22 | 10 | 2017
Друзья
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 2824
Просмотры материалов : 7799858

Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Google]
  • [Yahoo]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 15 гостей
  • 4 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
АНТЕННЫЕ УСИЛИТЕЛИ (РАДИО И ТВ), АНТЕННЫ PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
20.10.2011 07:10

АНТЕННЫЕ УСИЛИТЕЛИ (РАДИО И ТВ), АНТЕННЫ

Для збільшення чутливості радіоприймальних засобів - радіоприймачів, телевізорів, радіопередавачів використовують різні підсилювачі високих частот (УВЧ). Вміщені між приймальною антеною і входом радіо або телеприймача, подібні схеми УВЧ збільшують сигнал, що надходить від антени (антенні підсилювачі). Використання таких підсилювачів дозволяє збільшити радіус впевненого радіоприйому, у разі радіостанцій (приймально-передавальних пристроїв-приймачів) або збільшити дальність роботи, або при збереженні тієї ж дальності зменшити потужність випромінювання радіопередавача.

На рис.2.1 наведені приклади схем УВЧ, часто використовуються для збільшення чутливості радіозасобів. Значення використовуваних елементів залежать від конкретних умов: від частот (нижньої і верхньої) радіодіапазону, від антени, від параметрів подальшого каскаду, від напруги живлення і т.д.

На рис.2.1. А наведена схема широкосмугового УВЧ на одному транзисторі, включеному за схемою із загальним емітером (ОЕ). Залежно від використовуваного транзистора дана схема може успішно застосовуватися до частот в сотні мегагерц.

Необхідно нагадати, що в довідкових даних на транзистори наводяться граничні частотні параметри. Відомо, що при оцінці частотних можливостей транзистора для генератора, досить орієнтуватися на граничне значення робочої частоти, яке повинно бути. як мінімум, в два-три рази нижче граничної частоти, зазначеної в паспорті. Однак для ВЧ-підсилювача, включеного за схемою ОЕ, граничну паспортну частоту вже необхідно зменшувати, як мінімум, на порядок і більше.

21.jpg

Рис.2.1. Приклади схем УВЧ.

Радіоелементи для схеми на ріс.2.1.а:

Я 1 = 51 к (для кремнієвих транзисторів), R2 = 470. R3 = 100, R4 = 30-100;

С1 = 10-20, С2 = 10-50. С3 = 10-20, С4 = 500-3Н;

Т1 - кремнієві або германієві ВЧ-транзистори, наприклад, КТ315, КТ3102, КТ368, КТ325, ГТ311 і т.д.

Значення конденсаторів наведені для частот УКХ-діапазону.

Конденсатори типу КЛС. КМ, КД і т.д.

Транзисторні каскади, як відомо, включені за схемою з загальним емітером (ОЕ), забезпечують порівняно високу посилення, але їх частотні властивості відносно невисокі.

Транзисторні каскади, включені за схемою із загальною базою (ПРО), мають менший посиленням, ніж транзисторні схеми з ОЕ, але їх частотні властивості краще. Це дозволяє використовувати ті ж транзистори, що і в схемах з ОЕ, але на більш високих частотах.

На рис. 2.1.6 наведена схема широкосмугового УВЧ на одному транзисторі, включеному за схемою із загальною базою. У колекторному ланцюзі (навантаження) включений LC-контур. Залежно від використовуваного тран-V зістора дана схема може успішно застосовуватися до частот в сотні \ мегагерц.

Радіоелементи для схеми на ріс.2.1.6:

Rl = lK, R2 = 10K. К3 = 15к. R4 = 51 (для напруги живлення ЗВ-5В). Р4 = 500-3к (для напруги живлення 6В-15В);

С1 = 10-20, С2 = 10-20, С3 = 1н, С4 = 1н-3Н;

Т1 - кремнієві або германієві ВЧ-транзистори, наприклад, КТЗ 15. КТЗ 102. КТ368. КТ325. ГТЗ 11 і т.д.

Значення конденсаторів і контуру наведені для частот УКХ-діа-j пазона.

Конденсатори типу КЛС, КМ, КД і т.д.

L1 - 6-8 витків ПЕВ 0.51, латунні сердечники довжиною 8 мм з різьбою МОЗ, відвід від 1 / 3.

На рис. 2.1. в приведена ще одна схема широкосмугового УВЧ на одному транзисторі, включеному за схемою із загальною базою. У колекторному ланцюзі включений ВЧ-дросель. Залежно від використовуваного транзистора дана схема може успішно застосовуватися до частот в сотні мегагерц.

Радіоелементи:

Rl = lK, Р2 = 33К. R3 = 20K, К4 = 2к (для напруги живлення 6В):.

С1 = 1н. С2 = 1н, С3 = 10н, С4 = 10н-33н:

Т1 - кремнієві або германієві ВЧ-транеістори, наприклад, j КТ315, КТ3102. КТ368, КТ325, ГТ311 і т.д.

Значення конденсаторів і контуру наведені для частот СВ-, КВ-діапазону. Для більш високих частот, наприклад, для УКХ-діапазону, значення ємностей повинні бути зменшені. У цьому випадку можуть бути використані дроселі Д01.

Конденсатори типу КЛС, КМ, КД і т.д.

L 1 - дроселі, для СВ-діапаеона це можуть бути котушки на кільцях 600НН-8-К7х4х2, 300 витків дроту ПЕЛ 0.1.

Більше значення коефіцієнта посилення може бути отримано за рахунок застосування многотранзісторних схем. Це можуть бути різні схеми, наприклад, виконані на основі каскодной підсилювача ОК-ПРО на транзисторах різної структури з послідовним живленням. Один з варіантів такої схеми УВЧ наведено на рис.2.1. Р. Дана схема УВЧ володіє значним посиленням (десятки і навіть сотні разів), проте каскодной підсилювачі не можуть забезпечити значне посилення на високих частотах. Такі схеми, як правило, застосовуються на частотах ДВ-і СВ-діапаеона. Однак при використанні транзисторів надвисокої частоти і ретельному виконанні такі схеми можуть успішно застосовуватися до частот в десятки мегагерц. Радіоелементи:

К1 = 33К, Р2 = 33К, R3 = 39K, К4 = 1к, R5 = 91, Р6 = 2.2к;

С1 = 10н, С2 = 100, С3 = 10н, С4 = 10н-33н, С5 = 10н;

Т1-ГТ311, КТ315. КТ3102, КТ368, КТ325 і т.д.

Т2 - ГТ313, КТ361, КТ3107 і т.д.

Значення конденсаторів і контуру наведені для частот СВ-діапазону зона. Для більш високих частот, наприклад, для КВ-діапазону, значення ємностей і індуктивність контуру (число витків) повинні бути відповідним чином зменшені.

Конденсатори типу КЛС, КМ, КД і т.д.

L1 - для СВ-діапазону містить 150 витків дроту ПЕЛШО 0.1 на каркасах 7 мм, подстроечніка М600НН-3-СС2, 8х12.

При настройці схеми на ріс.2.1.г необхідно підібрати резистори Rl, R3 так, щоб напруги між емітером і колекторами транзисторів стали однаковими і склали 3 В при напрузі живлення схеми 9 В.

Використання транзисторних УВЧ дозволяє посилювати радіосигнали. надходять від антен, в теледіапазонах - метрові і дециметрові хвилі. При цьому найбільш часто застосовуються схеми антенних підсилювачів, побудовані на основі схеми 2.1. А.

Приклад схеми антенного підсилювача для діапазону частот 150-210 МГц наведена на ріс.2.2.а. Радіоелементи:

R1 = 47K, R2 = 470, R3 = 110, К4 = 47к, R5 = 470, R6 = 110. R7 = 47n, R8 = 470. R9 = 110, R10 = 75;

C1 = 15, С2 = 1н, С3 = 15, С4 =? 22, С5 = 15, C6 = 22, C7 = 15, C8 = 22;

T1, T2, T3 - 1Т311 (Д, Л), ГТ311Д, ГТ341 або аналогічні.

Конденсатори типу KM, КД і т.д.

Смугу частот даного антенного підсилювача можна розширити в області низьких частот відповідним збільшенням ємностей, що входять до складу схеми.

Радіоелементи для варіанту антенного підсилювача для діапазону 50-210МГц:

R1 = 47K, R2 = 470, R3 = 110, Р4 = 47к. R5 = 470, R6 = 110. Р7 = 47к, R8 = 470. R9 = 110, R10 = 75:

C1 = 47, С2 = 1н. C3 = 47, C4 = 68, C5 = 47. C6 = 68, C7 = 47, C8 = 68.

T1, T2, T3 - ГТ311А, ГТ341 або аналогічні.

Конденсатори типу KM, КД і т.д.

При повторенні цього пристрою необхідно дотримуватися всіх вимог, що пред'являються до монтажу ВЧ-конструкцій: мінімальні довжини з'єднують провідників, екранування і т.д.

Антенний підсилювач, призначений для використання в діапазонах телевізійних сигналів (і більш високих частот) може перевантажуватися сигналами потужних СВ-, KB-, УКХ-радіостанцій. Тому широка смуга частот може бути неоптимальною, т.к. це може заважати нормальній роботі підсилювача. Особливо це позначається в нижній області робочого діапазону підсилювача. Для схеми наведеного антенного підсилювача це може бути істотно, тому крутизна спаду посилення в нижній частині діапазону порівняно низька.

Підвищити крутизну амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) даного антенного підсилювача можна застосуванням фільтра верхніх частот 3-го порядку. Для цього на вході зазначеного підсилювача можна застосувати додаткову LC-ланцюг.

Схема підключення додаткового LC-фільтра верхніх частот до антенного підсилювача приведена на ріс.2.2.б.

Параметри додаткового фільтра (орієнтовні):

С = 5-10,

L - 3-5 витків ПЕВ-2 0.6, діаметр намотки 4 мм.

Налаштування смуги частот і форми АЧХ доцільно проводити з

22.jpg

Рис.2.2. Схема антенного підсилювача МВ-діапазону.

допомогою відповідних вимірювальних приладів (генератор качающейся частоти і т.д.). Форму АЧХ можна регулювати зміною величин ємностей С, С1, зміною кроку між витками L1 і числа витків.

Використовуючи описані схемотехнічні рішення та сучасні високочастотні транзистори (надвисокочастотні транзистори - СВЧ-транзистори) можна побудувати антенний підсилювач ДМВ-діапазону. Цей підсилювач можна використовувати як з УКВ-радіоприймачем, наприклад, що входять до складу УКХ-радіостанції, або спільно з телевізором.

На рис.2.3 наведена схема антенного підсилювача ДМВ-діапачона.

Смуга частот 470-790 МГц, посилення - 30 дБ, коефіцієнт шуму -3 дБ, Вхідний і вихідний опору - 75 Ом, струм споживання - 12 мА. Однією з особливостей даної схеми є подача напруги живлення на схему антенного підсилювача по вихідній кабелю, по якому здійснюється подача вихідного сигналу від антенного підсилювача до приймача радіосигналу - УКВ-радіо. наприклад, приймача УКВ-радіостанції або телевізора.

Антенний підсилювач являє собою два транзисторних каскаду. включених по схемі із загальним емітером. На вході антенного підсилювача передбачений фільтр верхніх частот 3-го порядку, що обмежує діапазон робочих частот знизу. Це збільшує перешкодозахищеність антенного підсилювача. Радіоелементи:

К1 = 150к, R2 = 1.K. R3 = 75K. R4 = 680:

C1 = 3.3, С10 = 10, С3 = 100, С4 = 6800, С5 = 100,

Т1.Т2 - КТ3101А-2, КТ3115А-2. КТ3132А-2.

Конденсатори С1.С2 типу КД-1, інші - КМ-5 або К10-17в.

L1 - ПЕВ-2 0.8 мм, 2.5 витка, діаметр намотки 4 мм.

L2 - ВЧ-дросель, 25 мкГн.

На ріс.2.3.6 наведена схема підключення антенного підсилювача до антенного гнізда ТБ-приймача (до селектора ДМВ-діапазону) і до дистанційного джерела живлення 12 В. При цьому, як видно зі схеми, харчування на схему подається через коаксіальний кабель, використовуваний і для передачі посиленої ДМВ-радіосигналу від антенного підсилювача до приймача - УКВ-радіоприймача або до телевізора. Радіоелементи підключення, ріс.2.3.6:

С5 = 100:

L3 - ВЧ-дросель. 100 мкГн.

23.jpg

Рис.2.3. Схема антенного підсилювача ДМВ-діапазону, б - схема підключення.

Монтаж:

на двосторонньому стеклотекстолите СФ-2 навісним способом, довжина провідників і площа контактних площадок - мінімальні, необхідно передбачити ретельне екранування пристрою. Регулювання:

струми колекторів регулюються R1 і R3, Т1 - 3.5 мА, Т2 - 8 мА;

форму АЧХ можна регулювати підбором С2 в межах 3-10 пФ і зміною кроку між витками L1. І коротко про антени.

Хороша антена - одне з основних умови ефективної роботи радіозасобів: передавачів, радіо і телеприймачів. Існують різні антени і їх конструювання та експлуатації присвячені спеціалізовані видання. Тут же необхідно відзначити деякі основні положення.

Антени для передавачів.

Найпростіша антена - штир з товстої мідного дроту. Зручно як штирьовий антени використовувати телескопічну антену. Оптимальна довжина антени даного типу відповідає чверті довжини радіохвилі (L / 4, де L - довжина хвилі ВЧ-іелученія). Наприклад, для частоти 74 МГц (верхня частота вітчизняного УКХ-діапазону) довжина антени передавача - 1 м, для частот 87-108 МГц - 0.6-0.8 м, для частоти 144-145 МГц - 0.5 м, для 430 МГц - 15 см, а для 900 МГц - 7-8 см. Однак для діапазону 27 МГц чверть довжини хвилі складає приблизно 2.5 м. Антена такої величини, звичайно, незручна в експлуатації. У цьому випадку доводиться зменшувати її довжину, але при цьому використовують різні схемотехнічні рішення, що компенсують дане зменшення.

При зменшенні довжини штирьовий антени менше оптимальної величини випромінювана потужність зменшується, а струм вихідного каскаду передавача може значно збільшитися. Це зменшує потужність випромінювання, ефективність роботи (відношення потужності випромінювання до потужності споживання енергії від джерела живлення), дальність, час функціонування автономного джерела живлення (сухих елементів, акумуляторів), збільшує нагрів вихідного транзистора, що може привести до виходу його з ладу і припинення роботи передавача.

Антену необхідно погоджувати з вихідним каскадом радіопередавача. Для потужного передавача використання неузгодженою антени або його включення взагалі без антени (без навантаження) може привести до виходу з ладу транзистора кінцевого каскаду передавача.

24.jpg

Рис.2.4. Схеми вимірників, використовуваних для налаштування антен передавачів.

Узгодження антени з вихідним каскадом передавача здійснюється за допомогою спеціальних LC-фільтрів різної конструкції. , Це може бути, наприклад, П-фільтр. Змінюючи величини ємностей і ін-дуктівностей (однієї або декількох) вихідного (согласующего) фільт-\ ра домагаються максимальної величини випромінюваної потужності. J

Крім цього в радіопередавачах і радіостанціях замість традиційними • онних штирьових антен використовують антени інших конструкцій, що дозволяють зменшити їх фізичні розміри. Наприклад, застосовують спіральні антени, що відрізняються значно меншими габаритами, ніж телескопічні. Це особливо важливо для порівняно низ-i ких частот, наприклад, для діапазону 27 МГц. |

Контроль величини випромінюваної потужності при узгодженні (при налаштуванні) вихідного фільтра можна виконати за допомогою спеці-| альних схем-індикаторів. Дані схеми призначені для вимірювання напруженості ВЧ-поля, генерованого випромінюючої антеною ра-* діопередатчіка. Антену вимірника спочатку розташовують поблизу з антеною передавача. У міру налаштування випромінюючої антени (погодження) передавача і зростання потужності випромінювання необхідно поступово видаляти антену індикатора-вимірювача напруженості ВЧ-поля від антени передавача.

Приклади схем індикаторів-вимірювачів, що полегшують процес налаштування передавачів, наведені на рис.2.4:

на ріс.2.4.а - найпростіша схема (С1 = 10, С2 = 1н; D1.D2 - Гp.50 ^).

на ріс.2.4.6 - схема з підсилювачем на ОУ (С1 = 10, С2 = 1н; D1.D2-ГД507, R1 = 100K-1M, R2 = 100-lK, К3 = 10к-100к, К4 = 100-10к , R5 = 100-Юк, ОУ - будь-який, наприклад, серії 140, R3 - установка коефіцієнта посилення, R5 - установка нуля). Другий пристрій має значно більшу чутливість.

Використання індикаторів-вимірників.

Використання даних пристроїв, як це вже зазначалося, зводиться до досягнення максимальних показників приладів в процесі узгодження антен передавачів (налаштування фільтрів узгодження). При цьому на початковому етапі настройки антени передавача обидві антени - передавача і індикатора, як уже зазначалося, розташовують в безпосередній близькості один до одного. Надалі в міру зростання потужності випромінювання (в процесі настройки) відстань між антенами поступово збільшують. Антени для приймачів.

25.jpg

Рис.2.5. Схеми підключення до антени декількох приймачів (УКВ і ТБ):

а - двох,

б - трьох і більше,

в - двох при низькому загасання сигналу.

Для низьких частот (ДВ-, СВ-, рідше КВ-діапазон), як правило, використовують - магнітні антени (вхідні контурні котушки на феритових стрижнях), для високих частот (KB-, УКХ-діапазон) - телескопічні антени (у простих випадках ) і різні складні антенні конструкції (частіше для ТВ-приймачів).

Як правило, узгодження штирьовий антени не представляє великої проблеми. Основне завдання - забезпечити мінімальний вплив антени на параметри вхідного контуру приймача - радіоприймача і телевізора. Але при цьому необхідно передати від антени на вхід приймача максимальне значення корисного сигналу. З підвищенням частоти радіосигналу складність цієї проблеми зростає. Ускладнюється схема узгоджувального пристрою і при збільшенні числа споживачів (радіоприймачів) сигналу від антени.

Необхідність в узгоджувальних пристроях - розподільниках сигналів від антен обумовлена ​​не тільки прагненням передати максимальні величини (частини) корисних сигналів на приймачі, а й мінімізувати взаємний вплив приймачів один на одного.

На рис.2.5. наведені схеми узгодження антен з кількома приймачами: УКХ-радіоприймачами й телевізорами. З'єднання з антеною проводиться за допомогою стандартного 75-омного коаксіального кабелю. Узгодження антени з кількома приймачами радіосигналів можливо як за допомогою досить простих рееістів-них дільників, так і за допомогою досить складних схем, які використовують в своєму складі ВЧ-трансформатори, ВЧ-дроселі і т.д.

На ріс.2.5.а представлена ​​схема оптимального підключення до антени двох приймачів (УКВ-радіоприймачів і телевізорів) за допомогою дільника на резисторах.

На рис. 2.5. б наведена схема оптимального підключення до антени трьох і більше приймачів (УКВ-радіоприймачів і телевізорів) за допомогою дільника на резисторах.

Схема узгодження антени і декількох приймачів з допомогою дільника на резисторах, звичайно, проста, але значно послаблює корисний сигнал. Це нерідко вимагає подальшого посилення за допомогою антенного підсилювача. Ослаблення сигналу від антени може бути зменшено при використанні відповідних схем-узгоджувачів з ВЧ-трансформаторами.

На ріс.2.5.в представлена ​​схема оптимального підключення до антени двох приймачів (УКВ-радіоприймачів і телевізорів) за допомогою схеми, що використовує ВЧ-трансформатори. Дана схема забезпечує передачу від антени на приймачі сигналів більшої величини (більшої частки) радіосигналу, тобто узгодження з антеною супроводжується меншими втратами корисного сигналу.

 
Для тебя
Читай