О согласовании пластинчатых антенных усилителей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенные усилители

Комментарии к статье

В публикуемой статье автор, рассматривая усилители, используемые в антеннах польского производства, предлагает свой способ их применения в антенно-фидерном тракте.

Пластинчатые антенные усилители (ПАУ) входят в состав популярных польских телевизионных антенн ASP-4WA. ASP-8WA (CX-8WA). Они представляют собой печатную плату размерами 60x40 мм с поверхностным монтажом микроэлементов. При обычном включении такой усилитель установлен непосредственно на антенне: его вход подключен к ее собирательной линии, а выход - к кабелю снижения, по которому на него поступает напряжение питания.

В настоящее время выпускают множество взаимозаменяемых ПАУ таких марок, как SWA, GPS. РА. РАЕ и др. Их схемотехника, характеристики, особенности того или иного усилителя и его ремонта уже были рассмотрены в журнале 11.[ 2]. Здесь предлагается необычное использование ПАУ, под которым понимается любое их включение отдельно от антенн ASP.

Следует отметить, что ПАУ представляют собой "готовые к употреблению" электронные блоки и, если учесть их относительно небольшую цену (1.5...2 долл.), становится понятным стремление радиолюбителей применить ПАУ в своих конструкциях антенн. А они нередко более эффективны и лучше приспособлены к конкретным условиям приема, чем антенны ASR Единственная проблема, которую при этом нужно решить, - согласование входного сопротивления антенны с входным сопротивлением усилителя.

Рассмотрим сначала, как выполнено согласование в антенне ASR На входе ПАУ включен симметрирующе-согласующий трансформатор на ферритовом кольце К 10x6x2,5. Он имеет две обмотки - двухпроводные длинные линии, содержащие по три витка каждая. Такой трансформатор на длинных линиях (ТДЛ) имеет высокий КПД (до 98 %), малые габариты и широкий интервал рабочих частот [3]. При распространении принимаемых колебаний в нем токи, протекающие по проводникам линий, равны и противоположны по направлению, а это значит, что магнитопровод не намагничивается и потерь в нем практически нет. С другой стороны, наличие магнитопровода существенно увеличивает индуктивность обмоток, устраняя их шунтирующее действие на антенну и нагрузку. На распространение колебаний магнитопровод не влияет, так как обеспечен режим бегущей волны.

Условная схема включения ТДЛ антенны ASP показана на рис. 1. Он имеет симметричный вход (точки а. в, с) и несимметричный выход. Для него справедливы соотношения, указанные в [3] Rr = n2RH; U1 = nU2. p = nRн, где R, - сопротивление генератора, эквивалентного антенне, Ом; RH - сопротивление нагрузки, Ом; n - коэффициент трансформации; р - волновое сопротивление двухпроводной линии, Ом.

Некоторые величины в формулах требуют пояснения. Так, коэффициент трансформации численно равен числу обмоток ТДЛ, сопротивление генератора в антенне, работающей на прием, равно ее входному сопротивлению, а сопротивление нагрузки - входному сопротивлению ПАУ. Входное сопротивление антенны равно около 300 Ом, а число обмоток ТДЛ-двум. Подставив в формулы, получим: U2=0,5U„ RH=75 Ом, р=150Ом.

Следовательно, в результате согласования напряжение полезного сигнала уменьшается в два раза, а входное сопротивление - в четыре раза, причем последнее трансформируется в близкое к стандартному (75 Ом). Из этого следует, что активная составляющая входного сопротивления ПАУ близка к 75 Ом, т. е. его вход фактически согласован с волновым сопротивлением коаксиального кабеля. Выход усилителя также рассчитан на такую нагрузку. В результате можно сделать вывод: ПАУ без ТДЛ способен эффективно работать при включении его в разрыв коаксиального кабеля без дополнительного согласования.

Чтобы оценить, как отразится на свойствах удаление ТДЛ, остановимся подробнее на частотных характеристиках последнего. Хотя теоретически ТДЛ не имеет граничных частот, в действительности же его нижняя рабочая частота f", ограничена индуктивностью двухпроводных линий которую определяют по формуле, приведенной в (3]: Lл = w2μS/250dcp (мкГн), где w - число витков на магнитопроводе; μ - относительная магнитная проницаемость магнитопровода; S - площадь поперечного сечения магнитопровода. см2; dcp - средний диаметр кольца, см. При этом нижняя рабочая частота равна (см. в (3]): fн = R/2lfl (МГц).

Расчеты приводят к следующим результатам: Lл = 0.68 мкГн, fн = 220 МГц. Такое значение частоты свидетельствует о том, что почти во всем диапазоне MB трансформатор работает не в оптимальном режиме. Это означает снижение КБВ и коэффициента передачи, особенно заметное на частотах 1 - 5-го телевизионных каналов, на что указано в [4].

Возникает естественный вопрос: почему конструкторы не понизили частоту fн простым увеличением числа витков двухпроводных линий? Дело в том, что этому препятствует максимальная длина двухпроводных линии Lmaх, которая не должна превышать λ/8 [3]. Для верхней рабочей частоты диапазона ДМВ получаем Lmaх = 4 см. Именно такую длину имеют линии трансформатора Т1. Увеличение числа витков неизбежно приведет к превышению Lmaх, ЧТО ухуДШИТ параметры трансформатора на верхних частотах диапазона ДМВ. Следовательно, обеспечить оптимальный режим работы ТДЛ на всех телевизионных каналах не удастся. Поэтому конструкторы предпочли получить максимальный КПД и коэффициент передачи в диапазоне ДМВ. Такой трансформатор и всю антенну можно назвать дециметровыми.

Очевидно, что согласующий ТДЛ всегда ухудшает параметры антенны ASP на одном из краев полного телевизионного диапазона. Однако другие согласующие устройства еще менее широкополосны и непригодны для подобных антенн. Обойтись же без согласования и симметрирования в антенне, аналогичной антенне ASP с несимметричным ПАУ, нельзя. Хотя, конечно, известны антенные усилители, не требующие согласующих устройств [4], но это уже тема другого разговора...

Из числа известных разнообразных антенн [5], перечисленных в таблице, входным сопротивлением, близким к такому же параметру антенн ASP, обладает полуволновый петлевой вибратор. К нему ПАУ (с ТДЛ) подключают без всяких переделок. А часто практикуемое подсоединение обычного полуволнового вибратора к точкам аив ТДЛ неэффективно, поскольку их входные сопротивления отличаются в четыре раза.

Сделанный выше вывод позволяет предложить практически для любых антенн простой способ включения ПАУ-без ТДЛ, в разрыв коаксиального кабеля. При этом на входе антенны монтируют необходимое для нее симметрирующе-согласующее устройство, описанное в [5у. U-колено, полуволновую петлю, короткозамкнутый шлейф, ВЧ трансформатор или сумматор (при использовании двух антенн), а усилитель включают за ним так. как показано на рис. 2 (для примера условно изображена антенна "волновой канал").

Переделка самого усилителя минимальна: из него удаляют ТДЛ. Достаточно даже отпаять его выводы от контактной площадки, к которой припаян вывод конденсатора С1 [ 1.2]. не удаляя ТДЛ. Затем отрезком входного коаксиального кабеля необходимой длины соединяют антенну с ПАУ. Центральный проводник одного конца кабеля припаивают к контактной площадке, к которой подключен вывод конденсатора С1, а оплетку - к общему проводу усилителя. Второй конец кабеля соединяют с согласующе-симметрирующим устройством антенны. После этого усилитель крепят к мачте (винтами или хомутом) и подсоединяют к его выходу кабель снижения зажимным устройством на плате. Усилитель тщательно герметизируют, особенно в местах пайки и подключения кабелей. Способ подачи на него напряжения питания обычный, не раз описанный на страницах журнала.

Удаление ТДЛ обеспечивает выравнивание АЧХ усилителя в интервале MB и повышает его коэффициент передачи. Большинство ПАУ устойчиво работают в таком режиме. Если все же усилитель возбуждается (в моделях с большим коэффициентом усиления, как отмечено в [ 1 ]), следует немного уменьшить напряжение питания.

Дополнительное преимущество такого способа использования ПАУ - возможность варьирования места его установки: от близкого к антенне до размещения в закрытом помещении. В первом случае получается максимальное соотношение сигнал/шум, во втором - надежная защита усилителя от атмосферных воздействий, что продлевает срок его службы. При небольшой длине отрезка входного кабеля (до 5 м) или применении кабеля РК-75-9-13. имеющего малое погонное затухание, усилитель можно установить под крышей дома (на чердаке). Реальное ухудшение качества сигнала при этом будет незначительным и заметным лишь на верхних частотах ДМВ.

В заключение отмечу, что такой способ включения ПАУ прост, универсален и дает хорошие результаты. Разумеется, возможен и другой путь - расчет (по методике, предложенной в [3]) и изготовление нового ТДП. согласующего конкретную антенну с входом усилителя.

Литература

1. Пахомов А. Антенные усилители SWA. - Радио. 1999.№ 1.с. 10 -12.
2. Пахомов А. Новые антенные усилители. - Радио. 2000. № 7. с. 6 - 8.
3. Захаров В. Согласующие устройства на ферриювых магнитопроводах - Радио. 1987. № 6. с. 26-29..
4. Волков Е. Активные антенны и антенные усилители. - Радиохобби. 1999. № 2. с. 52-54.
5. Онищенко И. П. Приемные телевизионные антенны. - М.. ДОСААФ. 1989.

Автор: А.Пахомов

Смотрите другие статьи раздела Антенные усилители.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Искусственная биологическая ткань 16.09.2012 Группа исследователей из Гарвардского университета заявила в последнем номере журнала Nature Materials, что им удалось создать искусственную биологическую ткань с внедренной в нее и полностью совместимой с ней трехмерной сетью электрических нанопроводников. "Существующие методы взаимодействия наших приборов с живыми системами очень ограничены, - утверждает Чарльз Либер, один из ведущих авторов статьи. - Мы умеем измерять электродами активность клеток или тканей, но такие методы повреждают эти ткани. С этой новой технологией мы получаем возможность делать то же самое, не нанося урона биологической системе". Фактически гарвардские ученые создали промежуточную киборг-среду, своеобразную нервную систему из биоткани и электроники, которая может регистрировать в биологической среде ее кислотность, химизм, содержание кислорода и другие важные характеристики и формировать "ответ", если возникнет необходимость. Работа начиналась с двумерных структур, после этого перешли к 3D-структурам. На полимерной подложке ученые выращивали сеть электродов, способную с помощью своих микротранзисторов измерять электрическую активность клеток. Затем подложку растворяли, и оставшаяся масса представляла собой нечто, похожее на пористую губку. На следующем этапе в эту губку высеивались клетки живой ткани - нервные клетки или клетки сердечной мышцы. В конце концов ученые научились искусственно создавать биологическую ткань, имеющую в себе электронику, способную регистрировать электрические сигналы от клеток, находящихся глубоко внутри ткани, и при этом никак не повреждающую их. Достижение гарвардской группы в первую очередь может кардинально изменить ситуацию в трансплантологии органов, позволяя выращивать их с уже встроенной в них электроникой, регистрирующей состояние, реакцию на лекарства и т.д. В настоящее время ученые планируют сделать то же самое с тканью кровеносных сосудов.

Другие интересные новости:

▪ Армейские очки ночного видения ENVG-B

▪ Silicon Power выпускает карточки microSDHC 32 ГБ Class 6

▪ Система улавливания углерода на танкерах

▪ Смартфон Micromax Canvas XP 4G

▪ Источник питания Ecosol Powerstick

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Моделирование. Подборка статей

▪ статья Гамак на даче. Советы домашнему мастеру

▪ статья Откуда произошло слово газета? Подробный ответ

▪ статья Электрик в доме. Справочник

▪ статья Гидромеханическое оборудование микро гидроэлектростанций. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Согласование ЭМФ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026