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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Der Einsatz von Antennenverstärkern. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Antennenverstärker Die Installation eines Antennenverstärkers in der Nähe des Fernsehgeräts zwischen der Einspeisung und dem Antenneneingang des Fernsehempfängers führt zu einer Erhöhung der Verstärkung des Empfangspfads, d. h. verbessert die durch die Verstärkung begrenzte Empfindlichkeit. Es hat sich gezeigt, dass diese Methode bei modernen Fernsehgeräten nicht zu einer Verbesserung des Bildes im Fernbereich führt, da eine Verbesserung der Empfindlichkeit erforderlich ist, die nicht durch die Verstärkung, sondern durch das Rauschen begrenzt wird. Der Antennenverstärker, der ungefähr den gleichen Eigenrauschpegel aufweist wie ein Fernsehempfänger, verbessert die durch Rauschen begrenzte Empfindlichkeit nicht. Dennoch verbessert der Einsatz eines Antennenverstärkers in manchen Fällen den Empfang, allerdings muss dieser nicht in der Nähe des Fernsehers, sondern in der Nähe der Antenne, am Mast zwischen Antenne und Einspeisung oder im Einspeisungsspalt, in unmittelbarer Nähe installiert werden die Antenne. Was ist der Unterschied? Tatsache ist, dass das Signal, das zum Feeder gelangt, gedämpft wird und sein Pegel abnimmt. Die Dämpfung hängt von der Kabelmarke ab, aus der die Zuleitung besteht. Darüber hinaus gilt: Je größer die Dämpfung, desto größer die Länge der Zuleitung und desto größer die Frequenz des Signals, d. h. die Nummer des Kanals, auf dem die Übertragung empfangen wird. Wenn der Antennenverstärker in der Nähe des Fernsehgeräts installiert ist, kommt an seinem Eingang ein bereits durch die Zuleitung gedämpftes Signal an, und das Signal-Rausch-Verhältnis am Eingang des Antennenverstärkers ist geringer, als wenn der Antennenverstärker in der Nähe der Antenne installiert wäre Das Signal wird durch den Feeder nicht gedämpft. In diesem Fall wird natürlich auch das Signal beim Durchgang durch die Zuleitung gedämpft, aber auch das Rauschen wird um den gleichen Faktor gedämpft. Dadurch verschlechtert sich das Signal-Rausch-Verhältnis nicht. Fernsehkabel verschiedener Marken zeichnen sich durch die Abhängigkeit der spezifischen Dämpfung von der Frequenz aus. Es ist üblich, die spezifische Dämpfung eines Koaxialkabels zu nennen, wenn ein Signal einer bestimmten Frequenz ein 1 m langes Kabel durchläuft. Die spezifische Dämpfung wird in dB/m gemessen und in Nachschlagewerken in Form von grafischen Abhängigkeiten von angegeben spezifische Dämpfung nach Frequenz oder in Tabellenform. Auf Abb. 2 zeigt solche Kurven für einige Marken von 1-Ohm-Koaxialkabeln. Mit ihnen können Sie die Signaldämpfung im Kabel für eine bestimmte Länge auf jedem Frequenzkanal im Meter- oder Dezimeterbereich berechnen. Dazu müssen Sie den aus der Zahl erhaltenen Wert der spezifischen Dämpfung mit der Länge der Zuleitung, ausgedrückt in Metern, multiplizieren. Das Ergebnis ist die Dämpfung des Signals in Dezibel. Der gebräuchlichste Kabeltyp für einen Feeder ist RK 75-4-11, seine spezifische Dämpfung beträgt 0 ... 05 dB/m im Bereich der Kanäle 0-08, 1 ... 5 dB/m im Bereich von Kanäle 0-12 und 0...15 dB/m im Bereich der Kanäle 6-12. Bei einer Zuleitungslänge von 0 m beträgt die Dämpfung des Signals in der Zuleitung auf dem 25. Kanal daher nur 0 dB, was einer Verringerung der Signalspannung um das 37-fache entspricht, und bei einer Zuleitungslänge von 21 m beträgt Die Dämpfung auf dem 69. Kanal beträgt 20 dB (Abnahme um das 12-fache). Im Dezimeterbereich beträgt die Dämpfung bei einer Zuleitungslänge von 3 m je nach Kanalnummer 1 ... 41 dB, was einer Abnahme der Signalspannung um das 50 ... 12-fache entspricht, und mit einer Zuleitungslänge von 7 m - 5 ... 2 dB (Signalreduzierung um das 38 ... 20-fache). Somit wird bei einer Zuleitungslänge von 50 m selbst auf Kanal 12 das Signal, das durch die Zuleitung läuft, mehr als halbiert, und auch das Signal-Rausch-Verhältnis am TV-Eingang wird mehr als halbiert. Wenn Sie einen Antennenverstärker installieren, bevor das Signal in die Einspeisung eintritt, und der gleiche Eingangsrauschpegel des Antennenverstärkers wie der des Fernsehgeräts ist, verdoppeln Sie das Signal-Rausch-Verhältnis mehr als. Ein noch deutlicherer Gewinn wird bei einer längeren Zuleitungslänge oder beim Empfang eines Signals im Dezimeterbereich erzielt. Der notwendige und durchaus ausreichende Gewinn des Antennenverstärkers muss gleich der Dämpfung des Signals in der Einspeisung sein. Es macht keinen Sinn, Antennenverstärker mit einem größeren Gewinn als erforderlich zu verwenden. Es stehen verschiedene Arten von Antennenverstärkern zur Verfügung. Am weitesten verbreitet sind Antennenverstärker im Meterbereich vom Typ UTDI-I-III (einzelner Fernsehbandverstärker für Frequenzen der I-III-Bereiche). Sie sind für alle 12 Kanäle des Messgerätbereichs ausgelegt und enthalten ein eingebautes Wechselstromnetzteil mit einer Spannung von 220 V. Das Design des Verstärkers ermöglicht die Installation auf einem Mast in der Nähe einer Antenne, die von einer Einspeisung gespeist wird, ohne dass eine Verlegung erforderlich ist zusätzliche Drähte. Die Verstärkung des UTDI-I-III-Verstärkers beträgt mindestens 12 dB (das Vierfache der Spannung) und der Eigenrauschpegel ist etwas niedriger als der Eigenrauschpegel von Schwarzweiß- und Farbfernsehempfängern. Wenn es sich bei den UTDI-I-III-Verstärkern um Reichweitenverstärker handelt, die ein Fernsehsignal über einen der 12 Kanäle des Messgerätbereichs verstärken sollen, sind die Antennenverstärker vom Typ UTKTI (Transistorverstärker für einzelne Fernsehkanäle) einkanalig und dienen dazu, das Signal nur eines genau definierten Frequenzkanals des Messgerätbereichs zu verstärken. Die Kanalnummer wird hinter der Verstärkertypbezeichnung angezeigt. UTKTI-1 bedeutet also, dass der Verstärker für die Verstärkung des Signals auf dem ersten Frequenzkanal ausgelegt ist, und UTKTI-8 für die Verstärkung des Signals auf dem achten Kanal. Verstärker vom Typ UTKTI verfügen außerdem über eine eingebaute 220-V-Wechselstrom-Stromversorgung. Der Eigenrauschpegel von Verstärkern dieses Typs ist etwas geringer als der des UTDI-I-III-Typs. Die vom Wechselstromnetz UTDI-I-III verbrauchte Leistung beträgt nicht mehr als 1 W und UTKTI - 5 W. Aufgrund der zunehmenden Verbreitung von Fernsehübertragungen im Dezimeterbereich und der zunehmenden Dämpfung des Signals in der Zuleitung in diesem Bereich wird der Einsatz von für diesen Bereich ausgelegten Antennenverstärkern relevant. Zum Beispiel ein Verstärker vom Typ UTAI-21-41 (einzelner Fernsehantennenverstärker, ausgelegt für 21-41 Kanäle) mit einem Gewinn von mindestens 14 dB im Frequenzbereich von 470 ... 638 MHz. Zuvor wurden in den Zeitschriften „Radio“ und in den Sammlungen „To Help the Radio Amateur“ trotz der Veröffentlichung industrieller Antennenverstärker zahlreiche Beschreibungen und Diagramme von Antennenverstärkern für den Eigenbau gegeben. In den letzten Jahren sind solche Veröffentlichungen selten geworden. Also, in der Sammlung „Um dem Funkamateur zu helfen“, Ausgabe 101, S. In Abb. 24-31 wird eine sehr detaillierte Beschreibung eines Schmalband-Antennenverstärkers mit abstimmbarer Amplituden-Frequenz-Charakteristik von O. Prystaiko und Yu. Pozdnyakov gegeben. Der Verstärker wird durch einen Trimmerkondensator auf einen der Kanäle des Messgerätbereichs abgestimmt, die Verstärkerbandbreite beträgt 8 MHz und die Verstärkung beträgt 22 ... 24 dB. Der Verstärker wird mit einer konstanten Spannung von 12 V betrieben. Es ist sinnvoll, einen solchen Verstärker nur dann zu verwenden, wenn Übertragungen über einen bestimmten Kanal empfangen werden, da ein Umbau des am Mast installierten Verstärkers nicht möglich ist.
Viel häufiger besteht Bedarf an einem Breitband-Antennenverstärker, der die Signale aller von der Antenne empfangenen Fernsehprogramme verstärken kann. Auf Abb. In Abb. 7. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Antennenverstärkers zur Verstärkung aller 12-Meter-Kanäle, entwickelt von I. Netschajew. Bei einer Spannung von 12 V beträgt die Verstärkung 25 dB bei einer Stromaufnahme von 18 mA. Der Verstärker ist auf rauscharmen Transistoren mit einer Rauschzahl von ca. 3 dB aufgebaut. Back-to-back-parallel geschaltete Dioden am Eingang schützen die Verstärkertransistoren vor Schäden durch Blitzentladungen. Beide Stufen werden nach dem Schema mit einem gemeinsamen Emitter zusammengebaut. Der Kondensator C6 sorgt für eine Korrektur des Frequenzgangs des Verstärkers bei höheren Frequenzen. Um den Transistormodus zu stabilisieren, wird der Verstärker durch eine negative Rückkopplung vom Emitter des zweiten Transistors zur Basis des ersten abgedeckt. Um eine Selbsterregung des Verstärkers aufgrund einer parasitären Rückkopplung zwischen den Stufen durch die Stromversorgung zu vermeiden, wird ein Isolationsfilter R4, C1 verwendet. Die Eingangsklemmen des Verstärkers werden mit der Zuleitung in unmittelbarer Nähe der Antenne verbunden, wo das Signal durch den Durchgang durch die Zuleitung noch nicht geschwächt wurde. Der Ausgang des Verstärkers ist mit der Zuleitung zum Fernseher verbunden. Durch den zentralen Kern dieses Teils der Zuleitung wird dem Verstärker über die Drossel L1 die Versorgungsspannung zugeführt. Über dieselbe Induktivität wird dem Mittelleiter der Antennenbuchse des Fernsehgeräts eine Spannung von +12 V zugeführt. Das Signal von der Antennenbuchse des Fernsehgeräts zum Eingang des Kanalwählers muss über einen 3000 pF-Trennkondensator geleitet werden . Drosseln werden auf zylindrische Ferritkerne mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Länge von 10 mm mit einem PEL- oder PEV-Draht mit einem Durchmesser von 0 mm Windung für Windung gewickelt. Jeder Induktor enthält 2 Windungen. Vor dem Wickeln muss der Kern mit zwei Lagen Lavsanfolie umwickelt werden und nach dem Wickeln werden die Windungen mit Styroporlack oder Emaille fixiert. Eine detailliertere Beschreibung des Verstärkers, eine Zeichnung einer Leiterplatte und die Anordnung der Teile darauf finden sich in der Zeitschrift Radio, 20, Nr. 1992, S. 6-38. Ein weiterer Antennenverstärker, der für den Dezimeterbereich von 470 ... 790 MHz (21 ... 60 Kanäle) ausgelegt ist, wurde von A. Komok vorgeschlagen. Das schematische Diagramm ist in Abb. dargestellt. 7.
Die Verstärkung dieses Verstärkers im Durchlassbereich beträgt 30 dB, wenn er mit einer Spannung von 12 V betrieben wird, und der Stromverbrauch überschreitet 12 mA nicht. Beide Stufen sind nach einer gemeinsamen Emitterschaltung auf Mikrowellentransistoren mit geringem Eigenrauschen aufgebaut. Die Untergrenze der Verstärkerbandbreite wird durch den Eingangs-Hochpassfilter begrenzt, die Obergrenze durch die parasitären Kapazitäten der Transistoren und der Verkabelung. Dank der Widerstände R1 und R3 ist eine Temperaturkompensation des Transistormodus gewährleistet. Die Hochpassfilterspule L1 ist mit einem PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0 mm umwickelt und enthält 8 Windungen. Das Wickeln erfolgt auf einem Dorn mit einem Durchmesser von 2 mm Windung für Windung, danach wird die Spule vom Dorn entfernt. Die Stromversorgung erfolgt wie beim Netschajew-Verstärker über die Einspeisung über die Drosseln der oben beschriebenen Konstruktion. Der Autor verwendete im Verstärker gehäuselose Transistoren, die eine sorgfältige Abdichtung erfordern. Wir können auch die Verwendung von Gehäusetransistoren KT5A empfehlen, die kostengünstiger und widerstandsfähiger gegen klimatische Veränderungen sind. Eine ausführliche Beschreibung dieses Verstärkers findet sich in der Zeitschrift „Radio Amateur“, 4, Nr. 399, S. 1993. Wie bereits erwähnt, besteht der Hauptzweck des Antennenverstärkers darin, die Signaldämpfung in der Zuleitung auszugleichen. Bei Verwendung eines Antennenverstärkers wird die rauschbegrenzte Empfindlichkeit, also die Fähigkeit, ein schwaches Signal zu empfangen, durch das Signal-Rausch-Verhältnis nicht mehr am Eingang des Fernsehempfängers, sondern am Eingang des Antennenverstärkers bestimmt. Daher erfordert die Installation eines Antennenverstärkers in der Nähe einer Antenne einen niedrigeren Eingangssignalpegel, um eine bestimmte rauschbegrenzte Empfindlichkeit zu erreichen, als die Installation in der Nähe eines Fernsehgeräts. Somit ist es möglich, ein schwächeres Signal mit besserer Qualität zu empfangen. Der Einsatz eines Antennenverstärkers ermöglicht den bewussten Einsatz von Zuleitungen mit so großer Länge, dass ohne Verstärker der Signalpegel auf ein unzulässiges Maß abgesenkt würde. Die Notwendigkeit, eine lange Zuleitung zu verwenden, entsteht manchmal in geschlossenen Räumen, wenn der Fernsehempfänger in einer Mulde steht und die in der Nähe des Hauses installierte Empfangsantenne auf dem Weg zum Sender von Hügeln bedeckt ist. Gleichzeitig sorgen Fernsehantennen, die in einer Entfernung von 100 ... 200 m von diesem Gebäude entfernt installiert sind, für einen recht sicheren Empfang mit guter Bildqualität, da sie nicht durch eine örtliche Barriere abgedeckt sind. Unter solchen Bedingungen kann ein normaler Empfang auf zwei Arten erreicht werden: entweder durch Erhöhen der Höhe des Antennenmastes, was normalerweise eine sehr schwierige Aufgabe ist, oder durch Installation der Antenne auf freiem Feld in einer Entfernung von 100 ... . 200 m vom Haus entfernt. Um die Antenne dann an den Fernsehempfänger anzuschließen, müssen Sie eine lange Zuleitung verwenden. Es lässt sich leicht berechnen, dass bei einer Zuleitungslänge von 200 m das Kabel der Marke RK 75-4-11 bei der Frequenz des 12. Kanals eine Dämpfung von 30 dB erzeugt, was einer Verringerung der Signalspannung um das 31-fache entspricht liegt in der Regel unterhalb der Empfindlichkeitsschwelle eines Fernsehempfängers. Durch die Installation eines Antennenverstärkers mit mindestens der gleichen Verstärkung am Antennenausgang wird die Signaldämpfung in einer langen Zuleitung ausgeglichen und ein normaler TV-Betrieb gewährleistet. Wenn die Verstärkung eines Verstärkers nicht ausreicht, können Sie zwei Verstärker nacheinander in Reihe schalten. In diesem Fall entspricht die resultierende Verstärkung der Summe der Verstärkungen der Verstärker, wenn diese in Dezibel ausgedrückt werden. Bei einem sehr langen Feeder und der Notwendigkeit, das Signal um mehr als 30 dB zu verstärken, wenn Sie zwei oder mehr verwenden müssen Installieren Sie bei Antennenverstärkern nicht alle Verstärker an einem Ort, um Überlastung oder Selbsterregung zu vermeiden. Unter diesen Bedingungen wird der erste Verstärker am Ausgang der Antenne, also am Eingang der Zuleitung, installiert und die nachfolgenden Verstärker werden in etwa dem gleichen Abstand zueinander in der Zuleitung installiert. Diese Abstände werden so gewählt, dass die Signaldämpfung im Zuleitungsabschnitt zwischen den beiden Verstärkern ungefähr der Verstärkung des Verstärkers entspricht. Aus den Abhängigkeiten der spezifischen Dämpfung von der Frequenz für Koaxialkabel verschiedener Marken (Abb. 2) lassen sich bestimmte Schlussfolgerungen ziehen. Kabel der Marken RK 1-75-2 und RK 13-75-2 haben auch im Meterwellenbereich eine ausreichend große spezifische Dämpfung, im Dezimeterbereich sollten sie nicht eingesetzt werden. Kabel der Marken RK 21-75-7, RK 15-75-9, RK 13-75-13 und RK 11-75-17 haben eine geringere spezifische Dämpfung, allerdings im Vergleich zu RK 17-75-4, insbesondere im Dezimeterbereich . Wenn bei einer Zuleitungslänge von 11 m bei einer Frequenz von 50 MHz (Kanal 620) das Kabel RK 39-75-4 eine Dämpfung von 11 dB einführt (Signalspannungsdämpfung um das 16-fache), dann ist unter gleichen Bedingungen die RK 6-3-75 führt eine Dämpfung von 9 dB (13-fache Dämpfung) und RK 9-5-3 von 75 dB (13-fache Dämpfung) ein. So kann eine gute Wahl der Kabelmarke für eine Einspeisung im Dezimeterbereich den Signalpegel am TV-Eingang auch ohne Verwendung eines Antennenverstärkers um ein Vielfaches erhöhen. Zur Auswahl eines Kabels können wir einen recht einfachen Rat geben: Je größer der Durchmesser des Kabels, desto geringer ist die Dämpfung. Als Fernsehzuleitung wird immer ein Koaxialkabel mit einem Wellenwiderstand von 75 Ohm verwendet.
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