Саморобний антенний підсилювач діапазону дмв

Далекий прийом телебачення в діапазоні ДМВ

Телевізійне мовлення на дециметрових хвилях (ДМВ) получілошірокое поширення, як за кордоном, так і в нашій країні. Діапазон ДМВ (470-1270 МГц) охоплює 80 телевізійних каналів (з 21 по 100) і має нізкійуровень шумів і перешкод, що дозволяє вести в ньому многопрограммноевисококачественное мовлення. Телеприйом ДМВ має ряд особливостей:

1. ДМВ практично не огинає земну поверхню і обладаютнізкой проникаючу здатність, тому зона впевненого прийому огранічіваетсяпрямой видимістю між передавальної і приймальної антен.

2. В той же час ДМВ добре відбиваються від земної поверхні від іонізованих шарів атмосфери. Це робить можливим прийом на значному (300-500 км) відстані від телецентру. При цьому проходження ДМВ достаточностабільно і не має замираний властивих метровим хвилям (MB).

3. Характерною особливістю ДМВ є так називаемоеволновое поширення, при якому сигнал може бути прийнятий на відстані додекількох тис. Км від телецентру. Воно має місце над морською поверхнею в ясниедні весняних і літніх місяців.

4. Приймальні антени ДМВ мають значно менше ніж антенниMB геометричні розміри. При цьому мала їх ефективна площа, аотже, і потужність сигналу, що подається на вхід телеприймача.

5. Чутливість телеприймачів в діапазоні ДМВзначітельно нижче, ніж в діапазоні MB, що пов`язано з поганими шумовиміпараметрамі селектора ДМВ. Аналіз перерахованих особливостей показиваетпрінціпіальную можливість далекого і далекої прийому телебачення вдіапазоні ДМВ і два основних шляхи його реалізації. Це - підвищення еффектівностіантенной системи і реальної (обмеженою шумами) чувствітельностітелепріемніка.

Можливості підвищення коефіцієнта посилення антен ДМВ напрактиці обмежені складністю їх конструкції і погодження з фідером.

Збільшення чутливості телеприймача вимагає переделкіселектора ДМВ і зазвичай не дає бажаних результатів. Справа в тому, що вдіапазоні ДМВ велике загасання сигналу в кабелі, і при використанні антен Смаль посиленням не вдається отримати на вході телеприймача существенноговиігриша в співвідношенні сигнал-шум.

Найбільш оптимальним шляхом є іспользованіеконструктівно простої антени з підсилювачем, розташованим в непосредственнойблізості від неї. У цьому випадку можливе одночасне підвищення і еффектівностіантенни і чутливості телеприймача без його переробки.

Антенний підсилювач повинен мати великий коеффіціентусіленія, малий коефіцієнт шуму, широкий діапазон робочих температур. При етомон повинен бути нескладний за конструкцією, зібраний з доступних деталей, простий внастройке і не схильний до самозбудження.

В результаті багаторічних теоретичних і експеріментальнихісследованій нам вдалося створити оптимальну по перерахованим вимогам схемуі конструкцію підсилювача ДМВ, що не має промислових і аматорських аналогів.

Г. Борийчук, В. Буличов, В. Шелонін, м С-Петербург

1. Антенний підсилювач діапазону ДМВ

1.1. Параметри і схема підсилювача

Підсилювач має наступними параметрами:

- коефіцієнт посилення Ку і коефіцієнт шуму Fш в діапазоні
470-630 МГц (21-40 канали) - Ку 30 дБ, Fш 2,0 дБ-
630-790 МГц (41-60 канали) - Ку 25 дБ, Fш 2,5 дБ-
790-1270 МГц (61-100 канали) - Ку 15 дБ, Fш 3,5 дБ.

- вхідний і вихідний опір - 75 Ом
- напруга живлення - 9-12 В
- діапазон робочих температур - (-30 ... + 40) ° С.

Схема підсилювача приведена на рис. 1. Він містить два каскадана транзисторах VT1 і VT2, включених за схемою з загальним емітером. Для полученіямаксімального посилення емітери транзисторів з`єднані безпосередньо з общімпроводом. Навантаженнями каскадів є широкосмугові контури L2, R2, L3, С4 іL4, R6, L5, С10, що забезпечують узгодження їх вхідних і виходнихсопротівленій. Контур L1, С1 є фільтром верхніх частот (частота среза400 МГц), що служить для усунення перешкод від телепередавачів MB діапазона.Конденсатори СЗ, С5, С7, С8 - блокувальні. Харчування підсилювача осуществляетсяпо коаксіальному кабелю, що з`єднує його з телевізором, через фільтр ніжніхчастот L6, R8, С11. Безпосередньо перед телевізором сигнал ДМВ і напряженіепітанія поділяються фільтром С12, L7, С13.

Мал. 1. Схема електрична принципова антенного усілітеляі роздільного фільтра харчування

Режими транзисторів по постійному струму задаються резістораміR1 і R5 так, щоб отримати оптимальні значення колекторних струмів I1 і I2транзісторов VT1 і VT2. Струм I1 вибирається з умови отримання мінімальногокоеффіціента шуму першого каскаду, а I2 - з умови отримання максімальногоусіленія другого каскаду.

Деталі та конструкція підсилювача

Всі резистори підсилювача МЛТ-0,125. Конденсатори С1, С2, С4-С7, С9, С10 - малогабаритні дискові (типів КД, КД-1 тощо.) - СЗ, С8 і С11-типу КМ-5б, КМ-6 і т.п.

Всі котушки підсилювача безкаркасні. Котушка L1 містить 2,75вітка посрібленого дроту діаметром 0,4-0,8 мм, її зовнішній діаметр 4 мм, межвитковое відстань - 0,5 мм. Котушки L2- L5 є висновки резисторів R2 і R5, намотані на оправлення діаметром 1,5 мм, так щоб межвитковое відстань становило 0,5 мм, і містить по 1,5 витка. Направленіянамоток L2, L3 і L4, L5 повинні бути однакові (тобто, наприклад, L2 і L3представляют собою котушку з 3-х витків, в розрив якої включений резісторR2). Котушка L6 містить 15-20 витків мідного емальованого дроту діаметром 0,3 мм, намотаних виток до витка на оправлення діаметром 3 мм. Дросель L7 - стандартний типу ДМ-0,1 сіндуктівностью більше 20 мкГн. Стабілітрон VD1 - будь-який з напряженіемстабілізаціі 5,5-7,5 в.

В підсилювачі можуть бути використані СВЧ малошумящіетранзістори з граничною частотою fгр. більше 2 ГГц. Якщо підсилювач будетработать в діапазоні 21-60 каналів, то можна застосовувати транзистори з fгр. болееГГц, а якщо - тільки в діапазоні 21-40 каналів, то - з fгр. більше 800 МГц. прицьому необхідно в перший каскад ставити транзистор з меншим коеффіціентомшума, а в другій - з великим коефіцієнтом посилення. У табл. пріведенипараметри транзисторів, які можна використовувати в підсилювачі. Транзісторирасположени в порядку погіршення параметрів.

Таблиця

Не рекомендується застосовувати транзистори КТ372 через іхсклонності до самозбудження і ГТ346 - через погані шумових параметрів. Еслііспользуются р-п-р транзистори, то необхідно змінити полярність істочнікапітанія підсилювача.

Підсилювач зібраний на друкованій платі з фольгірованногостеклотекстоліта товщиною 1-1,5 мм. Малюнок друкованої плати і схема монтажадеталей на ній наведено на рис. 2. Плата розрахована на іспользованіетранзісторов з планарних висновками (КТ3132, КТ3101, КТ391 і т.п.), коториепріпаіваются безпосередньо до контактних площадок з боку фольги. Проте його допускає і монтаж транзисторів з іншим розташуванням висновків (КТ399, КТ3128 і т.п.), але з боку монтажу, для чого необхідно просвердлити в платесоответствующіе отвори під висновки (див. Нижче).

Мал. 2. Монтажна схема підсилювача

Висновки транзисторів повинні мати мінімальну довжину, особенновивод емітера, який не повинен перевищувати 4 мм. Висновки конденсаторів С4, С5, С7 і С10 повинні бути не більше 4 мм, а конденсатори С1, С2, С6 і С9 - складати 4-6 мм (вони є додатковими індуктивностями, включеними вконтура). Одні з висновків конденсаторів С1 і С2 впаяні в плату, а інші -пріпаяни безпосередньо до центральної жили вхідного коаксіального кабеля.Конденсатори С6 і С9 одним кінцем припаяні до очищеним від фарби головкамрезісторов R2 і R6. Інший кінець С6 в плату, а С9 - припаяний до центральної жілевиходного коаксіальногокабелю. Конденсатор С2 одним кінцем упаяний в плату, Адруг кінцем припаяний до котушки L1 на відстані 3/4 витка від верхнього по схемеконца. Резистори R3, R4, R7 і R8 встановлені вертикально.

Друкована плата поміщена в прямокутний герметичний корпус, розділений на 4 частини екранують перегородками (рис. 2, 4). Креслення деталейкорпуса наведені на рис. 3. Він складається і бічної стінки 1, втулки 2, перегородки 3, 4 і кришок 5. Деталі 1, 3, 4 і 5 виготовляють з листової латуні (зручно використовувати відпалений над газовим пальником пластінуфотоглянцевателя), деталі 2 виточуються з латунного прутка. Втулки 2рассчітани на те, що вхід і вихід підсилювача виконані 75-омним коаксіальнимкабелем з зовнішнім діаметром по ізоляції 4 мм. Можна використовувати інший 75-омний кабель, але в цьому випадку необхідно відповідно змінити діаметри втулок 2и отворів в стінці корпусу 1.

Мал. 3. Деталі корпусу підсилювача

Розділовий фільтр живлення L7, С12, С13 монтують вотдельних коробочці довільної конструкції, на якій встановлюють входноеантенное гніздо і вихідний антенний штекер.

Живити підсилювач можна від будь-якого стабілізірованногоісточніка 9-12 В, наприклад, від наявних у продажу блоків живлення транзісторнихпріемніков БП9В, Д2-15 і т.п.

Можна також змонтувати елементи фільтра всередині телевізорарядом з антенним входом ДМВ, а для живлення підсилювача використовувати напруга 12В з селектора ДМВ.

Монтаж і настройка підсилювача

Збирають підсилювач в наступній послідовності. Монтіруютна платі всі елементи крім резисторів R1 і R5. Якщо використовуються транзісторине з планарнимі висновків, то для них свердлять в платі отвори, а в перегородках4 робляться прямокутні вирізи (на рис. 3 показані штриховою лінією). У платувпаіваются відповідними виступами перегородки 3 і 4. Згинають і спаіваютбоковую стінку корпусу 1. У неї герметично впаивают втулку 2. Вхідний 7 і виходной8 коаксіальні кабелі довжиною по 80 см вставляють в отвори втулок, оплеткуразделяют на 2 частини і припаюють до корпусу зсередини. Центральна жила кабелейдолжна виступати всередину корпусу на 3-4 мм. Вставляють плату в корпус, так щоб кромки перегородок 3, 4 і кромка стінки 1 лежали в одній площині (рис. 4), і пропаивают стики перегородок між собою і корпусом. Крім того в 10-Титочка припаюють непарну плату до стінки 1. Місця пайки показані на рис. 2 ірис. 4. припаював до центральних жил кабелів елементи С1, L1 і С9, L6.Внімательно звіряють рис. 1, 2 і 4 правильності монтажу.

Мал. 4. Конструкція підсилювача

Далі проводять настройку підсилювача. Для цього по виходномукабелю 8 подають на підсилювач харчування. Вимірюючи напруга U1 на резисторі R3подбором резистора R1 встановлюють значення струму I1 (I1 = U1 / R3) в відповідність до табл. 1 для транзистора першого каскаду. Впаивают в платуподобранний резистор R1. Аналогічну процедуру проробляють для другого каскаду, вимірюючи напругу U2 на резисторі R7 і встановлюючи ток I2 = U2 / R7 відповідність до табл. 1. впаюються резистор R5. На рис. 1 величини R1 і R5 даниоріентіровочно, реально вони можуть значно відрізнятися від указанних.Проверяют відсутність самозбудження підсилювача. Для цього подключаютпараллельно R3 вольтметр і стосуються пальцем виведення колектора транзистора VT1.Еслі перший каскад не порушується, то показання вольтметра НЕ ізменітся.Аналогічно перевіряють другий каскад. Усунути самозбудження (про його налічіісвідетельствует різке зменшення струму транзистора при його торканні пальцем) можна лише заміною транзистора. Слід зазначити, що підсилювач не схильний ксамовозбужденію - з декількох десятків виготовлених підсилювачів возбуждалсялішь один, зібраний на транзисторах КТ372А. Перевіряють споживаний усілітелемток, яких повинний бути дорівнює: I1 + I2 = 10 мА при необхідності подбіраютрезістор R8, так щоб струм через стабілітрон VD1 становив близько 10 мА.Заключітельной операцією є герметизація підсилювача. Для цього кришки 5пропаівают по периметру корпусу, а місця введення коаксіального кабелядополнітельно промазують будь-яким герметиком, водостійким клеєм і т.п. Затемусілітель кріплять до щогли антен.

антена ДМВ

Як зазначалося вище, домагатися дуже великого коеффіціентаусіленія антени ДМВ не має сенсу, оскільки це веде до неоправданномуусложненію її конструкції. Однак і розраховувати на дальній прийом смалоеффектівной антеною теж не доводиться.

Досвід конструювання та використання антен ДМВ показує, що найбільш простий і в той же час досить ефективною є Z-антена срефлектором. Її відмітними особливостями є широкосмугового, великий коефіцієнт посилення, гарне узгодження безпосередньо з 75-омнимкоаксіальним кабелем і некритичність розмірів.

Конструкція антени для 21-60 каналів показана на рис. 5. Якщо антена буде використовуватися в діапазоні 61-100 каналів, то все її размеринеобходімо зменшити в 1,5 рази. Активне полотно 1 антени виготовляється ізалюмініевих смуг і скріплюється «внахлест» гвинтами з гайками. У точкахсопрікосновенія пластин повинен бути надійний електричний контакт. На матчі 6 (вона може бути металевою або дерев`яною) полотно закріплюється при помощістоек-опор 2 в точках С і D. Оскільки ці точки мають нульовий относітельноземлі потенціал, то стійки 2 можуть бути металевими. Кабель 3 подсоедіняетсяк точкам А і В (обплетення - до однієї точки, а жила - до іншої) і прокладиваетсявдоль полотна по нижній стійці 2 і по матчі 6 до підсилювача 7. Закрепляетсякабель дротяними хомутиками. Полотно 1 може бути саме по собі іспользованокак антена. Її коефіцієнт посилення становить 6-8 дБ. Однак краще снабдітьполотно рефлектором.

Мал. 5. Антена ДМВ, а) полотно антени- б) антена спроста рефлектором- в) антена зі складним рефлектором

Найпростіший рефлектор 4 (рис. 5б) являє собою плоскійекран, виготовлений з трубок або відрізків товстого дроту. Діаметр елементоврефлектора некритичний і може бути 3-10мм. Антена з плоским рефлектором імееткоеффіціент посилення 8-10 дБ. Підняти коефіцієнт посилення до 15 дБ (еквівалентно 40-елементної антени «хвильової канал») дозволяє сложнийрефлектор типу «напіврозвалений короб» (рис. 5в). Конструктивне ісполненіетакого рефлектора може бути найрізноманітнішим, в залежності від Вашіхвозможностей.

Просторова орієнтація антени, зображена на рис. 5соответствует прийому сигналів з горизонтальною поляризацією. Для пріемавертікально-поляризованих сигналів необхідно полотно і рефлектор повернути на90 °.

Підсилювач ДМВ розташовують в безпосередній близькості отантенни (див. Рис. 5). Вхід підсилювача з полотном антени з`єднують тим жекабелем, що замурований в підсилювач. Вхідний кабель підсилювача нарощують кабелемсніженія. Бажано, щоб він був якомога більшого діаметра (від етогозавісят втрати в кабелі), використовувати кабель діаметром 4 мм можна лише в томувипадку, якщо його довжина не перевищує 10м.

З`єднання кабелів повинно виконуватися «ветік», так чтобимінімальним чином порушувалася коаксіальна структура фідера.

Якщо немає можливості виготовити описану антену, тоусілітель може бути з кілька гіршими результатами використаний спромишленнимі зовнішніми широкосмуговими антенами ДМВ, наприклад, типу, АТНГ (В) -5.2.21-41 (торгова назва «ГАММА-1»).

Установка антени визначається тим, на який тип прохожденіяДМВ ви розраховуєте. Якщо необхідно вести прийом безпосередньо за зонойобслужіванія телецентру (60-200км), то антену слід встановити так, щоб внаправленіі приходу сигналів між нею і лінією горизонту не було перешкод (будинки, пагорби і т.п.). Якщо ж Ви орієнтуєтеся на наддалекий прийом прітропосферном або хвильовому поширенні (при цьому сигнал приходить «з неба» під кутом 5-10 ° до горизонту), то не дуже близько розташовані препятствіяобично перешкодою не є.

Практичний результат прийому ДМВ

На закінчення кілька слів про практичні результатахпріема ДМВ. Виготовлення з наведеного опису антени з підсилювачем напротязі декількох років використовувався в м.Одесі для регулярного пріемасігналов Кишинівського телецентру (відстань - 160 км). За містом, в зоні відсутності сигналу для MB телецентру, впевнено приймаються сигнали малопотужних ДМВретрансляторов, що знаходяться на протилежному боці Одеської затоки (відстань - 60-80км). У ясні дні весняних і літніх місяців з хорошімкачеством ведеться прийом болгарської програми БТ2 з Варни (відстань - 500 км) і турецької програми TV2 зі Стамбула (відстань більш 600км).

Н.П. Тарасов