Nouveaux amplificateurs d'antenne. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Amplificateurs d'antenne

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Dans les années 90, en raison de l'expansion du réseau de diffusion de télévision à l'antenne et de l'augmentation du nombre de chaînes en exploitation, l'intérêt des utilisateurs pour les antennes de télévision multicanaux, capables de recevoir des programmes dans les bandes MB et UHF sans aucune commutation, a fortement augmenté. augmenté. Depuis le milieu de la décennie, les antennes de télévision polonaises de petite taille ASP-4WA, ASP-8WA (CX-8WA) d'ANPREL, DIPOL, ELECTRONICS et autres ont commencé à entrer sur le marché, satisfaisant (à un degré ou à un autre) les exigences de un tel accueil. Les antennes ont rapidement gagné en popularité et un assez grand nombre d'entre elles sont désormais utilisées.

Les antennes de télévision individuelles ASP-4WA, ASP-8WA sont des structures vibrantes plates avec un écran réflecteur maillé commun. Ils sont actifs, c'est-à-dire qu'ils sont équipés d'amplificateurs électroniques installés directement sur les antennes et alimentés via un réducteur. De nombreuses caractéristiques des antennes, comme notamment le gain et la bande passante, sont obtenues grâce à l'utilisation d'amplificateurs d'antenne. Par conséquent, la qualité de l'image télévisée reproduite dépend en grande partie des paramètres de cette dernière.

Pour les antennes ASP actives, différents fabricants produisent toute une gamme d'amplificateurs d'antenne unifiés sous différentes marques et numéros. Structurellement, ils sont tous conçus de la même manière : sous la forme d'un petit circuit imprimé (environ 60x40 mm) avec des microéléments montés en surface. Les cartes sont fabriquées à l'aide de la technologie SMD automatisée et sont assez fiables grâce à plusieurs contrôles. En raison de leur conception caractéristique, ces amplificateurs d’antenne sont appelés amplificateurs à plaques.

La conception du circuit, les paramètres, les défauts et la réparation d'un grand nombre d'amplificateurs d'antenne SWA sont décrits en détail dans [1]. Cependant, les entreprises produisant de tels amplificateurs améliorent leurs produits et de nombreux nouveaux modèles sont désormais apparus : SWA. S&A, GPS, PAE, etc. Leurs paramètres présentent sans aucun doute un grand intérêt pratique aussi bien pour les propriétaires qui utilisent déjà des antennes et souhaitent améliorer la qualité de l'image que pour ceux qui ont décidé d'acheter une nouvelle antenne. De plus, les amplificateurs peuvent fonctionner avec d'autres types d'antennes, par exemple log-périodiques, à canal d'onde, etc. (sous réserve d'adaptation des impédances d'entrée).

Les amplificateurs d'antenne ont un certain nombre de paramètres caractéristiques, qui peuvent être divisés en deux groupes : généraux et individuels. Les plus courants incluent : les résistances d'entrée et de sortie (300 et 75 Ohms, respectivement), la tension d'alimentation (9... 15 V à 12 V nominal), la plage de fonctionnement des canaux de fréquence (1 à 68 chaînes de télévision, à de rares exceptions près). Grâce aux paramètres communs, l'interchangeabilité des amplificateurs est assurée.

Cependant, pour évaluer la qualité d'un amplificateur, les paramètres individuels qui distinguent un amplificateur d'un autre sont également importants, notamment le bruit et le gain. Les informations les concernant ne sont pas toujours disponibles, même si récemment elles ont commencé à être partiellement incluses dans la documentation de vente des antennes. Il est entièrement répertorié dans les catalogues des entreprises, difficiles à acheter même auprès des entreprises vendant des antennes en gros.

Afin de sélectionner correctement un amplificateur d'antenne, vous devez connaître ses deux paramètres individuels : le facteur de bruit et le gain réduit Ku. Il est également hautement souhaitable d'imaginer le type de sa réponse en fréquence.

Le facteur de bruit est d'une importance primordiale lors du choix d'un amplificateur : il doit être aussi petit que possible et certainement inférieur à celui de l'étage d'entrée du téléviseur [1]. Un amplificateur d'antenne moderne ne doit pas avoir un facteur de bruit supérieur à 2 dB.

Le deuxième paramètre (gain) est calculé à l'aide de la méthode décrite dans [1], basée sur les pertes de signal dans le câble et les répartiteurs passifs (le cas échéant). L'amplificateur d'antenne est sélectionné en fonction du coefficient Ku le plus proche de la valeur calculée. L'augmenter au-dessus de celui calculé a pour effet tout en réduisant simultanément le niveau de bruit, sinon le risque d'auto-excitation et de surcharge de l'amplificateur avec des signaux puissants provenant de stations proches ne fait qu'augmenter.

Il faut également prendre en compte la dépendance du coefficient Ku à la fréquence, qui est déterminée par la réponse en fréquence réelle des amplificateurs. Chacun d'eux a son propre type caractéristique de réponse en fréquence. Ainsi, les amplificateurs SWA et PAE ont un maximum lisse (bosse) à une fréquence d'environ 600 MHz (l'augmentation du gain atteint 6... 10 dB). Les amplificateurs S&A et RA ont une caractéristique à double bosse : la deuxième augmentation de gain de 3...5 dB se situe à une fréquence d'environ 100 MHz, c'est-à-dire à MB. Le type de réponse en fréquence permet de sélectionner un amplificateur en fonction des conditions de réception afin d'améliorer la stabilité et l'immunité au bruit en réduisant le gain dans les sections non fonctionnelles de la gamme. En règle générale, le gain indiqué dans la documentation se réfère à la gamme DM V ; aux fréquences MB, il peut être nettement inférieur.

La plupart des nouveaux amplificateurs sont assemblés selon le circuit OE-OE traditionnel à deux étages. Considérons la conception du circuit, les paramètres et la réponse en fréquence de certains nouveaux modèles d'amplificateurs de différentes marques.

Amplificateur SWA-555, dont le schéma de circuit est illustré à la Fig. 1, est un amplificateur RF apériodique à deux étages basé sur des microtransistors bipolaires T67 (BFG-67) ou BFR-91A.

La première étape est le haut débit, sans correction. Dans la deuxième étape, il y a une correction : le condensateur C5 dans le circuit de rétroaction de courant du transistor VT2 assure une diminution de la réponse en fréquence aux fréquences inférieures de la plage de fonctionnement [1], et le condensateur C4 dans le circuit de rétroaction de tension limite le gain à des fréquences plus élevées. fréquences et en dehors de la bande de fonctionnement. La réponse en fréquence de l'amplificateur est représentée sur la figure. 2.

En général, les circuits des amplificateurs SWA-555 et SWA-9 sont presque totalement identiques (le premier ne manque qu'un filtre LC dans le circuit d'alimentation et certaines valeurs des éléments passifs ont été modifiées). La réponse en fréquence des amplificateurs est donc proche. Cependant, lors de l'utilisation d'un transistor à faible bruit BFR-91A (Ksh = 1,6 dB) dans le premier étage, l'amplificateur SWA-555 a un facteur de bruit plus faible.

Les amplificateurs S&A ont des circuits d'égalisation de fréquence plus complexes dans les deux étages. Dans les modèles S&A-130, S&A-140, dont le schéma de circuit est illustré à la Fig. 3, un circuit série L1C1 est introduit dans le circuit OOS en fonction de la tension en cascade sur le transistor VT2. Sa fréquence de résonance est choisie de telle sorte que le gain du premier étage diminue dans les hautes fréquences de la plage, ce qui contribue à la stabilité de l'amplificateur. Pour élargir la bande de correction, le facteur de qualité du circuit L1C2 est réduit par les résistances R1, R3. qui fournissent le courant de base constant nécessaire du transistor VT1.

Le deuxième étage est équipé de doubles circuits RC R6, R7, C6 et R7, C4, C5 dans le circuit émetteur du transistor VT2, qui modifient la réponse en fréquence dans la région basse fréquence. En conséquence, les caractéristiques des amplificateurs sont doubles, comme le montre la Fig. 4.

L'augmentation du gain à une fréquence de 100 MHz atteint 3...4 dB. L'écart entre les bosses se produit aux fréquences de 230...400 MHz, qui ne sont pas utilisées par les chaînes de télévision en direct. Cette forme de réponse en fréquence améliore la stabilité et l'immunité au bruit de l'amplificateur.

D'autres caractéristiques des amplificateurs S&A incluent l'utilisation d'une diode de protection contre la foudre VD1 à l'entrée. Son efficacité n'est pas très élevée, il est donc recommandé de mettre l'antenne à la terre.

Les amplificateurs PAE, comme le S&A, utilisent la correction LC dans les deux étages. Dans l'amplificateur PAE-45, dont le schéma de circuit est illustré à la Fig. 5, il est assuré par deux circuits série L1C3 et L2C5, connectés dans les circuits OOS en fonction de la tension du premier et du deuxième étages, respectivement.

De plus, les condensateurs C2 et C8 influencent également la formation de la réponse en fréquence. En conséquence, la bosse sur la réponse en fréquence de cet amplificateur s'avère plus nette, avec une forte diminution aux fréquences supérieures à 700 MHz, comme le montre la figure 6. XNUMX.

Cela n'a aucun sens d'examiner les amplificateurs RA en détail, car ils sont similaires aux amplificateurs S&A, à l'exception de l'utilisation d'une bobine VD1 à l'entrée au lieu d'une diode. Le type de réponse en fréquence des amplificateurs RA et S&A est à peu près le même.

Les modèles GPS sont similaires aux amplificateurs SWA-455, SWA-555 et ne diffèrent que par les valeurs des éléments de correction du deuxième étage. En augmentant la capacité du condensateur de blocage dans le circuit émetteur du deuxième transistor, un gain accru a été obtenu dans la plage de fréquences de 100 à 400 MHz.

Dans certains nouveaux modèles d'amplificateurs, un circuit supplémentaire de résistances d'ajustement et constantes connectées en série et un condensateur est connecté à l'émetteur du deuxième transistor (représenté sur la figure 1 avec une ligne pointillée). Dans ce cas, une résistance d'ajustement peut être utilisée pour modifier le gain dans les basses fréquences de la plage et, par conséquent, la réponse en fréquence de l'amplificateur. Malheureusement, l'intérêt d'un tel régulateur de correction est faible, car l'amplificateur est difficilement accessible lorsque l'antenne est relevée.

L'analyse de la conception des circuits et de la réponse en fréquence n'est bien entendu pas complète, car, en plus des circuits correctifs, la réponse en fréquence est affectée par la disposition relative des pièces, la capacité de l'installation, la présence de lignes à ruban, etc. de l'avis de l'auteur, il suffit à la sélection correcte d'un amplificateur en fonction du type de réponse en fréquence, et dans certains cas à l'auto-ajustement par sélection d'éléments correcteurs.

Les recommandations pratiques suivantes ressortent de l’analyse. La réponse en fréquence réelle des amplificateurs SWA et RAE est telle qu'ils sont principalement utilisés pour la réception de stations UHF distantes. auquel les amplificateurs ont un gain maximum. En raison du gain réduit dans la région MB, ces amplificateurs (en particulier PAE) sont plus stables et mieux protégés contre les interférences à ces fréquences.

Pour recevoir des signaux MB faibles, il faut privilégier les amplificateurs S&A, RA et GPS qui ont un gain MB accru. Ceci est d’autant plus important que les antennes ASP de petite taille ont très peu de gain intrinsèque dans la bande MB : à une fréquence de 50 MHz par exemple, l’antenne ASP-8WA ne dépasse pas 1 dB [2].

Principaux paramètres des nouveaux modèles SWA. S&A. PA, GPS, PAE (intervalle de fréquence de fonctionnement f, facteur de bruit Ksh et gain Ku), extraits d'Internet [2], ainsi que des catalogues d'entreprises, sont présentés dans le tableau placé ici. S'il y a une divergence dans les informations, les pires valeurs y sont ajoutées. Il est évident que certains nouveaux modèles ont obtenu une certaine réduction du bruit (jusqu'à 1,5 dB), cependant, il existe encore des amplificateurs assez « bruyants » avec un facteur de bruit égal à 1...3 dB (SWA-3.9. SWA-31 , S&A-32. S&A-110. RA-120), dont l'utilisation n'est pas recommandée.

Les fabricants n'ont pas encore réussi à améliorer de manière significative les caractéristiques de bruit de la plupart des amplificateurs. Les meilleurs modèles précédents SWA-7, SWA-9 avaient un coefficient Ksh = 1,7 dB [1]. Il est resté à peu près le même pour les nouveaux amplificateurs ou a été légèrement réduit, à l'exception des modèles SWA-47(AST), SWA-49(AST). Cela s'explique principalement par le fait que la conception du circuit et les transistors utilisés n'ont pas changé : les étages d'entrée utilisent les mêmes transistors hyperfréquences T67, V3, 415 avec une fréquence maximale de 7,5 GHz et un facteur de bruit allant jusqu'à 3 dB [2 ] et seulement occasionnellement - "BFR-91A" moins bruyant.

Il convient de noter que les caractéristiques des amplificateurs sont influencées non seulement par le type du premier transistor, mais également par le mode de fonctionnement. Le niveau de bruit intrinsèque, le gain et la valeur de la composante active de la conductivité d'entrée, qui affecte le degré d'adaptation d'entrée, dépendent de son courant de collecteur.

Dans la plupart des amplificateurs d'antenne, le transistor VT1 fonctionne avec un courant de collecteur de 1" = 8...12 mA. Cela permet d'obtenir un gain assez élevé et une bonne adaptation avec le transformateur d'entrée T1, mais n'est pas optimal pour assurer un faible niveau. Bien que la dépendance Ksh = f (Iк) des micropuces utilisées soit inconnue, mais, en règle générale, pour les transistors micro-ondes bipolaires en silicium, le niveau de bruit minimum est observé à un courant de collecteur de 2...5 mA [ 3].Il est donc possible qu'en réduisant le courant de collecteur du transistor VT1, le niveau de bruit puisse être réduit tout en conservant une bonne adaptation à l'entrée. Ceci est indirectement confirmé par le fait que pour les amplificateurs PAE (uniquement pour eux) le le courant du premier transistor est réduit à 4...5 mA, ce qui permet d'obtenir, avec les mêmes transistors, une réduction significative du niveau de bruit : selon les informations des réseaux Internet, le coefficient Ksh de ces amplificateurs atteint 0.8. ..1 dB.

Comme indiqué dans [1], de nombreux amplificateurs d'antenne SWA à gain élevé sont sujets à l'auto-excitation. Cela s'explique par ceci. qu'il est assez difficile d'assurer la stabilité d'un amplificateur RF apériodique à deux étages assemblé selon le circuit OE-OE dans la bande de fréquences jusqu'à 900 MHz. Il semblerait qu'augmenter davantage le nombre de cascades n'ait pas de sens, car atteindre la stabilité dans ce cas est presque impossible. Néanmoins, des amplificateurs basés sur quatre transistors sont apparus sur le marché. Intéressé par ce fait, l'auteur a acheté l'amplificateur SWA-2000/4T. Son schéma de circuit, compilé à partir d'un circuit imprimé, est illustré à la Fig. 7.

Une analyse des circuits de cet amplificateur a montré qu'il est assemblé selon le circuit habituel utilisant deux transistors VT1 et VT2 connectés à l'OE. Le signal d'entrée est fourni à la base du transistor VT1, amplifié dans un trajet à deux étages et retiré du collecteur du transistor VT2. entrant dans le câble coaxial à travers le condensateur de transition C9. Des transistors supplémentaires VT3 et VT4 sont inclus dans les circuits actifs qui définissent la tension de polarisation aux bases des transistors VT1 et VT2. Étant donné que les transistors VT3, VT4 n'amplifient pas le signal utile, des puces 3F basse fréquence et bon marché sont utilisées à cet effet.

Évidemment, avec cette conception, les caractéristiques de l'amplificateur SWA-2000/4T ne peuvent pas dépasser de manière significative les paramètres des amplificateurs à deux étages avec une correction similaire (SWA-7, SWA-9, SWA-555, etc.), ce qui a été confirmé par tests comparatifs.

En résumé, nous arrivons aux conclusions suivantes. Premièrement, bon nombre des nouveaux amplificateurs reprennent la conception du circuit et, par conséquent, les caractéristiques des modèles plus anciens. Dans le même temps, un nombre important de nouveaux développements n'indique pas du tout sa qualité supérieure. Par exemple, l'amplificateur SWA-555 en termes de paramètres et de conception de circuit est le même amplificateur SWA-9. Il en va de même pour les amplificateurs assemblés à quatre transistors.

Deuxièmement, parmi les nouveaux amplificateurs, il existe des modèles aux caractéristiques véritablement améliorées, ce qui suggère également la possibilité d'améliorer la qualité de réception. En termes de paramètres de bruit, les amplificateurs SWA-47 (AST), SWA-49 (AST) ainsi que, à en juger par les informations sur Internet, les amplificateurs de type PAE peuvent être considérés comme les meilleurs.

Troisièmement, le remplacement d'un amplificateur d'antenne n'aura un effet positif que si un nouveau modèle avec un niveau de bruit inférieur, une valeur de gain calculée et une réponse en fréquence appropriée est utilisé.

En conclusion, nous dirons que les fabricants développent assez rapidement des modèles d'amplificateurs d'antenne et il est possible qu'au moment de la publication du magazine contenant cet article, de nouveaux amplificateurs améliorés apparaissent probablement. Dans tous les cas, les critères de détermination de leur qualité et les recommandations de sélection, discutés ici et dans [1], ne changent pas.

littérature

1. Pakhomov A. Amplificateurs d'antenne SWA. - Radio. 1999. N° 1. p. 10-12.
2. Nesterenko I. I., Zhuzhevich A. V. Choisissez vous-même l'antenne. - M. : Solon. 1998.
3. Dispositifs semi-conducteurs. Transistors de faible puissance. Annuaire (A. A. Zaitsev, A. I. Mirkin, V. V. Mokryakov, etc.). Sous la rédaction générale. A.V. Golomedova. - M. Radio et communications, 1989.

Auteur : A.Pakhomov, Ph.D. technologie. Sciences, Zernograd, région de Rostov

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