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:

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 Исследование картофеля фри в космическом пространстве 25.06.2023 Астронавты, направляющиеся в будущие миссии на Луну и Марс, могут быть рады узнать, что знакомая еда будет сопровождать их в экстранеатических путешествиях. Европейское космическое агентство (ESA) провело революционные эксперименты, демонстрируя возможность успешного приготовления пищи методом жарки в условиях микрогравитации. Это исследование имеет важное значение для определения процессов приготовления пищи и разнообразия питания, доступного астронавтам, которые исследуют чужие миры. Внедрение привычных методов кулинарии во время дальних космических путешествий может значительно облегчить жизнь астронавтов во время экспедиций. Жарка является распространенным кулинарным методом по всему миру, однако сложность этой техники связана с физикой и химией процесса. Как утверждает Тодорис Карапанциос, член исследовательской группы и профессор Университета Аристотеля в Салониках, Греция: "Спросите любого шеф-повара, и он подтвердит, что физика и химия, стоящие за приготовлением пищи, являются сложными и увлекательными темами, пересекающимися с другими научными дисциплинами". Сложность жарки в условиях микрогравитации вызвала интерес ученых. Некоторые предполагали, что без воздействия гравитации или при слабой гравитации пузырьки, образующиеся в процессе жарки, могут окружать картофель, образуя слой пара, который препятствует должному приготовлению, например, картофеля фри. Для изучения процесса жарки в условиях микрогравитации Карапанциос и его коллеги разработали новое экспериментальное устройство с карусельной конструкцией. Данное устройство обеспечивало безопасность в условиях невесомости, предотвращая расплескивание масла и поддерживая постоянное давление, что приводило к снижению необходимой температуры приготовления картофеля исследуемого образца. Во время проведения двух кампаний параболических полетов Европейского космического агентства (ESA), в которых самолеты совершали повторяющиеся дуговые полеты для создания коротких периодов невесомости, были проведены эксперименты по жарке. Во время испытаний процесс жарки был тщательно фиксирован с помощью высокоскоростной камеры высокого разрешения. Таким образом, исследователи смогли анализировать скорость роста, размер, распределение и направление пузырьков в масле. Кроме того, команда отслеживала температуру как растительного масла, так и внутренней части картофеля. Они также обратили внимание на особое явление - скорость выхода пузырьков из картофеля, напоминающую форму скорости побега, которая встречается в научных расчетах, связанных с побегом планет или черных дыр. Результаты исследования показали, что в условиях низкой гравитации пузырьки легко отрываются от поверхности исследуемого картофеля, вместо того чтобы покрывать и защищать его. Это отражает процесс жарки, происходящий в привычных земных условиях. Изучение процесса жарки в космосе может привести к прогрессу в различных областях, начиная от улучшения традиционных методов приготовления пищи до использования солнечной энергии для производства водорода в условиях микрогравитации. Как отметил Джон Лиумбас, еще один член команды и исследователь из Университета Аристотеля в Салониках, исследование сложностей приготовления пищи в условиях микрогравитации открывает новые возможности для научного прогресса. Кроме того, исследование жарки в космосе позволяет астронавтам насладиться вкусом домашней пищи и обеспечивает пищевой комфорт во время продолжительных космических миссий.

Другие интересные новости:

▪ Водородный пассажирский поезд

▪ Любой материал превращается в стекло

▪ Таблетки вместо спорта

▪ Новая технология производства BiCMOS аналоговых микросхем VIP50

▪ Обучаемый компьютерный чип, работающий по принципу мозга

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Нормативная документация по охране труда. Подборка статей

▪ статья Бестужев Александр Александрович. Знаменитые афоризмы

▪ статья Сколько агрегатных состояний вещества известно в настоящее время? Подробный ответ

▪ статья Эксплуатация электротельферов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Предварительный усилитель-формирователь для частотомера FC250. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Волшебный кувшин. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025