФ). В результаті на нижніх частотах діапазону ємнісний опір конденсатора С3 виявляється суттєвим і ООС по змінному струму, що виникає, зменшує посилення, коригуючи тим самим АЧХ підсилювача. До недоліків такої схеми підсилювача 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 збудований і підсилювач на рис. 2,б, який також має два каскади, зібрані за схемою з ОЕ. Він відрізняється від попереднього підсилювача кращою розв'язкою по ланцюгах живлення через Г-подібні фільтри L1 C6, R5 C4 і підвищеним коефіцієнтом посилення за рахунок наявності конденсатора С5 ланцюга ООС (R3 C5 R6) другого каскаду і перехідного конденсатора С7 на виході.

Рис. 2,б. Двокаскадний підсилювач

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. Як заходи підвищення стійкості можна запропонувати включення транзисторів за каскодною схемою з ОЕ-ПРО.

Каскодне включення транзисторів VT1 і VT2 (рис. 3) дозволяє реалізувати хорошу односпрямованість та отримати велику широкосмуговість підсилювального модуля. Це дає можливість відмовитися від використання сигнальних зворотних зв'язків, що стабілізують та коригують амплітудно-частотну характеристику, а також вхідний та вихідний імпеданси ланки. Тут коефіцієнт передачі та приєднувальні параметри схеми задаються режимно. Для зменшення впливу паразитних індуктивностей загальних висновків, що знижують коефіцієнт посилення каскаду на верхніх частотах, виведення емітерних вхідних танзисторів з'єднуються безпосередньо з корпусом, а режим роботи стабілізується фіксованим струмом бази. Високочастотний зріз регулюється індуктивністю L1, що включена в колекторний ланцюг кінцевого транзистора.

Рис. 3. Підсилювач із каскодним включенням VT

Діапазонне коригування та стабілізація вихідного опору модуля виробляються резистивно-ємнісними ланцюгами. Каскодна схема під час реалізації оптимального режиму роботи транзисторів дозволяє отримати знижені интермодуляционные спотворення.

За наявності антени МВ-ДМВ, конструктивно виконаної у вигляді двох електрично не з'єднаних антен, можливо використовувати підсилювальний модуль, який посилює сигнали від кожної з них, підсумовує і передає до ТВ-приймача по одному кабелю. Живлення підсилювача подається цим же кабелем. Принципова схема такого підсилювального модуля зображена малюнку 4. Він містить два незалежних каналу посилення. Сигнал з антени МВ надходить на контакти ХТ1, ХТ2, яких підключений вхідний каскад каналу МВ, зібраного на транзисторах VT1, VT2 за схемою диференціального підсилювача. Це дозволяє отримати гарне узгодження з високоомними антенами, а також придушити синфазні перешкоди.

Рис. 4. Підсилювач з роздільними входами МВ та ДЦВ

На вході каскаду встановлені котушки L1, L2, що усувають накопичення статичних зарядів електрики на деяких антенах, а також діоди VD1 - VD4, що захищають підсилювач від грозових розрядів. На транзисторі VT5 зібрано додатковий підсилювальний каскад. Коефіцієнт передачі каналу дорівнює 15...20 дБ. Сигнали МВ проходять на кабель через фільтр НЧ L6 C19 L7 із частотою зрізу 250 МГц. Через цей же фільтр і дросель L5 на канал приходить напруга живлення з кабелю зниження. З іншого боку, фільтр не пропускає сигнали ДЦВ.

Канал посилення ДМВ являє собою два послідовно включені однотипні підсилювальні каскади. Перший з них зібраний на транзисторах VT3, VT4 за схемою з гальванічним зв'язком, завдяки чому відбувається автоматичний вихід на заданий робочий режим та його підтримка при зміні температури та напруги живлення. На вході каскаду встановлено фільтр ВЧ C1 L3 C2 із частотою зрізу 450 МГц, який пригнічує низькочастотні сигнали та перешкоди. Аналогічний фільтр ВЧ C21 L9 C22 на виході другого каскаду пропускає ДМВ сигнали і не пропускає сигнали МВ. Отже, фільтри на виходах каналів взаємно розв'язують їх. Котушка L4 забезпечує узгодження між каскадами каналу ДМВ та корекцію сумарної АЧХ. Загальне посилення каналу дорівнює 32...36 дБ. Канал ДМВ живиться через дросель L8 із кабелю зниження. Підсилювальний модуль живиться напругою 12 при струмі не менше 70 мА.

Важливо відзначити, що модулі з каскадно-ланцюжковою структурою зазвичай забезпечують велику лінійність передавальної характеристики, що пов'язано, в першу чергу, з можливістю роздільного налаштування каскадів (оптимізація передавальної характеристики, режимів узгодження та параметрів динамічного діапазону), при якій пороги навантаження нарощуються естафетно і пропор збільшення коефіцієнта передачі.

Порівняльний аналіз технічних рішень та функціонально-енергетичних характеристик модулів показує, що як базові структури при проектуванні підсилювальних модулів для активних широкосмугових антен доцільно вибирати схеми з ланцюжковим включенням каскадів з комбінованими частотно-залежними зворотними зв'язками. Причому в першому каскаді глибина зворотного зв'язку вибирається виходячи з необхідного значення коефіцієнта шуму та стабільності приєднувального імпедансу. Режим роботи та тип транзистора вихідного каскаду в основному визначаються необхідною здатністю навантаження модуля.

Публікація: library.espec.ws

Дивіться інші статті розділу Антенні підсилювачі.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Кондиціонер тиранозавра 06.09.2019 Вчені зі США заявили про те, що в черепі у тиранозавра рексу були два отвори, які виконували роль своєрідного "кондиціонера". Вони були потрібні тому, що гігантський та активний ящір швидко перегрівався. Раніше вважалося, що в цих отворах була м'язова тканина, але тепер дослідники дійшли висновку, що насправді вони були затягнуті сіткою кровоносних судин. Відомо, що великою твариною потрібні додаткові механізми охолодження, оскільки в спеку організм може швидко перегрітися. В ході дослідження вчені використовували тепловізори для спостережень за алігаторами на фермі при зоопарку Флориди. Виявилося, що у черепі алігатора є отвори, заповнені кровоносними судинами. "Температура тіла алігатора залежить від навколишнього середовища. Ми помітили, що коли ставало холодніше, і алігатори намагалися зігрітися, тепловізори реєстрували великі теплові плями у верхній частині їхнього черепа, які свідчать про підвищення температури тіла. Однак у міру того, як вдень ставало тепліше, ці плями темніли, ніби їх вимикали для зниження температури», - заявив співавтор дослідження Кент Влієт. Вивчивши скам'янілі останки та тривимірні моделі черепа тиранозаврів вчені з'ясували, що у них були схожі отвори. Раніше вважалося, що в цих отворах розташовувалась м'язова тканина, але Холлідей стверджує, що "дивно спостерігати м'язи, які піднімаються вгору від щелепи, потім роблять поворот на 90 градусів і продовжуються під склепінням черепа".

Інші цікаві новини:

▪ Планшет Hyundai A7 за $80: 1,5 ГГц, Android 4.0

▪ Найтонший детектор рентгенівського випромінювання

▪ Нові дзеркала з функцією відеореєстрації від Neoline

▪ Корок від вірусів

▪ Овочі та напівпровідники

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Радіоелектроніка та електротехніка. Добірка статей

▪ стаття Плоть від плоті. Крилатий вислів

▪ стаття Що таке паливо? Детальна відповідь

▪ стаття Мармеладна злива. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Бортовий комп'ютер для мотоцикла з LCD від мобільного телефону Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Ремонт ИВП Sega Mega Drive-2. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024