5.9.4. Усилители и развязка кабелей

Низкое усиление (–20… –40 dBi) приемных антенн создает две проблемы.

  1. Требуется малошумящий усилитель высокой частоты (УВЧ). Коэффициент его шума должен быть настолько мал, чтобы даже после 20 … 40 дБ ослабления в антенне, принятые сигналы были бы больше собственного шума УВЧ. С другой стороны требуется максимальный динамический диапазон УВ, т.к. имеются большие мешающие сигналы в широкой полосе. Если антенна работает лишь в отдельных узких участках (например, любительских диапазонах), то на входе УВЧ желательно установить полосовой фильтр (или несколько переключаемых).

  2. Очень высокая чувствительность к паразитным синфазным токам внешней стороны оплетки питающего кабеля.

Последнее надо пояснить. Допустим, в качестве приемной мы используем большую передающую антенну с Ga > 0 dBi и устройством подавляющим паразитный ток оплетки на 30 дБ (это хорошая цифра). Тогда полезные сигналы, принятые антенной на 30 дБ больше, чем прием с оплетки за счет её синфазных токов. При такой разнице паразитные сигналы с оплетки не окажут сколь-нибудь заметного влияния ни на диаграмму направленности антенны, ни на полезные сигналы.

А теперь на тот же кабель, с тем же (по-прежнему хорошим) устройством подавления токов внешней стороны оплетки подключим маленькую антенну с кардиоидной ДН и Ga = –30 dBi. В этом случае полезные сигналы с антенны и паразитные с оплетки кабеля (даже после их ослабления на 30 дБ в устройстве подавления синфазного тока) окажутся равны. Это полностью исказит диаграмму направленности антенны и приведет к появлению на входе приемника множества мешающих сигналов от местных источников (например, импульсных блоков питания, линк), около которых проходит кабель. Поэтому на маленьких приемных антеннах с низким Ga требуются драконовские меры по подавлению токов, принятых внешней стороной оплетки питающего кабеля. Обычного подавления на 20 … 30 дБ (достаточного для антенн с положительным Ga) в данном случае не хватает.

Обе проблемы упрощаются размещением УВЧ прямо на приемной антенну. Тогда длинный кабель до приемника передает уже усиленный сигнал. Но паразитные токи с оплетки этого кабеля, а также с линий питания усилителя, не должны проникать на вход УВЧ и антенну. Иначе прием будет полностью испорчен. Поэтому необходимо:

Стандартные меры подавления синфазного тока (в данном случае требуется одновременное применение нескольких их них):

Теперь о схемотехнике усилителя, обеспечивающей развязку его входа (точек подключения антенны) от выхода и шин питания. Она зависит от типа приемной антенны.

Для антенн, один из выводов которых подключен к земле (антенна Бевереджа и K9AY) усилитель может быть любым, но между его входом и антенной обязательно включается трансформатор с малой межобмоточной емкостью. Дополнительно этот трансформатор может служить для согласования. Конструктивно он может быть выполнен двумя способами:

  1. На ферритовом кольце, способном работать на частоте приема с двумя обмотками в разных частях кольца. Связь между обмотками идет только через магнитный поток сердечника (потому и надо смотреть описание сердечника, способен ли он передавать магнитный поток на нашей частоте). Поэтому межобмоточная емкость мала.

  2. На двух отдельных ферритовых кольцах (первичная и вторичная обмотки каждая на своем кольце), связанных между собой объемным витком-экраном. Он выполнен в виде цилиндрического экрана с горизонтальной перегородкой посередине и вертикальной металлической осью. Токи по этому витку обеспечивают магнитную связь между кольцами и обмотками на них. А, т.к. этот виток цельнометаллический, он снаружи заземляется, сводя емкостную связь до очень малой величины.

Для симметричных рамочных антенн не связанных с землей (флаг, магнитная рамка) оптимальным является применение специализированных дифференциальных усилителей. Поскольку антенна симметрична, то для развязки усилитель должен иметь высокий коэффициента ослабления синфазной составляющей (КОСС) и одинаковый импеданс по обоим входам.

Например, специализированный дифференциальный усилитель AD8129 ниже 4 МГц имеет КОСС выше 80 dB и дифференциальные входы с равным и очень высоким (> 4 МОм) импедансом. Невозможно достичь столь высокого КОСС симметрирующим трансформатором невозможно (лучшие из них имеют 40 дБ на 4 МГц). Пример удачной схемы приемного усилителя на AD8129 описан в [12].


На главную - Main page