Узкопосный антенный усилитель с перестраиваемой АЧХ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны. Измерения, настройка, согласование

 Комментарии к статье

Предлагаемый вниманию антенный усилитель предназначен для улучшения чувствительности телевизионных приемников, принимающих передачи в метровом диапазоне. Коэффициент усиления усилителя - 22...24 дБ, полоса пропускания шириной около 8 МГц может легко перестраиваться на один из телевизионных каналов при помощи подстроенного конденсатора.

Построение узкополосного перестраиваемого усилителя в диапазоне частот с 1 по 12 телевизионные каналы связано с большими трудностями из-за того, что между 5 и 6 телевизионными каналами существует разрыв. Поэтому предлагается усилитель, работающий в одном из двух поддиапазонов - с 1 по 5 или с 6 по 12 телевизионные каналы. Использование в усилителе малошумящих транзисторов в сочетании с оптимизацией их режимов по постоянному току позволило обеспечить низкий уровень собственных шумов усилителя при достаточно большом коэффициенте усиления.

Применение предлагаемого антенного усилителя оказывается наиболее эффективным в случаях, когда телевизионный приемник не обладает достаточным запасом коэффициента усиления для устойчивого приема телепередач вне зоны уверенного приема. Целесообразным представляется также использование усилителя для улучшения чувствительности, ограниченной усилением, при приеме передач на телевизоры, потерявшие запас по коэффициенту усиления в результате длительной эксплуатации. Описываемый усилитель можно также применять для приема телепередач в районах, удаленных от телецентров и ретрансляторов, например в сельской местности, где в большинстве случаев нет централизованных приемных антенных систем (коллективных антенн). В таком случае возможно использование усилителя при подключении к одной приемной антенне нескольких телевизионных приемников.

Практически реализация всего этого устройства возможна при условии согласования антенных входов телеприемников с выходом усилителя. Усилитель также позволяет при использовании узкополосных и остронаправленных антенн и антенных систем с большим коэффициентом усиления вести уверенный дальний прием телепередач от телецентров, лежащих за пределами зоны уверенного приема. При этом рекомендуется размещение усилителя на мачте, в непосредственной близости от антенны, чтобы добиться компенсации ослабления сигнала в антенном фидере, которое будет тем большим, чем больше длина кабеля снижения. В таком случае применение предлагаемого усилителя позволит улучшить соотношение сигнал / шум на входе телевизионного приемника.

Разработанный двухкаскадный усилитель характеризуется намного более простыми конструкцией и схемной реализацией по сравнению с трехкаскадным усилителем, описанным в [1]. Усилитель из [1] не обеспечивает возможности перестройки амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) на один из телевизионных каналов диапазона и имеет лишь ограниченную подстройку частоты относительно средней частоты, на которую он фиксирование настроен, в пределах ±3 МГц, что позволяет компенсировать лишь температурный дрейф полосы пропускания усилителя. Минусовое относительно корпуса питание указанного усилителя исключает возможность его работы от источника питания лампового телевизора.

Основное преимущество предлагаемого усилителя заключается в возможности плавной перестройки его АЧХ на различные телевизионные каналы в метровом диапазоне, что позволяет получить высокий коэффициент усиления на требуемом канале при сравнительно простых схемотехнических решениях. Амплитудно-частотная характеристика первого каскада усилителя равномерна в широком диапазоне частот, включающем в себя пять - с 1-го по 5-й (48,5...100 МГц) - или семь - с 6-го по 12-й (174...230 МГц) - телевизионных каналов.

Усилитель имеет два каскада усиления, собранные на транзисторах VT1 и VT2 (рис. 1), включенных по схеме с общим эмиттером и схеме с общей базой соответственно. Такое каскодное включение транзисторов VT1 и VT2 обусловлено стремлением снизить коэффициент шума усилителя в целом. Перестройку усилителя по частоте осуществляют посредством плавной регулировки подстроечным конденсатором С10 во втором каскаде усиления, АЧХ которого имеет форму колоколообразного пика с максимумом усиления в узком диапазоне шириной около 8 МГц. Входной контур L1C1L2C2 является фильтром верхних частот с частотой среза около 48,5 МГц для первого поддиапазона и около 160 МГц - для второго. Режим работы транзистора VT1 по постоянному току задан резисторами R1 и R2 таким образом, чтобы получить напряжение на его коллекторе равным +5 В при токе коллектора около 5 мА. В таком режиме коэффициент шума транзистора серии КТ371А составляет 3,4...4,7 дБ на частоте 400 МГц [2], а на частотах ниже 400 МГц шум транзистора будет меньше. Емкость конденсатора С3 вместе с входной емкостью транзистора VT1 ограничивают усиление первого каскада на высшей частоте поддиапазона. Измеренный коэффициент усиления первого каскада составляет 13...15 дБ в обоих поддиапазонах.

Элементы С5, L3, С6 представляют собой входной фильтр верхних частот второго каскада и служат для подавления сигналов нижних частот. Транзистор VT2, в коллекторную цепь которого включен контур L4C10, является резонансным усилителем. Параметры элементов контура L4C10 определяют узкую АЧХ второго каскада, а их изменение обеспечивает возможность перестройки АЧХ в широком диапазоне частот. Использование в качестве VT2 транзистора серии ГТ346А, включенного по схеме с общей базой, обусловлено тем, что в этой схеме включения транзистор имеет малую проходную емкость. Резисторы R3 - R5 обеспечивают следующий режим транзистора VT2 по постоянному току: напряжение коллектора 10 В, ток эмиттера - около 1 мА. При этом коэффициент шума транзистора ГТ346А не превышает 4 дБ [2]. Коэффициент усиления второго каскада равен 12... 14 дБ при полосе пропускания 8 МГц.

Конденсаторы С4, С8 необходимы для сглаживания пульсации питающего напряжения и предотвращения самовозбуждения усилителя.

Рациональный монтаж и оптимизированная конструкция обеспечивают надежную и устойчивую работу усилителя при высоком коэффициенте усиления (рис. 2).

Изменение коэффициента усиления по диапазону в пределах каждого из поддиапазонов, вызванное неравномерностью АЧХ, не превышает 3 дБ. Таким образом, при перестройке усилителя на различные каналы в пределах одного поддиапазона значения коэффициента усиления отличаются не более чем на 3 дБ; при этом коэффициент усиления в первом поддиапазоне на 2...3 дБ выше, чем во втором.

Вместо транзистора КТ371А в усилителе могут быть применены транзисторы серий КТ382А, КТ382Б, КТ367А, а вместо транзистора ГТ346А можно использовать ГТ346Б, но в случае использования последнего возрастает уровень собственных шумов усилителя. Вместе с тем уровень собственных шумов можно уменьшить, применив вместо транзистора КТ371А транзисторы КТ372, КТ3101, КТ3115, КТ3132 с любым буквенным индексом. В таком случае сопротивление резистора R1 должно быть уменьшено до 100 кОм, а сопротивление резистора R2 должно быть увеличено до 3,2 кОм для обеспечения напряжения на коллекторе транзистора VT1 равным 5 В при токе коллектора около 3 мА. При замене транзистора должен быть также несколько изменен рисунок печатной платы, чтобы контактные площадки были расположены под соответствующими электродами транзисторов. Во втором каскаде усилителя транзистор ГТ346А можно заменить на КТ3123А; при этом следует уменьшить сопротивление резистора R3 до 750 Ом, чтобы получить напряжение на эмиттере транзистора равным 10 В при токе коллектора около 1 мА.

Катушки индуктивности выполнены из посеребренного провода; намотка катушек бескаркасная. Диаметр провода, шаг намотки и внутренний диаметр катушек для каждого из поддиапазонов приведены в табл. 1.

Емкости конденсаторов усилителя (в пФ) в зависимости от поддиапазона приведены в табл. 2.

В усилителе использованы конденсаторы С4, С8 типа КМ-5, остальные КД-1, КД-2. Проходной конденсатор С7 - К.10-51; подстроечный конденсатор С10 - КТ4-23. Все резисторы в усилителе - МЛТ-0,125.

Усилитель собран в металлическом прямоугольном корпусе с размерами 70х45х15 мм. Корпус сверху и снизу закрыт легкосъемными крышками, которые после окончательной настройки припаивают к корпусу. Детали конструкции усилителя выполнены из луженой меди толщиной 0,5 мм; может быть использована также листовая латунь или жесть (рис. 3, 4).

Основой усилителя является печатная плата 1, выполненная из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, к которой припаяны остальные детали конструкции. В случае использования двустороннего стеклотекстолита фольга с обратной стороны платы удаляется. Фольгу с участков платы, обозначенных на рисунке штриховыми линиями, необходимо перед сборкой удалить. Удаление фольги может быть осуществлено как механическим путем, так и травлением. На рис. 2 показано размещение в корпусе элементов усилителя, которые следует устанавливать на место только после окончательной сборки корпуса. Для обеспечения минимальной паразитной емкости монтажа элементы в корпусе устанавливают, максимально укорачивая длину их выводов; при пайке элементов необходимо использовать теплоотвод. Вход усилителя припаивают к антенному гнезду, которое при помощи двух винтов с гайками крепится к боковой стенке корпуса (деталь 6 на рис. 3). К выходу усилителя припаивают снабженный унифицированным антенным штекером отрезок телевизионного кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом длиной 0,7...1 м, при помощи которого соединяют выход усилителя с антенным входом телевизионного приемника.

Настройка усилителя при правильном монтаже и использовании заведомо исправных деталей сводится к проверке режимов транзисторов VT1 и VT2 по постоянному току. Отклонение напряжений на выводах транзисторов от указанных на схеме (см. рис. 1) не должно превышать ± 5 %. С помощью конденсатора С 10 настраивают усилитель на один из телевизионных каналов метрового диапазона по максимальной контрастности и устойчивости изображения на экране телевизионного приемника. Затем растягиванием и сжатием витков катушек L1, L2 (для фильтра верхних частот первого каскада) и катушек L3, L4 (для фильтра верхних частот второго каскада) добиваются наиболее качественного изображения, подстраивая таким образом частоты среза фильтров верхних частот. При этом компенсируется возможный вследствие разброса параметров элементов и емкостей монтажа уход частоты среза обоих фильтров верхних частот. Окончательную настройку плавной подстройкой конденсатора С10 желательно проводить в собранном усилителе е припаянными верхней и нижней крышками При помощи контурной отвертки, выполненной из диэлектрического материала.

Усилитель, как правило, располагается в непосредственной близости от телевизионного приемника. В случае, если длина телевизионного кабеля снижения превышает 15...20 м, для улучшения соотношения сигнал/ шум на входе телеприемника усилитель целесообразно расположить вблизи приемной антенны, приняв меры по его влаго- и теплоизоляции. При размещении усилителя на мачте наружной антенны для исключения вредного влияния на него атмосферы крышки корпуса, должны быть тщательно припаяны к корпусу по всему периметру, а подстроечное отверстие должно быть запаяно для придания корпусу герметичности. Рекомендуется также для дополнительной защиты усилителя от попадания влаги надеть на него несколько полиэтиленовых пакетов таким образом, чтобы один пакет был надет на другой, а открытая сторона каждого из них была направлена вниз. При этом входной и выходной кабели, подключенные к усилителю, должны быть изогнуты так, чтобы они подходили к усилителю снизу. Это исключит попадание атмосферных осадков внутрь полости пакетов и надежно защитит усилитель от влаги. В случае значительных перепадов температуры воздуха целесообразно поместить усилитель в простейший пассивный термостат, выполненный, например, из подходящей по размерам разъемной пенопластовой коробки.

Усилитель может работать от любого источника питания, обеспечивающего постоянное напряжение +12 В при токе нагрузки 10 мА; при этом уровень пульсации не должен превышать 10 мВ. Усилитель можно питать напряжением +12 В, которым питается дециметровый селектор каналов (блок СКД) телевизионного приемника.

Лнтература

1. 1. Геншенза И., Коломиец В., Савенко И. Антенный усилитель с дистанционной настройкой. - Радио, 1975, № 4, с. 15 - 16.
2. 2. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник/ Под ред. Б. Л. Перельмана. - М.: Радио и связь, 1981, с. 272, 275, 243, 245.

Авторы: О. Пристайко, Ю. Поздняков

Смотрите другие статьи раздела Антенны. Измерения, настройка, согласование.

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 Грузовик для перевозки антиматерии 08.11.2024 Антиматерия, о которой многие слышали в контексте научной фантастики, уже стала реальностью в лабораториях. В ЦЕРН, крупнейшей в мире лаборатории физики частиц, ежедневно производятся антипротоны в антипротонном замедлителе. Однако содержание и транспортировка антиматерии - сложная задача, ведь при встрече материи и антиматерии происходит аннигиляция, в результате которой они взаимно уничтожаются, выделяя энергию. Считается, что после Большого взрыва во Вселенной было создано равное количество материи и антиматерии, которые должны были аннигилировать и оставить пустую Вселенную. Однако, как мы видим, материя сохранилась, а антиматерия почти исчезла. Чтобы разобраться в причинах этого феномена, ученые ЦЕРН проводят эксперимент по барион-антибарионной симметрии под названием BASE. Этот эксперимент предполагает создание антипротонов, которые затем должны быть перемещены для дальнейшего исследования. Для перемещения антипротонов необходима специальная установка - ловушка для свободных элементарных частиц. Эта установка представляет собой сложную систему, включающую вакуумную камеру, сверхпроводящий магнит с криогенным охлаждением и резервные источники питания. Ловушка весит почти 1000 килограммов, что делает ее достаточно тяжелой и громоздкой, но она все же более компактна по сравнению с аналогичными устройствами. Для ее транспортировки используется грузовик, на который установка помещается с помощью двух подъемных кранов. Прежде чем приступить к транспортировке антипротонов, ученые провели тесты с обычными протонами. Они переместили облако из 70 протонов через главную площадку ЦЕРН, проверяя, насколько эффективно установка справляется с задачей удержания частиц. На первый взгляд это может показаться простым, но любое небольшое возмущение может привести к тому, что протоны вернутся в атомное ядро, сорвав эксперимент. Тем не менее, транспортировка протонов прошла успешно, что дало ученым уверенность в том, что методика сработает и для антипротонов. "Если это сработало с протонами, то с антипротонами тоже все получится", - утверждает Кристиан Сморра из Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне. Он отметил, что основное отличие заключается в необходимости более продвинутой вакуумной камеры для антипротонов, чтобы предотвратить их аннигиляцию при контакте с окружающей материей. Однако в процессе транспортировки антиматерии возникают определенные сложности. Во-первых, необходимо минимизировать вибрации, поскольку малейшие колебания могут повлиять на стабильность удержания частиц. Во-вторых, важно поддерживать температуру ловушки ниже 8,2 Кельвина с помощью жидкого гелия, что требует больших затрат энергии. Если охлаждение прекратится, антипротоны исчезнут из-за аннигиляции. В ближайшем будущем ученые планируют переместить антипротоны на расстояние 600 метров в другую лабораторию ЦЕРН. В долгосрочной перспективе их цель - научиться транспортировать антиматерию и другие экзотические частицы, такие как сверхзаряженные ионы, в различные исследовательские центры Европы, включая Университет Генриха Гейне. Успешная транспортировка антипротонов станет важным шагом в изучении антиматерии и поможет ученым разгадать одну из главных загадок Вселенной - почему материя преобладает над антиматерией. Это исследование не только продвигает границы науки, но и открывает новые возможности для будущих экспериментов в физике элементарных частиц.

Другие интересные новости:

▪ 5-дюймовый дисплей 1920 x 1080 пикселей от LG

▪ Моз преступника как улика

▪ Наномагниты очищают кровь

▪ Светодиодный светофор

▪ Модель протуберанца

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аудио и видеонаблюдение. Подборка статей

▪ статья Римское право. Конспект лекций

▪ статья Что такое мифология? Подробный ответ

▪ статья Кизил шведский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Неинвертирующий линейный усилитель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Драгоценность из журнала. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025