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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA El uso de amplificadores de antena. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Amplificadores de antena La instalación de un amplificador de antena cerca del televisor entre el alimentador y la entrada de antena del receptor de televisión proporciona un aumento en la ganancia de la ruta de recepción, es decir, mejora la sensibilidad limitada por la ganancia. Se ha demostrado que con los televisores modernos, este método no conduce a una mejora en la imagen en condiciones de largo alcance, ya que se requiere una mejora en la sensibilidad, limitada no por la ganancia, sino por el ruido. El amplificador de antena, que tiene aproximadamente el mismo nivel de ruido intrínseco que un receptor de televisión, no mejora la sensibilidad limitada por el ruido. Sin embargo, el uso de un amplificador de antena en algunos casos mejora la recepción, pero para ello debe instalarse no cerca del televisor, sino cerca de la antena, en el mástil entre la antena y el alimentador o en el espacio del alimentador, muy cerca de la antena ¿Cuál es la diferencia? El hecho es que la señal, al pasar al alimentador, sufre atenuación, su nivel disminuye. La atenuación depende de la marca del cable del que está hecho el alimentador. Además, cuanto mayor es la atenuación, mayor es la longitud del alimentador y mayor la frecuencia de la señal, es decir, el número del canal en el que se recibe la transmisión. Cuando el amplificador de antena se instala cerca del televisor, a su entrada llega una señal ya atenuada por el alimentador, y la relación señal/ruido a la entrada del amplificador de antena es menor que si el amplificador de antena se instalara cerca de la antena cuando la señal no es atenuada por el alimentador. En este caso, por supuesto, al pasar por el alimentador, la señal también se atenúa, pero el ruido también se atenúa por el mismo factor. Como resultado, la relación señal/ruido no se deteriora. Los cables de televisión de diferentes marcas se caracterizan por la dependencia de la atenuación específica de la frecuencia. Es costumbre llamar a la atenuación específica de un cable coaxial tal que una señal de cierta frecuencia pasa a través de un cable de 1 m de largo La atenuación específica se mide en dB / m y se da en libros de referencia en forma de dependencias gráficas de atenuación específica en frecuencia o en forma de tablas. En la fig. 2 muestra tales curvas para algunas marcas de cable coaxial de 1 ohmios. Usándolos, puede calcular la atenuación de la señal en el cable para una cierta longitud en cualquier canal de frecuencia del rango de metros o decímetros. Para hacer esto, debe multiplicar el valor de la atenuación específica obtenido de la figura por la longitud del alimentador, expresada en metros. El resultado es la atenuación de la señal en decibelios. El tipo de cable más común para un alimentador es RK 75-4-11, su atenuación específica es de 0 ... 05 dB / m en el rango de canales 0-08, 1 ... 5 dB / m en el rango de canales 0-12 y 0...15 dB/m en el rango de canales 6-12. Por lo tanto, con una longitud de alimentador de 0 m, la atenuación de la señal en el alimentador en el canal 25 será de solo 0 dB, lo que corresponde a una disminución en el voltaje de la señal de 37 veces, y con una longitud de alimentador de 21 m, la atenuación en el canal 69 será de 20 dB (disminución de 12 veces). En el rango de decímetros, con una longitud de alimentación de 3 m, la atenuación será igual a 1 ... 41 dB, según el número de canal, lo que corresponde a una disminución en el voltaje de la señal de 50 ... 12 veces, y con una longitud de alimentador de 7 m - 5 ... 2 dB (reducción de señal en 38 ... 20 veces). Por lo tanto, con una longitud de alimentador de 50 m, incluso en el canal 12, la señal que pasa a través del alimentador se reduce a más de la mitad, y la relación señal/ruido en la entrada de TV también se reduce a más de la mitad. Si instala un amplificador de antena antes de que la señal ingrese al alimentador, con el mismo nivel de ruido de entrada del amplificador de antena que el del televisor, duplicará con creces la relación señal-ruido. Se obtendrá una ganancia aún más significativa con un alimentador de mayor longitud o cuando se reciba una señal en el rango de decímetros. La ganancia necesaria y bastante suficiente del amplificador de antena debe ser igual a la atenuación de la señal en el alimentador. No tiene sentido utilizar amplificadores de antena con una ganancia superior a la requerida. Hay varios tipos de amplificadores de antena disponibles. Los más utilizados son los amplificadores de antena del rango de metros del tipo UTDI-I-III (amplificador de banda de televisión individual para frecuencias de los rangos I-III). Están diseñados para los 12 canales del rango del medidor y contienen una fuente de alimentación de CA incorporada con un voltaje de 220 V. El diseño del amplificador le permite instalarlo en un mástil cerca de una antena alimentada por un alimentador sin tendido. cables adicionales. La ganancia del amplificador UTDI-I-III es de al menos 12 dB (4 veces en voltaje), y el nivel de su propio ruido es ligeramente inferior al nivel del propio ruido de los receptores de televisión en blanco y negro y en color. Si los amplificadores UTDI-I-III son de gama y están diseñados para amplificar la señal de televisión por cualquiera de los 12 canales de la gama del medidor, entonces los amplificadores de antena del tipo UTKTI (amplificador de transistor de canal de televisión individual) son monocanal y están diseñados para amplificar la señal de un solo canal de frecuencia bien definido del rango del medidor. El número de canal se indica después de la designación del tipo de amplificador. Entonces, UTKTI-1 significa que el amplificador está diseñado para amplificar la señal en el primer canal de frecuencia y UTKTI-8 para amplificar la señal en el octavo canal. Los amplificadores de tipo UTKTI también tienen una fuente de alimentación de 220 V CA incorporada. El nivel de ruido intrínseco de los amplificadores de este tipo es algo menor que el del tipo UTDI-I-III. La potencia consumida de la red eléctrica de CA UTDI-I-III no supera los 1 W y UTKTI - 5 W. Debido a que la transmisión de televisión en el rango de decímetros se está generalizando y la atenuación de la señal en el alimentador en este rango aumenta, el uso de amplificadores de antena diseñados para este rango se vuelve relevante. Por ejemplo, un amplificador del tipo UTAI-21-41 (amplificador de antena de televisión individual, diseñado para 21-41 canales) con una ganancia de al menos 14 dB en el rango de frecuencia de 470 ... 638 MHz. Anteriormente, a pesar del lanzamiento de amplificadores de antena industriales, en las revistas "Radio" y en las colecciones "Para ayudar a los radioaficionados" se proporcionó una gran cantidad de descripciones y diagramas de amplificadores de antena para producción propia. En los últimos años, tales publicaciones se han vuelto raras. Así, en la colección "Para ayudar al radioaficionado" número 101, p. 24-31 se da una descripción muy detallada de un amplificador de antena de banda estrecha con una característica de frecuencia de amplitud sintonizable por O. Prystaiko y Yu. Pozdnyakov. El amplificador está sintonizado en uno de los canales del rango del medidor mediante un condensador recortador, el ancho de banda del amplificador es de 8 MHz y la ganancia es de 22 ... 24 dB. El amplificador está alimentado por un voltaje constante de 12 V. Tiene sentido usar dicho amplificador solo cuando las transmisiones se reciben a través de un canal específico, ya que no es posible reconstruir el amplificador instalado en el mástil.
Mucho más a menudo existe la necesidad de un amplificador de antena de banda ancha capaz de amplificar las señales de todos los programas de televisión recibidos por la antena. En la fig. 7. 1 muestra un diagrama esquemático de un amplificador de antena diseñado para amplificar todos los canales de 12 metros, desarrollado por I. Nechaev. A una tensión de 12 V, la ganancia es de 25 dB con un consumo de corriente de 18 mA. El amplificador está montado sobre transistores de bajo ruido con una figura de ruido de unos 3 dB. Los diodos conectados en paralelo espalda con espalda en la entrada protegen los transistores del amplificador de daños por descargas de rayos. Ambas etapas se ensamblan según el esquema con un emisor común. El condensador C6 proporciona corrección de la respuesta de frecuencia del amplificador en las frecuencias más altas. Para estabilizar el modo transistor, el amplificador está cubierto por una retroalimentación negativa desde el emisor del segundo transistor hasta la base del primero. Para evitar la autoexcitación del amplificador debido a la retroalimentación parásita entre las etapas a través de la fuente de alimentación, se utiliza un filtro de aislamiento R4, C1. Los terminales de entrada del amplificador están conectados al alimentador en las inmediaciones de la antena, donde la señal aún no se ha debilitado al pasar por el alimentador. La salida del amplificador está conectada al alimentador que va al televisor. A través del núcleo central de esta parte del alimentador, la tensión de alimentación se suministra al amplificador a través del estrangulador L1. A través del mismo inductor, se suministra al conductor central del conector de antena del televisor un voltaje de + 12 V. La señal del conector de antena del televisor a la entrada del selector de canales debe alimentarse a través de un capacitor de aislamiento de 3000 pF. . Los choques están enrollados en núcleos de ferrita cilíndricos con un diámetro de 3 mm y una longitud de 10 mm con un cable PEL o PEV con un diámetro de 0 mm, vuelta a vuelta. Cada inductor contiene 2 vueltas. Antes de enrollar, el núcleo debe envolverse con dos capas de película lavsan, y después de enrollar, las vueltas se fijan con barniz de poliestireno o esmalte. En la revista Radio, 20, No. 1992, p. 6-38. A. Komok propuso otro amplificador de antena, diseñado para el rango de decímetros de 470 ... 790 MHz (21 ... 60 canales). Su diagrama esquemático se muestra en la fig. 7.
La ganancia de este amplificador en la banda de paso es de 30 dB cuando se alimenta con un voltaje de 12 V, y el consumo de corriente no supera los 12 mA. Ambas etapas se ensamblan de acuerdo con un circuito de emisor común en transistores de microondas con un bajo nivel de ruido intrínseco. El límite inferior del ancho de banda del amplificador está limitado por el filtro de paso alto de entrada, y el límite superior está limitado por las capacitancias parásitas de los transistores y el cableado. Gracias a las resistencias R1 y R3, se proporciona compensación de temperatura del modo transistor. La bobina de filtro de paso alto L1 está enrollada con un cable PEV-2 con un diámetro de 0 mm y contiene 8 vueltas. El bobinado se lleva a cabo en un mandril con un diámetro de 2 mm vuelta a vuelta, después de lo cual se retira la bobina del mandril. La energía, como para el amplificador Nechaev, se suministra a través del alimentador a través de los estranguladores del diseño descrito anteriormente. El autor usó transistores sin paquete en el amplificador, que requieren un sellado cuidadoso. También podemos recomendar el uso de transistores de caja KT5A, que son más asequibles y resistentes a los cambios en las condiciones climáticas. Una descripción detallada de este amplificador se encuentra en la revista "Radio Amateur", 4, No. 399, p. 1993. Como se señaló, el propósito principal del amplificador de antena es compensar la atenuación de la señal en el alimentador. Cuando se utiliza un amplificador de antena, la sensibilidad limitada por el ruido, es decir, la capacidad de recibir una señal débil, está determinada por la relación señal-ruido ya no en la entrada del receptor de televisión, sino en la entrada del amplificador de antena. Por lo tanto, instalar un amplificador de antena cerca de una antena requerirá un nivel de señal de entrada más bajo para lograr cierta sensibilidad limitada por ruido que instalarlo cerca de un televisor. Por lo tanto, es posible recibir una señal más débil con mejor calidad. El uso de un amplificador de antena hace posible el uso deliberado de alimentadores de una longitud tan larga que, en ausencia de un amplificador, atenuarían el nivel de la señal a un nivel inaceptable. La necesidad de usar un alimentador largo surge a veces en áreas cerradas, cuando el receptor de televisión está ubicado en un hueco y la antena receptora instalada cerca de la casa está cubierta por colinas en el camino hacia el transmisor. Al mismo tiempo, las antenas de televisión instaladas a una distancia de 100 ... 200 m de este edificio brindan una recepción bastante confiable con buena calidad de imagen debido al hecho de que no están cubiertas por una barrera local. En tales condiciones, la recepción normal se puede lograr de una de dos maneras: aumentando la altura del mástil de la antena, que suele ser una tarea muy difícil, o instalando la antena en un área abierta, a una distancia de 100 .. 200 m de la casa. Luego, para conectar la antena al receptor de televisión, deberá usar un alimentador largo. Es fácil calcular que con una longitud de alimentación de 200 m, el cable marca RK 75-4-11 a la frecuencia del canal 12 crea una atenuación de 30 dB, lo que corresponde a una disminución en el voltaje de la señal de 31 veces, lo que , por regla general, está por debajo del umbral de sensibilidad de un receptor de televisión. La instalación de un amplificador de antena con al menos la misma ganancia en la salida de la antena compensará la atenuación de la señal en un alimentador largo y garantizará el funcionamiento normal del televisor. Si la ganancia de un amplificador no es suficiente, puede encender dos amplificadores en serie uno tras otro. En este caso, la ganancia resultante será igual a la suma de las ganancias de los amplificadores, si se expresan en decibelios. Con un alimentador muy largo y la necesidad de amplificar la señal en más de 30 dB, cuando hay que utilizar dos o más amplificadores de antena, para evitar sobrecargas o autoexcitación, no instale todos los amplificadores en un solo lugar. En estas condiciones, el primer amplificador se instala a la salida de la antena, es decir, a la entrada del alimentador, y los siguientes amplificadores se instalan en el alimentador aproximadamente a la misma distancia entre sí. Estas distancias se eligen de modo que la atenuación de la señal en la sección de alimentación entre los dos amplificadores sea aproximadamente igual a la ganancia del amplificador. De las dependencias de la atenuación específica de la frecuencia para cables coaxiales de diferentes marcas (Fig. 2), se pueden sacar ciertas conclusiones. Los cables de las marcas RK 1-75-2 y RK 13-75-2 tienen una atenuación específica suficientemente grande incluso en el rango de ondas de metros, no deben usarse en el rango de decímetros. Los cables de las marcas RK 21-75-7, RK 15-75-9, RK 13-75-13 y RK 11-75-17 tienen una atenuación específica menor, pero en comparación con RK 17-75-4, especialmente en el rango de decímetros . Si, con una longitud de alimentación de 11 m a una frecuencia de 50 MHz (canal 620), el cable RK 39-75-4 introduce una atenuación de 11 dB (atenuación de la tensión de la señal en 16 veces), entonces, en las mismas condiciones, el RK 6-3-75 introduce una atenuación de 9 dB (atenuación de 13 veces), y RK 9-5-3 - 75 dB (atenuación de 13 veces). Por lo tanto, una buena elección de la marca de cable para un alimentador en el rango de decímetros puede elevar varias veces el nivel de la señal en la entrada del televisor, incluso sin usar un amplificador de antena. Podemos ofrecer un consejo bastante sencillo a la hora de elegir un cable: cuanto mayor sea el diámetro del cable, menos atenuación introduce. Como alimentador de televisión se utiliza siempre un cable coaxial con una impedancia característica de 75 ohmios.
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