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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Schmalband-Antennenverstärker mit abstimmbarem Frequenzgang. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Antennen. Messen, Justieren, Koordinieren Der von uns vorgestellte Antennenverstärker soll die Empfindlichkeit von Fernsehempfängern verbessern, die Sendungen im Meterbereich empfangen. Die Verstärkung des Verstärkers beträgt 22...24 dB, die Bandbreite von ca. 8 MHz lässt sich mit einem abgestimmten Kondensator problemlos auf einen der Fernsehkanäle abstimmen. Der Bau eines schmalbandigen abstimmbaren Verstärkers im Frequenzbereich von 1 bis 12 Fernsehkanälen ist aufgrund der Lücke zwischen 5 und 6 Fernsehkanälen mit großen Schwierigkeiten verbunden. Daher wird ein Verstärker vorgeschlagen, der in einem von zwei Teilbereichen arbeitet – von 1 bis 5 oder von 6 bis 12 Fernsehkanälen. Der Einsatz rauscharmer Transistoren im Verstärker in Kombination mit der Optimierung ihrer DC-Modi ermöglichte es, ein geringes Eigenrauschen des Verstärkers bei ausreichend großer Verstärkung sicherzustellen. Der Einsatz des vorgeschlagenen Antennenverstärkers erweist sich in Fällen als am effektivsten, in denen der Fernsehempfänger nicht über genügend Verstärkungsspielraum für einen stabilen Empfang von Fernsehprogrammen außerhalb des Bereichs zuverlässigen Empfangs verfügt. Auch beim Empfang von Sendungen auf Fernsehgeräten, die durch den Langzeitbetrieb ihren Verstärkungsspielraum eingebüßt haben, erscheint der Einsatz eines Verstärkers sinnvoll, um die verstärkungsbegrenzte Empfindlichkeit zu verbessern. Der beschriebene Verstärker kann auch zum Empfang von Fernsehprogrammen in Gebieten abseits von Fernsehzentren und Repeatern eingesetzt werden, beispielsweise in ländlichen Gebieten, wo in den meisten Fällen keine zentralen Empfangsantennensysteme (Sammelantennen) vorhanden sind. In diesem Fall ist es möglich, beim Anschluss mehrerer Fernsehempfänger an eine Empfangsantenne einen Verstärker zu verwenden. In der Praxis ist die Umsetzung dieses gesamten Gerätes möglich, sofern die Antenneneingänge der Fernsehempfänger an den Ausgang des Verstärkers angepasst werden. Der Verstärker ermöglicht auch bei Verwendung von schmalbandigen und stark gerichteten Antennen und Antennensystemen mit hohem Gewinn einen zuverlässigen Fernempfang von Fernsehsendungen aus Fernsehzentren, die außerhalb der Zone zuverlässigen Empfangs liegen. In diesem Fall wird empfohlen, den Verstärker am Mast in unmittelbarer Nähe der Antenne zu platzieren, um die Signaldämpfung in der Antennenzuführung auszugleichen, die umso größer ist, je länger das Reduzierkabel ist. In diesem Fall wird durch den Einsatz des vorgeschlagenen Verstärkers das Signal-Rausch-Verhältnis am Eingang des Fernsehempfängers verbessert. Der entwickelte zweistufige Verstärker zeichnet sich im Vergleich zum in [1] beschriebenen dreistufigen Verstärker durch einen deutlich einfacheren Aufbau und eine wesentlich einfachere Schaltungsimplementierung aus. Der Verstärker aus [1] bietet nicht die Möglichkeit, den Amplitudenfrequenzgang (AFC) an einen der Fernsehkanäle des Bereichs anzupassen, und verfügt nur über eine begrenzte Frequenzanpassung relativ zur Durchschnittsfrequenz, auf die er festgelegt ist, innerhalb von ±3 MHz, was nur eine Kompensation der Temperaturdrift der Verstärkerbandbreite ermöglicht. Die negative Stromversorgung des angegebenen Verstärkers im Verhältnis zum Gehäuse schließt die Möglichkeit seines Betriebs an der Stromquelle eines Röhrenfernsehers aus. Der Hauptvorteil des vorgeschlagenen Verstärkers besteht in der Möglichkeit, seinen Frequenzgang im Meterbereich stufenlos an verschiedene Fernsehkanäle anzupassen, wodurch mit relativ einfachen Schaltungslösungen eine hohe Verstärkung auf dem erforderlichen Kanal erzielt werden kann. Der Amplitudenfrequenzgang der ersten Verstärkerstufe ist über einen weiten Frequenzbereich gleichmäßig, darunter fünf – vom 1. bis 5. (48,5...100 MHz) – oder sieben – vom 6. bis 12. (174…230 MHz) – Fernsehkanäle.
Der Verstärker verfügt über zwei Verstärkungsstufen, die auf den Transistoren VT1 und VT2 (Abb. 1) aufgebaut sind und entsprechend einer gemeinsamen Emitterschaltung bzw. einer gemeinsamen Basisschaltung verbunden sind. Diese Kaskodenschaltung der Transistoren VT1 und VT2 beruht auf dem Wunsch, die Rauschzahl des Verstärkers insgesamt zu reduzieren. Die Frequenzabstimmung des Verstärkers erfolgt durch stufenlose Einstellung des Abstimmkondensators C10 in der zweiten Verstärkungsstufe, dessen Frequenzgang die Form einer glockenförmigen Spitze mit einem Verstärkungsmaximum in einem schmalen Bereich von etwa 8 MHz Breite hat. Die Eingangsschaltung L1C1L2C2 ist ein Hochpassfilter mit einer Grenzfrequenz von etwa 48,5 MHz für das erste Teilband und etwa 160 MHz für das zweite. Der Gleichstrombetriebsmodus des Transistors VT1 wird durch die Widerstände R1 und R2 so eingestellt, dass an seinem Kollektor eine Spannung von +5 V bei einem Kollektorstrom von etwa 5 mA entsteht. In diesem Modus beträgt die Rauschzahl des Transistors der KT371A-Serie 3,4 bis 4,7 dB bei einer Frequenz von 400 MHz [2], und bei Frequenzen unter 400 MHz ist das Transistorrauschen geringer. Die Kapazität des Kondensators C3 begrenzt zusammen mit der Eingangskapazität des Transistors VT1 die Verstärkung der ersten Stufe bei der höchsten Frequenz des Teilbands. Die gemessene Verstärkung der ersten Stufe beträgt in beiden Teilbereichen 13...15 dB. Die Elemente C5, L3, C6 stellen den Eingangs-Hochpassfilter der zweiten Stufe dar und dienen der Unterdrückung von Tiefpasssignalen. Der Transistor VT2, in dessen Kollektorkreis der L4C10-Kreis geschaltet ist, ist ein Resonanzverstärker. Die Parameter der L4C10-Schaltungselemente bestimmen den schmalen Frequenzgang der zweiten Stufe und ihre Änderung ermöglicht die Anpassung des Frequenzgangs in einem weiten Frequenzbereich. Die Verwendung eines Transistors der GT2A-Serie als VT346, angeschlossen nach einer Schaltung mit gemeinsamer Basis, ist darauf zurückzuführen, dass der Transistor in dieser Schaltung eine kleine Durchgangskapazität aufweist. Die Widerstände R3 - R5 sorgen für den folgenden Gleichstrommodus für den Transistor VT2: Kollektorspannung 10 V, Emitterstrom - etwa 1 mA. In diesem Fall überschreitet die Rauschzahl des GT346A-Transistors 4 dB nicht [2]. Die Verstärkung der zweiten Stufe beträgt 12...14 dB bei einer Bandbreite von 8 MHz. Die Kondensatoren C4, C8 sind notwendig, um die Welligkeit der Versorgungsspannung zu glätten und eine Selbsterregung des Verstärkers zu verhindern. Rationelle Installation und optimiertes Design gewährleisten einen zuverlässigen und stabilen Betrieb des Verstärkers bei hoher Verstärkung (Abb. 2).
Die durch die Ungleichmäßigkeit des Frequenzgangs verursachte Änderung der Verstärkung über den gesamten Bereich innerhalb jedes Teilbereichs beträgt nicht mehr als 3 dB. Wenn der Verstärker also auf verschiedene Kanäle innerhalb desselben Teilbereichs abgestimmt ist, unterscheiden sich die Verstärkungswerte um nicht mehr als 3 dB; in diesem Fall ist die Verstärkung im ersten Teilband um 2...3 dB höher als im zweiten. Anstelle des KT371A-Transistors kann der Verstärker Transistoren der Serien KT382A, KT382B, KT367A verwenden, und anstelle des GT346A-Transistors kann der GT346B verwendet werden, wenn letzterer jedoch verwendet wird, erhöht sich der Pegel des Eigenrauschens des Verstärkers. Gleichzeitig kann der Eigenrauschpegel durch die Verwendung der Transistoren KT371, KT372, KT3101, KT3115 mit beliebigem Buchstabenindex anstelle des Transistors KT3132A reduziert werden. In diesem Fall sollte der Widerstandswert des Widerstands R1 auf 100 kOhm reduziert und der Widerstandswert des Widerstands R2 auf 3,2 kOhm erhöht werden, um eine Spannung am Kollektor des Transistors VT1 von 5 V bei einem Kollektorstrom von etwa 3 mA sicherzustellen . Beim Austausch eines Transistors muss auch das Design der Leiterplatte leicht geändert werden, damit sich die Kontaktpads unter den entsprechenden Elektroden der Transistoren befinden. In der zweiten Verstärkerstufe kann der GT346A-Transistor durch einen KT3123A ersetzt werden; In diesem Fall sollte der Widerstandswert des Widerstands R3 auf 750 Ohm reduziert werden, um am Emitter des Transistors eine Spannung von 10 V bei einem Kollektorstrom von etwa 1 mA zu erhalten. Die Induktoren bestehen aus versilbertem Draht; Die Spulenwicklung ist rahmenlos. Der Drahtdurchmesser, die Wicklungssteigung und der Innendurchmesser der Spulen für jeden Teilbereich sind in der Tabelle angegeben. 1.
Die Kapazitäten der Verstärkerkondensatoren (in pF) je nach Teilbereich sind in der Tabelle angegeben. 2.
Der Verstärker verwendet Kondensatoren C4, C8 vom Typ KM-5, der Rest sind KD-1, KD-2. Durchgangskondensator C7 - K.10-51; Abstimmkondensator C10 - KT4-23. Alle Widerstände im Verstärker sind MLT-0,125. Der Verstärker ist in einem rechteckigen Metallgehäuse mit den Abmessungen 70x45x15 mm montiert. Das Gehäuse ist oben und unten mit leicht abnehmbaren Deckeln verschlossen, die nach der letzten Justierung mit dem Gehäuse verlötet werden. Die Konstruktionsteile des Verstärkers bestehen aus 0,5 mm dickem verzinntem Kupfer; Es können auch Messing- oder Zinnbleche verwendet werden (Abb. 3, 4).
Basis des Verstärkers ist die Leiterplatte 1 aus einseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 1,5 mm, auf die die restlichen Bauteile aufgelötet sind. Bei Verwendung von doppelseitigem Fiberglas wird die Folie auf der Rückseite des Boards entfernt. Vor der Montage muss die Folie an den in der Abbildung gestrichelt markierten Stellen der Platine entfernt werden. Das Entfernen der Folie kann entweder mechanisch oder durch Ätzen erfolgen. In Abb. Abbildung 2 zeigt die Platzierung der Verstärkerelemente im Gehäuse, die erst nach der Endmontage des Gehäuses eingebaut werden sollten. Um eine minimale parasitäre Installationskapazität zu gewährleisten, werden die Elemente im Gehäuse so installiert, dass die Länge ihrer Leitungen so weit wie möglich gekürzt wird; Beim Löten von Elementen ist die Verwendung eines Kühlkörpers erforderlich. Der Verstärkereingang ist mit der Antennenbuchse verlötet, die mit zwei Schrauben und Muttern an der Seitenwand des Gehäuses befestigt ist (Teil 6 in Abb. 3). An den Ausgang des Verstärkers wird ein Stück Fernsehkabel mit einem Wellenwiderstand von 75 Ohm, 0,7...1 m lang, angelötet, ausgestattet mit einem einheitlichen Antennenstecker, mit dessen Hilfe der Ausgang des Verstärkers verbunden wird den Antenneneingang des Fernsehempfängers. Beim Einrichten des Verstärkers mit ordnungsgemäßer Installation und der Verwendung bekanntermaßen guter Teile kommt es darauf an, die Gleichstrommodi der Transistoren VT1 und VT2 zu überprüfen. Die Abweichung der Spannungen an den Transistoranschlüssen von den im Diagramm (siehe Abb. 1) angegebenen Spannungen sollte ± 5 % nicht überschreiten. Mit dem Kondensator C 10 wird der Verstärker auf einen der Meterwellen-Fernsehkanäle abgestimmt, um maximalen Kontrast und Bildstabilität auf dem Bildschirm des Fernsehempfängers zu erzielen. Dann wird durch Dehnen und Komprimieren der Windungen der Spulen L1, L2 (für den Hochpassfilter der ersten Stufe) und der Spulen L3, L4 (für den Hochpassfilter der zweiten Stufe) die höchste Bildqualität erreicht. Dadurch werden die Grenzfrequenzen der Hochpassfilter angepasst. In diesem Fall wird die mögliche Drift der Grenzfrequenz beider Hochpassfilter aufgrund der Streuung der Parameter der Elemente und Einbaukapazitäten kompensiert. Es empfiehlt sich, die Endjustierung durch stufenloses Justieren des Kondensators C10 im zusammengebauten Verstärker mit verlöteter oberer und unterer Abdeckung mit einem Konturschraubendreher aus dielektrischem Material vorzunehmen. Der Verstärker befindet sich normalerweise in unmittelbarer Nähe des Fernsehempfängers. Wenn die Länge des Fernsehreduktionskabels 15...20 m überschreitet, ist es zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses am Eingang des Fernsehempfängers ratsam, den Verstärker in der Nähe der Empfangsantenne zu platzieren und Maßnahmen zu ergreifen isolieren Sie es vor Feuchtigkeit und Hitze. Um den schädlichen Einfluss der Atmosphäre auf den Verstärker zu vermeiden, müssen bei der Platzierung des Verstärkers auf einem externen Antennenmast die Gehäusedeckel entlang des gesamten Umfangs sorgfältig mit dem Gehäuse verlötet werden und das Abstimmloch muss versiegelt werden, um das Gehäuse luftdicht zu machen. Es empfiehlt sich außerdem, den Verstärker zusätzlich vor Feuchtigkeit zu schützen, indem man mehrere Plastiktüten darauf legt, sodass eine über die andere gelegt wird und die offene Seite jeweils nach unten zeigt. In diesem Fall müssen die an den Verstärker angeschlossenen Ein- und Ausgangskabel so gebogen werden, dass sie von unten an den Verstärker heranreichen. Dadurch wird verhindert, dass Niederschlag in den Hohlraum der Beutel gelangt, und der Verstärker wird zuverlässig vor Feuchtigkeit geschützt. Bei erheblichen Änderungen der Lufttemperatur empfiehlt es sich, den Verstärker in einem einfachen passiven Thermostat zu platzieren, beispielsweise aus einer abnehmbaren Schaumstoffbox geeigneter Größe. Der Verstärker kann mit jeder Stromquelle betrieben werden, die eine konstante Spannung von +12 V bei einem Laststrom von 10 mA liefert; in diesem Fall sollte der Welligkeitspegel 10 mV nicht überschreiten. Der Verstärker kann mit einer Spannung von +12 V betrieben werden, die den Dezimeter-Kanalwähler (AC-Einheit) des Fernsehempfängers versorgt. Literatur
Autoren: O. Prystaiko, Yu. Pozdnyakov
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