|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Wzmacniacze antenowe do anten szerokopasmowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Wzmacniacze antenowe W artykule szczegółowo omówiono urządzenie i zasadę działania modułów wzmacniających szerokopasmowych anten telewizyjnych. Wzmacniacz w telewizyjnej antenie odbiorczej ma na celu przede wszystkim zwiększenie czułości ograniczonej szumami, a w drugiej kolejności kompensację utraty sygnału odbieranego w kablu koncentrycznym. Same telewizory mają bardzo duży margines własnego wzmocnienia, tj. mają wysoką czułość ograniczoną przez wzmocnienie. Mają nieco gorszą czułość, ograniczoną synchronizacją. I wreszcie najniższa jest czułość ograniczona szumem. Dlatego czynnikiem decydującym o odbiorze dalekiego zasięgu powinien być poziom szumu tła ścieżki liniowej, a nie wzmocnienie. Wpływ szumu szacuje się stosunkiem sygnału do szumu, którego minimalna wartość jest równa 20. Dla telewizorów III - V generacji czułość ograniczona szumem wynosi 50-100 μV. Jednak przy stosunku sygnału do szumu (S/N) wynoszącym 20 obserwuje się słabą jakość obrazu i tylko duże szczegóły są zrozumiałe. Aby uzyskać obraz dobrej jakości, na wejście telewizora należy podać użyteczny sygnał około 4 razy większy, tj. upewnij się, że stosunek s / w wynosi około 80. Obecnie stosowane kable o impedancji falowej 75 Ohm, w zależności od konstrukcji i jakości dielektryka, charakteryzują się tłumieniem właściwym 0,07 – 0,18 dB/m w mierniku i 0,25 – 0,6 dB/m w zakresie fali decymetrowej. Przy długości kabla 2 ... 4 m całkowite tłumienie może wynosić 1,2 - 2,4 dB. W związku z tym wzmacniacz powinien mieć wzmocnienie około 3 dB dla typowych warunków odbioru. Dodaje się do niego margines 12 ... 14 dB w celu wzmocnienia słabych sygnałów, co jest konieczne ze względu na niską wydajność szerokopasmowych małych anten odbiorczych. Każdy wzmacniacz ma swój własny szum, który wzmacnia się wraz z użytecznym sygnałem i degraduje stosunek sygnału do szumu. Dlatego za najważniejszy parametr elementu wzmacniającego należy uznać jego współczynnik szumów Kш. Dla ujednoliconej oceny hałasu ścieżki wielostopniowej istnieje wskaźnik zredukowanego współczynnika hałasu Kш, który jest równy wyjściowemu poziomowi szumów podzielonemu przez całkowite wzmocnienie, tj. Doш = Kbez / DOУ. Ponieważ wyjściowy poziom hałasu Kbez zależy w największym stopniu od poziomu szumu pierwszego tranzystora, wzmacnianego przez wszystkie kolejne stopnie, szum pozostałych stopni można pominąć. Następnie Kbez= Kш1КУ, gdzie Kш1 to liczba szumów pierwszego tranzystora. Dlatego otrzymujemy Kш= Kш1, tj. zmniejszona liczba szumów części wzmacniającej jest głównie określona przez liczbę szumów pierwszego tranzystora. Prowadzi to do wniosku, że zastosowanie części aktywnej może dać pozytywny wynik, gdy szum pierwszego tranzystora wzmacniacza jest mniejszy niż szum pierwszego stopnia telewizora. Szum zależy również od jakości dopasowania na wejściu wzmacniacza i trybu pracy pierwszego tranzystora. Zakres częstotliwości wzmacniacza powinien zapewniać wzmocnienie sygnału w paśmie częstotliwości nadawania telewizji f=48-790 MHz. Aby zwiększyć zakres dynamiki, wzmacniacz musi mieć ujemne sprzężenie zwrotne. Rysunek 1 przedstawia schemat wzmacniacza jednostopniowego z wejściem transformatorowym i otwartym wyjściem asymetrycznym, co umożliwia zdalne zasilanie modułu wzmacniającego za pomocą kabla sygnałowego. Ten jednostopniowy obwód jest bardzo stabilny i łatwy do kaskadowania.
Punkty wzbudzenia anteny są połączone bezpośrednio z sekcją balansującą transformatora Tr1, która zapewnia szerokopasmowe dopasowanie sygnału wejściowego anteny do sygnału wejściowego stopnia wzmacniającego. Element wzmacniający VT1 jest połączony zgodnie ze schematem ze wspólnym emiterem. Pozwala to uzyskać większe wzmocnienie pasmowe i lepsze właściwości szumowe obwodu w porównaniu z innymi opcjami przełączania. Efekty wpływu częstotliwości odcięcia tranzystora na zbocze na zmianę wzmocnienia i rezystancji wejściowej w zakresie częstotliwości roboczej są kompensowane przez połączone sprzężenia zwrotne zależne od częstotliwości typu równoległego i szeregowego w obwodzie. Równoległe sprzężenie zwrotne odbywa się na elementach R3, C1, L1. Rezystor R3 określa dopasowanie modułu wzmacniającego w złączach w mierniku i dolnej części zakresu decymetrowego. W górnej części zakresu pracy, gdzie wzmocnienie spada o 2-4 dB, indukcyjność L1 osłabia efekt tego sprzężenia zwrotnego, wyrównując charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową (AFC). Kondensator C1 zapewnia odsprzęgnięcie obwodu sprzężenia zwrotnego od obwodu zasilania i jednocześnie tworzy niskoczęstotliwościowe odcięcie charakterystyki przenoszenia urządzenia. Obwód R4, C3 jest elementem szeregowego sprzężenia prądowego, który określa główne parametry kaskady w trybie małosygnałowym: rezystor R4 ustawia wzmocnienie nominalne kaskady, a ustawienie C3 steruje wzrostem odpowiedzi częstotliwościowej w górnej części zakresu działania. Określone parametry zakresu dynamicznego zapewnia wybór typu tranzystora i jego trybu pracy. W prezentowanym układzie tryb pracy kaskadowej DC jest ustawiany przez R4 wraz z elementami dzielnika bazowego R1 i R2. Kondensator C2 bocznikuje R1 i zapewnia asymetryczne połączenie Tr1 z obwodem modułu. Moduł wzmacniający, zaimplementowany na tranzystorze średniej mocy trzeciej generacji, zapewnia wzmocnienie 15 dB w paśmie częstotliwości 40-800 MHz, współczynnik szumów urządzenia nie przekracza 3,5 dB, a zakres dynamiki dla sygnałów telewizyjnych wynosi 75 dB. Zmniejszenie współczynnika szumów i uzyskanie większej liniowości urządzenia jest możliwe, gdy w obwodzie stosowane są złożone elementy aktywne z przełączaniem kaskadowym lub podczas przełączania na kaskady dwutranzystorowe. Dwa schematy obwodów, które są dwustopniowym wzmacniaczem aperiodycznym opartym na mikrofalowych tranzystorach bipolarnych, połączonym zgodnie z obwodem z OE, pokazano na rys. 2. Wzmacniacz na ryc. 2a zawiera dwa szerokopasmowe stopnie wzmocnienia na tranzystorach VT1 i VT2. Sygnał z samej anteny przez transformator dopasowujący (nie pokazany na schemacie) i kondensator C1 wchodzi do podstawy tranzystora VT1, który jest podłączony zgodnie z obwodem OE.
Punkt pracy tranzystora jest ustalany przez napięcie polaryzacji określone przez rezystor R1. Działające w tym przypadku ujemne sprzężenie napięciowe (NFB) linearyzuje charakterystykę pierwszego stopnia, stabilizuje położenie punktu pracy, ale zmniejsza jego wzmocnienie. W pierwszym etapie nie ma korekcji częstotliwości. Drugi stopień jest również wykonany na tranzystorze zgodnie ze schematem z OE i OOS dla napięcia przez rezystory R2 i R3, ale ma również prąd OOS przez rezystor R4 w obwodzie emitera, który stabilizuje tryb tranzystora VT2. Aby uniknąć dużej utraty wzmocnienia, rezystor R4 jest bocznikowany w prądzie przemiennym przez kondensator C3, którego pojemność jest wybrana stosunkowo mała (10 pF). W rezultacie przy niższych częstotliwościach zakresu pojemność kondensatora C3 okazuje się znacząca, a wynikowe sprzężenie zwrotne prądu przemiennego zmniejsza wzmocnienie, korygując w ten sposób odpowiedź częstotliwościową wzmacniacza. Wady takiego obwodu wzmacniacza obejmują straty pasywne w obwodzie wyjściowym na rezystorze R5, który jest podłączony tak, że spada na nim zarówno stałe napięcie zasilania, jak i napięcie sygnału. Wzmacniacz pokazany na rys. jest zbudowany podobnie. 2b, który również ma dwie kaskady zmontowane zgodnie z obwodem OE. Różni się od poprzedniego wzmacniacza lepszą izolacją obwodów zasilających poprzez filtry w kształcie litery L L1 C6, R5 C4 i zwiększonym wzmocnieniem dzięki obecności kondensatora C5 w obwodzie OOS (R3 C5 R6) drugiego stopnia i przejścia kondensator C7 na wyjściu.
W kaskadach opartych na tranzystorach połączonych zgodnie z obwodem OE największy jest wpływ połączeń wewnętrznych i pojemności złączy tranzystorów. Przejawia się to w ograniczeniu szerokości pasma i skłonności wzmacniacza do samowzbudzenia, którego prawdopodobieństwo jest tym większe, im większe wzmocnienie. Aby to ocenić, znana jest koncepcja progu stabilności - graniczna wartość wzmocnienia, powyżej której wzmacniacz zamienia się w generator. Jako środki poprawiające stabilność można zaproponować włączenie tranzystorów do obwodu kaskadowego z OE-OB. Połączenie kaskadowe tranzystorów VT1 i VT2 (rys. 3) umożliwia uzyskanie dobrej jednokierunkowości i uzyskanie dużej przepustowości modułu wzmacniającego. Pozwala to zrezygnować ze sprzężenia zwrotnego sygnału, stabilizując i korygując charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową oraz impedancję wejściową i wyjściową łącza. Tutaj współczynnik transmisji i parametry łączenia obwodu są ustawiane w trybie. Aby zmniejszyć wpływ pasożytniczych indukcyjności wspólnych zacisków, które zmniejszają wzmocnienie kaskady przy wysokich częstotliwościach, zaciski emitera tranzystorów wejściowych są połączone bezpośrednio z obudową, a tryb pracy jest stabilizowany stałym prądem bazowym. Odcięcie wysokiej częstotliwości jest kontrolowane przez indukcyjność L1 zawartą w obwodzie kolektora tranzystora końcowego.
Regulacja zasięgu i stabilizacja impedancji wyjściowej modułu realizowana jest przez układy rezystancyjno-pojemnościowe. Schemat kaskadowy, przy wdrażaniu optymalnego trybu pracy tranzystorów, umożliwia uzyskanie zredukowanych zniekształceń intermodulacyjnych. W obecności anteny MV-UHF, która jest konstrukcyjnie wykonana w postaci dwóch niepołączonych elektrycznie anten, możliwe jest zastosowanie modułu wzmacniającego, który wzmacnia sygnały z każdej z nich, sumuje i przesyła do odbiornika telewizyjnego za pomocą jednego kabla . Wzmacniacz zasilany jest tym samym kablem. Schemat ideowy takiego modułu wzmacniającego pokazano na rysunku 4. Zawiera dwa niezależne kanały wzmacniające. Sygnał z anteny SN jest podawany na styki XT1, XT2, do których podłączony jest stopień wejściowy kanału SN, montowany na tranzystorach VT1, VT2 zgodnie z obwodem wzmacniacza różnicowego. Pozwala to uzyskać dobre dopasowanie z antenami o wysokiej impedancji, a także tłumić szumy trybu wspólnego.
Na wejściu kaskady zainstalowane są cewki L1, L2, które eliminują gromadzenie się ładunków elektrostatycznych na niektórych antenach, a także diody VD1 - VD4, które chronią wzmacniacz przed wyładowaniami atmosferycznymi. Dodatkowy stopień wzmacniający jest montowany na tranzystorze VT5. Współczynnik przenoszenia kanału wynosi 15…20 dB. Sygnały SN przechodzą do kabla przez filtr dolnoprzepustowy L6 C19 L7 o częstotliwości odcięcia 250 MHz. Poprzez ten sam filtr i cewkę indukcyjną L5 kanał otrzymuje napięcie zasilania z kabla przyłączeniowego. Ponadto filtr nie przepuszcza sygnałów LDC. Kanał wzmacniający UHF składa się z dwóch identycznych stopni wzmacniających połączonych szeregowo. Pierwszy z nich jest montowany na tranzystorach VT3, VT4 zgodnie z obwodem sprzężonym galwanicznie, dzięki czemu następuje automatyczne wyjście do określonego trybu pracy i jego konserwacja przy zmianie temperatury i napięcia zasilania. Na wejściu kaskady zainstalowany jest filtr górnoprzepustowy C1 L3 C2 o częstotliwości odcięcia 450 MHz, który tłumi sygnały i szumy o niskiej częstotliwości. Podobny filtr górnoprzepustowy C21 L9 C22 na wyjściu drugiego stopnia przepuszcza sygnały UHF i nie przepuszcza sygnałów VHF. W konsekwencji filtry na wyjściach kanałów wzajemnie je odsprzęgają. Cewka L4 zapewnia koordynację między kaskadami kanału UHF i korekcję całkowitej odpowiedzi częstotliwościowej. Całkowite wzmocnienie kanału wynosi 32…36 dB. Kanał UHF jest podawany przez cewkę indukcyjną L8 z kabla przyłączeniowego. Moduł wzmacniający zasilany jest napięciem 12 V o prądzie co najmniej 70 mA. Należy zauważyć, że moduły o strukturze kaskadowo-łańcuchowej zapewniają zwykle większą liniowość charakterystyki przenoszenia, co wiąże się przede wszystkim z możliwością oddzielnego strojenia kaskad (optymalizacja charakterystyki przenoszenia, dopasowanie trybów i parametry zakresu dynamicznego), w których progi przeciążenia zwiększają szybkość przekaźników i proporcjonalnie zwiększają współczynnik przenoszenia. Analiza porównawcza rozwiązań technicznych oraz charakterystyk funkcjonalno-energetycznych modułów wskazuje, że przy projektowaniu modułów wzmacniających dla aktywnych anten szerokopasmowych celowe jest wybieranie schematów z kaskadami połączonymi łańcuchowo ze sprzężeniem zwrotnym zależnym od częstotliwości jako struktur podstawowych. Ponadto w pierwszym etapie dobierana jest głębokość sprzężenia zwrotnego na podstawie wymaganej wartości współczynnika szumów i stabilności impedancji połączenia. O sposobie pracy i rodzaju tranzystora stopnia wyjściowego decyduje przede wszystkim wymagana obciążalność modułu. Publikacja: library.espec.ws
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Prędkość odczytu dysków SSD SanDisk X210 505 MB/s ▪ Drukowanie elastycznych obwodów elektronicznych na elastycznych materiałach i tkaninach ▪ Przekształcanie wodoru w metal ▪ Perowskity ulepszają katalizatory samochodowe
▪ sekcja serwisu Odbiór radia. Wybór artykułów ▪ Artykuł Podstawy łowiectwa w warunkach autonomicznego przetrwania. Podstawy bezpiecznego życia ▪ Artykuł Czy jest daleko od Słońca? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Zewnętrzna instalacja odgromowa. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Grawerowanie elektroniczne. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony