Я дедушка, и, как все деды, люблю поговорить о былом, а сегодня речь пойдёт о самодельном антенном усилителе для приёма эфирного цифрового и аналогового телевидения в диапазоне дециметровых волн. Да, не удивляйтесь, аналоговое вещание ещё осталось, сегодня на старый телевизор поймал аналоговую программу «Ю» в Москве (711,24 МГц). Все усилители высокой частоты подойдут для приёма аналогового сигнала, но не все подойдут для приёма цифрового сигнала.
Было это давно, лет этак 20 назад. Принимал я тогда участие в испытании приёмопередающей аппаратуры. В те годы в ходу была аналоговая техника.
Да, отвлёкся, речь пойдёт об антенном усилителе.
Этот усилитель, что мёртвому припарка, он усилит вам все помехи, перегрузит тракт приёмника, с ним можно вообще остаться без радиосвязи, так, по крайней мере, считают некоторые. Я всё равно клал его в дорожную сумку рядом с приёмной антенной, когда выезжал на полевые испытания приёмопередающей аппаратуры, так, на всякий случай, а вдруг поможет. Как ни странно – помогал.
Являясь замыкающим звеном в процессе испытаний, я оставлял его на потом, и если дело пойдёт не так, то поможет и «припарка».
- Мотор!
И автомобильчик, загруженный техникой, начинает удаляться от антенны передатчика установленной на штативе, всего в метре от земли, не самые лучшие условия для распространения радиоволн. Устойчивая картинка монитора успокаивает, сотнями метров отмечается пройденный путь. Три четверти пути уже пройдено. Сейчас начнётся, я заранее это уже знаю, телевизионная картинка начинает трястись и срываться, сопровождая потерю изображения шумом. Машина останавливается.
- Это ещё не конец, - говорю я и, отстёгивая приёмник, выставляю его штыревую антенну в приоткрытое окошко автомобиля, шлейф проводов, тянущийся за ним, не даёт возможности приподнять антенну над крышей. Металлический корпус автомобиля, неизвестно каким составом покрытые стёкла, - нет ничего лучше свободного пространства для радиоволн, и в подтверждение моих мыслей, полная тишина устанавливается в салоне, и только слышно уютное журчание двигателя. Даже не смотрю на монитор, и так всё ясно. Таким образом, выигрываю несколько сотен метров. Опять шум в ушах и на экране, и уже ничего не разобрать. Время установить направленную антенну, она в комплекте с трёхметровым кабелем, чтобы удобнее разместить и чтобы никому не мешала. Я кладу её к заднему стеклу автомобиля и опять слышу урчание двигателя. Уже не смотрю на пройденные метры, можно уже ставить зачёт, но знакомый шум нарастает.
- А какая же получится максимальная дальность?
Я знаю, что это ещё не предел, 3 децибела потерялись в кабеле. В дело вступает антенный усилитель. Устанавливаю усилитель в антенну, навинчиваю ВЧ разъёмы. Одновременно со вспыхнувшим светодиодным индикатором появляется чёткая картинка на экране. Усилитель компенсировал потерю в кабеле, всего 6 дБ дополнительного усиления внёс в тракт приёма и при этом заузил полосу на входе приёмника, тем самым повысил помехоустойчивость тракта, поскольку сам усилитель ещё и селективный. Чувствительность радиоприёмника стала лучше, это видно по пропавшим шумам на изображении. Коэффициент шума одиночного транзистора в отдельном металлическом корпусе усилителя, который теперь отвечает за чувствительность, лучше на 0,5 дБ, чем такого же транзистора в корпусе приёмника, который уже успел нагреться от работающих микросхем, и поэтому шумит сильнее. Окрылённый успехом испытаний я беру ситуацию в свои руки.
- Время поворачивать на базу, в три пятнадцать я должен выпить чашечку кофе.
Это вошло в традицию, которую уже никто не может отменить.
Хотя эти измерения проходили на частотах более 1 ГГц, диапазонные антенные усилители не раз спасали меня на частотах на порядок меньших, на радиовещательных и радиолюбительских участках УКВ диапазона.
Задача селективного усилителя подавить приём мешающих станций вне диапазона, улучшить параметры самого супергетеродинного приёмника, дополнительно подавив зеркальный канал, промежуточный и побочные каналы приёма, уменьшить влияние гетеродина приёмника на входную цепь, уменьшить влияние антенны на вход приёмника, (особенно это важно для простых моделей радиоприёмников). Также его задача компенсировать потери и шумы самого кабеля, особенно это будет полезно при работе с длинным коаксиальным кабелем и на более высоких частотах УКВ диапазона, где в каждом метре снижения будет теряться 1 дБ. Он не перегрузит входной тракт приёмника, а только повысит его помехозащищённость, благодаря селективным свойствам, отсечёт помехи, наведённые в антенне.
А когда стало развиваться цифровое эфирное телевидение аналогичный усилитель, тот , что участвовал в испытаниях я решил собрать на частоты цифрового вещания.
Сегодня, благодаря цифровой обработке сигнала, сильно упростился приёмный тракт. В нём уже нет большого количества катушек индуктивности, как раньше, но свой самодельный усилитель я по старинке обвесил селективными контурами, выделяя участок приёма цифрового вещания.
Сам усилитель состоит из одного активного элемента – транзистора и двух фильтров, ограничивающих полосу усиления и подавляющих помехи. Индуктивности L 1 – L 5 – составляющие фильтра ФВЧ (верхних частот), c дополнительной режекцией вблизи полосы пропускания, а L 8 – L 9 – звенья фильтра ФНЧ (нижних частот). Индуктивности L 6 – L 7 – корректирующие звенья, выравнивающие частотную характеристику.
Все катушки наматываются медным эмалированным проводом диаметром 0,5 мм на сверле диаметром 2 мм. L 1 – L 7 – четыре витка, L 8 – L 9 –два витка. Катушки бескаркасные, намотка шаговая.
Параметры усилителя.
Полоса пропускания 490 – 600 МГц.
Коэффициент усиления 15 дБ.
Подавление на 900 МГц более 25 дБ.
Проверил усилитель по шумам на средней частоте усиления, подсоединив его к входу измерительного приёмника, предварительно измерив его соотношение сигнал / шум на уровне его чувствительности в режиме широкой полосы WFN. После подключения усилителя соотношение на выходе приёмника возросло в 2 раза, то есть совместно с усилителем почти в 2 раза выросла его чувствительность.
Но вот, что интересно. Помню, когда я сделал свой первый селективный антенный усилитель мне принесли только что купленную нерабочую приставку DVB T-2. Телебашня Останкино была в прямой видимости, в километрах шести. Приставка действительно не работала. Вопреки всякой логике я подключил к ней только что собранный усилитель, и она начала принимать цифровые мультиплексы. Приставка не работала в городе, где много помех но свою работоспособность проявила за чертой города уже без усилителя.
Всё классно получилось, и я даже написал пост про своё самодельное изделие, но первый комментарий меня озадачил:
«Да есть время помахать паяльником, если не догадаться купить готовый за 50 рублей».
Но с платами усилителей от польских антенн я махал паяльником дольше.
Мне принесли две готовые покупные платы антенных усилителей, просто посмотреть какое усиление, к примеру, они имеют на цифровых каналах приёма. У хозяина этих изделий были проблемы при приёме эфирного цифрового телевидения в городской квартире, а коллективная антенна работала крайне плохо.
Плата на фото 2 обеспечивала коэффициент усиления во всём диапазоне частот от 50 - 800 МГц равный чуть более 20 дБ, но имела провал в 10 дБ исключительно в цифровом диапазоне 500 – 600 МГц (диапазон московских мультиплексов).
Чтобы избавиться от провала пришлось ввести дополнительную коррекцию частотной характеристики. Это катушка L1-10 нГн в коллекторе первого транзистора и П- фильтр нижних частот, включённый последовательно по сигналу между транзисторами (L2- 10 нГн, С9,С10 — 3,3 пФ, С11 — 2,2 пФ). Таким образом, удалось выделить по усилению исключительно участок эфирного цифрового приёма, что улучшило сигнал / шум на этом диапазоне. Уровень сигнала после такой модернизации возрос на 20 процентов.
Проблема польских усилителей в их широкой полосе. Так передатчики FM диапазона (87,5 - 108 МГц) вещают с мощностью 10 кВт, и усилительные каскады, что до смесителя приёмника, входят в ограничения, создавая кратные гармоники, которые попадают в полосу телевизионного приёма в виде помех.
В настоящее время все мои самодельные антенны работают без усилителя как в городской застройке, так и в дачной местности вот уже в течении 10 лет, а усилители с которыми я проводил испытания неплохо послужили и продолжают свою работу.
Но рано ставить на этом точку.
Погрузившись в воспоминания я опять собрал и испытал на даче в 80 км от Останкино более упрощённый антенный усилитель на
московские мультиплексы (498 - 578 МГц).
Всего один транзистор, а усиление 20 дБ при напряжении питания 5 вольт.
Подавление сотовой связи (900 МГц) - 35 дБ.
Подавление частоты 470 МГц - 10 дБ.
Напряжение питания 3,3 - 5 вольт.
Ток потребления 20 мА при напряжении питания 5 вольт.
Для лучшей повторяемости изделия использовал стандартные ЧИП-катушки индуктивности.
Фильтр (L1, L2) по входу обеспечивает завал частотной характеристики ниже частоты 490 МГц. Контур L4 настроен на среднюю частоту 538 МГц.
Испытание усилителя.
Они прошли успешно. Место испытания — низина Владимирской области в 80 км от Останкино. Задача — проверить качество и уровень сигнала на трёх московских мультиплексных пакетах.
Усилитель необходимо было поставить непосредственно в антенну, чтобы он компенсировал потери в кабеле снижения. Но испытания я проводил для себя и благодаря своей лени непосредственно подключил усилитель к антенному гнезду приставки. Уровень сигнала на всех трёх мультиплексах возрос на 40%.
Замеры проводил в двух разных местах, и в них участвовали две разные самодельные антенны (антенна невидимка и переделанный волновой канал).
Везде стабильно прибавлялся уровень сигнал на 40%, что соответствовало хорошему соотношению сигнала к шуму.
А через несколько недель я решил проверить усилитель в месте где мультиплекс с частотой 498 МГц имел эпизодические срывы с полным пропаданием изображения и звука в течении 2 -3х секунд. С антенным усилителем изображение не пропадало, а кратковременно останавливалось на долю секунды.
Результат использования усилителя положительный и даёт возможность повысить качество бюджетного приёмника.
Таким образом, цифровая обработка сигнала без аналоговой обработки пока не существует.
P.S.
Первый пост про антенный усилитель был написан 10 лет назад. В те годы было много вопросов, связанных с улучшением качества приёма в случае, если частота мультплексного пакета рядом с частотами мобильной связи. Я предлагал использовать самодельные селективные фильтры:
Фильтры на ПАВ не всегда и не всем помогали.
А так же я повысил селективность ФНЧ на дискретных элементах в усилителе.
График и схема не учитывают ёмкости монтажа.
