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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA O uso de amplificadores de antena. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Amplificadores de antena A instalação de um amplificador de antena próximo à TV entre o alimentador e a entrada da antena do receptor de televisão proporciona um aumento no ganho do caminho de recepção, ou seja, melhora a sensibilidade limitada pelo ganho. Foi demonstrado que nas televisões modernas esse método não leva a uma melhora na imagem em condições de longo alcance, pois é necessária uma melhora na sensibilidade, limitada não pelo ganho, mas pelo ruído. O amplificador de antena, tendo aproximadamente o mesmo nível de ruído intrínseco de um receptor de televisão, não melhora a sensibilidade limitada pelo ruído. No entanto, o uso de um amplificador de antena em alguns casos melhora a recepção, mas para isso deve ser instalado não perto da TV, mas perto da antena, no mastro entre a antena e o alimentador ou no vão do alimentador, próximo ao a antena. Qual é a diferença? O fato é que o sinal, passando para o alimentador, sofre atenuação, seu nível diminui. A atenuação depende da marca do cabo do qual o alimentador é feito. Além disso, quanto maior a atenuação, maior o comprimento do alimentador e maior a frequência do sinal, ou seja, o número do canal no qual a transmissão é recebida. Quando o amplificador de antena é instalado próximo à TV, um sinal já atenuado pelo alimentador chega à sua entrada e a relação sinal-ruído na entrada do amplificador de antena é menor do que se o amplificador de antena fosse instalado próximo à antena quando o sinal não é atenuado pelo alimentador. Nesse caso, claro, passando pelo alimentador, o sinal também é atenuado, mas o ruído também é atenuado pelo mesmo fator. Como resultado, a relação sinal-ruído não se deteriora. Os cabos de televisão de diferentes marcas são caracterizados pela dependência da atenuação específica da frequência. Costuma-se chamar a atenuação específica de um cabo coaxial de modo que um sinal de uma determinada frequência passe por um cabo de 1 m de comprimento. A atenuação específica é medida em dB / m e é fornecida em livros de referência na forma de dependências gráficas de atenuação específica em frequência ou na forma de tabelas. Na fig. 2 mostra essas curvas para algumas marcas de cabo coaxial de 1 ohms. Usando-os, você pode calcular a atenuação do sinal no cabo para um determinado comprimento em qualquer canal de frequência da faixa do medidor ou do decímetro. Para isso, é necessário multiplicar o valor da atenuação específica obtida na figura pelo comprimento do alimentador, expresso em metros. O resultado é a atenuação do sinal em decibéis. O tipo de cabo mais comum para um alimentador é o RK 75-4-11, sua atenuação específica é de 0 ... 05 dB / m na faixa dos canais 0-08, 1 ... 5 dB / m na faixa de canais 0-12 e 0...15 dB/m na faixa dos canais 6-12. Assim, com um comprimento do alimentador de 0 m, a atenuação do sinal no alimentador do 25º canal será de apenas 0 dB, o que corresponde a uma diminuição da tensão do sinal em 37 vezes, e com um comprimento do alimentador de 21 m, a atenuação no 69º canal será de 20 dB (redução de 12 vezes). Na faixa do decímetro, com comprimento do alimentador de 3 m, a atenuação será igual a 1 ... 41 dB, dependendo do número do canal, o que corresponde a uma diminuição da tensão do sinal em 50 ... 12 vezes, e com um comprimento do alimentador de 7 m - 5 ... 2 dB (redução do sinal em 38 ... 20 vezes). Assim, com um comprimento do alimentador de 50 m, mesmo no canal 12, o sinal que passa pelo alimentador é reduzido para mais da metade, e a relação sinal/ruído na entrada da TV também será reduzida para mais da metade. Se você instalar um amplificador de antena antes que o sinal entre no alimentador, com o mesmo nível de ruído de entrada do amplificador de antena e da TV, você mais que dobrará a relação sinal/ruído. Um ganho ainda mais significativo será obtido com um comprimento maior do alimentador ou ao receber um sinal na faixa de decímetros. O ganho necessário e bastante suficiente do amplificador da antena deve ser igual à atenuação do sinal no alimentador. Não faz sentido usar amplificadores de antena com ganho maior que o necessário. Vários tipos de amplificadores de antena estão disponíveis. Os mais amplamente utilizados são os amplificadores de antena da faixa do medidor do tipo UTDI-I-III (amplificador de banda de televisão individual para frequências das faixas I-III). Eles são projetados para todos os 12 canais da faixa do medidor e contêm uma fonte de alimentação CA integrada com tensão de 220 V. O design do amplificador permite instalá-lo em um mastro próximo a uma antena alimentada por um alimentador sem colocar fios adicionais. O ganho do amplificador UTDI-I-III é de pelo menos 12 dB (4 vezes em tensão) e o nível de seu próprio ruído é ligeiramente inferior ao nível do próprio ruído dos receptores de televisão em preto e branco e em cores. Se os amplificadores UTDI-I-III forem de alcance e forem projetados para amplificar um sinal de televisão em qualquer um dos 12 canais do alcance do medidor, os amplificadores de antena do tipo UTKTI (amplificador de transistor de canal de televisão individual) são de canal único e são projetados para amplificar o sinal de apenas um canal de frequência bem definido da faixa do medidor. O número do canal é indicado após a designação do tipo de amplificador. Portanto, UTKTI-1 significa que o amplificador foi projetado para amplificar o sinal no primeiro canal de frequência e UTKTI-8 para amplificar o sinal no oitavo canal. Os amplificadores do tipo UTKTI também possuem uma fonte de alimentação de 220 V CA integrada. O nível de ruído intrínseco dos amplificadores deste tipo é um pouco menor que o do tipo UTDI-I-III. A energia consumida da rede elétrica UTDI-I-III não excede 1 W e UTKTI - 5 W. Devido ao fato de que a transmissão de televisão na faixa do decímetro está se tornando mais difundida e a atenuação do sinal no alimentador nessa faixa é aumentada, o uso de amplificadores de antena projetados para essa faixa torna-se relevante. Por exemplo, um amplificador do tipo UTAI-21-41 (amplificador de antena de televisão individual, projetado para 21-41 canais) com ganho de pelo menos 14 dB na faixa de frequência de 470 ... 638 MHz. Anteriormente, apesar do lançamento de amplificadores de antena industriais, nas revistas "Radio" e nas coleções "To Help the Radio Amateur" era fornecido um grande número de descrições e diagramas de amplificadores de antena para produção própria. Nos últimos anos, tais publicações tornaram-se raras. Assim, na coletânea “Para ajudar o radioamador” edição 101, p. 24-31 é dada uma descrição muito detalhada de um amplificador de antena de banda estreita com uma característica de frequência de amplitude sintonizável por O. Prystaiko e Yu. Pozdnyakov. O amplificador é sintonizado em um dos canais da faixa do medidor por um capacitor trimmer, a largura de banda do amplificador é de 8 MHz e o ganho é de 22 ... 24 dB. O amplificador é alimentado por uma tensão constante de 12 V. Faz sentido usar esse amplificador apenas quando as transmissões são recebidas por um canal específico, pois não é possível reconstruir o amplificador instalado no mastro.
Muito mais frequentemente, é necessário um amplificador de antena de banda larga capaz de amplificar os sinais de todos os programas de televisão recebidos pela antena. Na fig. 7. 1 mostra um diagrama esquemático de um amplificador de antena projetado para amplificar todos os canais de 12 metros, desenvolvido por I. Nechaev. Com uma tensão de 12 V, o ganho é de 25 dB com um consumo de corrente de 18 mA. O amplificador é montado em transistores de baixo ruído com uma figura de ruído de cerca de 3 dB. Os diodos conectados em paralelo na entrada protegem os transistores do amplificador contra danos causados por descargas elétricas. Ambos os estágios são montados de acordo com o esquema com um emissor comum. O capacitor C6 fornece correção da resposta de frequência do amplificador nas frequências mais altas. Para estabilizar o modo transistor, o amplificador é coberto por realimentação negativa do emissor do segundo transistor para a base do primeiro. Para evitar a autoexcitação do amplificador devido ao feedback parasita entre os estágios através da fonte de alimentação, é usado um filtro de isolamento R4, C1. Os terminais de entrada do amplificador são conectados ao alimentador nas imediações da antena, onde o sinal ainda não foi enfraquecido ao passar pelo alimentador. A saída do amplificador é conectada ao alimentador que vai para a TV. Através do núcleo central desta parte do alimentador, a tensão de alimentação é fornecida ao amplificador através do indutor L1. Através do mesmo indutor, uma tensão de + 12 V é fornecida ao condutor central do conector da antena da TV. O sinal do conector da antena da TV para a entrada do seletor de canal deve ser alimentado por um capacitor de isolamento de 3000 pF . Os estrangulamentos são enrolados em núcleos de ferrite cilíndricos com diâmetro de 3 mm e comprimento de 10 mm com um fio PEL ou PEV com diâmetro de 0 mm, volta a volta. Cada indutor contém 2 voltas. Antes do enrolamento, o núcleo deve ser envolvido com duas camadas de filme lavsan e, após o enrolamento, as voltas são fixadas com verniz de poliestireno ou esmalte. Uma descrição mais detalhada do amplificador, um desenho de uma placa de circuito impresso e a colocação de peças nela são fornecidos na revista Radio, 20, nº 1992, p. 6-38. Outro amplificador de antena, projetado para a faixa de decímetros de 470 ... 790 MHz (21 ... 60 canais), foi proposto por A. Komok. Seu diagrama esquemático é mostrado na fig. 7.
O ganho deste amplificador na banda passante é de 30 dB quando alimentado por uma tensão de 12 V, e o consumo de corrente não ultrapassa 12 mA. Ambos os estágios são montados de acordo com um circuito de emissor comum em transistores de micro-ondas com baixo nível de ruído intrínseco. O limite inferior da largura de banda do amplificador é limitado pelo filtro passa-alta de entrada e o limite superior é limitado pelas capacitâncias parasitas dos transistores e da fiação. Graças aos resistores R1 e R3, é fornecida compensação de temperatura do modo transistor. A bobina do filtro passa-alto L1 é enrolada com um fio PEV-2 com diâmetro de 0 mm e contém 8 voltas. O enrolamento é realizado em um mandril com diâmetro de 2 mm volta a volta, após o que a bobina é removida do mandril. A energia, como para o amplificador Nechaev, é fornecida através do alimentador através das bobinas do projeto descrito acima. O autor usou transistores sem embalagem no amplificador, que requerem vedação cuidadosa. Também podemos recomendar o uso de transistores de caixa KT5A, que são mais acessíveis e resistentes a mudanças nas condições climáticas. Uma descrição detalhada deste amplificador é colocada na revista "Radio Amateur", 4, nº 399, p. 1993. Conforme observado, o principal objetivo do amplificador de antena é compensar a atenuação do sinal no alimentador. Ao usar um amplificador de antena, a sensibilidade limitada ao ruído, ou seja, a capacidade de receber um sinal fraco, é determinada pela relação sinal-ruído não mais na entrada do receptor de televisão, mas na entrada do amplificador da antena. Portanto, instalar um amplificador de antena perto de uma antena exigirá um nível de sinal de entrada mais baixo para atingir uma certa sensibilidade limitada a ruído do que instalá-lo perto de uma TV. Assim, é possível receber um sinal mais fraco com melhor qualidade. O uso de um amplificador de antena permite o uso deliberado de alimentadores de comprimento tão longo que, na ausência de um amplificador, atenuaria o nível do sinal a um nível inaceitável. A necessidade de usar um alimentador longo às vezes surge em áreas fechadas, quando o receptor de televisão está localizado em um buraco e a antena receptora instalada perto da casa é coberta por morros no caminho para o transmissor. Ao mesmo tempo, as antenas de televisão instaladas a uma distância de 100 ... 200 m deste edifício proporcionam uma recepção bastante confiável com boa qualidade de imagem devido ao fato de não serem cobertas por uma barreira local. Nessas condições, a recepção normal pode ser alcançada de duas maneiras: aumentando a altura do mastro da antena, o que geralmente é uma tarefa muito difícil, ou instalando a antena em uma área aberta, a uma distância de 100 .. .200 m da casa. Então, para conectar a antena ao receptor de televisão, você precisará usar um alimentador longo. É fácil calcular que, com um comprimento de alimentador de 200 m, o cabo da marca RK 75-4-11 na frequência do 12º canal cria uma atenuação de 30 dB, o que corresponde a uma diminuição da tensão do sinal em 31 vezes, o que , via de regra, está abaixo do limite de sensibilidade de um receptor de televisão. A instalação de um amplificador de antena com pelo menos o mesmo ganho na saída da antena compensará a atenuação do sinal em um alimentador longo e garantirá a operação normal da TV. Se o ganho de um amplificador não for suficiente, você pode ligar dois amplificadores em série, um após o outro. Nesse caso, o ganho resultante será igual à soma dos ganhos dos amplificadores, se forem expressos em decibéis. Com um alimentador muito longo e a necessidade de amplificar o sinal em mais de 30 dB, quando você tiver que usar dois ou mais amplificadores de antena, para evitar sobrecarga ou auto-excitação, não instale todos os amplificadores em um só lugar. Nessas condições, o primeiro amplificador é instalado na saída da antena, ou seja, na entrada do alimentador, e os amplificadores subsequentes são instalados no alimentador aproximadamente à mesma distância um do outro. Essas distâncias são escolhidas de forma que a atenuação do sinal na seção do alimentador entre os dois amplificadores seja aproximadamente igual ao ganho do amplificador. Das dependências da atenuação específica na frequência para cabos coaxiais de diferentes marcas (Fig. 2. 1), algumas conclusões podem ser tiradas. Os cabos das marcas RK 75-2-13 e RK 75-2-21 têm uma atenuação específica suficientemente grande mesmo na faixa de onda métrica, não devem ser usados na faixa de decímetros. Cabos das marcas RK 75-7-15, RK 75-9-13, RK 75-13-11 e RK 75-17-17 possuem atenuação específica menor, porém em relação ao RK 75-4-11, principalmente na faixa de decímetros . Se, com um comprimento de alimentador de 50 m a uma frequência de 620 MHz (canal 39), o cabo RK 75-4-11 introduzir uma atenuação de 16 dB (atenuação da tensão do sinal em 6 vezes), então, nas mesmas condições, o RK 3-75-9 introduz uma atenuação de 13 dB (atenuação de 9 vezes) e RK 5-3-75 - 13 dB (atenuação de 11 vezes). Assim, uma boa escolha da marca do cabo para um alimentador na faixa do decímetro pode elevar o nível do sinal na entrada da TV várias vezes mesmo sem usar um amplificador de antena. Podemos oferecer um conselho bastante simples na escolha de um cabo: quanto maior o diâmetro do cabo, menos atenuação ele apresenta. Um cabo coaxial com impedância característica de 75 ohms é sempre usado como alimentador de televisão.
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