Усилители радиосигналов различных диапазонов

Усилители радиосигналов. Принципы работы и схемы УРС. Избирательные свойства УРС

Страницы работы

Содержание работы

4. Усилители радиосигналов

4.1 определение, назначение, основные параметры и классификация УРС.

УРС– устройство, обеспечивающее усиление сигнала на принимаемой частоте и частотную избирательность по побочным каналам приема.

1. обеспечение такого усиления, чтобы с шумами последующих преобразовательных каналов можно было не считаться (особенно важно для диапазона СВЧ).

2. Обеспечение частотной избирательности по побочным каналам приема (особенно по З.К. и П.П.).

3. иметь как можно меньше К шума, так как УРС вносит основной вклад в коэф. шума.

1.Резонансный коэфф. Передачи (усиления по U, по P) (1).

2.Собственный Коэфф. Шума N.

3.Избирательность по побочным каналам приема d=(1)

4.Перекрытие заданного диапазона частот Кпд= (2)., где Фс мин, Фс макс – частоты, при которых УРС обеспечивает заданные параметры.

5.Динамический диапазон Д=(2)

6. Уровень искажений сигнала ( лин. част, лин фаз. и нелин.).

7.Устойчивость работы – обеспечение постоянства параметров УРС при действии дестабилизирующих факторов и отсутствие склонностик самовозбуждению.

Классификация УРС:

1. По числу каскадов а).однокаскадные, б).многокаскадные.

2. По виду и характерам нагрузочных цепей отдельных каскадов а).одно–или многоконтурные,б). перестраиваемые в диапазоне частот или с фиксированной настройкой, в). с резонансной или нерезонансной нагрузкой

3. По типу используемых усилительных приборов а). На невзаимных трехполюсных усилит. приб. (бип. Тр–ры, полев. Тр–ры, эл. Лампы), б).на 2–х полюсных Эпр с параметрическим управлением – параметрические усилители (осуществляют преобразование энергии вспомогат. Источника переменного напряжения. Которое управляет параметрами 2–хполюсника, в энергию усиленного сигнала), в). на 2–х полюсных Эпр с отрицательным сопротивлением – на туннельных диодах (осуществляют преобразование ист. Постоянного тока в энергию усиленного сигнала), г). на лампах бегущей волны (ЛБВ, мазеры и т.д.).

4. По числу усилительных приборов в каскаде и по способу их включения а).однотранзисторные (ОЭ, ОБ, ОИ, ОЗ), б). Каскодные (ОЭ–ОБ, ОИ–ОЗ), в). дифференциальный каскад и т.д.

5. По виду связи усилит. Прибора с нагрузкой и источником сигнала а).с трансформ. Связью, б). с автотрансформат, в). с емкостным делителем, г). с непосредственной связью.

6. По способу питания усилит. Прибора а).с последоват пит., б). с параллельным пит.

4.2 Принципы работы и схемы УРС

Обобщенная структурная схема УРС показана на рис.4.2

На примере однокаскадного УРС с автотрансформаторной связью рассмотрим основные элементы схемы

Здесь Rф – выбирается из заданного гашения лишнего напряжения, Urф=1..2В. Сф>= Cр>= Cp>=, где минимальн.– минимальная раб частота усилителя. Ссх–паразитная емкость монтажа., Rвх.с.к. – сопрот. Входа следующ. Каскада. (1)

Схема УРС с трансформаторной связью на входе и последовательным питанием

Схема УРС с трансформаторной связью на выходе

Остальные схемы аналогичны ранее приведенным или как ВЦ.

Одним из важнейших требований является обеспечение широкого динамического диапазона, чтобы исключить искажения сигнала.

От типа Упр ДД может быть получен такой.

4.2.Обобщенная эквивалентная схема УРС и его коэфф. Передачи

Обобщенная эквивалентная схема УРС с усилительным элементом с ОЭ и индуктивной связью с катушкой показана на рис. 4.7

Здесь Y1=Y*1+Y22,а Y*1– учитывает дополнительную проводимость в коллекторной цепи, g–собственная проводимость контура, Y2– проводимость нагрузки.

Данная схема справедлива для любого каскада с резонансным усилением – обобщенная схема.

Тогда К= , коэфф. Вкл. р1= и р2 = (1).

Если пересчитать проводимости к выходу усилительного элемента и с учетом, что Y– комплексная проводимость контура, тогда комплексный коэффициент предачи К= (3), где Yэ – эквивалентная проводимость контура

4.4 Резонансный коэффициент усиления и полоса пропускания УРС (на примере с ОЭ)

При резонансе все реактивности компенсируются. Тогда Yэ–>Gэ, а Gэ=(4). Дэ–эквивалентное затухание контура (нагруженного контура), РО– характеристическое сопротивление=WoL/

Тогда Ко= (5) – результирующий резонансный коэфф. Передачи УРС в схеме с ОЭ.

Проанализируем данное выражение Дэ – практически постоянно. А при перестройки С Ко растет. Тогда для сохранения равномерного Ко при переходе на новый диапазон нужно уменьшить L, но при этом Ко скачком изменится.

Полоса пропускания определится аналогично ВЦ.

4.5 Избирательные свойства УРС

Аналогично ВЦ избирательность УРС с одиночным контуром Д= (7).

Например избирательные свойства по зеркальному каналу Дзк=(7), где = (7) – обобщенная расстройка по ЗК.

ФЧХ одиночного контура ФИ=(8).

Особо необходимо остановиться на УРС с трансформаторной связью усилительного прибора с избирательным контуром.

Свых и Lсв образуют контур, имеющий собственную резонансную частоту fвых=(9), где Свых – сумма: межвитковая емкость, емкость монтажа, емкость коллектора.

Тогда Ко=(10). Коэфф. Включения р1=(11).

Возможно 3 режима работы:

1. Wвых принадлежит рабочему диапазону. Этот режим не используется, т.к. велика неравномерность Ко.

2. Режим укорочения Wвых>Wo. Тогда Ко при перестройке по диапазону растет. Режим большого укорочения Wвых>>Wо. Тогда Ко=(1). Здесь видим, что Ко пропорционален частоте.

3. Режим удлиннения Wвых 1, то приходится учитывать влияние проводимостей УП и следующего каскада на Ко.

Прямая проводимость УП в значит. Степени определяется режимом его работы по пост.току. а значит обеспечение стабильности рабочего тока – это главное в обеспечении устойчивости УРС.

Для стабилизации режима по пост. Току применяют:

1. ООС по току за счет Rэ, т.е. схема включения выглядит на рис.4.10.

Усилители радиосигналов;

Избирательные усилители

Избирательные усилители (ИУ) предназначены для получения основного усиления в приемном тракте до детектора, а также требуемой избирательности.

Различают усилители радиочастоты (УРЧ) или усилители радиосигналов (УРС), усиливающие колебания на частоте принимаемого сигнала и входящие в состав преселектора приемника, и усилители промежуточной частоты, усиливающие сигнал промежуточной частоты после преобразователя частоты.

УРС приемника должен выполнять три основные функции: снижать коэффициент шума приемника для повышения его чувствительности; усиливать полезный принимаемый сигнал; обеспечивать частотную избирательность [4].

Основные требования к УРС:

– получение усиления, достаточного для пренебрежения влиянием шумов последующего тракта;

– малый коэффициент шума, так как УРС вносит основной вклад в коэффициент шума РПрУ;

– высокая избирательность по побочным каналам приема (зеркальному каналу и т.д.). УРС обеспечивает предварительную частотную избирательность по соседнему каналу;

– малые искажения (линейные и нелинейные);

– устойчивость работы, т.е. постоянство основных параметров УРС при действии дестабилизирующих факторов и отсутствие склонности к самовозбуждению;

Для обеспечения избирательности в УРС, как правило, используются частотно-избирательные системы: одиночные или связанные контуры, а также полосовые фильтры. Как правило, частотно-избирательные системы УРС настроены в резонанс на частоту принимаемого сигнала, поэтому такие усилители принято называть резонансными.

Рассмотрим основные электрические характеристики УРС.

Резонансным коэффициентом усиления принято называть отношение амплитуды напряжения несущей частоты сигнала на выходе УРС к амплитуде напряжения несущей частоты сигнала на входе усилителя

при настройке нагрузочных контуров в резонанс на несущую частоту сигнала. При использовании в нагрузке усилителя полосовых фильтров резонансный коэффициент усиления определяется на средней частоте полосы пропускания.

Точно так же на рабочей частоте определяется коэффициент усиления по мощности, под которым понимают отношение мощности сигнала в нагрузке усилителя к мощности сигнала на входе

В первых усилительных каскадах РПрУ обычно стремятся получить как можно большее значение с тем, чтобы в соответствии с выражением

где – коэффициент усиления по мощности первого каскада,

снизить общий коэффициент шума РПрУ.

Коэффициент шумаопределяет шумовые свойства УРС. Чем он меньше, тем более слабые сигналы можно усиливать. Для повышения чувствительности РПрУ согласно

УРС следует применять в тех случаях, когда он позволяет снизить коэффициент шума приемника.

Если , то УРС будет снижать коэффициент шума приемника.

Избирательность усилителя (как и входного устройства) определяют по резонансной кривой. Она обычно характеризуется шириной полосы пропускания избирательного усилителя и величиной ослабления мешающего сигнала при заданной расстройке , т.е. иногда избирательность оценивается с помощью коэффициента прямоугольности формы резонансной кривой, под которым понимают отношения полосы пропускания усилителя на некотором уровне к полосе пропускания на уровне 0,707

Избирательные свойства УРС оцениваются характеристикой избирательности, представляющей собой отношение коэффициентов усиления на резонансной и несущей частотах

где – коэффициент усиления на текущей частоте.

Амплитудно-частотные искажения полностью определяются формой резонансной кривой УРС. В УРС большинства супергетеродинных РПрУ полоса пропускания оказывается много больше, чем полоса пропускания всего приемника, и частотные искажения сигнала оказываются незначительными. Это объясняется тем, что промежуточная частота выбирается значительно меньшей частоты приемного сигнала.

Фазо-частотные искажения являются следствием нелинейности фазовой характеристики УРС. В пределах полосы пропускания фазовая характеристика УРС с любым числом каскадов близка к прямой линии. Поэтому для сигналов, спектр частот которых находится в пределах полосы пропускания таких усилителей, фазо-частотные искажения незначительны и ними практически пренебрегают.

Нелинейные искажения усилителя определяются нелинейностью рабочего участка его амплитудной характеристики. Они тем меньше, чем меньше амплитуда сигнала и прямолинейней амплитудная характеристика. Амплитуды полезных сигналов на входе УРС обычно не превышают 0,01 В. Поэтому существенные нелинейные искажения могут возникнуть лишь при наличие на входе УРС полезных и мешающих сигналов от других станций с э.д.с., большей указанной величины.

Устойчивость работы усилителя определяется отсутствием склонности к самовозбуждению, которое возможно как за счет внутрикаскадных, так и за счет межкаскадных паразитных обратных связей.

Усилители радиосигналов различных диапазонов

Усиление сигналов в приемнике может происходить до преобразователя частоты, т.е. на принимаемой частоте, и после преобразователя – на промежуточной частоте. Усиление на частоте принимаемого сигнала осуществляется с помощью УРЧ. Кроме усиления должна обеспечиваться и частотная избирательность. Для этого усилители содержат резонансные нагрузки или частотно-избирательные элементы межкаскадной связи. Диапазонные УРЧ должны иметь контуры с переменной настройкой. Они чаще всего выполняются одноконтурными. В диапазонах умеренно высоких частот АЭ усилителя служат полевые или биполярные транзисторы в дискретном или интегральном исполнении. Первые каскады приемников рекомендуют выполнять на ПТ, так как при этом реализуются их преимущества: малый коэффициент шума, большое входное сопротивление, высокая линейность усиления. В УПЧ предпочтение отдается БТ вследствие обеспечения ими более высокого коэффициента усиления. На СВЧ помимо транзисторных могут применяться также ППУ и туннельные усилители.

К основным параметрам резонансных усилителей относятся коэффициент усиления, избирательность, коэффициент шума, искажения сигнала и устойчивость, т.е. способность усилителя сохранять в процессе эксплуатации основные свойства и характеристики.

Усилитель радиосигнала (УРС) в современном приемнике служит для:

) уменьшения коэффициента шума приемника с целью достижения требуемой чувствительности;

) обеспечения вместе с ВЦ заданной избирательности в радиотракте;

) усиления радиосигнала до уровня, обеспечивающего хорошую работу детектора в приемнике прямого усиления. Если от приемника не требуются высокая чувствительность и хорошая избирательность в радиотракте, то УРС можно не применять, так как он достаточно сложен в изготовлении, имеет высокую стоимость и большие размеры.

В приемниках с переменной настройкой УРС, как правило, состоит из каскадов по одному колебательному контуру, настраиваемому на несущую частоту принимаемого сигнала. Применение более сложных избирательных систем (связанных колебательных контуров) в УРС с переменной настройкой обычно бывает нецелесообразным, так как они значительно увеличивают габариты и стоимость приемника. Однако в приемниках с фиксированной настройкой сложные избирательные системы находят применение. Усилители радиосигналов можно классифицировать по следующим признакам. В зависимости от типа усилительного прибора они могут быть: транзисторными, ламповыми, с параметрическими или туннельными диодами и т. п. По диапазонным свойствам УРС разделяются на усилители с переменной и постоянной настройкой. Кроме того, они могут быть однокаскадными и многокаскадными. В современных радиовещательных и радиолюбительских приемниках чаще всего в качестве УРС применяют однокаскадные резонансные усилители.

Еще статьи по теме

Разработка структуры сети с пакетной коммутацией на примере ОАО Московская государственная телефонная сеть
ОАО Московская государственная телефонная сеть (МГТС) установлен статус признанной эксплуатационной организации – оператор местной сети электросвязи общего пользования Российской Федерации, которая является одной из крупнейших .

Разработка предложений по оперативному изменению структуры системы обмена данными учебных классов
Сегодня возникла необходимость сосредоточить усилия на решение такой важной проблемы, как совершенствование вычислительной техники, ее элементной базы и математического обеспечения средств и систем сбора, передачи и обработки .

Усилителей радиосигналов

Резонансный коэффициент усиления по напряжению, равный отношению амплитуды выходного напряжения U_вых к амплитуде входного напряжения U_вх на резонансной частоте f настройки частотно-избирательной цепи (K_U)_рез = U_вых /U_вх.

Резонансный коэффициент усиления по мощности, равный отношению мощности, выделяемой на нагрузке с вещественной составляющей проводимости q_н, к мощности, потребляемой на входе усилителя с вещественной составляющей входной проводимости q_вх, на резонансной частоте настройки частотно-избирательной цепи, равен

.

;

В частном случае, когда q_н= q_вх, (K_U)_рез = .

Динамический диапазон усиливаемых входных сигналов, ограничиваемый снизу величиной U_min собственного шума усилителя радиосигналов и сверху величиной максимального уровня входных сигналов U_{вх max}, определяется выражением D[дБ] = 20lg[U_{вх max}/U_min],

Избирательность усилителя определяется типом частотно-изби- рательной цепи и ее параметрами. Избирательные свойства характеризуются коэффициентом прямоугольности _п, равным отношению полосы пропускания на уровне 0,707 к полосе пропускания , на уровне 0,1: _п = /

Коэффициент прямоугольности частотно-избирательной цепи всегда меньше единицы.

Коэффициент перекрытия диапазона частот резонансных УРС с переменной настройкой, определяемый отношением максимальной частоты f_{c max}диапазона к минимальной частоте f_{c min}: k_п = f_cmax / f_cmin.

Коэффициент шума, оцениваемый величиной отношения мощности шумов Р_{ш вых} на выходе конкретного УРС к мощности шумов Р_шид на выходе идеального УРС: К_ш = Р_{ш вых}/ Р_{ш ид}.

Под идеальным УРС понимается усилитель, на выходе которого появляются шумы, обусловленные лишь флуктуационными процессами в антенне или входных цепях, через которые на вход усилителя поступает полезный входной сигнал.

Устойчивость работы характеризует способность усилителя сохранять в условиях эксплуатации малоизменяемыми коэффициент усиления, форму амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и другие показатели. Устойчивость существенно зависит не только от свойств усилительных приборов, но и от конструкции усилителя, определяющей характер и величину паразитных обратных связей.

Искажения сигналов в УРС подразделяются на линейные, обусловленные частотно-избирательными цепями и нелинейные, вызываемые нелинейностью вольт-амперных характеристик усилительных приборов.

Многосигнальная селективность, под которой понимается способность УРС усиливать полезный входной сигнал на фоне сосредоточенной по спектру помехи, уровни которых таковы, что они создают нелинейные эффекты при одновременном действии входного сигнала и помехи.

Нелинейные эффекты, обусловленные в основном нелинейностью вольтамперной характеристикой (ВАХ) усилительного прибора при больших уровнях полезного сигнала и помехи, вызывают следующие явления:

1. Перекрестные искажения полезного входного сигнала, проявляющиеся в переносе модуляции с мешающего внеполосного сигнала на полезный. Это явлениеможет возникнуть в случае, когда входной сигнал проходит через УРС одновременно с сильным внеполосным сигналом помехи, средняя частота которой находится на скатах АЧХ усилителя. При этом возникает дополнительная амплитудная (перекрестная) модуляция в полезном входном сигнале.

2. Взаимная модуляция (интермодуляция), возникающая при воздействии на усилительный приборс нелинейной ВАХ двух и более мешающих узкополосных (сосредоточенных по спектру) помех. При определенном соотношении средних частот этих помех образуются компоненты, проходящие на выход усилителя радиосигналов.

3. Блокирование (подавление) полезного входного сигнала. Это явление обусловлено наличием участка насыщения нелинейной ВАХ усилительного прибора. При условии, когда на вход такого прибора поступает полезный входной сигнал и мощная узкополосная помеха, происходит блокирование входного сигнала. Блокирование можно объяснить ограничением амплитуд смеси входного сигнала и помехи. Количественно это явление оценивают коэффициентом блокирования _бл, который определяется как отношение амплитуды составляющей выходного сигнала УРС, обусловленной воздействием помехи U_{п вых} к амплитуде составляющей сигнала при отсутствии помехи U_вых: _бл = U_{п вых} /U_вых.

4. Вторичная модуляция входного сигнала, возникающая вследствие пульсации напряжения источников питания, обусловленных фоном или наводками.

Кроме вышеперечисленных явлений в УРС имеются помехи на частотах f_c/k, появляющиеся вследствие нелинейности ВАХ усилительного прибора. В этом случае k-е гармоники помех попадают в полосу пропускания частотно-избирательной цепи УРС и проходят на выход усилителя.

Усилитель радиосигнала для автомагнитолы

Акустическая система является важной частью каждого автомобиля. Многие автовладельцы предпочитают в дороге слушать радио. Для повышения качества звука устанавливается усилитель радиосигнала для автомагнитолы. Несмотря на высокое качество современного оборудования, обеспечить хороший радиосигнал может не каждое. Автомобильная антенна с усилителем для радио обладает большим количеством особенностей.

Как определить что сигнал слабый

Устанавливать усилитель для антенны авто следует только в том случае, если уровень сигнала низкий. Основными признаками можно назвать:

• Частые помехи.
• Искажение звука при прослушивании радиостанции.
• Потеря синхронизации изображения.
• Периодичное полное исчезновение сигнала.

Для магнитолы усилитель является устройством, которое способно повысить уровень сигнала. При этом можно повысить качество передачи в два раза. Провести установку аппарата можно самостоятельно, проблем с этим не возникает.

Причины плохого сигнала

Усилитель для автоантенны выбирается с учетом того, какая причина привела к возникновению проблемы. Основными можно назвать:

• Неисправность антенны и других элементов. Высокая влажность часто становится причиной появления окиси, которая ухудшает контакт.
• Шипение и хрипы на момент прослушивания радио свидетельствует о неисправности самого приемника. В большинстве случаев проблема заключается в треснувшей плате.
• Дополнительные помехи ухудшают качество сигнала в авто. Они могут создаваться вышками мобильных операторов, электростанциями, железнодорожными путями.
• Удаление от источника сигнала также становится причиной снижения качества приема.
• Дополнительные помехи могут создаваться при подключении регистратора к источнику питания через прикуриватель. Решить подобную проблему можно путем установки оборудования, которое работает от встроенного аккумулятора.

В большинстве случаев искусственные помехи и удаленность от источника становятся причиной ухудшения сигнала. Усиливать радио рекомендуется в случае частых дальних поездок.

Критерии выбора усилителя

Выбрать подходящий усилитель антенны для автомагнитолы можно при учете различных рекомендаций. Они следующие:

• Для начала уделяют внимание тому, что устройство должно быть расположено в непосредственной близости от антенны.
• Рабочая полоса должна перекрывать нужный диапазон частот. За счет этого можно будет слушать все доступные радиостанции.
• Амплитудно-частотная характеристика должна быть максимально равномерной.
• Коэффициент усиления выбирается в диапазоне 15-25 дБ.
• Стабильность работы должна обеспечиваться при разбросе питающего напряжения.
• Динамический диапазон выбирается с учетом необходимости защиты устройства от перегрузки.
• Коэффициент шума намного меньше значения сигнал/шума.
• Рекомендуется отдавать предпочтение устройствам популярных брендов. Они служат намного дольше, обладают более привлекательными свойствами.

Частота FM при установке подходящего усилителя будет практически без помех. Однако в некоторых случаях есть вероятность того, что подобный элемент приведет к появлению шума при высоком уровне сигнала.

Лучшие модели

Популярных моделей среди усилителей практически нет. Подобные устройства устанавливаются крайне редко, так как современная мультимедийная система позволяет воспроизводить музыку с различных носителей. При определении популярной модели учитываются нижеприведенные моменты:

• Стоимость устройства. Предложение отечественного происхождения обходится в 1000 рублей. Не стоит забывать о том, что цена определяет основные свойства устройства.
• Длительность эксплуатационного срока. Установка усилителя предусматривает изменение цепи подключения приемника. Поэтому следует подключать устройство, которое сможет прослужить в течение нескольких лет.
• Надежность. Устройство должно работать в различных условиях эксплуатации: перепадов напряжения, температур, влажности и других ситуаций.
• Уровень сигнала. Этот показатель может варьироваться в большом диапазоне.

В продаже встречаются модели отечественного и зарубежного происхождения. Большей популярностью пользуются модели зарубежного происхождения, отечественные обходятся в несколько раз дешевле.

Триада 304

Отечественный усилитель автомобильной антенны под названием «Триада 304» стоит 650 рублей. В интернете встречаются различные отзывы, многие из них отрицательного характера. Положительными моментами являются следующие:

• Невысокая цена.
• Хорошее качество сборки.
• Есть возможность отключить устройство в случае уверенного сигнала.
• Оптимальная функциональность.

Подобный усилитель не служит в течение длительного периода. Поэтому часто отдают предпочтение другим моделям зарубежных производителей.

Prology TFB-100

Усилитель для антенны иностранного происхождения пользуется большей популярностью по причине привлекательных эксплуатационных характеристик. Модель Prology tfb-100 обладает следующими особенностями:

• Устройство может одновременно работать с несколькими антеннами.
• Проводится качественное усиление сигнала в цифровом и аналоговом диапазоне.

Рассматриваемое устройство обладает небольшими размерами, поэтому с установкой не возникает проблем.

Мастер-кит

При поиске универсального варианта исполнения выбирается автомобильный антенный усилитель «Мастер-кит». Он обладает нижеприведенными особенностями:

• Применяемая схема двухкаскадная.
• Есть специальные наборы, которые просты в сборке. Для этого достаточно иметь паяльник и требуемые расходные материалы.

Стоимость подобных наборов относительно невелика. Поэтому выбирают их для улучшения качества приема радиосигнала в различных диапазонах.

Как сделать своими руками

Изготовить усилитель радиостанций для автомагнитолы можно самостоятельно. Среди особенностей проведения работы отметим нижеприведенные моменты:

• Схема представлена сочетанием нескольких резисторов. Они соединяются путем пайки. При соединении нужно тщательно зачищать контакт, так как в противном случае может появится дополнительное сопротивление.
• Резисторы R1, R2, R4, R6 применяются для стабилизации происходящих изменений в транзисторах VT1. Изменения могут касаться напряжения и температуры.
• Все элементы подбираются для обеспечения максимальной характеристики амплитуд и частот усилителя.
• В схему включены биполярные транзисторы 2SC29, частота которых должна быть не менее 1 ГГц. Этот элемент позволяет снизить шум, который генерируется самим устройством при работе.
• Устройство собирается путем пайки всех элементов на специальной плате. Провести пайку можно самостоятельно, для чего требуется небольшой набор инструментов. Приобрести требуемую плату можно в специализированном магазине.

Упростить задачу по сборке собственного усилителя можно при применении специальных наборов.

Как установить и подключить

После сборки изделия следует провести его подключение. Рекомендации по проведению подобной работы следующие:

• Наружная антенна соединяется с входом усилителя. Для этого применяется кабель с сопротивлением не менее 75 Ом.
• Кабель рекомендуется изолировать. Не стоит забывать о том, что высокая влажность становится причиной появления окиси. При этом он крепится хомутами, так как при движении может возникать сильная вибрация.
• При соединении следует строго соблюдать полярность.
• Для питания требуется напряжение 12В, которое применяется в машине часто. Подключается плата к выходу магнитолы ANT. За счет этого напряжение будет подаваться на момент включения устройства.
• При установке устройства снаружи транспортного средства следует обеспечить качественную герметизацию корпуса. Попадание влаги внутрь устройства станет причиной появления коррозии.

Преимуществом самодельного устройства заключается в том, что его можно разобрать и изменить практически в любой момент. Путем подбора подходящей схемы снижается количество помех.

Простые усилители высокой частоты (УВЧ) для приемников

Усилители высоких частот (УВЧ) применяются для увеличения чувствительности радиоприемных средств – радиоприемников, телевизоров, радиопередатчиков. Помещенные между приемной антенной и входом радио или телеприемника, подобные схемы УВЧ увеличивают сигнал, поступающий от антенны (антенные усилители).

Использование таких усилителей позволяет увеличить радиус уверенного радиоприема, в случае радиостанций (приемо-передающих устройств -приемопередатчиков) либо увеличить дальность работы, либо при сохранении той же дальности уменьшить мощность излучения радиопередатчика.

На рис.1 приведены примеры схем УВЧ, часто используемых для увеличения чувствительности радиосредств. Значения используемых элементов зависят от конкретных условий: от частот (нижней и верхней) радиодиапазона, от антенны, от параметров последующего каскада, от напряжения питания и т.д.

На рис.1 (а) приведена схема широкополосного УВЧ на одном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (ОЭ). В зависимости от используемого транзистора данная схема может успешно применяться до частот в сотни мегагерц.

Необходимо напомнить, что в справочных данных на транзисторы приводятся предельные частотные параметры. Известно, что при оценке частотных возможностей транзистора для генератора, достаточно ориентироваться на предельное значение рабочей частоты, которое должно быть, как минимум, в два-три раза ниже предельной частоты, указанной в паспорте. Однако для ВЧ-усилителя, включенного по схеме ОЭ, предельную паспортную частоту уже необходимо уменьшать, как минимум, на порядок и более.

Рис.1. Примеры схем простых усилителей высокой частоты (УВЧ) на транзисторах.

Радиоэлементы для схемы на рис.1 (а):

• R1=51к(для кремниевых транзисторов), R2=470, R3=100, R4=30-100;
• С1=10-20, С2= 10-50, С3= 10-20, С4=500-Зн;
• Т1 – кремниевые или германиевые ВЧ-транзисторы, например, КТ315, КТ3102, КТ368, КТ325, ГТ311 и т.д.

Значения конденсаторов приведены для частот УКВ-диапазона. Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.

Транзисторные каскады, как известно, включенные по схеме с общим эмиттером (ОЭ), обеспечивают сравнительно высокое усиление, но их частотные свойства относительно невысоки.

Транзисторные каскады, включенные по схеме с общей базой (ОБ), обладают меньшим усилением, чем транзисторные схемы с ОЭ, но их частотные свойства лучше. Это позволяет использовать те же транзисторы, что и в схемах с ОЭ, но на более высоких частотах.

На рис.1 (б) приведена схема широкополосного усилителя высокой частоты (УВЧ) на одном транзисторе, включенном по схеме с общей базой. В коллекторной цепи (нагрузка) включен LС-контур. В зависимости от используемого транзистора данная схема может успешно применяться до частот в сотни мегагерц.

Радиоэлементы для схемы на рис.1 (б):

• R1=1к, R2=10к. R3=15к, R4=51 (для напряжения питания ЗВ-5В). R4=500-3 к (для напряжения питания 6В-15В);
• С1=10-20, С2= 10-20, С3=1н, С4=1н-3н;
• Т1 – кремниевые или германиевые ВЧ-транзисторы, например. КТ315. КТ3102, КТ368, КТ325, ГТ311 и т.д.

Значения конденсаторов и контура приведены для частот УКВ-диапазона . Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.

Катушка L1 содержит 6-8 витков провода ПЭВ 0.51, латунные сердечники длиной 8 мм с резьбой М3, отвод от 1/3 части витков.

На рис.1 (в) приведена еще одна схема широкополосного УВЧ на одном транзисторе, включенном по схеме с общей базой. В коллекторной цепи включен ВЧ-дроссель. В зависимости от используемого транзистора данная схема может успешно применяться до частот в сотни мегагерц.

• R1=1к, R2=33к, R3=20к, R4=2к (для напряжения питания 6В);
• С1=1н, С2=1н, С3=10н, С4=10н-33н;
• Т1 – кремниевые или германиевые ВЧ-транзисторы, например, КТ315, КТ3102, КТ368, КТ325, ГТ311 и т.д.

Значения конденсаторов и контура приведены для частот СВ-, КВ-диапазона. Для более высоких частот, например, для УКВ-диапазона, значения емкостей должны быть уменьшены. В этом случае могут быть использованы дроссели Д01.

Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.

Катушки L1 – дроссели, для СВ-диапазона это могут быть катушки на кольцах 600НН-8-К7х4х2, 300 витков провода ПЭЛ 0,1.

Большее значение коэффициента усиления может быть получено за счет применения многотранзисторных схем. Это могут быть различные схемы, например, выполненные на основе каскодного усилителя ОК-ОБ на транзисторах разной структуры с последовательным питанием. Один из вариантов такой схемы УВЧ приведен на рис.1 (г).

Данная схема УВЧ обладает значительным усилением (десятки и даже сотни раз), однако каскодные усилители не могут обеспечить значительное усиление на высоких частотах. Такие схемы, как правило, применяются на частотах ДВ- и СВ-диапазона. Однако при использовании транзисторов сверхвысокой частоты и тщательном исполнении такие схемы могут успешно применяться до частот в десятки мегагерц.

• R1=33к, R2=33к, R3=39к, R4=1к, R5=91, R6=2,2к;
• С1=10н, С2=100, С3=10н, С4=10н-33н. С5=10н;
• Т1 -ГТ311, КТ315, КТ3102, КТ368, КТ325 и т.д.
• Т2 -ГТ313, КТ361, КТ3107 и т.д.

Значения конденсаторов и контура приведены для частот СВ-диапазона. Для более высоких частот, например, для КВ-диапазона, значения емкостей и инду ктивность контура (число витков) должны быть соответствующим образом уменьшены.

Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д. Катушка L1 – для СВ-диапазона содержит 150 витков провода ПЭЛШО 0.1 на каркасах 7 мм, подстроечники М600НН-3-СС2,8х12.

При настройке схемы на рис.1 (г) необходимо подобрать резисторы R1, R3 так, чтобы напряжения между эмиттерами и коллекторами транзисторов стали одинаковыми и составили 3В при напряжении питания схемы 9 В.

Использование транзисторных УВЧ позволяет усиливать радиосигналы. поступающие от антенн, в теледиапазонах – метровые и дециметровые волны. При этом наиболее часто применяются схемы антенных усилителей, построенные на основе схемы 1(а).

Пример схемы антенного усилителя для диапазона частот 150-210 МГц приведена на рис.2 (а).

Рис.2.2. Схема антенного усилителя МВ-диапазона.

• R1=47к, R2=470, R3= 110, R4=47к, R5=470, R6= 110. R7=47к, R8=470, R9=110, R10=75;
• С1=15, С2= 1н, С3=15, С4=22, С5=15, С6=22, С7=15, С8=22;
• Т1,Т2,ТЗ – 1Т311(Д,Л), ГТ311Д, ГТ341 или аналогичные.

Конденсаторы типа КМ, КД и т.д. Полосу частот данного антенного усилителя можно расширить в области низких частот соответствующим увеличением емкостей, входящих в состав схемы.

Радиоэлементы для варианта антенного усилителя для диапазона 50-210 МГц:

• R1=47к, R2=470, R3= 110, R4=47к, R5=470, R6= 110. R7=47к, R8=470. R9=110, R10=75;
• С 1=47, С2= 1н, С3=47, С4=68, С5=47, С6=68, С7=47, С8=68;
• Т1,Т2,ТЗ – ГТ311А, ГТ341 или аналогичные.

Конденсаторы типа КМ, КД и т.д. При повторении данного устройства необходимо соблюдать все требования. предъявляемые к монтажу ВЧ-конструкций: минимальные длины соединяющих проводников, экранирование и т.д.

Антенный усилитель, предназначенный для использования в диапазонах телевизионных сигналов (и более высоких частот) может перегружаться сигналами мощных СВ-, КВ-, УКВ-радиостанций. Поэтому широкая полоса частот может быть неоптимальной, т.к. это может мешать нормальной работе усилителя. Особенно это сказывается в нижней области рабочего диапазона усилителя.

Для схемы приведенного антенного усилителя это может быть существенно, т.к. крутизна спада усиления в нижней части диапазона сравнительно низка.

Повысить крутизну амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) данного антенного усилителя можно применением фильтра верхних частот 3-го порядка. Для этого на входе указанного усилителя можно применить дополнительную LС-цепь.

Схема подключения дополнительного LС-фильтра верхних частот к антенному усилителю приведена на рис. 2 (б).

Параметры дополнительного фильтра (ориентировочные):

• С=5-10;
• L – 3-5 витков ПЭВ-2 0,6. диаметр намотки 4 мм.

Настройку полосы частот и формы АЧХ целесообразно проводить с помощью соответствующих измерительных приборов (генератор качающейся частоты и т.д ). Форму АЧХ можно регулировать изменением величин емкостей С, С1, изменением шага между витками L1 и числа витков.

Используя описанные схемотехнические решения и современные высокочастотные транзисторы (сверхвысокочастотные транзисторы – СВЧ-транзисторы) можно построить антенный усилитель ДМВ-диапазона Этот усилитель можно использовать как с У КВ-радиоприемником, например, входящим в состав УКВ-радиостанции, или совместно с телевизором.

На рис.3 приведена схема антенного усилителя ДМВ-диапазона.

Рис.3. Схема антенного усилителя ДМВ-диапазона и схема подключения.

Основные параметры усилителя ДМВ диапазона:

• Полоса частот 470-790 МГц,
• Усиление – 30 дБ,
• Коэффициент шума -3 дБ,
• Входное и выходное сопротивления – 75 Ом,
• Ток потребления – 12 мА.

Одной из особенностей данной схемы является подача напряжения питания на схему антенного усилителя по выходному кабелю, по которому осуществляется подача выходного сигнала от антенного усилителя к приемнику радиосигнала – УКВ-радиоприемника, например, приемника УКВ-радиостанции или телевизора.

Антенный усилитель представляет собой два транзисторных каскада, включенных по схеме с общим эмиттером. На входе антенного усилителя предусмотрен фильтр верхних частот 3-го порядка, ограничивающий диапазон рабочих частот снизу. Это увеличивает помехозащищенность антенного усилителя.

• R1 = 150к, R2=1 к, R3=75к, R4=680;
• С1=3.3, С10=10, С3=100, С4=6800, С5=100;
• Т1,Т2 – КТ3101А-2, КТ3115А-2, КТ3132А-2.
• Конденсаторы С1,С2 типа КД-1, остальные – КМ-5 или К10-17в.
• L1 – ПЭВ-2 0,8 мм, 2,5 витка, диаметр намотки 4 мм.
• L2 – ВЧ-дроссель, 25 мкГн.

На рис.3 (б) приведена схема подключения антенного усилителя к антенному гнезду ТВ-приемника (к селектору ДМВ-диапазона) и к дистанционному источнику питания 12 В. При этом, как видно из схемы, питание на схему подается через коаксиальный кабель, используемый и для передачи усиленного ДМВ-радиосигнала от антенного усилителя к приемнику – УКВ-радиоприемнику или к телевизору.

Радиоэлементы подключения, рис.3 (б):

Монтаж выполнен на двустороннем стеклотекстолите СФ-2 навесным способом, длина проводников и площадь контактных площадок – минимальные, необходимо предусмотреть тщательное экранирование устройства.

Налаживание усилителя сводится к установке токов коллекторов транзисторов и регулируются при помощи R1 и RЗ, Т1 – 3.5 мА, Т2 – 8 мА; форму АЧХ можно регулировать подбором С2 в пределах 3-10 пФ и изменением шага между витками L1.

Литература: Рудомедов Е.А., Рудометов В.Е – Электроника и шпионские страсти-3.

Источники:

http://vunivere.ru/work11004
http://studopedia.su/2_17016_usiliteli-radiosignalov.html
http://www.techsolid.ru/solievs-1148-1.html
http://mydocx.ru/7-40010.html
http://omagnitolah.ru/podklyuchenie/usilitel-radiosignala.html
http://www.qrz.ru/schemes/contribute/antenns/prostye-usiliteli-vysokoj-castoty-uwc-dla-priemnikov.html