プレートアンテナアンプのマッチングについて。スキーム、説明

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プレートアンテナアンプのマッチングについて。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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公開された記事の中で、著者はポーランド製のアンテナで使用されているアンプを考慮して、アンテナとフィーダの経路でアンプを使用する独自の方法を提案しています。

プレートアンテナアンプ (PAA) は、ポーランドで人気の TV アンテナ ASP-4WA の一部です。 ASP-8WA（CX-8WA）。これらは、表面実装マイクロ素子を備えた 60x40 mm のプリント基板です。通常のスイッチオン中、このような増幅器はアンテナに直接取り付けられます。その入力は収集ラインに接続され、出力はドロップケーブルに接続され、ドロップケーブルを通じて電源電圧を受け取ります。

現在、SWA、GPSなど互換性のあるPAHブランドが多数生産されています。らー。 RAE などの回路、特性、特定のアンプの機能とその修理については、ジャーナル 11. [2] ですでに検討されています。ここでは PAH の珍しい使用法が提案されており、ASP アンテナとは別に PAH を含めることを指します。

PAH は「すぐに使える」電子部品であり、その比較的低価格 (1.5 ～ 2 ドル) を考慮すると、アマチュア無線家がアンテナ設計に PAH を使用したいと考えていることは明らかです。多くの場合、ASR アンテナよりも効率が高く、特定の受信条件によく適応します。解決する必要がある唯一の問題は、アンテナの入力インピーダンスをアンプの入力インピーダンスに一致させることです。

まず、ASR アンテナで整合がどのように行われるかを考えてみましょう。PAH の入力では、K 10x6x2,5 フェライトリング上のバラン整合トランスがオンになります。これには 98 つの巻線があり、それぞれ 3 つの巻線を含む XNUMX つのワイヤの長い線路です。このような長距離送電線変圧器 (LTL) は、高効率 (最大 XNUMX%)、小型、広範囲の動作周波数を備えています [XNUMX]。受信した振動がその中を伝播すると、線路の導体を流れる電流は等しく、方向が逆になります。これは、磁気回路が磁化されず、実質的に損失が存在しないことを意味します。一方、磁気回路の存在により、巻線のインダクタンスが大幅に増加し、アンテナと負荷に対する分路の影響が排除されます。進行波モードを備えているため、磁気回路は振動の伝播に影響を与えません。

ASP アンテナの TDL をオンにするための条件付きスキームを図に示します。 1. バランス入力（a、b、c 点）とアンバランス出力を備えています。 [3] Rr = n2RH; に示されている関係を満たします。 U1 = nU2。 p = nRn、ここで R はアンテナと等価な発電機の抵抗、オームです。 RH - 負荷抵抗、オーム; n - 変換率; p - XNUMX 線式ラインの波抵抗、オーム。

プレートアンテナアンプのマッチングについて

式内の一部の値については説明が必要です。したがって、変換比は数値的には TDL 巻線の数に等しく、受信アンテナの発生器抵抗はその入力抵抗に等しく、負荷抵抗は PAH 入力抵抗に等しくなります。アンテナの入力インピーダンスは約 300 オーム、TDL 巻線の数は 2 です。式に代入すると、U0,5=75U、RH=150オーム、p=XNUMXオームが得られます。

したがって、マッチングの結果、有効信号の電圧は半分になり、入力抵抗は 75 倍になり、後者は標準 (75 オーム) に近くなります。このことから、PAH の入力インピーダンスの有効成分は XNUMX オームに近いことがわかります。つまり、PAH の入力は実際に同軸ケーブルの特性インピーダンスと整合しています。アンプの出力もそのような負荷向けに設計されています。その結果、TDL のない PAH は、同軸ケーブルの断線に含まれる場合、追加の調整なしで効果的に機能できると結論付けることができます。

TDL の除去が特性にどのような影響を与えるかを評価するために、後者の周波数特性についてさらに詳しく説明します。理論的にはTDLにはカットオフ周波数はありませんが、実際にはそのより低い動作周波数f "は3線式ラインのインダクタンスによって制限されます。これは(2]で与えられる式によって決定されます:Ll \u250d w2μS / 3dcp (μH)、ここで、wは磁気回路の巻き数、μは磁気回路の比透磁率、Sは磁気回路の断面積、cm2、dcpはリングの平均直径、cmです。

計算により、Ll = 0.68 μH、fn = 220 MHz という結果が得られます。この周波数値は、MB 範囲のほぼ全体で変圧器が最適なモードで動作しないことを示しています。これは、KBV と透過係数の低下を意味します。[1] で示されているように、特に 5 ～ 4 番目のテレビチャンネルの周波数で顕著です。

当然の疑問が生じます。なぜ設計者は 8 線式ラインの巻数を増やすだけで周波数 fn を下げなかったのですか? 実際には、これは 3 線式ラインの最大長 Lmax によって妨げられ、λ/4 を超えてはなりません [1]。 UHF範囲の上部動作周波数の場合、Lmax \uXNUMXd XNUMX cmが得られます。変圧器TXNUMXの線路が持つのはこの長さです。巻数の増加は必然的に Lmax の超過につながり、UHF 範囲の高周波数でのトランスのパラメータを悪化させます。したがって、すべてのテレビチャネルで TDL の最適な動作を保証することはできません。したがって、設計者は、UHF 範囲で最大の効率と透過係数を取得することを好みました。このような変圧器とアンテナ全体をデシメートルと呼ぶことができます。

明らかに、TDL が一致すると、テレビの全範囲の端の 4 つで ASP アンテナのパラメータが常に低下します。ただし、他の整合デバイスはさらに広帯域ではないため、このようなアンテナには適していません。非対称 PAH を備えた ASP アンテナと同様のアンテナでは、整合と平衡化を行わずに行うことは不可能です。もちろん、整合器を必要としないアンテナ増幅器は知られています [XNUMX] が、これについては別の話にします...

表にリストされているさまざまな既知のアンテナ [5] のうち、ASP アンテナの同じパラメーターに近い入力インピーダンスは、半波ループ振動子によって所有されています。 PAH (TDL 付き) は変更せずに接続されます。また、従来の半波振動子を点 aiv TDL に接続することはよく行われますが、入力インピーダンスが XNUMX 倍異なるため、非効率的です。

プレートアンテナアンプのマッチングについて

上記の結論により、ほぼすべてのアンテナに対して、同軸ケーブルの切れ目に TDL を使用しない PAH を組み込む簡単な方法を提案できます。同時に、それに必要な平衡整合装置がアンテナ入力に取り付けられます（[5y. U エルボ、半波ループ、短絡ループ、RF トランスまたは加算器 (2 つのアンテナを使用する場合)、そしてアンプはこのようにその後ろでオンになります。図に示すように。これは図２に示されている（例えば、「ウェーブチャネル」アンテナは従来通りに示されている）。

プレートアンテナアンプのマッチングについて

アンプ自体の変更は最小限で、TDL がアンプから削除されます。コンデンサ C1 のリード線が半田付けされている接触パッドからそのリード線の半田付けを外すだけでも十分です [1.2]。 TDL を削除せずに。次に、必要な長さの入力同軸ケーブルのセグメントを使用して、アンテナが PAH に接続されます。ケーブルの一端の中心導体は、コンデンサ C1 の出力が接続される接触パッドにはんだ付けされ、編組線はアンプの共通線に半田付けされます。ケーブルの第 XNUMX 端はアンテナの整合平衡装置に接続されます。その後、アンプはマストに（ネジまたはクランプで）取り付けられ、ボード上のクランプ装置を使用してドロップケーブルがその出力に接続されます。アンプは、特にはんだ付けやケーブル接続の箇所が注意深く密閉されています。電圧を供給する方法は雑誌のページで何度も説明されている通常の方法です。

TDL を除去すると、MB 間隔でのアンプの周波数応答が確実に等化され、その伝達係数が増加します。ほとんどの PAH はこのモードで安定して動作します。それにもかかわらず、アンプが励起される場合 ([1] に記載されているように、ゲインが大きいモデルの場合)、電源電圧をわずかに下げる必要があります。

PAH を使用するこの方法のさらなる利点は、アンテナの近くから密室への設置まで、設置場所を変更できることです。前者の場合、最大の信号対雑音比が得られ、後者の場合、大気の影響からアンプを確実に保護し、耐用年数を延ばします。入力ケーブルセグメントの長さが短い場合 (最大 5 m)、または PK-75-9-13 ケーブルを使用します。線形減衰が低いため、アンプは家の屋根の下 (屋根裏部屋) に設置できます。この場合の信号品質の実際の劣化はわずかであり、UHF の高周波でのみ顕著になります。

結論として、PAH を組み込むこの方法はシンプルで多用途であり、良好な結果が得られることに注意したいと思います。もちろん、([3] で提案された方法に従って) 計算して新しい TDP を生成するという別の方法も可能です。特定のアンテナとアンプの入力を一致させます。

文学

Pakhomov A.アンテナアンプSWA。 - ラジオ。 1999. No. 1. p. 10-12。
Pakhomov A. 新しいアンテナアンプ。 - ラジオ。 2000. No. 7. p. 6 - 8。
ザハロフ V. 鉄磁気回路上の整合装置 - ラジオ。 1987. No. 6. p. 26-29..
Volkov E. アクティブアンテナとアンテナアンプ。 - ラジオが趣味。 1999. No. 2. p. 52-54。
Onishchenko IP テレビの受信アンテナ。 -M..ドーサーフ。 1989年。

著者: A.パコモフ

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