Антенный усилитель дмв на полевых транзисторах. Использование телевизионных антенных усилителей мв и дмв, схемы. Теперь расскажем, как собирается конструкция

Постановка задачи

Рассмотрим довольно распространенную ситуацию, когда необходимо улучшить качество телевизионного приема в диапазоне ДМВ.

Пусть у нас имеется отдельная антенна дециметрового диапазона, установленная на довольно значительном расстоянии от телевизора вне помещения. Качество приема телевизионных станций в данном диапазоне (450...800 МГц) нас не удовлетворяет и мы хотим его улучшить (заметим, что эти станции все-таки принимаются, хотя и плохо). Вещание в дециметровом диапазоне происходит из той же точки, откуда мы с приемлемым качеством принимаем станции метрового диапазона. Менять местоположение и конструкцию антенны мы не хотим.

Построение развернутой блок-схемы

Во-первых, проанализируем проблему несколько подробнее и для начала попытаемся выяснить основные причины плохого приема сигналов в диапазоне ДМВ, тем более что та же телебашня вещает и в диапазоне МВ, качество сигнала в котором нас вполне устраивает.

Первое, что приходит в голову, -- это низкая эффективность применяемой нами ДМВ-антенны. Однако на практике телевизионные антенны ДМВ обычно имеют гораздо более сложную конструкцию и более эффективны, чем типичные бытовые антенны метрового диапазона. Причина в другом -- энергия излучения телевизионных передатчиков, используемых на телецентре, очень часто ниже в диапазоне ДМВ, чем в диапазоне МВ (это обусловлено, в основном, не столько техническими, сколько организационными факторами: менее "крутым" каналам -- менее "крутые" частоты и технику), а кроме этого, и затухание дециметровых волн в атмосфере гораздо выше. В результате энергия полезного сигнала, принятая антенной и переданная в кабель, очень мала. Дополнительную лепту вносит сам кабель, соединяющий антенну с телевизором. Ведь с увеличением частоты увеличивается и удельное затухание сигнала в кабеле. Так что до телевизора доходит лишь слабенький, забитый шумами сигнал, который уже не может обеспечить надлежащее качество. Выходом из положения является применение антенного усилителя, который повысит мощность полезного сигнала, поступающего в телевизор.

Заметим, что определенное влияние на качество приема имеет чувствительность самого телевизора. Современные телевизоры имеют очень высокую чувствительность, и мы будем исходить из того, что раз уж сигнал не может быть с надлежащим качеством воспроизведен самим телевизором, то и все наши меры по его дополнительному усилению непосредственно перед передачей в телевизор не имеют смысла. Так что усиливать сигнал надо сразу после приема его антенной -- до того, как он будет существенно ослаблен из-за затухания в длинном кабеле. А это означает, что наш усилитель будет находиться там же, где и антенна, -- вне помещения, подвергаясь при этом самым разнообразным природным воздействиям. Все это нам предстоит учесть при проектировании.

Перво-на-перво, нам следует определиться с тем, какое конкретно усиление мы хотим получить от нашего усилителя. Во многом это зависит от длины и типа примененного кабеля, а также от чувствительности телевизора. В большинстве случаев уровень в 10...15 дБ можно считать вполне приемлемым, так что будем стремиться именно к нему.

Теперь наконец мы можем приступить и к построению блок-схемы нашего усилителя. Начнем со входного узла.

Итак, перед нами стоит задача усилить очень слабый высокочастотный сигнал, внеся в него при этом минимум искажений (шумов). По всей видимости, с этой задачей лучше всего справится один из рассмотренных нами усилителей с ОБ. Например, усилитель с внутрикаскадной трансформаторной ООС, изображенный на рис. 5.23. Посмотрим, какие у нас могут возникнуть проблемы.

Усилители с ОБ характеризуются относительно низким по сравнению с каскадами с ОЭ динамическим диапазоном и повышенной склонностью к самовозбуждению. В нашем случае узкий динамический диапазон может стать некоторой преградой. Дело в том, что мощные сигналы, излучаемые телецентром в метровом диапазоне волн, могут попасть на вход усилителя и возбудить его. Чтобы предотвратить это, нам придется включить на входе первого каскада фильтр высоких частот, который будет подавлять нежелательные сигналы и обеспечит устойчивую работу усилителя. Дополнительной функцией такого фильтра станет согласование импедансов между антенным кабелем и входом первого усилительного звена. Все остальные части усилителя мы будем стараться выполнить максимально широкополосными. Это необходимо, во-первых, потому что диапазон ДМВ достаточно широк, а во-вторых, для обеспечения минимального уровня искажений усиливаемого сигнала.

После прохождения первого каскада усиления уровень полезного сигнала уже может оказаться довольно высоким (однако, учитывая наличие ФВЧ, усиление на 10...15 дБ достигнуто не будет). Это означает, что строить последующий каскад также по схеме с ОБ несколько рискованно - придется опять решать проблему динамического диапазона. Поэтому во втором каскаде усилителя применим решение с ОЭ. Например, схему с трансформаторной ООС, представленную на рис. 5.11. Мы опять используем решение с широкополосным трансформатором, поскольку именно оно в данном случае наилучшим образом отвечает нашим требованиям.

Двух каскадов усиления уже достаточно для достижения поставленной задачи (10...15 дБ), и мы можем перейти к следующему вопросу - организации питания и способам задания исходных рабочих точек всех элементов усилителя.

Здесь пришла пора снова вспомнить об условиях, в которых будет эксплуатироваться наш усилитель. А это, во-первых, широкий диапазон температур окружающей среды (-30...+40°С), а во-вторых, значительная удаленность от источника питания (если только мы не станем использовать батарейку, закрепляемую рядом с усилителем). Широкий температурный диапазон означает, что мы должны принять особые меры по стабилизации исходных рабочих точек для всех транзисторов усилителя, а удаленность от источника питания - что из-за длинного шлейфа питания, возможно, проходящего вблизи разнообразных источников наводок, напряжение, подаваемое к усилителю, не будет стабильным. Анализируя условия работы первого каскада, мы неизбежно придем к заключению, что для него высокая стабильность режима по постоянному току - это одно из важнейших требований, к соблюдению которого мы должны приложить максимум усилий. Действительно, от текущего режима работы транзистора по постоянному току довольно сильно зависят такие показатели, как: коэффициент усиления, коэффициент шума, динамический диапазон. А мы никак не можем допустить сколь-либо значительного дрейфа этих параметров (по крайней мере, во входном каскаде нашего усилителя). Таким образом, нам необходимо принять особые меры по обеспечению стабильности исходной рабочей точки в первом каскаде. Требуемую стабильность нельзя обеспечить с помощью таких простых цепей смещения, как подробно рассмотренные нами в главе 3, - мы должны использовать более сложное решение, например один из вариантов с источником тока, показанный на рис. 3.40. При рассмотрении высокочастотных усилителей с ОБ мы уже приводили пример с источником тока (рис. 5.31), им и воспользуемся.

Требования к стабильности исходной рабочей точки во втором каскаде оказываются не столь жесткими, и мы можем слегка "расслабиться" и применить, например, схему эмиттерно-базовой стабилизации с ООС по току и напряжению с дополнительным термокомпенсирующим диодом (рис. 3.18 и рис. 3.23).

Поскольку напряжение питания может оказаться нестабильным, нам придется встроить в усилитель простейший стабилизатор напряжения, постаравшись и в нем обеспечить высокую температурную устойчивость.

Итак, мы определились с деталями исполнения обоих усилительных звеньев и системы питания. Осталось только пару слов сказать о входном фильтре. Он может быть достаточно простым, поскольку у нас нет надобности в особенно высокой избирательности. На практике удобнее всего оказывается обычный Т-образный фильтр 3-го порядка (два конденсатора и одна индуктивность), вносящий относительно небольшое затухание в полезный сигнал.

Наконец мы можем построить полную блок-схему нашего будущего усилителя. Она представлена на рис. 6.4.

Рис.6.4.

Выбор элементной базы и построение полной принципиальной схемы

В нашем случае выбор элементной базы в первую очередь состоит в выборе двух маломощных высокочастотных транзисторов, которые мы будем использовать в основных усилительных звеньях. Основное требование к этим транзисторам - высокая граничная частота коэффициента передачи тока базы (если мы хотим обеспечить равномерную АЧХ во всем диапазоне 450...800 МГц и иметь минимум проблем при настройке усилителя, то нам необходимо выбирать транзисторы с граничной частотой порядка 4.,.8 ГГц).

С точки зрения соотношения цена/качество вполне приемлемыми оказываются приборы типа КТ3101А-2. В выбранном частотном диапазоне они обеспечивают коэффициент шума на уровне менее 2 дБ, а граничная частота коэффициента передачи тока составляет порядка 4,5 ГГц. Конечно, мы можем использовать и более высокочастотные транзисторы, например КТЗ 115 или КТЗ 132 (ГГц), однако это в большинстве случаев уже не является оправданным с ценовой точки зрения.

Рис. 6.5.

Приведем здесь некоторые важнейшие справочные данные о транзисторе КТ3101А-2 (в дальнейшем они нам понадобятся для выбора режима работы по постоянному току).

* Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ (ст) При =1В, = 5мА:

Т=+25°С 35...300;

Т=-60°С 17,5...300;

Т=+125°С 35...500.

* Граничная частота коэффициента передачи тока базы при = 5В, = 10мА (типовое значение): ...4,5 ГГц.
* Минимальный коэффициент шума при

2 В, = 2 мА, f= 1 ГГц

(типовое значение): 1,9 дБ.
* Оптимальный коэффициент усиления по мощности при

2 В, = 2 мА, f = 1 ГГц (типовое значение): 7 дБ

* Обратный ток коллектора при = 15 В:

Т=+25°С……………………………………...0,5 мкА

T=+125°С…………….……………………….…5мкА

* Максимальное постоянное напряжение

коллектор-база:…………………………………..……15 В

* Максимальный постоянный ток коллектора

и эмиттера:………………………………………..….20 мА

* Максимальная постоянная рассеиваемая мощность

коллектора при Т +45°С:………………………...100 мВт

Из представленных данных видно, что оптимальное (по соотношению сигнал/шум) значение коэффициента усиления по мощности достигается при = 2 В, = 2 мА. Было бы логичным выбрать именно эти значения для режима работы транзистора первого каскада. Однако вспомним о том, что нам необходимо иметь относительно широкий динамический диапазон. Поэтому несколько изменим эти показатели в сторону увеличения и выберем для первого каскада: = 4 В, = = 4 мА. Динамический диапазон второго каскада должен быть еще шире, и, хотя здесь мы уже применяем схему с ОЭ, нам придется еще раз увеличить все электрические показатели по постоянному току. Для второго каскада выберем: = 6 В, = = 10 мА. Теперь нам осталось определиться с элементами в источнике тока и стабилизаторе напряжения. Это низкочастотные узлы, в которых нет смысла применять какие-то особенные транзисторы. Поэтому договоримся использовать широко распространенные приборы КТ3102 (когда нам нужен транзистор п-р-п-типа) или КТ3107 (когда нам нужен транзистор р-п-р-типа). Такой же принцип (дешевизна и широкое распространение) будем использовать и при выборе всех остальных элементов устройства (диоды, стабилитроны и т.п.).

В качестве внешнего источника питания применим простейший маломощный сетевой источник бытового назначения (от калькулятора, телефона, плейера и т.п.) с выходным напряжением 12 В. Для подачи питающего напряжения в усилитель можно было бы использовать сам антенный кабель. Но мы упростим себе жизнь, если предусмотрим отдельный шлейф для напряжения питания (не надо включать ряд согласующих элементов, увеличивающих к тому же потери сигнала).

Приняв во внимание все изложенные выше рассуждения, мы наконец можем построить полную принципиальную схему нашего усилителя. Она представлена на рис. 6.6.

Казалось бы, теперь пора перейти к следующему шагу проектирования - расчету номиналов элементов. Однако правильнее будет проанализировать полученную принципиальную схему на предмет оптимального построения согласующих цепей, расположенных на стыках отдельных звеньев. Ведь мы брали просто типовые схемные решения и не рассматривали вопросы правильного согласования их между собой.

Рис.6.6.

Внимательное рассмотрение первого звена показывает, что резисторы выполняют схожие в чем-то функции, и мы можем слегка модифицировать схему, совместив

эти два резистора. При этом образуется дополнительный контур обратной связи по напряжению. В то же время для сохранения баланса в каскаде нам придется ввести дополнительный резистор в коллекторную цепь транзистора VT2 Итоговая схема модифицированного таким образом звена представлена на рис. 6.7.

Теперь обратимся к вопросу согласования импедансов в точке соединения первого и второго каскадов усилителя. Вспомним, что входное сопротивление усилителя с ОЭ, примененного во втором каскаде, довольно велико (> 1 кОм). В свою очередь, выходное сопротивление первого каскада с ОБ в рассматриваемом случае составляет десятки ом (~ 50 Ом). Для достижения Согласования мы можем прибегнуть к нескольким методам. Например, задав индуктивность дросселя L3 такой, чтобы в рабочем диапазоне частот его эквивалентное сопротивление приблизительно равнялось выходному сопротивлению первого каскада. Однако диапазон рабочих частот усилителя весьма широк и эквивалентные сопротивления 13 на краях этого диапазона окажутся сильно различающимися, так что достичь полного согласования будет нельзя. Самое простое в данном случае - заменить дроссель L3 на обыкновенный резистор, чье сопротивление не зависит от частоты и будет оставаться одинаковым при любом входном сигнале. Вместо L3 мы также можем использовать дополнительный согласующий трансформатор на входе второго каскада (аналогично рис. 5.27). И наконец, наиболее радикальное решение - модификция трансформатора Тр1 с целью получения более высокого выходного импеданса Тут стоит отметить, что избежать всех этих сложностей с согласованием мы могли бы в том случае, если бы вместо схемы с ОЭ стали использовать во втором каскаде схему с ОБ, аналогичную той, что мы применили в первом каскаде усилителя. Практика показывает, что в данном случае итоговая настройка усилителя была бы несколько проще. Но здесь мы руководствовались только теоретическими критериями и выбрали иное решение. Будем придерживаться нашего выбора и далее, однако обратим внимание читателя на то, что при проектировании любых устройств немалое значение играет и практический опыт. Что же касается конкретного усилителя, то при его повторении можно использовать как решение с ОЭ, так и решение с ОБ, оставляя неизменными цепи смещения и режимы работы транзисторов по постоянному току.

Нельзя назвать построенную нами схему идеальной. Однако вспомним, что при ее составлении мы опирались только на такие схемотехнические решения, работа которых нами подробно изучена в предыдущих главах настоящей книги. Тем не менее эта схема вполне работоспособна, и мы можем приступить к ее окончательному расчету.

Расчет параметров всех элементов

Нет необходимости расписывать данный пункт слишком подробно. Тем более что для расчетов мы будем использовать компьютер, а интерес для нас представляют только окончательные результаты. Имеет смысл пояснить только некоторые базовые положения.

При расчете входного фильтра мы будем полагать частоту среза равной ~ 400 Мгц. Сама методика расчета подобных фильтров широко описана в литературе , и здесь мы ее излагать не станем.

Емкости блокировочных и фильтрующих конденсаторов будем выбирать достаточно большими (до разумного предела), так чтобы их эквивалентное сопротивление в рабочем диапазоне частот оказывалось очень малым (< 1 Ом)2.

Окончательная принципиальная схема усилителя со всеми номиналами элементов представлена на рис. 6.8.

В заключение следует сказать несколько слов об особенностях конструктивного исполнения трансформаторов и других индуктивностей, а также определить их намоточные данные. Сразу же отметим, что мы будем придерживаться именно такой конструкции, которая была подробно описана нами при рассмотрении свойств высокочастотных усилительных каскадов с трансформаторными обратными связями (разделы 5.2, 5.3). Тем не менее это не единственный и не самый оптимальный вариант исполнения широкополосных трансформаторов для того диапазона частот, в котором будет работать наш усилитель. Основной проблемой здесь является наличие ферритового сердечника. Из-за разнообразных технологических ограничений использование таких сердечников на частотах более 100...200 МГц приводит к значительному росту потерь в трансформаторах. Именно поэтому мы должны применять максимально высокочастотный феррит (7ВН, 20ВН или ЗОВН). Практика показывает, что при хорошей настройке и качественной сборке более или менее приемлемое усиление на частотах до 500...600 Мгц можно получить и при применении сердечников из феррита 50ВН. Что же касается самих намоточных данных, то приводимые на рис. 6.8 значения следует рассматривать как ориентировочные. Настройка данного усилителя, собственно, и сводится к экспериментальному подбору количества витков в обмотках трансформаторов, плотности скручивания проводов в этих обмотках и, наконец, размещения этих обмоток на тороидальном сердечнике с целью получить максимальное усиление при отсутствии искажений. В трансформаторах можно использовать любой надежно изолированный медный провод диаметром 0,15...0,25 мм.

Катушка входного фильтра L1 бескорпусная, наматывается медным (желательно посеребренным) проводом диаметром 0,3...0,8 мм на оправке диаметром 6 мм. Количество витков - 6.

Дроссели 12,13 могут иметь различное конструктивное исполнение. Например, можно использовать обычные резисторы с высоким сопротивлением (~1 Мом), на которые наматывается тонким медным изолированным проводом 20...50 витков, а концы провода подпаиваются к выводам резистора.

Рис.6.8.

Разработка конструктивного исполнения, сборка и настройка

Рис.6.9. Размещение элементов на плате антенного усилителя

Прежде всего отметим, что печатная плата двухсторонняя. С той стороны, где располагаются компоненты, - это в основном экранирующий слой, соединяемый с землей схемы. К его поверхности припаиваются экранирующие перегородки из луженой жести, а также те выводы деталей, которые на схеме заведены на землю. На обратной стороне платы располагаются проводники, по которым не протекают высокочастотные сигналы, т.е. они относятся только к цепям смещения. Выводы всех деталей в высокочастотной части укорачиваются до минимума. При их пайке следует соблюдать максимальную осторожность, чтобы не вывести из строя перегревом. Перед изготовлением широкополосных трансформаторов следует учесть их расположение относительно других компонентов на плате и соответственным образом разместить на них обмотки

Рис.6.10.

Настройку усилителя начинают с регулировки стабилизатора и установки заданных режимов работы транзисторов по постоянному току. Выходное напряжение стабилизатора на транзисторах VТЗ, VТ4 в очень незначительных пределах может регулироваться резистором R7, в основном же оно зависит от напряжения стабилизации стабилитрона VD2. Применение указанного на схеме прибора Д814А обеспечивает выходное напряжение порядка 10 В. Если же его заменить, например на КС 168, то выходное напряжение составит около 9 В. Для нашей схемы важно, чтобы это напряжение было стабильным, его же абсолютная величина может выбираться из соображений удобства в диапазоне 8... 15 В. При изменении указанного на схеме значения 10 В следует откорректировать номинал резистора R9 так, чтобы напряжение на конденсаторе С11 при заданном токовом режиме (20 мА) составляло 8 В. Напряжение, подаваемое от внешнего источника питания, должно быть выше выходного напряжения стабилизатора (10 В) не менее чем на 1,5...2 В. При установке режимов работы по постоянному току в транзисторах основных усилительных каскадов может потребоваться подбор номинала сопротивления R3. Все остальные регулировки осуществляются только подстроечными резисторами R1 и R12.

Дальнейшая настройка усилителя сводится к подбору параметров широкополосных трансформаторов. От их конструктивного исполнения зависят практически все характеристики схемы. Значение имеют не только общее количество витков и глубина обратной связи (задается коэффициентом трансформации), но и особенности скручивания проводников, а также размещение обмоток на сердечнике.

Практика показывает, что в трансформаторе Тр1 лучше вообще не скручивать проводники обмоток, а просто разместить их на сердечнике вплотную или на небольшом расстоянии друг от друга. Глубина обратной связи в первом каскаде также не должна быть слишком сильной. При возникновении самовозбуждения можно пропорционально увеличить количество витков во всех обмотках (относительно указанного на схеме) в 1,5...3 раза. В трансформаторе Тр2, наоборот, следует скручивать проводники как можно плотнее. Глубина обратной связи подбирается здесь исходя из условия сохранения устойчивости усилителя. Общее количество витков также может быть пропорционально увеличено. Параметры выходной обмотки для достижения хорошего согласования с нагрузкой требуют подбора (скорее всего придется уменьшать количество витков в ней). Настройку входного фильтра можно произвести непосредственно наблюдая качество телевизионного изображения.

Следует заметить, что разработанная нами схема не является оптимальной для выбранного частотного диапазона и получить от нее требуемое усиление на ДМВ может оказаться довольно трудной задачей. Основная проблема уже называлась выше - значительное затухание высокочастотных сигналов на широкополосных трансформаторах. В то же время ее нельзя назвать и совершенно бесполезной. При минимальной модификации или исключении входного фильтра наш усилитель без каких-либо дополнительных доработок может использоваться и в метровой части диапазона (50...400 МГц). В этом случае его настройка значительно упрощается, поскольку основным требованием остается только отсутствие самовозбуждения, а вполне приличное усиление обеспечивается даже при сильном рассогласовании.

Несмотря на бурное развитие спутникового и кабельного телевидения, прием эфирного телевещания все еще остается актуальным, например, для мест сезонного проживания. Совсем не обязательно для этой цели покупать готовое изделие, домашняя дециметровая (ДМВ) антенна может быть собрана своими руками. Прежде чем переходить к рассмотрению конструкций, кратко расскажем, почему выбран именно этот диапазон телевизионного сигнала.

Почему именно ДМВ?

Есть две весомые причины, чтобы остановить свой выбор на конструкциях этого типа:

Все дело в том, что большинство каналов транслируется в этом диапазоне, поскольку упрощается конструкция ретрансляторов, а это дает возможность установить большее число необслуживаемых маломощных передатчиков и тем самым расширить зону покрытия.
Для трансляции «цифры» выбран этот диапазон.

Комнатная антенна для ТВ «Ромб»

Эта простая, но, в то же время, надежная конструкция, была одной из самых распространенных в эпоху расцвета эфирного телевещания.

Рис. 1. Простейшая самодельная Z-антенна, известная под названиями: «Ромб», «Квадрат» и «Народный зигзаг»

Как видно из эскиза (B рис. 1), устройство представляет собой упрощенный вариант классического зигзага (Z-конструкции). Для увеличения чувствительности, ее рекомендуется оборудовать емкостными вставками («1» и «2»), а также рефлектором («А» на рис.1). Если уровень сигнала вполне приемлем, делать это не обязательно.

В качестве материала можно использовать алюминиевые, медные, а также латунные трубки или полосы шириной 10-15 мм. Если планируется устанавливать конструкцию на улице, то лучше отказаться от алюминия, поскольку он подвержен коррозии. Емкостные вставки изготавливаются из фольги, жести или металлической сетки. После установки, они пропаиваются по контуру.

Кабель укладывается так, как продемонстрировано на рисунке, а именно: не имел резких изгибов и не покидал пределов боковой вставки.

Дециметровая антенна с усилителем

В местах, где в относительной близости не расположена мощная ретрансляционная башня, можно поднять уровень сигнала до приемлемого значения при помощи усилителя. Ниже представлена принципиальная схема устройства, которое может использоваться практически с любой антенной.

Рис. 2. Схема антенного усилителя для ДМВ диапазона

Перечень элементов:

Резисторы: R1 – 150 кОм; R2 – 1 кОм; R3 – 680 Ом; R4 – 75 кОм.
Конденсаторы: С1 – 3,3 пФ; С2 – 15 пФ; С3 – 6800 пФ; С4, С5, С6 – 100 пФ.
Транзисторы: VT1, VT2 – ГТ311Д (можно заменить на: KT3101, KT3115 и KT3132).

Индуктивность: L1 – представляет собой бескаркасную катушку диаметром 4 мм, намотанную медным проводом Ø 0,8 мм (необходимо сделать 2,5 витка); L2 и L3 – высокочастотные дроссели 25 мкГн и 100 мкГн, соответственно.

Если схема собрана правильно, мы получим усилитель со следующими характеристиками:

полоса пропускания от 470 до 790 МГц;
коэффициенты усиления и шума – 30 и 3 дБ, соответственно;
величина выходного и входного сопротивления устройства соответствует кабелю RG6 – 75 Ом;
устройство потребляет порядка 12-14 мА.

Обратим внимание на способ подачи питания, оно осуществляется непосредственно по кабелю.

Данный усилитель может работать с самыми простыми конструкциями, сделанными из подручных средств.

Комнатная антенна из пивных банок

Несмотря на необычность конструкции, она вполне работоспособна, поскольку представляет собой классический диполь, тем более, что размеры стандартной банки отлично подходят для плеч вибратора дециметрового диапазона. Если устройство установлено в комнате, то в этом случае даже не обязательно согласование с кабелем, при условии, что он не будет длиннее двух метров.

Обозначения:

А – две банки объемом 500 мг (если взять жестяные, а не алюминиевые, то можно припаять кабель, а не использовать саморезы).
B – места крепления экранирующей оплетки кабеля.
С – центральная жила.
D – место крепления центральной жилы
E – кабель, идущий от телевизора.

Плечи этого экзотического диполя необходимо закрепить на держателе, сделанного из любого изоляционного материала. В качестве такового можно использовать подручные вещи, например, пластиковую вешалку для одежды, перекладину швабры или кусок деревянного бруса соответствующих размеров. Расстояние между плечами от 1 до 8 см (подбирается эмпирическим путем).

Основные преимущества конструкции – быстрое изготовление (10 – 20 минут) и вполне приемлемое качество «картинки», при условии достаточной мощности сигнала.

Делаем антенну из медной проволоки

Существует конструкция, значительно проще предыдущего варианта, для которой потребуется только кусок медной проволоки. Речь идет о рамочной петлевой антенне узкого диапазона. Такое решение имеет несомненные преимущества, поскольку помимо своего основного назначения, устройство играет роль селективного фильтра, снижающего помехи, что позволяет уверенно принимать сигнал.

Рис.4. Простая рамочная ДМВ антенна петлевого типа для приема цифрового ТВ

Для данной конструкции необходимо рассчитать длину петли, чтобы сделать это, нужно узнать частоту «цифры» для вашего региона. Например, в Санкт-Петербурге она транслируется на 586 и 666 МГц. Формула расчета будет следующей: L R = 300/f, где L R – это длина петли (результат представлен в метрах), а f – усредненный частотный диапазон, для Питера это значение будет равно 626 (сумма 586 и 666, деленная на 2). Теперь рассчитываем L R , 300/626 = 0,48, значит, длина петли должна быть 48 сантиметров.

Если взять толстый RG-6 кабель, где имеется фольга в оплетке, то его можно использовать вместо медной проволоки для изготовления петли.

Теперь расскажем, как собирается конструкция:

Отмеряется и отрезается кусок медной проволоки (или RG6 кабеля) длиной, равной L R .
Сворачивается петля подходящего диаметра, после чего к ее концам припаивается кабель, идущий к ресиверу. Если вместо медной проволоки используется RG6, то предварительно снимается изоляция с его концов, примерно на 1-1,5 см (центральную жилу очищать не надо, она в процессе не участвует).
Петля устанавливается на подставку.
На кабель к ресиверу накручивается F разъем (штекер).

Заметим, несмотря на простоту конструкции, она наиболее эффективна для приема «цифры», при условии, что правильно проведены расчеты.

Комнатная антенна МВ и ДМВ своими руками

Если помимо ДМВ есть желание принимать и МВ, можно собрать простую мультиволновку, ее чертеж с размерами представлен ниже.

Для усиления сигнала в данной конструкции используется готовый блок SWA 9, если возникли проблемы с его приобретением, можно использовать самодельное устройство, схема которого была приведена выше (см. рис. 2).

Важно соблюдать угол между лепестками, выход за пределы указанного диапазона существенно отражается на качестве «картинки».

Несмотря на то, что такое устройство значительно проще логопериодической конструкции с волновым каналом, тем не менее, оно показывает неплохие результаты, если сигнал достаточной мощности.

Антенна восьмерка для цифрового ТВ своими руками

Рассмотрим еще один распространенный вариант конструкции для приема «цифры». В основу положена классическая схема для ДМВ диапазона, из-за своей формы получившей название «Восьмерка» или «Зигзаг».

Рис. 6. Эскиз и реализация цифровой восьмерки

Размеры конструкции:

внешние стороны ромба (А) – 140 мм;
внутренние стороны (В) – 130 мм;
расстояние до рефлектора (С) – от 110 до 130 мм;
ширина (D) – 300 мм;
шаг между прутьями (Е) – от 8 до 25 мм.

Место подключения кабеля в точках 1 и 2.Требования к материалу такие же, как у конструкции «Ромб», о которой рассказывалось в начале статьи.

Самодельная антенна для DBT T2

Собственно, все перечисленные выше примеры способны принимать DBT T2, но для разнообразия приведем эскиз еще одной конструкции, называемой в народе «Бабочка».

В качестве материала можно использовать пластины из меди, латуни, алюминия или дюрали. Если конструкцию планируется устанавливать на улице, то последние два варианта не подходят.

Итог: на каком варианте остановиться?

Как ни странно, но самый простой вариант наиболее действенный, поэтому «петля» лучше всего подходит для приема «цифры» (рис. 4). Но, если требуется принимать и другие каналы в дециметровом диапазоне, то лучше остановиться на «Зигзаге» (рис. 6).

Антенна для телевизора должна быть направлена в сторону ближайшего активного ретранслятора, чтобы выбрать нужное положение, следует вращать конструкцию, пока мощность сигнала не станет удовлетворительной.

Если, не смотря на наличие усилителя и рефлектора, качество «картинки» оставляет желать лучшего, можно попробовать установить конструкцию на мачту.

В этом случае необходимо обязательно установить молниезащиту, но это уже тема другой статьи.

Хотя телевидение постоянно развивается, расширение сети и увеличение возможностей телевизионной аппаратуры не являются гарантией высокого качества картинки. Специфика ТВ-сигнала ограничивает расстояние, на которое он может быть передан. В горной местности и в удалённых от вышки областях несущие волны приходят сильно ослабленными, что приводит к невозможности приёма отдельных каналов.

Кроме того, неправильное конструкционное решение и форма антенны, ошибки в ее установке, удалённость от приёмо-передающего радиотехнического устройства – всё это также отрицательно сказывается на уровне картинки.

Решением данной проблемы будет создание антенного усилителя для цифрового телевидения своими руками.

Особенности и схема антенного усилителя

Усилитель – это аппарат, предназначенный для усиления плохого, непостоянного ТВ-сигнала антенны. Преимущества данного прибора следующие:

усиление телесигнала в достаточно широкой частотной полосе;
возможность приёма даже очень слабого ТВ-сигнала;
бесшумность работы.

К минусам же относится:

риск того, что устройство самовозбудится;
сигналы большой мощности в диапазоне метровых волн могут привести к перегрузке устройства;
восприимчивость к воздействию токов грозовых разрядов;
пассивные потери на выходе.

На схемах антенных усилителей своими руками указано, каким образом должно осуществляться подключение аппарата к телевизору. Телевизионный кабель идёт к усиливающему сигнал устройству, а затем сигнал попадает в телевизор. Эта схема универсальна.

Усилитель антенны для ДМВ

Современное цифровое телевидение – это вещание на дециметровых волнах (ДМВ). Диапазон частот – от 470 до 1270 МГц. Самым простым решением для осуществления дальнего и сверхдальнего приёма телесигнала в диапазоне ДМВ является применение конструктивно несложной антенны с размещённым недалеко от неё усилителем, который вполне по силам сделать собственноручно.

Антенный усилитель ДМВ своими руками обязан обладать значительным коэффициентом усиления, создавать минимум шума при работе и быть устойчивым к температурным перепадам

Простое конструкционное исполнение, доступность исходных материалов, необходимых для его создания и отсутствие склонности к самовозбуждению – вот еще важные требования к такому аппарату.

Антенный усилитель для FM-приёмника

Чтобы изготовить антенный усилитель fm в домашних условиях, потребуется:

круглая алюминиевая пластина большого размера;
кусок медной проволоки;
тракторный резиновый ремень;
телевизионный кабель;
металлический кронштейн (лучше алюминий);
переходник;
саморезы – 4 шт., гайки – 2 шт., болты – 2 шт., шайбы – 2 шт.

Также необходимо подготовить молоток, отвёртку, гаечный ключ, дрель, плоскогубцы и паяльник. Ещё нужно озаботиться наличием изоленты.

Вот краткая инструкция как правильно сделать антенный усилитель для FM-приёмника:

В пластине из алюминия проделать отверстие требуемого размера
Отрезать от тракторной резины 1 большой кусок и сделать три аналогичных отверстия.
В кронштейне просверлить такие же отверстия, не забыть и про отверстия для крепежа антенны.
Согнуть проволоку, сделать в ней отверстия, концы соединить при помощи самореза.
Подсоединить переходник к кабелю и заизолировать соединение.
Собрать все элементы прибора в одно целое, используя болты с шайбами и гайками, саморезы. Крепление контактов кабеля на проволоку заизолировать изолентой.

Правила выбора усилителя сигнала

Выбирая антенный усилитель, нужно внимательно изучить следующие моменты:

удалённость от ретранслятора (оптимальное значение 10 – 150 км);
частотный диапазон;
величину телесигнала на выходе устройства (желательно – 100дБ на мкВ);
коэффициент усиления (не должен быть меньше 40 дБ);
вид техники, которая нуждается в усилении сигнала;
уровень производимого шума (не должен быть больше 3 дБ);
требуемая для работы сила тока (обычно, это от 30 до 60 А);
месторасположение (вблизи прибора или на приёмнике).

Антенный усилитель – это радиотехнический прибор, позволяющий улучшить качество приёма телесигнала. Если у вас проблемы с телевизионной картинкой, то не поленитесь сделать данное устройство.

Как видно на фото антенного усилителя, аппарат даже самой простой конструкции значительно увеличит уровень принимаемого сигнала.

Фото антенного усилителя своими руками

В последнее время большое распространение получило вещание телевидения на ДМВ. Однако из-за малых мощностей ретрансляторов, специфики распространения ДМВ и низкой чувствительности телевизоров зоны уверенного приема телесигналов небольшие. Приходится применять сложные антенны с большим усилением и малошумящие антенные усилители. Предлагаемый антенный усилитель несложен по конструкции, прост в наладке и имеет следующие параметры:

Полоса усиливаемых частот, . . . . 470...790 МГц Неравномерность АЧХ, . . . . . . . 3 Дб Коэффициент усиления,. . . . . . . 12 Дб Входное сопротивление. . . . . . . 75 Ом Выходное сопротивление. . . . . . 75 Ом Напряжение питания,. . . . . . . . 12 B Потребляемый ток, . . . . . . . . 12 mA

Входная цепь (рис. 1), выполненная в виде Т-образного фильтра верхних частот и состоящая из элементов Cl , C2 , L1 и L2 , обеспечивает согласование усилителя с антенной. Два каскада усиления собраны по схеме с общим эмиттером. Стабилизация режимов транзисторов по постоянному току осуществляется с помощью отрицательных обратных связей через резисторы R1 и R4 . Такая схема стабилизации позволяет непосредственно заземлить эмиттерные выводы транзисторов, что обеспечивает высокий устойчивый коэффициент усиления каскадов. Малые сопротивления резисторов нагрузок каскадов исключают возможность возбуждения усилителя на низких частотах. Питание усилителя осуществляется по сигнальному кабелю напряжением +12В от СКД телевизора, согласно рис. 2. Дроссель L3 и конденсатор С7 предназначены для разделения постоянного напряжения и высокочастотного сигнала. В усилителе постоянное напряжение через резистор R6 питает его каскады, а высокочастотный сигнал через конденсатор С6 подается в кабель снижения.

Усилитель смонтирован на плате размерами 60 x37мм , изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм . Транзисторы вставлены в отверстия диаметром 6мм , просверленные в плате, а монтаж выполнен на опорных точках, вырезанных резаком в фольге (рис. 3). Катушка L1 , конденсаторы С1 , С6 и резистор R6 подпаиваются одним концом непосредственно к центральной жиле кабеля. Экранирующий корпус изготавливают из меди толщиной 0,2...0,4 мм . Плата подпаивается в нескольких точках к стенкам корпуса. Экранирующие оплетки кабелей припаиваются непосредственно к корпусу. Вход и выход кабелей из корпуса дополнительно герметизируется клеем “суперцемент” или аналогичным, водостойким.

Фильтр разделения напряжения питания и высокочастотного сигнала конструктивно следует собрать в отдельном медном корпусе (рис. 4). С одной стороны на корпусе укреплено гнездо для подключения кабеля снижения антенны, а с другой - штекер для подключения непосредственно к гнезду антенного входа телевизора. Опорную точку для подведения напряжения питания можно изготовить из стеклянного изолятора выводов бумажного конденсатора МБГЧ-1 или аналогичного.

В усилителе могут быть применены резисторы МЛТ-0,125 , МЛТ-0,25 , конденсаторы КМ , КД , КПК-МН , транзисторы ГТ329, ГТ341, ГТ361, КТ372, дроссель L3 - ДМ 0,1-10 или же двадцать витков провода ПЭЛШО-0,1 намотанных на стержне Ф600 2,74Х12,7 мм . Катушки L1 и L2 бескаркасные, L1 имеет 10 витков провода ПЭЛ-0,5 , а L2 - 2 витка провода ПЭЛ-0,8 , намотка рядовая, на оправке диаметром 5 мм .

Настройка антенного усилителя не вызывает затруднений. Подбором резисторов R1 и R4 устанавливают токи транзисторов VT1 и VT2 соответственно 3 и 5 мА . Конденсатор С2 подстраивают по наилучшему качеству изображения. После настройки усилителя на корпус надевается крышка из меди и пропаивается по всему периметру. Усилитель необходимо установить в непосредственной близости от антенны.

Все мы прекрасно понимаем, что любую антенну, различные сумматоры и разветвители в наши дни можно купить. Но если Вы читаете данную заметку, значит заинтересованы в том, чтобы узнать устройство тех самых сумматоров ТВ сигнала, конструкции антенн и, возможно, попробовать сделать их своими руками. Ведь это намного интереснее и познавательнее.

Отмотаем свой разум на 15-20 лет назад и вспомним советские телевизоры, как правило, оснащенные двумя раздельными антенными гнездами: одно для антенны метрового диапазона волн, а второе - для дециметрового, что достаточно удобно при использовании раздельных антенн для этих диапазонов. Как правило, импортные телевизоры, а также и современные отечественные являются многостандартными и имеют только одно антенное гнездо, и при наличии раздельных антенн метрового и дециметрового диапазонов для их подключения к таким телевизорам требуется предварительно сложить сигналы антенн. Для сложения можно использовать устройство, схема которого показана на рис. ниже.

Оно обеспечивает поступление сигналов от обеих антенн к телевизору практически без ослабления и, в то же время, не допускает проникания сигнала от одной антенны в фидер другой. Для этого устройство содержит фильтр нижних частот (L2, L3, СЗ) и фильтр верхних частот (Cl, L1, C2). Катушки L1 и L3 одинаковые - они наматываются на каркасах диаметром 4 мм и содержат по 2 витка провода ПЭТВМ диаметром 0,475 мм. Индуктивность каждой катушки 0,03 мкГн. Катушка L2 наматывается на таком же каркасе тем же проводом, но содержит 3 витка, а ее индуктивность 0,056 мкГн. Намотка всех катушек рядовая, виток к витку. Оси катушек должны быть взаимно перпендикулярны. Все соединительные проводники должны быть минимальной длины. Устройство помещается в металлическую коробочку, к которой припаиваются оплетки кабелей. Можно также использовать высокочастотные разъемы. Антенны могут быть любыми - одноканальными или многоканальными.

Другой путь решения указанной проблемы состоит в использовании всеволновой или широкополосной антенны, принимающей сигналы всех метровых и дециметровых каналов, которую устроит наличие у телевизора одного антенного гнезда. Одна из таких универсальных антенн приведена на рис. ниже.

Она состоит из двух антенн: метровой и дециметровой, соединенных в точках В и Г параллельно и подключенных к общему фидеру. При этом отсутствует влияние одной антенны на другую. Сигналы, принятые антенной метровых волн, поступают в фидер и не ответвляются в цепь дециметровой антенны, а сигналы, принятые дециметровой антенной, поступают в фидер и не ответвляются в цепь метровой антенны. Такое соединение обеспечивает хорошее согласование антенн с фидером. Еще одно интересное свойство этой антенны состоит в том, что она в диапазоне метровых волн способна принимать сигналы как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией. Антенна метрового диапазона в развернутом на плоскость виде показана на рис. ниже.

Прием сигналов дециметрового диапазона осуществляется семиэлементной антенной типа “Волновой канал”. Она состоит из петлевого вибратора, сдвоенного рефлектора и четырех директоров. Сигналы, принятые петлевым вибратором, поступают по двухпроводной линии к точкам В-Г и далее в фидер. Два следующих отрезка двухпроводной линии: первый между точками В-Г и А-Б и второй между точками А-Б и Ж-3 препятствуют ответвлению дециметровых сигналов в цепь веерного вибратора по следующей причине. Каждый из этих двух отрезков имеет длину, равную четверти длины волны средней частоты дециметрового диапазона. Второй отрезок относительно точек А-Б представляет собой разомкнутую на конце линию, входное сопротивление которой близко к нулю. Поэтому первый отрезок в точках А-Б замкнут накоротко и со стороны точек В-Г представляет собой очень большое сопротивление. Размеры вибраторов дециметровой антенны и расстояния между ними показаны на рис. ниже.

Элементы антенны крепятся на стреле, выполненной из металлической трубки диаметром 20 мм, но можно использовать и деревянный брусок сечением 40 х 40 мм. Веерный вибратор выполняется из трубок диаметром 12-10 мм. Петлевой вибратор дециметровой антенны и двухпроводную линию выполняют из целого куска трубки точно по размерам. Для поддержания постоянного расстояния между трубками двухпроводной линии можно использовать распорки из материала с низкими потерями на высокой частоте и небольшой диэлектрической проницаемостью (полистирол, фторопласт, оргстекло). Радиус закруглений при переходе от линии к вибратору не должен превышать 30 мм. Рефлектор и директоры дециметровой антенны - из трубок диаметром 8-12 мм. Расстояние между осями трубок сдвоенного рефлектора по вертикали составляет 240 мм. Веерный вибратор в точках А-Б приваривается или припаивается твердым припоем к двухпроводной линии и крепится к изоляционной пластине, выполненной из фторопласта, полистирола или оргстекла толщиной 10 мм. К ней же крепится конец стрелы. Стойка сдвоенного рефлектора может быть металлической или неметаллической. Крепление стойки и вибраторов к стреле производится любым доступным способом, важно лишь обеспечить параллельность всех вибраторов. Стрела антенны устанавливается на мачте в центре тяжести. Мачта может быть металлической, но при приеме сигналов с вертикальной поляризацией верхняя часть мачты длиной 1,5-2 метра должна быть неметаллической. Всеволновая антенна обладает следующими характеристиками. Коэффициент усиления на каналах 1-5 - 0 дБ, на каналах 6-12 - 1,3 дБ, на каналах 21-41 - 8 дБ. При необходимости увеличить коэффициент усиления в дециметровом диапазоне можно добавить несколько директоров длиной по 195 мм каждый на расстоянии 149 мм (по осям) один от другого.

Возможно, будет полезно почитать: