Простой антенный усилитель УКВ и ДМВ диапазонов.

Малошумящий широкополосный (50МГц – 4000МГц) VHF усилитель на микросхеме SPF5043Z. Как усилить сигнал цифрового ТВ?


Вопрос: "Здравствуйте!
У меня на даче сигнал цифрового ТВ (диапазон 24-30 мультиплексов) ловится только на 2-ом этаже.
При кабеле около 1м все ОК, а опускаю 7м до первого - нет сигнала!
Антенна самодельная, что тройной квадрат, что четвертной - разницы нет.
Есть микросхемка УВЧ SPF5043. Имеет ли смысл перед её входом поставить ПФ 3-го порядка для диапазона 24-30 мультиплексов цифрового ТВ?
Или ФНЧ со срезом 700 Мгц, а то у усилителя полоса чуть ли не до 4ГГц?
Или не мучиться - в разрыв кабеля влупить и изолентой замотать?!".

Ответ: Влупить и замотать! Не нужно чтобы потомки видели наши мучения, вызываемые созерцанием желанной цели и сознанием невозможности её достичь. Отомстим государству за пенсионную реформу... Ударим буржуйской микросхемой по бюрократизму и разгильдяйству!

Только для реального улучшения качества приёма лупить надо в непосредственной близости от полотна антенны, а мотать не абы как, а предварительно впихнув поделку в пластмассовую, а лучше металлическую, а ещё лучше герметичную (тогда и мотать ничего не надо) коробчёнку.

А теперь немного глубокомыслия. Почему в данном случае вопрошающему совета не требуется никаких излишеств?
1. Судя по наличию приёма с коротким куском кабеля - полезный сигнал из антенны вылезает, и выуживать его из помех какими-либо дополнительными фильтрами большой нужды не имеется.
По большому счёту, правильно рассчитанная антенна сама по себе обладает определёнными фильтрующими свойствами.
2. Микросхема SPF5043Z является Ultra-Low Noise (как заявляет производитель), обладает большим динамическим диапазоном, высокой перегрузочной способностью, поэтому лишние 20дБ усиления ИМС ничего плохого с полезным сигналом, поступающим на вход приёмного устройства, не сделают. По сути дела, усилитель просто скомпенсирует затухание сигнала (около 1дБ на каждый метр кабеля), вносимое длинным коаксиалом.

Хорошая статья, посвящённая тестированию микросхемы SPF5043Z, была опубликована в журнале Радио №2/2014 под авторством уважаемого специалиста из области приёмо-передающих устройств Игоря Гончаренко (DL2KQ).
Приведу некоторые выдержки из вышеупомянутой статьи.

«При работе на УКВ малошумящий усилитель, расположенный непосредственно у антенны, необходим практически всегда. На сотнях мегагерц затухание вполне ощутимо даже в очень хороших коаксиальных кабелях (не говоря уже об обычных). И неразумно ослаблять потерями в кабеле и без того слабые сигналы, принятые антенной, — коэффициент шума приёмника возрастает на величину этих потерь. Скомпенсировать их последующим усилением на приёме тоже невозможно: пропорционально будет расти и шум.
Разных антенных МШУ существует немало, но для самостоятельного изготовления предпочтительны усилители, которые:

— имеют простую схему и малое число элементов;
— собраны на простой в изготовлении печатной плате;
— не требуют налаживания;
— имеют большой динамический диапазон по интермодуляции;
— допускают сравнительно большую входную мощность.

Некоторые из этих условий требуют пояснения.
Большой динамический диапазон необходим, поскольку МШУ при перегрузке мешающими сигналами (например, ТВ- и УКВ-вещания, служебных передатчиков и т. п.) порождают помехи на других частотах, причём нередко такие помехи попадают именно на принимаемый сигнал.
Повышенная допустимая входная мощность нужна в случае использования МШУ на радиостанции. В режиме передачи на антенне будет присутствовать мощность в десятки, а то и сотни ватт. Понятно, что на передаче МШУ отключён, но ведь речь идёт об УКВ! И даже малая конструктивная ёмкость хороших реле на УКВ существенно снижает развязку приёмного и передающего трактов.

Принципиальная схема МШУ с полосой пропускания от 100 до 1300 МГц, отвечающего вышеперечисленным условиям, показана на рис. 1.



Он выполнен на микросхеме SPF5043Z и может быть использован как на любительских УКВ-радиостанциях, так и для дальнего приёма ТВ-и УКВ-радиовещания, в популярных ныне широкополосных SDR-приёмниках на основе DVB USB-тюнеров и т. д.
Эта микросхема недорогая (примерно 3 долл. США) и очень удобна для применения в МШУ. Она имеет согласованный в широкой полосе вход и выход, низкий коэффициент шума, большой динамический диапазон и высокую перегрузочную способность по входу.

Усилитель в описанном конструктивном исполнении имеет следующие измеренные параметры в любительских УКВ-диапазонах:

1. Усиление — 22,8 дБ на 144 МГц, 20,5 дБ на 432 МГц, 12,1 дБ на 1296 МГц.
2. Коэффициент шума — 0,6 дБ на 144 МГц, 0,65 дБ на 432 МГц, 0,8 дБ на 1296МГц.
3. КСВ по входу— 1,7 на 144 МГц, 1,3 на 432 МГц, 1,4 на 1296 МГц. Это без всяких цепей согласования.
4. Точка IP3 — не менее 26 дБм во всех вышеперечисленных диапазонах.
5. Допустимая мощность на входе — уровень сигнала на входе 200 мВт.
6. Потребляемый ток — 25 мА.

Усилитель собран на плате размерами примерно 18x14 мм, вырезанной обычным резаком. Используется фольгированный с двух сторон стеклотекстолит толщиной 1 мм. На нижней стороне фольга сохранена полностью и используется в качестве общего провода, а на верхней стороне прорезаны зазоры, как показано на рис. 2.



Габариты корпуса SOT-343 микросхемы (без выводов) — 1,2x2 мм. Это, конечно, мелкая деталь, но SPF5043Z ещё вполне можно паять тонким жалом обычного паяльника, не используя специальную паяльную станцию с феном.
Пассивные элементы платы применены типоразмера 0603 для поверхностного монтажа. Красными точками на рис. 2 показаны места перемычек, соединяющих проводники общего провода верхней и нижней сторон платы. Их число выбирают по принципу "кашу маслом не испортишь". Эти перемычки обеспечивают низкоимпедансную "УКВ-землю" и устойчивость усилителя к внешним полям. Устойчивость МШУ при таком конструктивном выполнении такая, что он не нуждается в экранированном корпусе.
Вход усилителя распаивают сразу на антенну (если она приёмная) или на реле коммутации RX-TX (если она приёмопередающая). Для защиты от статического электричества и грозовых разрядов желательно, чтобы антенна была замкнута по постоянному току и/или заземлена (петлевой или рамочный вибратор и т. п.). Если антенна разомкнута по постоянному току, параллельно входу МШУ надо установить пару ограничительных диодов СВЧ-диапазона, включённых встречно-параллельно.

Устройство не требует налаживания. Даже не представляю, что нужно сделать, чтобы этот усилитель работал неправильно.

Если для питания используется не то напряжение, которое указано на рис. 1, надо изменить соответственно R1 (на самом усилителе должно быть 3 В — это оптимум по шумам). При повышении питания на усилителе до 5 В немного возрастает коэффициент шума, но и увеличивается динамический диапазон (и потребляемый ток тоже)».




 

Главная страница | Наши разработки | Полезные схемы | Это нужно знать | Вопросы-ответы | Весёлый перекур
© 2017 Vpayaem.ru   All Rights Reserved