Усилитель приемной антенны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенные усилители

 Комментарии к статье

Как известно, для приемных рамочных антенн ("флагов") желательно применять антенный усилитель. При его изготовлении с уровнем шума и усилением проблем нет. Это сделать легко. Но такие антенны требуют от усилителя очень высокого коэффициента ослабления синфазной составляющей (КОСС или, по-английски, CMRR - от Common-Mode Rejection Ratio). Иначе такие помехи могут полностью "испортить" параметры антенны, что часто на практике и случается и служит основанием для мнения - работают такие антенны "так себе".

Проще всего достичь цели, сделав усилитель дифференциальным с большим КОСС. Причем нужен именно такой усилитель. Применение симметрирующего трансформатора с несимметричным усилителем хорошего результата не даст. Даже у лучших таких трансформаторов (речь идет о высокоомных трансформаторах) коэффициент подавления синфазной составляющей на частотах 1,8 и 3,5 МГц (а приемные антенны нужны в основном на любительских НЧ-диапазонах) редко превышает 40 дБ. А этого мало - в реальных условиях, по мнению автора, требуется минимум 50...60 дБ ослабления синфазной составляющей.

Такое подавление могут обеспечить дифференциальные усилители. Проще всего их собрать на интегральных микросхемах. Идея сделать дифференциальный усилитель на дискретных элементах разбивается о практическую невозможность подобрать компоненты с точностью 0,1...0,3 %.

Обычное выполнение дифференциального каскада на операционном усилителе такое подавление дает, но имеет недостаток, что входные импедансы его входов получаются разными. От этого антенна теряет симметрию.

Решением, полностью устраивающим, является применение специализированного дифференциального усилителя AD8129. На частотах ниже 4 МГц он имеет КОСС 80(!) дБ, кроме того, у этой микросхемы два дифференциальных входа с равным и очень высоким (более 4 MOм) импедансом. Отдельным плюсом является то, что дифференциальные входы не используются для установки усиления, т. е. их не надо нагружать чем-либо дополнительно.

Принципиальная схема усилителя показана на рис. 1. При использовании усилителя с рамочной антенной не устанавливают варикапы VD1-VD4 и элементы цепи управления ими (R1, C1, R5, C9), а при использовании ферритовой магнитной антенны не устанавливают резистор R2.

Рис. 1. Принципиальная схема усилителя (нажмите для увеличения)

Коэффициент усиления по напряжению (в данном случае он примерно равен 30) задается отношением сопротивления резисторов R7/R6. Эти резисторы никак не влияют на входной импеданс по рабочим входам (выводы 1 и 8 микросхемы DA1).

Для этой микросхемы необходим двухполярный источник питания. Обратите внимание, что в устройстве две разные "земли", и они не соединены напрямую между собой. Одна из них - это общий провод усилителя, а другая - оплетка коаксиального кабеля, соединяющего усилитель с приемником (трансивером). Цепи L1C2C4 и L2C3C5 дополнительно фильтруют питание. Напряжение в средней точке ("землю усилителя") задает стабилизатор DA2. Питание на усилитель поступает по коаксиальному кабелю. Для дополнительной защиты от "грязи", которая может наводиться на оплетку кабеля, установлен развязывающий трансформатор T2. Он намотан в два провода на ферритовом НЧ-магнитопроводе так, чтобы индуктивность его обмоток была не меньше 1 мГн.

Выход усилителя через резистор R8 подключен к разделительному ВЧ-трансформатору T1, с малой межвитковой емкостью и отношением чисел витков обмоток 1:1. Этот трансформатор нужен для развязки по синфазному сигналу между общим проводом усилителя и оплеткой коаксиального кабеля. Резистор R8 задает выходное сопротивление усилителя (у самой микросхемы DA1 выходное сопротивление низкое).

Диоды VD7 и VD8 (любые кремниевые высокочастотные) защищают входные цепи приемника. Дело в том, что микросхема DA1 может выдать выходной сигнал амплитудой до 5 В, что не для всех приемников приемлемо. Конденсатор С7 - разделительный.

Элементы L3, С10 разделяют в "шеке" питание усилителя и вход приемника.

Как уже упоминалось, выводы 1 и 8 микросхемы DA1 - это высокоомные дифференциальные входы. С ними надо решить три проблемы.

Во-первых, "привязать" их по постоянному току к общему проводу усилителя. Это делают резисторы R3, R4. Их сопротивление не очень важно (кроме как в случае работы с ферритовой магнитной антенной, см. ниже) - от 100 кОм до 1 MОм, но очень важна их идентичность. Эти резисторы надо подобрать с помощью цифрового мультиметра с отличием не более 0,1 % (лучше еще меньше). Иначе они "перекосят" вход усилителя с соответствующим снижением КОСС.

Во-вторых, необходимо защитить входы при работе передатчика. Пара ВЧ-диодов VD5, VD6 с этим справляется.

В-третьих, подключить антенну и нужные ей элементы. Это зависит оттого, какая антенна будет использоваться.

Если это рамка, например "флаг", она подключается прямо к входам. Дополнительно устанавливают резистор R2 с сопротивлением, равным выходному сопротивлению рамки (обычно несколько сотен ом).

Если это ферритовая магнитная антенна, R2 не нужен, но устанавливают варикапы перестройки VD1 -VD4 и цепь управления ими из "шека" (R1R5C1C9). Кроме того, при работе с ферритовой магнитной антенной (МА) надо подумать над сопротивлением резисторов R3 и R4. Они определяют добротность контура антенны (конечно, помимо добротности самой катушки антенны). В зависимости от индуктивности, добротности МА и желаемой полосы пропускания (без перестройки) следует выбрать номиналы резисторов R3, R4.

На рис. 2 показан спектр в полосе 100 кГц на выходе описываемого усилителя при сопротивлении этих резисторов 390 кОм и подключенной ферритовой магнитной антенной, намотанной на стержне диаметром 8 мм и длиной 100 мм с магнитной проницаемостью 400. Прием происходит на диапазоне 160 метров. Антенна находится внутри помещения, поэтому, кроме полезных сигналов, видно еще и множество помех.

Рис. 2.  Спектр в полосе 100 кГц на выходе усилителя

На выходе уровень эфирного шума на частоте резонанса МА 93 дБм (вертикальная шкала на рисунке - в дБм), т. е. 5 мкВ, что примерно соответствует уровню шума полноразмерной антенны. Если надо изменить усиление, это выполняют подбором резисторов R7/R6. Микросхема AD8129 может обеспечить на низкочастотных КВ-диапазонах усиление до 100 раз.

Применение усилителя позволяет разместить антенну вдали от местных источников помех и тем самым улучшить качество приема.

Автор: Игорь Гончаренко (DL2KQ)

Смотрите другие статьи раздела Антенные усилители.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Масштабное тестирование парадокса Эйнштейна-Подольского-Розена 18.06.2023 Ученые из Базельского университета в Швейцарии провели масштабное испытание парадокса Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР) в квантовой механике. Исследователи использовали два запутанных конденсата Бозе-Эйнштейна, состоящих из 700 атомов каждый, и продемонстрировали, что парадокс ЭПР сохраняется даже при наличии облака сотен атомов. Такое наблюдение стало первым в своем роде, где парадокс ЭПР был исследован в пространственно разделенных многочастичных системах. Результаты этого эксперимента имеют важное значение для развития квантовой метрологии, науки, занимающейся измерением вещей с использованием квантовой теории. Ученые отмечают, что противоречие между квантовой механикой и локальным реализмом сохраняется при увеличении размера системы до тысячи массивных частиц. Эксперимент предлагает новые возможности для применения в квантовой метрологии. Одна из двух систем может использоваться в качестве маленького датчика с высоким пространственным разрешением для изучения полей и сил, в то время как другая система может служить эталоном для снижения квантового шума. Парадокс ЭПР, который указывает на неполноту описания реальности Вселенной квантовой механикой, остается актуальным. Ученые подчеркивают, что их результаты подтверждают устойчивость парадокса ЭПР на гораздо более крупном масштабе, чем это было продемонстрировано ранее в экспериментах Белла. Эти выводы имеют важное значение для будущих исследований в области квантовой физики и могут сыграть значительную роль в развитии квантовой метрологии.

Другие интересные новости:

▪ AR-очки для военных собак

▪ Молекулярный датчик для смартфонов

▪ Электрический клей

▪ Перспективы генной терапии в борьбе с врожденной глухотой

▪ Энергия солнца и ветра для всего американского штата

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Моделирование. Подборка статей

▪ статья Гидравлический пресс. История изобретения и производства

▪ статья В какой стране на Рождество принято решать накопившиеся за год конфликты в кулачном бою? Подробный ответ

▪ статья Арбузный огурец. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Автоматический терморегулятор для приусадебного участка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Лампочка, зажгись! Секрет фокуса. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025