Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Усилители высокой частоты (УВЧ) и конвертеры для УКВ радиоаппаратуры

Усилитель Высокой Частоты (УВЧ) является первичным звеном радиоприемника, связывающим приемник с антенной. Очень часто радиолюбители для названия этого устройства применяют слово «преселектор», которое можно расшифровать как «предварительный выбор частоты». На мой взгляд, понятие «УВЧ» имеет более широкий смысл.

Главная задача преселектора состоит в «выборе частот», т.е. в выделении нужного сигнала из общей массы поступающих на антенное устройство ВЧ сигналов. УВЧ кроме селекции должен также и усиливать выбранные сигналы.

К УВЧ любого приемника предъявляются следующие основные требования:

  • Необходимость ослабления сигналов на побочных каналах приемника (т.е. на зеркальной и промежуточной частотах радиоприемника), при этом ослабление полезного сигнала, поступающего из антенны, должно быть минимальным. Ослабление всех нежелательных сигналов характеризуется избирательностью УВЧ.
  • УВЧ должен усиливать поступающий от антенны сигнал, при этом следует уделить внимание тому, чтобы УВЧ не вносил повышения шумов.
    Минимальные шумы - это самое основное требование к УВЧ для УКВ приемной аппаратуры. В густонаселенных радиолюбителями районах, УВЧ, кроме того, должен способствовать увеличению динамического диапазона радиоприемника, поскольку при этом снижаются уровни помех в тракте усилителя радиочастоты и на входе смесителя. Но это в большей степени относится к приемникам КВ.
  • УВЧ должен быть хорошим согласующим устройством между входным волновым сопротивлением фидера антенны и первым каскадом усиления УВЧ (или смесителя). Равенство этих сопротивлений обеспечивает максимальную передачу высокочастотной энергии на вход первого каскада УВЧ приемника (или смесителя). От качества согласования зависит чувствительность радиоприемника.

При высоком уровне помех между антенным входом и УВЧ применяют специальные ВЧ фильтры. Они могут быть как перестраиваемые, так и не перестраиваемые по частоте.

Для работы в различных участках УКВ диапазонов применяют, как правило, фильтры неперестраи-ваемые.

Перестраиваемый преселектор с высокой избирательностью для низкочастотных УКВ диапазонов можно выполнить на спиральных резонаторах, представляющих собой полые металлические цилиндры или прямоугольные коробки, внутри которых на равных расстояниях от стенок размещены катушки индуктивности.

Внутренняя поверхность цилиндров или коробок должна иметь хорошую проводимость на высоких частотах, поэтому она должна быть возможно более гладкой и, как правило, эту поверхность серебрят. Рассмотрение конструкций спиральных резонаторов не входит в число задач этой статьи.

УВЧ должен усиливать принимаемый сигнал до уровня, превышающего уровень шумов смесителя. Уровень шумов УВЧ в наибольшей мере определяет уровень шумов приемника и, следовательно, чувствительность приемника. Поэтому все элементы УРЧ и в особенности транзисторы выбирают с учетом их шумовых параметров.

Граничные частоты транзисторов УВЧ должны быть по крайней мере в 3—5 раз выше рабочей частоты. Ток коллектора в рабочей точке не рекомендуется выбирать меньше 0,5—1 мА, так как при меньшем токе сильно сказывается зависимость параметров транзистора от температуры и значительно уменьшается крутизна транзистора.

Перечисленные выше требования к УВЧ дают основание к тому, чтобы в этой статье рассматривать не конкретно схему только каскадов УВЧ, а в комплексе со схемами устройств согласования УВЧ с фидерами антенн и смесителями.

Поэтому здесь приводятся схемы, реально существующих и полностью работоспособных схем УРЧ, а так же схемы конвертеров, включающих в себя кроме фильтра ВЧ и УВЧ, смеситель и первый каскад УПЧ, а так же гетеродин.

Отдельные блоки УВЧ

В этом разделе я привожу схемы и краткое описание отдельных блоков, которые могут применяться как отдельные от основного приемника, самостоятельные внешние блоки усиления высокой частоты. Как правило, эти внешние УВЧ стоит применять, если вы используете радиоприемник с недостаточной чувствительности.

Проверить достаточность чувствительности УКВ приемника очень просто. Для этого нужно настроить приемник с подключенной антенной на чистый от станций участок диапазона и замкнуть антенный вход приемника на корпус (на землю).

Если вы при этом наблюдаете резкое снижение шумов на выходе приемника, то чувствительность вашего приемника вполне достаточная.

Но если резкого снижения шумов не наблюдается, или никакого снижения вообще, - это означает, что вы должны либо улучшить согласование антенны с фидером, либо увеличить чувствительность приемника путем добавления внешних малошумящих каскадов усиления высокой частоты.

Иногда внешний усилитель подключают непосредственно к антенне. В этом случае УВЧ должен быть защищен от попадания влаги и хорошо согласован с одной стороны с выходом антенны, с другой стороны -с антенным фидером. Также необходимо решить вопрос с подачей питания.

УВЧ с низкоомным входом и выходом

На рис. 1 показана схема малошумящего УВЧ, предназначенная для работы в качестве первого каскада радиоприемника.

Рис. 1. Схема малошумящего усилителя ВЧ, предназначенная для работы в качестве первого каскада радиоприемника.

В схеме применен сверхвысокочастотный мало-шумящий транзистор VT1 типа КТ3132 или КТ3101. УВЧ не имеет резонансных контуров и в качестве нагрузки транзистора работает высокочастотный трансформатор Трі, намотанный на кольце диаметром 7...8 мм из феррита марки 50ВЧ. Изготовленный по этой схеме и указанными элементами, УВЧ может работать в диапазоне частот от 50 до 200 МГц.

Если использовать ферритовое кольцо с более высокочастотными параметрами, то можно рассчитывать на работу УВЧ на более высоких частотах.

Конструктивное выполнение ВЧ трансформатора показано на рис. 2. Он имеет три обмотки, которые должны соединяться между собой точно по схеме. Начало и конец первой из обмоток на схеме помечены как ні и кі, начало и конец второй - как н2 и к2 и т.д. Первая и вторая обмотки имеют по 5 витков, третья обмотка - 2 витка из провода ПЭЛ-0,2...0,3.

При изготовлении трансформатора берутся три куска провода такой длины, чтобы обеспечить точное выполнение необходимого количества витков.

Затем начала трех кусков зажимаются вместе и провода скручиваются в плотный жгут, который после этого наматывается на ферритовое кольцо. Нужно не забыть, что после намотки на кольцо двух витков следует вывести конец третьей обмотки кЗ и дальше продолжать намотку жгута, который будет состоять уже из двух проводов.

Катушка L1 на рис. 6.1 представляет собой ВЧ дроссель, также намотанный на аналогичном ферритовом кольце. Число витков на кольце из феррита 50ВЧ диаметром 7...8 мм должно быть 17... 20.

В качестве диодов VD1 и VD2 можно использовать КД522, КД514 и даже Д220 или Д219 -в крайнем случае. Входное и выходное сопротивления УВЧ примерно равны между собой и составляют 50 Ом.

Рис. 2. Конструктивное выполнение ВЧ трансформатора для схемы УВЧ.

УВЧ для телевизионных каналов ДМВ

За последние годы на рынках страны появились телевизионные антенны производства польских фирм. Эти антенны снабжаются достаточно чувствительным и малошумящим УВЧ. Особенность антенны в том, что она требует хорошего-заземления.

Малоопытные владельцы этих конструкций часто не обращают внимание на это обстоятельство, и усилители антенны выходят из строя при первой же небольшой грозе.

Поэтому на рынке (во всяком случае, в нашем городе) можно купить отдельную плату с подобным антенным усилителем. Я иногда пользовался такой возможностью.

На одной из этих плат стоит обозначение SWA-49 и указано зашифрованное название производителя - AST.

Установив данный усилитель на своей антенне, вы, возможно, сможете решить проблемы с приемом удаленных УКВ станций. Точные параметры этих усилителей мне неизвестны, практика показывает, что они обеспечивают довольно хорошее усиление на частотах от 50 до 600 МГц.

УВЧ с умножителем добротности

В начале этого раздела было рассказано о двух вариантах УВЧ, которые могут работать в большом диапазоне частот. Такие УВЧ обычно называются широкополосными и используются в приемниках, предназначенных для просмотра довольно большого частотного диапазона. Но в любительской практике необходимость в такого рода приемниках бывает очень редко.

Чаще всего радиолюбителю необходим приемник, работающий в пределах довольно узкого любительского диапазона. К тому же, приемник с широкополосным УВЧ на входе будет подвержен помехам от близкоработающих мощных вещательных радиостанций.

Поэтому здесь я предлагаю для рассмотрения принципиальную схему УВЧ, который способен организовать прием сигналов только в узкой полосе частот, что поможет избавиться от помех и одновременно улучшит другие параметры приемника.

На рис. 3 показана схема очень эффективного УВЧ, который можно применять в низкочастотных участках УКВ диапазона. Данная конструкция разработана мною для применения на диапазоне 145 МГц.

Рис. 3. Схема очень эффективного усилителя высокой частоты для УКВ радиоаппаратуры.

Несколько лет тому назад мною была разработана схема УВЧ с умножителем добротности (умножителем Q) на полевом транзисторе КП303Д и последующим апериодическим каскадом усиления на транзисторе КТ610.

По этой схеме был построен внешний усилитель ВЧ, показавший исключительно хорошие результаты при совместной работе со связными ламповыми приемниками.

Как потом выяснилось, этот УВЧ заметно улучшал чувствительность и избирательность многих конструкций транзисторных связных приемников.

Отличные результаты были получены при приеме сигналов от Искусственных Спутников Земли (ИC3) RS-10/11 и RS-12/13 на диапазоне 29 МГц. Схема и описание этого УВЧ находится в Интернете на моем сайте, расположенном по адресу r3xb.narod.ru в разделе «Модемы» (Преселектор с умножителем Q).

Для применения данного УВЧ на диапазоне 144 МГц в схему пришлось внести некоторые изменения. Схема доработанного варианта как раз и показана на рис. 3.

Здесь применены широкодоступные радиодетали, непременное требование одно - переменный резистор R3 не должен быть проволочным (т.е. должен быть безиндуктивным).

Сигнал из антенного фидера ВЧ сигнал поступает через конденсатор очень маленькой емкости С1 на контур L1C2. Величину емкости С1 можете подбирать по своему усмотрению, но в любом случае она на диапазоне 145 МГц не должна превышать 3,3 пФ. На более низкочастотных диапазонах, например, на 29 МГц, эта величина может быть увеличена до 8 пФ.

Резисторы R4, R5 и R6 задают режим работы VT1. Через R1 и R3 осуществляется обратная связь контура L1C2 с истоком транзистора VT1. Чем меньше величина сопротивления переменного резистора R3, тем больше величина напряжения обратной связи и одновременно увеличивается добротность контура.

Происходит так называемый процесс умножения добротности контура (умножение Q). При некоторой величине этого напряжения усилитель превращается в генератор.

Та величина напряжения обратной связи, при которой УВЧ превращается в генератор, называется «порогом генерации». Самая высокая добротность контура L1C2 при напряжении обратной связи близком к порогу генерации.

В этом случае УВЧ имеет самую узкую полосу пропускания, но несколько повышаются шумы. Поэтому, когда от вашего приемника требуется самая высокая чувствительность, УВЧ следует настроить на более широкую полосу пропускания.

Транзистор VT2 работает как обычный апериодический усилитель. В этом каскаде применен малошумящий ВЧ транзистор средней мощности КТ610. В своих конструкциях можете применять иные, более удобные для вас, транзисторы.

Катушка L1 бескорпусная, имеет 5 витков провода ПЭЛ-0,6 и намотана на болванке диаметром 8 мм. Длина катушки - 25 мм. Отвод выполнен от середины катушки.

Катушка L2 представляет собой высокочастотный дроссель и делается только в том случае, когда при настройке не удается достигнуть порога генерации. Катушка наматывается куском провода ПЭЛ-0,4 длиной 0,1...0,2 от длины волны, на которой применяется УВЧ. Конденсатор С2 должен быть обязательно с воздушным диэлектриком.

На рис. 4 показана схема точно такого же УВЧ, но предназначенная для работы на диапазоне 29 МГц. Может применяться и на КВ диапазонах, но при этом следует выбирать соответствующие параметры контурных катушек. Для диапазона 29 МГц катушка L1 должна быть выполнена на каркасе 8 мм, число витков - 25 проводом ПЭЛ-0,4, длина намотки - 15 мм.

Рис. 4. Схема усилителя высокой частоты (УВЧ) для диапазона 29 МГц.

Для использования подобного усилителя на других диапазонах смотрите информацию на моем сайте.

Малошумящий узкополосый УВЧ

На рис. 5 приведена схема УВЧ, выполненная на малошумящих транзисторах импортного производства. Схема рассчитана на применение в диапазоне 435 МГц и частично мною упрощена по сравнению с оригиналом, заимствованным из радиолюбительской литературы.

Рис. 5. Схема УВЧ на малошумящих транзисторах импортного производства.

Величины резисторов R1 и R3 подбираются по величинам тока через транзисторы, которые обеспечивают лучшие шумовые характеристики УВЧ.

В схеме применены транзисторы, выполненные на базе соединений галлия, поэтому, если у вас окажутся подобные транзисторы, следует познакомиться с правилами обращения с этими приборами.

Геннадий А. Тяпичев - R3XB (ex RA3XB). r3xb.narod.ru.

Схемотехника усилителей: Усилители высокой частоты

 

Принято считать, что разработка высокочастотных усилителей — занятие гораздо более сложное, чем разработка усилителей низкочастотных. Действительно, ведь при этом приходится учитывать гораздо большее количество разнообразных электромагнитных эффектов и процессов в цепях. Но зачастую оказывается, что реальное схемотехническое воплощение такого усилителя достаточно редко отходит от некоторой шаблонной структуры. Дело здесь в том, что при проектировании высокочастотных усилителей стремятся в первую очередь не увеличивать выходную мощность при минимизации линейных и нелинейных искажений, а достичь максимальной чувствительности и высокой устойчивости каскада в широком частотном диапазоне, т.е. требования к высокочастотным усилителям обычно сильно отличаются от требований к усилителям низкочастотным.

Типичная структура высокочастотного усилителя представляет собой последовательное соединение трех звеньев: входного согласующего звена (это обычно довольно простые \(LC\)-цепочки, вносящие минимальные потери, обеспечивающие согласование с предшествующим каскадом и грубо формирующие частотную характеристику), основного усилительного звена (транзистор, включенный с ОЭ, ОБ или ОК, возможно с внутрикаскадной ООС, обеспечивающей устойчивость и широкий динамический диапазон в широком спектре частот), выходного фильтра, окончательно формирующего частотную характеристику каскада и обеспечивающего согласование на его выходе (здесь могут использоваться достаточно сложные \(LC\)-фильтры, фильтры на ПАВ, пьезокерамические, кварцевые фильтры и т. п.). Межкаскадные связи в высокочастотных усилителях обычно выполняются с помощью емкостей, связанных индуктивностей или высокочастотных широкополосных трансформаторов (здесь мы намеренно опускаем вопросы проектирования интегральных усилителей, это совершенно отдельная тема, и о ней будет сказано позднее). Рассмотрим по порядку причины, которые так жестко регламентируют описанную структуру усилительного каскада.

Различные схемы включения транзистора (ОЭ, ОБ, ОК) обладают различными входными и выходными параметрами (какими именно, мы будем анализировать позднее). Для высокочастотных усилителей вопросы согласования каскадов по входу и выходу оказываются важны (по мере роста частоты все важнее, а для усилителей диапазона СВЧ вообще обязательны). Отсутствие согласования приводит к росту искажений сигнала, его переотражению обратно на вход предшествующего каскада, за счет чего уменьшается общий коэффициент усиления схемы, а главное — к росту неустойчивости схемы, что может привести к ее самовозбуждению. Чтобы избежать всех этих эффектов, при проектировании высокочастотных схем принимаются специальные меры по согласованию импедансов, т.е. выходной импеданс первого каскада должен быть равен (или, в крайнем случае, должен быть ниже) входному импедансу последующего каскада (заметим, что для низкочастотных усилителей, учитывая необходимость повышения КПД, мы обычно стремимся, чтобы входной импеданс усилительного каскада был гораздо выше выходного импеданса предшествующего каскада). Именно для согласования импедансов на входе высокочастотного каскада приходится включать специальные цепочки. Заметим также, что включать слишком сложные, вносящие достаточно высокие потери фильтры на входе высокочастотных усилительных каскадов (если только это не оконечные каскады) не принято. И без того довольно слабый высокочастотный сигнал может просто затеряться в шумах после прохождения таких фильтров.

Следующей отличительной чертой высокочастотных усилительных каскадов является достаточно умеренное использование в них цепей обратной связи. Дело в том, что на высоких частотах бывает довольно трудно обеспечить устойчивость схем с обратными связями. На одной частоте такая связь может действовать как отрицательная, а на другой — как положительная. Исключение составляют некоторые специальные хорошо изученные и просчитанные виды внутрикаскадных отрицательных обратных связей (обычно имеющие реактивный характер), параметры которых остаются более или менее стабильными в широком частотном диапазоне. Эти требования несколько облегчаются для узкополосных усилителей, в которых рабочий диапазон частот достаточно узок, и, соответственно, параметры различных цепей оказываются более предсказуемыми. Часто встречаются обратные связи, обеспечивающие автоматическую регулировку коэффициента усиления высокочастотных каскадов, поскольку уровень входного высокочастотного сигнала может меняться в очень широких пределах. Однако важнейшей задачей при проектировании высокочастотных усилителей является обратная задача — устранение всех возможных цепей обратной связи в рабочем диапазоне частот (здесь уместно вспомнить конденсатор, включаемый параллельно сопротивлению в цепи эмиттера, как показано на рис. 3.21, 3.24). По мере повышения частоты эта задача становится все более трудоемкой, поскольку высокочастотные сигналы постоянно пытаются проникнуть туда, куда не надо, пользуясь при этом паразитными емкостями монтажа, внутренними токами утечки транзисторов, электромагнитным излучением соединительных проводников, индуктивностей и других компонентов схемы. С этими явлениями борются в первую очередь оптимизацией размещения компонентов при монтаже, разнообразными экранирующими перегородками, минимизацией размеров самих элементов и применением элементов с лучшими высокочастотными свойствами.

Напрашивается простой вопрос: а зачем необходимо так старательно контролировать все возможные цепи обратной связи? Дело в том, что наличие или отсутствие таких цепей оказывает определяющее воздействие на устойчивость усилителя. Существует целая теория устойчивости, позволяющая предсказывать поведение самых разнообразных схем. Основной проблемой здесь является то, что схема, вроде бы нормально работающая при тестовых испытаниях, когда на нее подается чистый полезный сигнал, может оказаться легковозбудимой вне рабочей полосы усиления, т. е. в реальном устройстве, где всегда имеются некоторые помехи и нежелательные продукты интермодуляции, действующие вне рабочей полосы, такая схема работать не сможет. Потеря устойчивости вызывает значительные нелинейные искажения сигнала, а в пределе схема может самовозбудиться, превратившись из усилителя в генератор. Не следует думать, что данная проблема отсутствует в низкочастотных усилителях. Но там она оказывается гораздо более предсказуемой и управляемой, так что не вызывает очень уж серьезных затруднений при проектировании усилителей. А вот в высокочастотных усилителях неконтролируемое самовозбуждение может проявляться даже в тщательно просчитанных и профессионально собранных схемах.

Различные проблемы в каскадах усиления высокой частоты приводят к тому, что общий коэффициент усиления таких каскадов оказывается гораздо ниже коэффициента усиления аналогичных низкочастотных схем. Дополнительную проблему создают многочисленные фильтры, которые формируют частотную характеристику усилителя, но при этом также существенно ослабляют и полезный сигнал. Таким образом, для обеспечения достаточно высокого усиления на высокой частоте приходится строить многокаскадные усилители с числом каскадов, существенно превышающим то, что мы привыкли видеть в низкочастотных схемах.

В общем случае нет какой-либо универсальной методики построения схем высокочастотных усилителей, а приведенная выше структура — это лишь некий среднестатистический вариант, который может существенно изменяться в случае необходимости. Имеет смысл выделить два широких класса усилителей: широкополосные (к ним относятся и апериодические) и узкополосные (к ним относятся и резонансные) усилители.

 

Узкополосные усилители. Структурная схема узкополосного высокочастотного усилителя включает все стандартные звенья, описанные выше. Но кроме этого в состав узкополосного усилителя могут входить дополнительные пассивные цепи, предназначенные для формирования требуемой полосы пропускания и обеспечения устойчивости усилителя за пределами рабочей полосы частот (стабилизирующие цепи).

Проблема формирования полосы пропускания является очень важной при разработке узкополосных усилителей, поскольку высокочастотные транзисторы активны в широкой полосе частот. Сформировать требуемую полосу пропускания можно, например, с помощью фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), включенного на входе или выходе транзистора. ФСС на входе ослабляет действие помех, предотвращает нелинейные искажения, обусловленные их взаимодействием с сигналом (интермодуляционные искажения), и тем самым повышает помехоустойчивость усилителя. Однако фильтр, включенный на входе, вносит в усилитель дополнительные потери и увеличивает его коэффициент шума. Потери фильтра на центральной частоте полосы пропускания тем больше, чем полоса уже. К ФСС на входе предъявляются более жесткие требования, чем к фильтру, включенному на выходе транзистора. Другой возможный способ формирования полосы пропускания — с помощью резонансных звеньев, включаемых последовательно с транзистором или в цепи обратной связи. Резонансные усилители имеют узкую полосу пропускания и высокий коэффициент усиления. Их основной отрицательной чертой является меньшая по сравнению с широкополосными каскадами устойчивость. За пределами рабочей полосы частот в области потенциальной неустойчивости усилитель может возбудиться помехами и продуктами интермодуляции. Для предотвращения этого в схемы узкополосных усилителей вводят стабилизирующие цепи с потерями, которые не оказывают влияния на работу каскада в рабочей полосе частот, но шунтируют цепи протекания сигнала в областях потенциальной неустойчивости.

Отметим, что такие функции, как согласование импедансов, формирование полосы пропускания и обеспечение устойчивости усилителя, не обязательно должны выполняться различными пассивными цепями — одна цепь может использоваться для выполнения сразу нескольких функций.

Широкополосные усилители. При проектировании широкополосных усилителей следует учитывать то обстоятельство, что коэффициент усиления при любом включении транзистора уменьшается с ростом частоты, поэтому расчет таких усилителей и согласование нагрузок обычно производят не на центральной, а на верхней частоте рабочего диапазона (в качестве согласующих цепей в таких усилителях часто используют широкополосные трансформаторы). Избыточное усиление, проявляющееся на нижних частотах диапазона, устраняют так называемыми выравнивающими цепями. Последние могут быть выполнены в виде реактивных или диссипативных цепей (простейший пример выравнивающей цепи — обыкновенный конденсатор, включенный последовательно в цепь протекания сигнала; на верхней частоте рабочего диапазона его сопротивление оказывается ниже сопротивления на нижней частоте, т.е. низкочастотные сигналы при протекании через такую цепь будут подавляться в большей мере, чем сигналы высокочастотные).

В усилителях с реактивными выравнивающими цепями корректировка коэффициента усиления в полосе пропускания осуществляется за счет рассогласования (увеличения коэффициента отражения) на входе усилителя с понижением частоты. Однако при сильном рассогласовании усилители могут самовозбуждаться. В этом случае предпочтительным оказывается использование диссипативных цепей.

При использовании диссипативных выравнивающих цепей избыточное усиление компенсируется в поглощающих элементах цепей, затухание которых возрастает с уменьшением частоты (вспомним пример с конденсатором, хотя сам по себе одиночный конденсатор и нельзя считать диссипативной цепью, но принцип очень похож). Коэффициенты отражения от входа и выхода при этом получаются малыми. Диссипативные выравнивающие цепи одновременно могут использоваться и в качестве стабилизирующих, т.е. для подавления усиления за пределами полосы пропускания, хотя эти функции могут выполняться и разными цепями.

 

Что касается схем включения биполярных транзисторов в высокочастотных усилителях, то и они также во многом зависят от назначения усилителя.

В малошумящих усилителях входных трактов высокочувствительной аппаратуры предпочтение отдается схемам с ОЭ и с ОБ. Схемы с ОЭ безусловно устойчивы в широкой полосе частот и имеют очень большой динамический диапазон, что делает их практически незаменимыми в многокаскадных схемах усиления промежуточной частоты. Схемы с ОБ в большей части частотного дипазона, как правило, потенциально неустойчивы. Для преодоления этого недостатка такие схемы должны охватываться достаточно глубокой внутрикаскадной ООС. Но, с другой стороны, усилители на транзисторах во включении с ОБ обладают лучшими шумовыми свойствами (что предопределяет их более высокую чувствительность), в них может быть получено значительно большее усиление, чем в схемах с ОЭ, причем коэффициент усиления в каскадах с ОБ довольно слабо зависит от частоты. Увеличение усиления связано с сужением полосы пропускания и уменьшением запаса устойчивости усилителя. Кроме того, большие коэффициенты усиления могут быть реализованы лишь при больших сопротивлениях нагрузки, а это затрудняет создание согласующих цепей. Широкополосные усилители, учитывая проблемы с устойчивостью схемы с ОБ, обычно строят по схеме с ОЭ, а узкополосные — как по схеме с ОЭ, так и по схеме с ОБ, причем транзисторы во включении с ОБ позволяют получать значительно более узкие полосы пропускания. Каскад с ОК может применяться в усилителях мощности, его свойства на высоких частотах во многом похожи на свойства каскада с ОЭ, однако из-за присутствия глубокой ООС на практике каскады с ОК оказываются несколько более высокочастотными, чем аналогичные каскады с ОЭ.

 

 

< Предыдущая   Следующая >

Схемы апериодических УВЧ на транзисторах

 

Апериодические усилители высокой частоты ( УВЧ ) используются для увеличения чувствительности радиоприёмников, имеющих малый уровень шумов. Включаются такие усилители на входе приёмника либо перед преобразовательным каскадом. Усилитель должен обеспечить усиление сигнала не менее чем в 3 – 4 раза во всём рабочем диапазоне частот приёмника. Помимо увеличения чувствительности всего приёмного тракта в супергетеродинных приёмниках повышается эффективность работы преобразователя частоты и уменьшается паразитное излучение гетеродина в антенну. Нагрузкой УВЧ служат резисторы или катушки индуктивности ( высокочастотные дроссели )

    При наличии на входе УВЧ колебательного контура, а также контура на входе супергетеродинного приёмника,  увеличивается не только чувствительность всего приёмника, но и избирательность по зеркальному каналу, а также улучшается соотношение сигнал/шум.

   Усилители на одном транзисторе.

   На 1 Рис. приведена схема УВЧ для портативного приёмника, работающего в диапазонах длинных ( ДВ ), средних ( СВ ), и коротких ( КВ ) волн. Данный усилитель подключают в приёмник между катушкой связи Lсв магнитной антенны МА и входом преобразователя частоты. УВЧ обеспечивает дополнительное ( в 5 – 6 раз ) усиление принимаемых сигналов.

   УВЧ собран на транзисторе VT1 по схеме с коллекторной нагрузкой – резистором R3. Режим работы транзистора обеспечивается резисторами R1, R2, R4. Усиленный сигнал снимается с резистора R3 и через разделительный конденсатор С4 подаётся на вход преобразователя частоты. Резистор R5 и конденсатор С2 образуют в цепи питания УВЧ развязывающий фильтр. Резистор R6 служит для подачи напряжения смещения на базу транзистора VT2 преобразователя приёмника.

Налаживание УВЧ сводится к подбору R1, устанавливающего ток в цепи коллектора VT1 равного 0,8 – 1 мА.

   В усилителе желательно использовать транзисторы типа ГТ322А, ГТ322Б, ГТ322В и им подобные.

   Усилитель  по схеме Рис. 1 обеспечивает сравнительно равномерное усиление в полосе частот 100 кГц – 15 мГц. На частотах выше 15 мГц усиление падает из-за влияния в основном входной цепи преобразовательного каскада, сопротивление которого приобретает на этих частотах ёмкостной характер. Для уменьшения этого влияния применяют различные корректирующие элементы и цепи. Наиболее простым и эффективным решением является включение последовательно с нагрузкой УВЧ резистором R3 – корректирующего дросселя.

 

   На Рис.2 приведена схема такого усилителя, обеспечивающего равномерный коэффициент усиления равный   шести ( 15 дБ ) в полосе частот 100 кГц – 30 мГц. Дроссель Др1 имеет индуктивность 2 мкГ и содержит 30 витков провода ПЭВ-1 0,15, намотанных на резисторе типа МЛТ-0,5 с сопротивлением 100 кОм. В данном усилителе применяются транзисторы типа ГТ322 с буквой А, Б, В, Г, Д, или Е.

  На Рис.3 приведена схема другого варианта УВЧ, предназначенного для работы совместно с простым коротковолновым приёмником супергетеродинного типа. Усилитель собран на полевом транзисторе VT1.

 

  Сигнал принимаемой радиостанции с внешней антенны через Гн1 поступает в катушку связи L1 и далее в колебательный контур L2C1. С помощью переменного конденсатора С1 контур можно настроить на любую радиостанцию, работающую в диапазоне частот от 6 до 12 мГц. ( 25 – 50 м ). В таком же диапазоне работает и приёмник. 

  Применение индуктивной связи контура L2C1 с антенной позволяет подобрать оптимальную связь между ними. Колебательный контур полностью подключён к транзистору, что даёт возможность получить от такого УВЧ значительное усиление сигнала и повысить избирательность всего приёмного устройства по зеркальному каналу. Дополнительное улучшение избирательности по зеркальному каналу может достигать до 10 – 20 дБ.

   Необходимый режим работы транзистора VT1 обеспечивается включением в цепь истока резистора R1, который по переменной составляющей переменной заблокирован конденсатором С3. Нагрузкой транзистора является дроссель Др1. Выделенный на дросселе сигнал через С2 и гнездо Гн2 подаётся на вход приёмного устройства.

  В данной конструкции можно применять полевые транзисторы КП303В, 2П303В, КП303Г, 2П303Г, переменный конденсатор С1 любого типа с воздушным диэлектриком. Катушки L1, L2 наматывают последовательно друг за другом на фарфоровом каркасе диаметром 12 мм проводом ПЭВ-1 0,35. Катушка L1 содержит 21 виток, L2 – 5 витков. Дроссель Др1 должен иметь индуктивность около 2,5 мкГ. Можно изготовить самодельный дроссель, намотав на резисторе МЛТ-2 с сопротивлением более 50 кОм 40 витков провода ПЭЛШО 0,2.

Налаживание усилителя сводится к подбору тока потребления. Для этого в разрыв питания включают миллиамперметр с током полного отклонения шкалы 10 мА. Резистором R1 подбирается ток потребления равный 5 мА.

  Возможно для более точной настройки диапазона придётся подобрать количество витков L2.

  Усилитель на двух транзисторах.

  На Рис.4 приведена схема УВЧ на двух гальванически связанных  транзисторах VT1 и VT2. Нагрузкой первого каскада является резистор R2. Второй каскад собран по схеме эмиттерного повторителя на транзисторе VT2. Нагрузка этого каскада ( резистор R5 ) включена в цепь эмиттера. С выхода второго каскада устройства в цепь базы подаётся напряжение отрицательной обратной связи через резистор R4.

  Наличие отрицательной обратной связи и непосредственная связь между каскадами обеспечивают устойчивую работу усилителя в достаточно широком диапазоне частот. Резистор R1 согласует его входное сопротивление с волновым сопротивлением антенного фидера ( 75 Ом ). Элементы R6C3 образуют развязывающий фильтр, подавляющий паразитные обратные связи через источник питания.

  Частотная и амплитудная характеристики усилителя определяются параметрами корректирующей цепи R3C2. При R3 =0 и С2 = 0 максимальное усиление в низкочастотной части диапазона, при R3 = 200 Ом и С2 = 220 пФ максимальное усиление в высокочастотной части диапазона, при R3 = 200 Ом и С2 = 0,015 мкФ частотная характеристика средняя между предыдущими двумя.

  И.И Андрианов “ПРИСТАВКИ К РАДИОПРИЁМНЫМ УСТРОЙСТВАМ”, Москва издательство ДОСААФ СССР, 1985 г. стр.6-15

 

 

Похожее

Интегрированные схемы управления усилителями мощности в базовых станциях и схемы управления на дискретных компонентах Analog Devices

Введение

Усилитель мощности (УМ) вносит доминирующий вклад в такие показатели сигнального тракта базовых станций беспроводных систем связи, как рассеиваемая мощность, линейность, КПД и стоимость. Мониторинг и управление характеристиками УМ базовых станций делает возможной максимизацию выходной мощности при достижении оптимальных значений линейности и КПД.

Компания Analog Devices выпускает широкий спектр компонентов, которые идеально подходят для решения подобных задач. Многоканальные цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), аналого-цифровые преобразователи (АЦП), датчики температуры и тока, а также однокристальные интегрированные решения применяются в базовых станциях для мониторинга и управления разнообразными аналоговыми сигналами. Дискретные датчики и преобразователи данных обеспечивают наилучшие характеристики и максимальную гибкость конфигурации, в то время как интегрированные решения обладают меньшей стоимостью, меньшими размерами и большей надежностью.

Оптимизация КПД базовых станций по мощности является ключевым вопросом с точки зрения защиты окружающей среды для компаний, работающих в сфере телекоммуникационной промышленности. Прилагаются значительные усилия, направленные на снижение суммарного энергопотребления базовых станций и, как следствие, уменьшения их воздействия на окружающую среду. Электроэнергия является основным источником повседневных расходов на эксплуатацию базовых станций, и УМ может быть ответственен более чем за половину потребляемой мощности. Таким образом, оптимизация КПД УМ по мощности улучшает его рабочие характеристики, снижает вред, наносимый окружающей среде, и приносит экономическую выгоду.

 

Управление УМ при помощи дискретных компонентов

На рис. 1 показана базовая схема каскада усиления мощности на основе транзистора, выполненного по технологии металл-оксид-полупроводник с поперечной диффузией (lateral-diffused metal-oxide semiconductor — LDMOS). Оптимальные условия смещения транзистора УМ определяются путем поиска компромиссного варианта между линейностью, КПД и усилением. Поддержание тока смещения стока на оптимальном уровне в диапазоне температур и во времени может значительно улучшить суммарные показатели качества УМ, что гарантирует его работу в пределах регулируемых уровней выходной мощности. Один из способов управления током смещения затвора заключается в применении резистивного делителя, устанавливающего напряжение на затворе на фиксированном оптимальном уровне, определенном на этапе отладки схемы.

К сожалению, подобное решение с фиксацией напряжения на затворе, которое может быть достаточно эффективным с точки зрения стоимости, обладает серьезным недостатком: оно не учитывает изменения условий окружающей среды, разброс технологических параметров при производстве и флуктуации напряжения питания. Два основных фактора, воздействующих на ток смещения стока УМ, — это изменения напряжения в цепи положительного питания и температуры на кристалле.

Лучшим подходом является динамическое управление напряжением на затворе транзистора УМ, которое можно обеспечить применением алгоритма цифрового управления, измеряющего ток стока, оцифровывающего его с помощью АЦП и устанавливающего требуемое смещение с помощью ЦАП или, при некотором ухудшении разрешения, с помощью цифрового потенциометра. Подобная система управления позволяет поддерживать необходимое для достижения оптимальных характеристик смещение УМ, невзирая на изменения напряжения, температуры и других параметров среды, при помощи задаваемых пользователем программируемых контрольных точек.

Ключевым моментом в этом подходе является точное измерение тока, подаваемого на LDMOS-транзистор по цепи положительного питания, которое обеспечивается при помощи резистора, включаемого в эту цепь, и усилителя AD8211. При диапазоне синфазного входного напряжения до +65 В AD8211 обеспечивает фиксированное усиление 20 В/В. Внешний резистор задает значение тока полной шкалы. Выходной сигнал усилителя может быть мультиплексирован на вход АЦП для формирования цифрового сигнала, подаваемого затем на схему мониторинга и управления. Выходное напряжение усилителя, используемого для измерения тока, следует задать таким, чтобы оно было как можно ближе к значению напряжения полной шкалы АЦП. Постоянный мониторинг цепи положительного питания позволяет непрерывно подстраивать напряжение на затворе усилителя мощности даже при появлении импульсных выбросов, обеспечивая оптимальные условия смещения.

Зависимость тока сток-исток LDMOS-транзистора (IDS) от напряжения затвор-исток (Vgs) имеет два компонента, зависящих от температуры: средняя подвижность электронов (μ) и пороговое напряжение (Vth):

С ростом температуры Vth и μ уменьшаются, и, следовательно, изменения температуры будут приводить к изменениям выходной мощности. Для мониторинга температурных изменений на плате можно измерять температуру окружающей среды и внутреннюю температуру УМ при помощи одного или нескольких 12-разрядных температурных датчиков ADT75. ИС ADT75 представляет собой полнофункциональную систему мониторинга температуры в 8-выводном корпусе MSOP, которая обладает погрешностью ±1 °С в диапазоне температур от 0 до 70 °С.

Мультиплексирование выходного напряжения температурного датчика вместе с напряжением, соответствующим измеренному значению тока стока, и другими данными в АЦП позволяет преобразовать замеры температуры в цифровой вид для последующего мониторинга. В зависимости от конфигурации системы может возникает необходимость разместить на плате несколько температурных датчиков. Например, если используется два и более УМ или несколько предварительных драйверов во входном каскаде, то применение отдельных датчиков на каждый усилитель повысит эффективность управления системой. Для преобразования аналоговых измерений в цифровые данные при проведении одновременного мониторинга и датчиков тока, и датчиков температуры можно воспользоваться многоканальными 12-разрядными АЦП AD7992, AD7994 и AD7998.

Цифровую информацию, собираемую с датчиков тока и температурных датчиков, можно отслеживать в непрерывном режиме дискретной логикой управления или микроконтроллером. Динамическое управление напряжением на затворе УМ при помощи цифрового потенциометра или ЦАП по результатам мониторинга позволяет поддерживать условия смещения на оптимальном уровне. Разрешение ЦАП будет определяться требуемой степенью точности регулировки напряжения на затворе. Телекоммуникационные компании в проектах базовых станций обычно используют сразу несколько УМ, как показано на рис. 2. Делается это исходя из соображений увеличения гибкости при выборе УМ для каждой ВЧ несущей и возможности оптимизации каждого УМ под конкретный формат модуляции. Кроме того, объединение выходов нескольких параллельно включенных УМ улучшает линейность и общий КПД. В таких случаях для обеспечения требований к усилению и КПД УМ может потребоваться несколько каскадов усиления, состоящих из усилителя с переменным коэффициентом усиления (VGA, variable gain amplifier) и предварительного драйвера. Для управления их усилением и задания различных настроечных уровней можно применить многоканальный ЦАП.

Для обеспечения точного управления затвором УМ могут применяться 12-разрядные одиночный, сдвоенный и четырехканальный ЦАП — AD5622, AD5627 и AD5625 соответственно. Они имеют внутренние буферы с превосходной нагрузочной способностью, что позволяет в большинстве приложений избежать применения внешних буферов. Комбинация низкого энергопотребления, гарантированной монотонности и быстрого времени установления делает эти компоненты идеальным выбором для точной настройки рабочих уровней.

Для задач, в которых точность не является ключевым параметром и достаточно 8-битного разрешения, можно применить менее дорогие цифровые потенциометры. Такие резисторы с цифровым управлением выполняют те же функции регулировки, что и механические потенциометры или переменные резисторы, но обладают при этом более высокой точностью, надежностью, характерной для полупроводниковых компонентов, и превосходными температурными характеристиками. Энергонезависимые и однократно программируемые (OTP, onetime-programmable) цифровые потенциометры идеально подходят для ВЧ-систем с организацией дуплексной передачи по принципу разделения во времени (TDD, time-division duplexing), где УМ отключается на период приема и включается фиксированным напряжением, подаваемым на затвор, на период передачи. Заранее запрограммированное значение напряжения запуска сокращает задержку включения и улучшает КПД при включении транзистора УМ в фазе передачи сигнала. Возможность отключения транзистора УМ в фазе приема предотвращает искажение принимаемого сигнала шумом цепи передатчика и улучшает общий КПД УМ. Для решения этой задачи существует большое количество разнообразных потенциометров, и выбор конкретного устройства определяется количеством каналов, типом интерфейса, разрешением и требованиями к энергонезависимой памяти. Например, для задания рабочих уровней в ВЧ-усилителях хорошо подходит 256-позиционный однократно программируемый двухканальный потенциометр с интерфейсом I2C — AD5172.

Для поддержания оптимальных значений линейности и КПД при мониторинге и управлении коэффициентом усиления требуется обеспечить точное измерение уровней мощности ВЧ-сигналов сложной формы на выходе УМ. Детектор среднеквадратической мощности TruePowr AD8362 обладает динамическим диапазоном 65 дБ на частотах от 50 Гц до 3,8 ГГц, что позволяет очень точно измерять среднеквадратическую мощность ВЧ-сигналов, характерных для базовых станций сотовых систем связи W-CDMA, EDGE и UMTS.

На рис. 3 выход детектора мощности VOUT подключен к выводу управления усилением УМ. Сигнал с выхода УМ поступает на антенну. Часть выходного сигнала снимается при помощи направленного ответвителя, ослабляется на заданное значение и подается на детектор мощности. Выходной сигнал детектора мощности, являющийся мерой среднеквадратического уровня выходного сигнала передатчика, сравнивается со значением VSET, запрограммированным при помощи ЦАП, и коэффициент усиления УМ подстраивается таким образом, чтобы разность между двумя напряжениями стала равна нулю. Таким образом, VSET точно задает величину коэффициента усиления по мощности. Оцифрованное значение сигнала VOUT поступает в цепь обратной связи, которая может, отслеживая уровень излучаемой мощности на основании измерений AD8362 с выхода АЦП, управлять значением VSET и коэффициентом усиления системы.

Подобный метод регулировки усиления можно использовать также для усилителей с переменным усилением, которые применяются в предшествующих усилителю мощности каскадах сигнального тракта. Для одновременного измерения мощностей передаваемого и принимаемого сигналов можно воспользоваться сдвоенным детектором AD8364, одновременно измеряющим уровни двух входных сигналов сложной формы. В системах, где усилителю мощности предшествует VGA или предварительный драйвер и допускается применение только одного детектора мощности, усиление одного из устройств фиксируется, а VOUT подается на управляющий вход второго устройства. Если в процессе работы контура управления обнаруживается, что ток в цепи питания слишком велик, то контур посылает в ЦАП команду для уменьшения напряжения на затворе или отключения УМ. Однако в некоторых приложениях при появлении в цепи положительного питания бросков напряжения или неприемлемо высоких токов время, затрачиваемое цифровым контуром управления на считывание значения тока, преобразование его в цифровую форму и обработку оцифрованных данных, может быть слишком велико для предотвращения повреждения устройства.

Для управления ВЧ-сигналом на УМ может быть применена аналоговая схема на базе компаратора ADCMP371 и ВЧ-ключа, которая показана на рис. 4. Выходное напряжение усилителя, считывающего ток, сравнивается непосредственно с фиксированным напряжением, которое задается при помощи ЦАП. Если на выходе измерителя тока из-за броска тока или напряжения появляется напряжение, превышающее заданную фиксированную величину, то компаратор может переключить сигнал на управляющем выводе ВЧ-ключа для прекращения подачи ВЧ-сигнала на затвор УМ практически мгновенно, предотвратив повреждение УМ. Такое непосредственное управление без применения цифровой обработки намного быстрее и обеспечивает лучшую защиту, чем цифровой контур управления.

Объединив обсуждавшиеся выше элементы, мы получим типовую систему мониторинга и управления УМ, составленную из дискретных компонентов, которая показана на рис. 5. В этом примере единственным объектом мониторинга и управления является УМ, однако схожий принцип будет распространяться и на любые другие усилители сигнального тракта. Всеми дискретными компонентами в схеме управляет единственный контроллер по одной шине I2C.

В зависимости от требований, предъявляемых к сигнальному тракту, для увеличения суммарного коэффициента усиления сигнала по мощности может потребоваться несколько усилителей в предварительных и основных каскадах усиления. К несчастью, эти дополнительные каскады усиления мощности оказывают негативный эффект на суммарный КПД УМ, поэтому для минимизации ухудшения КПД и оптимизации характеристик необходимо также отслеживать и управлять преддрайверами. Например, для мониторинга температуры, мощности и уровней напряжения VGA, двух преддрайверов и двух УМ, которые используются для усиления сигнала на рис. 2, пользователю потребуется достаточно большое количество дискретных компонентов.

 

Интегрированная схема мониторинга и управления

Для решения проблемы увеличения количества компонентов компания Analog Devices разработала микросхему AD7294 — интегрированную систему мониторинга и управления (рис. 6). Она содержит на одном кристалле все узлы, которые необходимы для типовых задач мониторинга тока, напряжения и температуры.

Микросхема AD7294 состоит из 9-канального 12-разрядного АЦП и 4-канального ЦАП с втекающим/вытекающим током 10 мА. Она производится по технологии DMOS 0,6 мкм, что позволяет датчику тока работать с синфазными уровнями вплоть до 59,4 В. АЦП имеет два выделенных канала измерения тока, два канала измерения температуры «внешняя среда–переход», один канал для измерения внутренней температуры кристалла и четыре неспециализированных входа.

Дополнительным плюсом каналов ЦАП в микросхеме AD7294 является наличие регистра гистерезиса и регистров верхнего и нижнего пределов сигнала (которые также имеются в микросхемах AD7992/AD7994/AD7998). Пользователь может запрограммировать верхний и нижний пределы для сигнала в канале АЦП, и при его выходе за эти пределы будет выдан флаг оповещения. Регистр гистерезиса дает пользователю дополнительную возможность определять точку сброса флага оповещения при нарушении границ диапазона входного сигнала. Гистерезис предотвращает непрерывное переключение флага оповещения при считывании температуры или тока в условиях высоких шумов.

Аналогово-цифровые преобразования могут быть инициированы двумя способами. Режим команд позволяет пользователю выполнять преобразование в канале или последовательности каналов по требованию. В режиме autocycle преобразование в последовательности заранее заданных каналов осуществляется автоматически, и выдаются только сигналы оповещения при нарушении верхней или нижней границы диапазона. Этот режим отлично подходит для мониторинга реальных систем, и особенно для непрерывного мониторинга мощности сигнала или тока.

В микросхеме интегрированы два усилителя для считывания тока (рис. 7). При протекании тока стока УМ через шунтирующий резистор небольшое дифференциальное входное напряжение усиливается. Интегрированные усилители подавляют синфазные напряжения вплоть до 59,4 В и выдают усиленный аналоговый сигнал на один из мультиплексируемых каналов АЦП. Оба усилителя имеют фиксированный коэффициент усиления, равный 12,5, и работают от внутреннего опорного напряжения смещения выхода, равного 2,5 В. Каждый из усилителей сопровождается аналоговым компаратором, который обнаруживает сбои при превышении порога, заданного по уровню 1,2×напряжение полной шкалы.

Четыре 12-разрядных АЦП вырабатывают напряжение, задаваемое цифровым кодом (с разрешением 1,2 мВ), для управления токами смещения транзисторов УМ. Они также могут использоваться в задаче формирования управляющих напряжений для усилителей с переменным коэффициентом усиления. Каждый из этих преобразователей представляет собой тонкопленочный монотонный по определению 12-разрядный ЦАП «цепочечного» типа (string DAC) с опорным напряжением 2,5 В и размахом выходного напряжения 5 В. Выходной буфер ЦАП подключен к выходному каскаду цепи положительного питания. Изменяя входное смещение, выходной диапазон ЦАП можно сместить в любой интервал в пределах от 0 до 15 В. Это дает пользователю возможность обеспечить 12-разрядную точность при размахе сигнала 5 В и при этом подавать напряжение смещения до 15 В. Это актуально в связи с тенденцией к повышению значений управляющего напряжения на затворе транзисторов в каскадах УМ. Кроме того, буферы этих четырех ЦАП обеспечивают входные и выходные токи до 10 мА, и это позволяет отказаться от внешних буферов.

 

Заключение

Производители УМ разрабатывают устройства со все более сложными входными трактами, применяя различные сочетания каскадов усиления и методов управления. Выпускаемые компанией Analog Devices семейства многоканальных АЦП и ЦАП, а также аналоговых ВЧ-компонентов хорошо подходят для построения самых разнообразных архитектур, что дает возможность разработчикам реализовывать на их основе распределенные системы управления, эффективные с финансовой точки зрения. В качестве альтернативы можно использовать однокристальные решения, наподобие AD7294, которые обеспечивают значительный выигрыш по площади, занимаемой на печатной плате, надежности и стоимости системы. Наличие большого спектра дискретных компонентов и составных частей интегрированных систем также значительно увеличивает возможности разработчиков, создающих свои собственные нестандартные схемы усиления мощности.

анонс нового выпуска от Tabor / Новости электротехники / Элек.ру

«Эталонприбор» анонсирует выпуск новой модели одноканального ВЧ-усилителя мощности сигнала A10200 с диапазоном частот 100 кГц...20 ГГц и коэффициентом усиления до 30 дБм на нагрузке 50 Ом от компании Tabor Electronics Ltd. (Израиль).

Новинка представляет собой компактный блок, подключаемый к выходным гнездам источника сигнала при помощи штатных коннекторов 2.92 (k тип) и соединительных кабелей для случая удаленного расположения усилителя.

Максимальный входной уровень 27 дБм. Масса 110 г., габаритные размеры 40×30×85 мм.

Модель разработана для совместной работы с новыми ВЧ-генераторами серии Lucid и генераторами-трансиверами серии Proteus. Также усилитель работает с генераторами сигналов произвольной формы WaveXciter (например, WX1281С, WX1284С), Wave Standard (WS8351, WS8352) и генераторами сигналов других производителей.

Особенности

  • Широкий диапазон усиления: 100 кГц до 20 ГГц.
  • Защита от реверса полярности сигнала (Reverse polarity protection)
  • Защита от перенапряжения и пониженного напряжения (Over/under voltage protection)
  • Уровень выходной мощности +28 dBm в точке компрессии 1 дБ (P1 dB/тип.)
  • Ультракомпактный и простой в использовании

Сферы применения: электроника общего назначения, а также пьезо-электроника, тестирование характеристик датчиков и ВЧ-приемников, анализ многотоновых сигналов (multi-tone), MEMS-устройств (микроэлектромеханических систем, объединяющих в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты), а также для научных разработок и исследований.

Целевое предназначение: прикладные приложения, включая тестирование Ethernet, отладку и техническую верификацию интегральных схем специализированного назначения (ASIC), ПЛИС устройств (FPGA), цифроаналоговых преобразователей (DAC) и др.

Новый усилитель A10200 является идеальным по сочетанию «цена/возможности» решением практически для любого широкополосного приложения, которое требует высокой мощности и усиления высокочастотного сигнала.

Диапазон частот

Фиксированное усиление
(типичное значение)

100 кГц...100 МГц

12

100 МГц...3 ГГц

12,5

3... 9 ГГц

10

9...20 ГГц

8

УСИЛИТЕЛИ НА ОДНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

УСИЛИТЕЛИ НА ОДНОМ ТРАНЗИСТОРЕ На главную

 

На рис. 1, а приведена схема УВЧ для портативного супергетеродинного приемника, работающего в диапазонах длинных (ДВ), средних (СВ) и коротких (KB) волн. Как показано на рис. 1, а, эту приставку включают в радиоприемнике между катушкой связи LCB магнитной антенны МА и входом преобразователя частоты. Тем самым в радиоприемнике обеспечивается дополнительное (в 5 — 6 раз) усиление принимаемых сигналов.

Рис. 1. Схемы однотранзисторных усилителей высокой частоты:

а — без корректирующих элементов; б — с корректирующим дросселем- в — вариант применения микросхемы К2УС242 в качестве УВЧ с апериодической нагрузкой; г — микросхема К2УС242

 

УВЧ собран на транзисторе T1 по схеме с коллекторной нагрузкой — резистором R3. Режим работы транзистора обеспечивается резисторами Rl, R2 и R4. Усиленный сигнал снимается с резистора R3 и через разделительный конденсатор С4 подается на вход преобразователя частоты.

Для обеспечения равномерного усиления сигнала во всем диапазоне рабочих частот приемника нагрузка усилителя (резистор R3) имеет малое сопротивление. Резистор R5 и конденсатор С2 образуют в цепи питания УВЧ развязывающий фильтр. Напряжение смещения на базу транзистора Т2 преобразовательного каскада приемника поступает через резистор R6.

УВЧ монтируют на гетинаксовой плате размером 30 X X 20 мм и размещают в корпусе приемника вблизи преобразовательного каскада. Налаживание приставки сводится к подбору такого сопротивления резистора R1, при котором сила тока в цепи коллектора транзистора Т1 составляет 0,8 — 1 мА.

В усилителе желательно использовать транзисторы типа ГТ322А, ГТ322Б, ГТ322В и им подобные.

В заключение отметим, что аналогичные усилители используются в промышленных приемниках «Банга», «Космонавт», «Альпинист» и др.

Усилитель, рассмотренный выше, обеспечивает сравнительно равномерное усиление в полосе частот 100 кГц — 15 МГц. На частотах же выше 15 МГц усиление падает из-за влияния в основном входной цепи преобразовательного каскада, сопротивление которой приобретает на этих частотах емкостный характер. Для уменьшения этого влияния применяют различные корректирующие эЛемен-ты и цепи. Наиболее простым и эффективным решением является включение последовательно с нагрузкой УВЧ — резистором R3 — корректирующего дросселя. На рис. 1, б приведена схема такого усилителя, обеспечивающего практически постоянный коэффициент усиления, равный шести (15 дБ) в полосе частот 100 кГц — 30 МГц. Здесь корректирующий дроссель Др1 с индуктивностью около 2 мкГ содержит 30 витков провода ПЭВ-1 0,15, намотанных на резисторе типа МЛТ-0,5 сопротивлением 100 кОм. В этом УВЧ, как и в предыдущем, можно использовать резисторы МЛТ-0,25, конденсаторы КПС, КДС, КТ-la и транзисторы ГТ322 групп А, Б, В, Г, Д или Е.

Рис. 2. Схема УВЧ на полевом транзисторе для простого KB приемника

 

Приставка УВЧ может быть выполнена также на базе интегральной микросхемы (ИМС) К2УС242, как показано, например, на рис. 1, в. Для пояснения схемотехнического построения этого устройства обратимся к принципиальной схеме ИМС К2УС242, представленной на рис. 1, г..Как видно, резистор R2 используется в УВЧ в качестве сопротивления нагрузки; резистор R3 стабилизирует режим работы транзистора Т1 по постоянному току, а элементы R4, СЗ включены как развязывающий фильтр в цепи коллекторного питания. Напряжение смещения на базу, транзистор а Т1 следует подавать через развязывающий фильтр (R2C1 на рис. 1, в) от стабилизатора 2,5 — 3 В. Эту цепь можно использовать и для подачи напряжения автоматической регулировки усиления (АРУ). Описанный УВЧ целесообразно сконструировать как приставку к автомобильнцм приемникам, где общий провод соединен, как правило, с минусовой шиной источника питания — аккумулятора. Конструктивные данные дросселя Др1 те же, что и для схемы на рис. 1, б. Для налаживания приставки достаточно подобрать такое сопротивление резистора R2, при котором сила тока коллектора транзистора Т1 (ток в цепи вывода 9 ИМС) составит 1 — 1,2 мА.

Подключение описанных приставок к приемнику может быть выполнено по схеме рис. 1, а либо другой, в зависимости от построения последующего каскада приемника.

Принципиальная схема другого варианта УВЧ, предназначенного для работы совместно с простым коротковолновым приемником супергетеродинного типа, приведена на рис. 2. Усилитель собран на полевом транзисторе Т1 с р — n переходом и каналом n типа. Полевые транзисторы отличаются высоким входным сопротивлением и малым уровнем шумов, что позволяет значительно улучшить характеристики всего приемного устройства, работающего с подобной приставкой.

Сигнал принимаемой радиостанции с внешней антенны через гнездо Гн1 поступает в. катушку связи L1, с которой индуктивно связан колебательный контур, образованный катушкой L2 и конденсатором переменной емкости С1. С помощью этого конденсатора лсонтур можно настроить на любую радиостанцию, работающую в диапазоне частот от 6 до 12 МГц (25 — 50 м). В таком же диапазоне частот работает и приемник.

Применение индуктивной свя§и контура L2C1 с антенной позволяет подобрать оптимальную связь между ними. Как видно из схемы, колебательный контур полностью подключен к транзистору, что дает возможность получить от такого УВЧ значительное усиление сигнала и повысить избирательность всего приемного устройства по зеркальному каналу. В среднем дополнительное улучшение избирательности по зеркальному каналу в такой приставке может быть 10 — 20 дБ, особенно это важно для уменьшения помех от радиостанций, частоты которых отличаются от принимаемых сигналов на две промежуточные частоты.

Необходимый режим работы транзистора Т1 обеспечивается включением в цепь истока резистора R1. Последний по переменной составляющей напряжения заблокирован конденсатором СЗ. Нагрузкой транзистора является дроссель Др1, включенный в цепь стока. Выделенное на дросселе усиленное напряжение сигнала через конденсатор С2 и коаксиальное гнездо Гн2 подается на вход приемного устройства.

При повторении конструкции в -ней можно использовать полевые транзисторы КПЗОЗВ, 2ПЗОЗВ, КПЗОЗГ, 2ПЗОЗГ, конденсаторы КЛС, переменный конденсатор С1 любого типа, но -желательно с воздушным диэлектриком. Катушки LI, L2 наматывают последовательно друг за другом на фарфоровом каркасе диаметром 12 мм проводом ПЭВ-1 0,35. Катушка L1 содержит 21 виток, L2 — 5 витков. Дроссель Др1 должен иметь индуктивность около 2,5 МГц. Для изготовления такого дросселя можно использовать резистор типа МЛТ-2 с сопротивлением более 50 кОм, намотав на него 40 витков провода ПЭЛШО 0,2.

Питание приставки, потребляющей ток всего 5 мА, можно производить от отдельной батареи «Крона». Однако не исключается и использование источника питания приемника, если минусовый вывод его соединен с общим проводом. Приставку монтируют на плате из гетинакса или стеклотекстолита. Габариты платы определяет тип переменного конденсатора, используемого в приставке. Плату размещают в экране из листовой меди толщиной 0,5 — 0,7 мм. На передней стенке экрана располагают ручку настройки (С1) и выключатель питания (В1). Гнезда Гн1 и Гн2 укрепляют на боковых стенках экрана.

Налаживание приставки начинают с установки тока стока транзистора 77, уточняя сопротивление резистора R1. Миллиамперметр со шкалой 10 мА подключают параллельно разомкнутым контактам BL При этом следует соблюдать все предосторожности, необходимые при работе с полевым транзистором.

Затем к приставке присоединяют антенну и вход приемника (отрезком коаксиального кабеля длиной 30 — 40 см). Как правило, приставка сразу начинает работать после включения. Ручку переменного конденсатора С1 вращают до совпадения настроек усилителя и приемника на данном диапазоне. Этот момент характерен увеличением шумов, прослушиваемых в громкоговорителе приемника. Затем приемник настраивают на радиостанцию и подстраивают приставку точнее по наибольшей громкости- Действие приставки проверяют на всем диапазоне частот. Если на крайних частотах диапазона приставка не настраивается и добиться увеличения шумов не удается, следует более точно подобрать число витков катушки контура L2.

Для удобства работы в приставке желательно предусмотреть шкалу, а ручку переменного конденсатора С1 снабдить указателем настройки. На шкале отмечают положения ручки, соответствующие наибольшему усилению для того или иного диапазона (25, 31, 41, 49 м). Налаживание приставки значительно упрощается при наличии сигнал-генератора (СГ) и высокочастотного вольтметра.

 


 

И. И.Андрианов
Сайт создан в системе uCoz

Обработка сигналов. Усиление сигнала для корректной передачи

УСИЛЕНИЕ СИГНАЛА

ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ЗНАНИЕМ И СИЛОЙ

Проблема общения испокон веков стоит перед человеком. Взаимопонимание – результат как точности в выражении мысли, так и точности в передаче сообщения до собеседника. Погрешности в общении могут приводить к самым разным результатам – от рождения бытовых анекдотов до начала мировых войн.

Электрические сигналы предназначены именно для передачи информации – например, звуковой или видео. Тем важнее возможно правильнее и бережней усилить сигнал, передать его в неискаженном виде получателю (слушателю и зрителю).

Усиление сигнала – важнейший этап его обработки и передачи

Усиление сигнала – важнейший этап его обработки и передачи. Слабые токи и напряжения, выдаваемые различными источниками, нужно привести к виду, приемлемому для передачи по кабелям или через эфир, распределить для многих получателей, в конце концов усилить мощность сигнала так, чтобы его могли, например, воспроизвести мощные громкоговорители.

Для любых аналоговых сигналов важнейшими характеристиками любого усилителя является (кроме собственно коэффициента усиления):

  • линейность (точность усиления сигнала),
  • динамический диапазон (разница между самым сильным и самым слабым сигналом, который еще не потонет в собственных шумах усилителя),
  • нагрузочная способность (какой сигнал усилитель может выдать в нагрузку в рабочем режиме),
  • амплитудно-частотная характеристика (диапазон рабочих частот) и ее неравномерность.

Характеристики по-разному ценны для разных усилителей, в зависимости от области их применения:

  • Для аналоговых видеосигналов: диапазон рабочих частот (до 6-500 МГц) и линейность (доли процента)
  • Для аналоговых аудиосигналов: линейность (сотые-тысячные доли процента), динамический диапазон (60-120 дБ), линейность АЧХ в диапазоне 16 Гц – 20-30 кГц
  • Для усилителей-распределителей: дополнительно – коэффициент разветвления (на сколько нагрузок могут работать) или нагрузочная способность
  • Для усилителей малых сигналов (например, микрофонных): уровень собственных шумов (определяет динамический диапазон усилителя) и способность подавлять помехи и наводки

Свою специфику имеют и усилители, использующиеся с сигналами управления, а также устройства для работы с цифровыми сигналами, но это предмет отдельного исследования.

ТЕОРИЯ: КАК РАБОТАЮТ УСИЛИТЕЛИ

Схемотехника усиления

Инженеры строят усилители электрических сигналов на основе т.н. активных приборов. Основные типы таких приборов1:

  • Электронно-вакуумные лампы
  • Биполярные и полевые транзисторы
  • Интегральные микросхемы

Электронные лампы (самые старые приборы) в настоящее время практически вышли из употребления, их используют, в основном, только в некоторых звуковых усилителях. У ламп много хороших электрических свойств, но они велики по размеру, имеют низкий КПД, хрупки, ненадежны, дороги и при этом недолго служат.

Интегральные микросхемы также содержат в себе транзисторы, просто очень маленькие и плотно упакованные

Появление транзисторов в начале 50-х годов произвело подлинную революцию в технике усиления. В настоящее время различные типы транзисторов используются в подавляющем большинстве усилителей. Интегральные микросхемы также содержат в себе транзисторы, просто очень маленькие и плотно упакованные. Поэтому принцип усиления в них совершенно такой же, что и в усилителях на отдельных транзисторах, а микросхемы позволяют легко строить очень сложные схемы при очень маленьких габаритах, и при этом они очень удобны в производстве. Усилители на микросхемах обычно получаются дешевле, а зачастую и качественнее, чем на отдельных (дискретных) транзисторах2.


А. Биполярный транзистор; усилитель с общим эмиттером

Б. Биполярный транзистор; эмиттерный повторитель

В. Полевой транзистор

Г. Биполярные транзисторы; Двухтактный выходной каскад

Рис. 1. Усилительные каскады на транзисторах


Рис. 2. Условное обозначение усилителя на схеме

Биполярный транзистор «умеет» усиливать слабый ток, который течет от его базы (Б) через эмиттер (Э). Малые изменения этого тока (скажем, от входного сигнала) приводят к большим изменениям тока, текущего от коллектора (К) к эмиттеру. Применяя разные схемы включения, можно получить усиление напряжения и/или тока (рис. 1 А, Б). Аналогично и полевой транзистор способен усиливать слабое напряжение, приложенное между затвором (З) и подложкой (П).

Схемы А, Б, В применяются для относительно слабых токов и напряжений (например, для аудиосигналов микрофонного или линейного уровня, для стандартных видеосигналов). Если надо получить значительные мощности или напряжения, используются двухтактные схемы, подобные Г. Они имеют куда больший КПД и максимальное выходное напряжение. Сложные усилители имеют много ступеней усиления (т.н. «каскадов»), в которых используются самые разные схемы включения транзисторов.

Небалансные и балансные усилители

Схемы балансных усилителей заметно сложнее обычных

Балансные (симметричные) линии передачи сигнала имеют существенные преимущества перед небалансными (подробнее см. брошюру «Передача сигнала по кабелю витой пары»). Для их работы необходимы выходные балансные усилители и дифференциальные приемники, а также кабели с большим числом проводников. Схемы балансных усилителей заметно сложнее обычных (показанных выше).


Рис. 3. Пример схем для организации балансной линии связи
(Нажмите на фото для увеличения)


Рис. 4. Условные обозначения балансных цепей на схеме
(Нажмите на фото для увеличения)

Частотная коррекция

Во многих случаях требуется не только равномерно усилить сигнал, но и подчеркнуть в нем определенные частоты или подавить другие частоты.

  • Для видеосигнала: поднять высокие частоты для компенсации потерь в длинном кабеле
  • Для слабого аудиосигнала: создать специальную АЧХ, требуемую для данного источника сигнала (магнитная головка магнитофона, магнитный звукосниматель, микрофон и т.д.)
  • Для аудиосигнала линейного и высокого уровня: скорректировать тембр звучания, скомпенсировать неидеальность громкоговорителей и акустики помещения

Частотная коррекция осуществляется специальными фильтрами, в т. ч. регулируемыми. Такие фильтры зачастую включаются в состав усилителей. Простейшие цепи частотной коррекции показаны ниже.


Фильтр нижних частот (подавляет верхние)

Фильтр верхних частот (подавляет нижние)

Рис. 5. Простейшие фильтры на RC-цепочках

Во многих случаях и простых аналоговых схем достаточно для решения практических задач

Специфика усиления аудиосигналов состоит в том, что человеческое ухо очень хорошо различает любую «ложь» в передаче звука

В сложных схемах применяются всевозможные сочетания корректирующих цепочек, сложные фильтры больших порядков. В современных устройствах все большее применение находит цифровая обработка сигнала, основанная на совершенно иных принципах и дающая гораздо большие возможности и гибкость, но это предмет отдельного разговора. Во многих случаях и простых аналоговых схем достаточно для решения практических задач.

УСИЛЕНИЕ АУДИО

Специфика усиления аудиосигналов состоит в том, что человеческое ухо очень хорошо различает любую «ложь» в передаче звука3. В результате, если нужно получить действительно качественное звучание, приходится строить весьма сложные и дорогостоящие схемы усиления. Единственное, что облегчает жизнь инженерам (по сравнению с проблемой усиления видеосигналов) – это относительно узкая полоса пропускания, нужная аудиоусилителям. Считается, что человеческое ухо воспринимает частоты в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц, однако некоторые разработчики поднимают верхнюю границу этого диапазона до 30-100 кГц, что, по некоторым экспертным оценкам, субъективно улучшает качество передачи звука.

Впрочем, качество аудиоусилителей, их схемотехника и важность достижения ими тех или иных предельных параметров – предмет ожесточенных споров профессионалов и любителей высококачественного звука, на сути которых мы не имеем возможности здесь останавливаться.

Усиление микрофонных сигналов

Микрофоны – первая ступень в цепочке передачи реального звука конечному слушателю. Если потерять качество на этом этапе, дальнейшие усилия могут оказаться напрасными.

Основные типы микрофонов и их выходные сигналы представлены ниже.

Тип микрофона Уровень
сигнала
Линия связи между
микрофоном и усилителем
Тип разъема
Конденсаторный 10-50 мВ Балансная с фантомным питанием XLR
Электретный 10-50 мВ Балансная (проф.) или небалансная (любительский) XLR или mini-Jack
Динамический 1-7 мВ Балансная (проф. ) или небалансная (любительский) XLR или mini-Jack
Ленточный 0,5-2 мВ Балансная XLR

Кроме указанных линий связи, сигнал от микрофона может передаваться по радиоканалу или по ИК лучам, в этом случае сигнал сначала усиливается, а затем поступает на соответствующий передатчик.

Чем ниже уровень входного сигнала от микрофона, тем труднее усилить его до стандартного значения (обычно 0,7 В) без паразитных шумов и тем сложнее избавиться от помех в соединительной линии (между микрофоном и усилителем)

Чем ниже уровень входного сигнала от микрофона, тем труднее усилить его до стандартного значения (обычно 0,7 В) без паразитных шумов и тем сложнее избавиться от помех в соединительной линии (между микрофоном и усилителем).

Во многих современных микрофонах микрофонный усилитель уже встроен в корпус устройства, что позволяет минимизировать помехи (иногда там же расположен и радиопередатчик). Такие микрофоны называются активными. Неудобство состоит в том, что усилитель требует электропитания, и в ручку микрофона приходится встраивать батарейку либо транслировать питание по соединительному шнуру.

Чаще всего микрофонный усилитель входит в состав микшерного пульта (позволяющего смешивать и регулировать звук от нескольких источников) или выполняется в виде отдельного устройства. Основные особенности микрофонного усилителя:

  • низкий уровень собственных шумов, позволяющих усиливать сигнал в доли милливольта при сохранении отношения сигнал/шум более 50-60 дБ
  • большая перегрузочная способность, особенно при использовании вокальных динамических микрофонов
  • в профессиональной технике — балансный вход и способность отдавать в микрофон «фантомное питание» (слабое напряжение 48 или 12 вольт, нужное для конденсаторных микрофонов)
  • отключаемые фильтры низких или высоких частот (для коррекции АЧХ микрофона при работе в разных режимах), фильтр эффекта «присутствия» (presence), создающий подъем АЧХ в области 1,5-3 кГц для повышения разборчивости голоса
  • отключаемый компандер или лимитер, позволяющий исключить перегрузку последующих усилительных цепей


Рис. 6. Примеры микшерных пультов и микрофонных предусилителей

Иногда требуется усилить сигнал от микрофона сразу до уровня, нужного для работы громкоговорителя (например, в мегафонах), тогда микрофонный усилитель сразу совмещается с оконечным усилителем мощности в одном корпусе.


Рис. 7. Мегафон

Усиление других слабых сигналов

На практике имеются и другие источники слабых сигналов:

  • сигналы от магнитных головок магнитофонов (1-3 мВ), требуют специальной сложной частотной коррекци
  • сигналы от головок магнитных звукоснимателей (в проигрывателях грампластинок) (5-30 мВ) требуют специальной частотной коррекции и особого входного сопротивления
  • радиочастотные («антенные») сигналы для вещательных радиоприемников в принципе аналогичны таковым и для видеосигналов (см. ниже), но для них редко используются отдельные (не входящие в состав приемника) усилители.

Сигналы от первых двух источников сильно подвержены воздействию наводок от сети переменного тока, поэтому соответствующие усилители обычно располагают возможно ближе к источникам сигнала (головкам).

Усиление сигналов линейного уровня

Для сигналов линейного уровня обычно требуются, чтобы источник сигнала имел низкое выходное сопротивление (десятки-сотни Ом), а приемник сигнала – высокое входное сопротивление

Линейными аудиосигналами называют «промежуточные» сигналы уровнем 0,2-1 В (обычно за стандарт принимается значение 0,7 В). Такими сигналами связываются между собой компоненты аудиосистем – усилители, магнитофоны, тюнеры, проигрыватели, микшеры и т.д.

В бытовой технике используются обычно небалансные линии связи и разъемы RCA, mini-Jack, DIN, в профессиональной – балансные линии и разъемы XLR, mini-XLR или клеммы. Иногда в профессиональных студиях и в автомобильной электронике используют и промежуточные сигналы повышенного уровня (до 5-15 В), что позволяет снизить влияние помех (но усложняет усилители).

Для сигналов линейного уровня обычно требуются, чтобы источник сигнала имел низкое выходное сопротивление (десятки-сотни Ом), а приемник сигнала – высокое входное сопротивление (10 кОм и больше, для балансных линий передачи, используются приемники со входным сопротивлением 600 Ом). Тогда, при использовании экранированных аудиокабелей, при передаче сигнала обеспечивается минимальное влияние помех и наводок от сети питания.

Eсли один линейный сигнал надо «развести» на несколько приемников, особенно расположенных на значительном удалении, возникает задача распределения сигнала

Обычно линейные сигналы не требуют дополнительного усиления. Однако если один линейный сигнал надо «развести» на несколько приемников, особенно расположенных на значительном удалении, возникает задача распределения сигнала. Усилитель-распределитель имеет один вход и несколько выходов, каждый из которых имеет собственный буферный усилитель, так что выходы работают независимо, и выходные линии связи друг друга не «портят».


Рис. 8. Устройство усилителя-распределителя небалансного аудиосигнала

Усилители мощности

Обычно для усилителя оговаривается, на какую минимальную нагрузку он может работать, и важно не подключать к его выходу громкоговорители с меньшим сопротивлением, чтобы не вывести усилитель из строя

Звуковой сигнал в конечном счете должен быть представлен слушателю – и этим занимаются громкоговорители (или наушники – по сути те же громкоговорители, только маленькие). Чтобы получить достаточную громкость звучания, сигнал (обычно линейного уровня) необходимо значительно усилить. Нагрузка таких усилителей обычно низкоомная (катушки громкоговорителей имеют сопротивление 2-16 Ом, наушников – 8-300 Ом), поэтому обычно говорят не о выходном напряжении такого усилителя, а о его выходной мощности (при данной нагрузке). Обычно для усилителя оговаривается, на какую минимальную нагрузку он может работать, и важно не подключать к его выходу громкоговорители с меньшим сопротивлением, чтобы не вывести усилитель из строя4.

Прослушивание Требуемая выходная
мощность усилителя
Число каналов
усиления
Наушники 1-50 мВт 2
Карманный радиоприемник 50-300 мВт 1
Небольшая магнитола, телевизор 1-5 Вт 1-2
Большой телевизор 5-15 Вт 1-2
Музыкальный центр 10-100 Вт 2-7
Музыкальная система класса Hi-End 20-500 Вт 2-7
Озвучивание небольшого конференц-зала (речь) 5-30 Вт 1-2
Озвучивание большого зала (речь) 30-500 Вт 1-10
Озвучивание малого зала (рок-музыка) 500-3000 Вт 2-10
Озвучивание большого зала (рок-музыка) 2000-100000 Вт (и неограниченно) большое

Требуемая мощность усилителя зависит не только от желаемой громкости, но и от чувствительности («отдачи») громкоговорителей, которая у разных моделей может отличаться в 10 и более раз. Подбор оптимальной пары «усилитель-громкоговоритель» – вообще предмет отдельного разговора.

Усилители мощности выполняются как в виде отдельных блоков (зачастую оборудованных коммутатором входов, регуляторами тембра и громкости и др. дополнениями), так и входят в состав более сложных устройств (AV‑ресиверов, домашних кинотеатров, телевизоров и т.д.). В любом случае общий принцип построения таких усилителей одинаков, и почти все усилители строятся по двухтактной схеме (рис. 2, Г) с вариациями (вроде мостовой схемы включения). Транзисторные усилители мощности разделяются на следующие основные классы:

  • класс А: выходные транзисторы работают в линейном режиме, и через них течет большой постоянный ток. У таких усилителей низкий КПД (0% в тихих местах, не более 50% для самых громких; они сильно нагреваются и потребляют много «лишней» электроэнергии), зато у них очень высокая линейность и чистота звучания.
  • класс B: транзисторы «приоткрываются» ровно настолько, чтобы пропустить в нагрузку требуемый ток. При этом КПД усилителя много лучше, чем в классе А (до 78%), однако за счет нелинейности транзисторов возникают большие искажения, особенно заметные при малой громкости. Инженеры борются с ними, принимая специальные меры, но все равно такие усилители звучат «грязнее», чем в классе А.
  • класс AB: промежуточный между А и В; КПД усилителя много больше, чем в классе А, а искажений много меньше, чем в классе B. Самый распространенный класс усилителей.
  • класс D: использует принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ), когда на громкоговоритель поступают высокочастотные импульсы разной ширины. Меняя ширину такого импульса (согласно форме входного сигнала), усилитель заставляет меняться и средний ток, текущий через громкоговоритель – и последний излучает звук! Это уже почти «цифровой» усилитель, и для формирования нужных импульсов часто используют именно цифровые схемы. КПД таких усилителей может приближаться к 100%, поэтому они могут быть очень компактными (т. к. мало нагреваются при работе). Правда, качество звучания таких усилителей не самое высокое, хотя во многих случаях и достаточное.
  • класс T: один из новейших классов, работает аналогично классу D, но за счет «умной» цифровой начинки имеет гораздо меньшие искажения, чем обычный класс D.
  • иные классы (C, H и др.) имеют свои особенности, но встречаются реже.

Выбор модели усилителя определяется типом решаемой задачи (и, конечно, бюджетом), например:

  • Качественные, но неэкономичные усилители (в том числе и на электронных лампах) используются в системах класса Hi-Fi и Hi-End
  • Наиболее экономичные усилители (пусть при меньшем качестве) применяются в автомобильных аудиосистемах и переносной аппаратуре с батарейным питанием

Большая выходная мощность усилителя должна без потерь передаваться в громкоговоритель, поэтому важно снабдить систему толстыми и качественными «акустическими» кабелями

Большая выходная мощность усилителя должна без потерь передаваться в громкоговоритель, поэтому важно снабдить систему толстыми и качественными «акустическими» кабелями. Кроме того, мощный усилитель потребляет от сети много энергии (причем неравномерно, в зависимости от входного сигнала и громкости), поэтому важно также обеспечить для него подвод качественного электропитания (это особенно актуально для мощных концертных усилителей и систем класса Hi-End).

Цифровые аудиосигналы

Цифровые аудиосигналы сами по себе усиления не требуют, необходима только их буферизация для передачи по линиям связи (что делается в самих источниках таких сигналов, например, в CD или DVD-проигрывателях) и, при необходимости, распределение на несколько потребителей. Спектр таких сигналов не превышает нескольких мегагерц, поэтому сигналы формата S/PDIF (коаксиальный вариант), например, легко распределяются и устройствами, предназначенными для композитного видеосигнала. При передаче цифровых сигналов возникают и иные проблемы (например, джиттер, который приходится устранять с помощью перетактирования), которые выходят за рамки данной брошюры.

УСИЛЕНИЕ ВИДЕОСИГНАЛОВ

Видеосигналы можно условно разбить на 2 класса:

Любые усилители видеосигналов должны иметь значительно большую полосу пропускания (по сравнению с аудиоусилителями)

  • Радиочастотные («антенные») сигналы – сигналы с очень широким спектром (до нескольких гигагерц в случае спутникового телевидения), но небольшой амплитуды. Их обычно надо лишь доставить от антенны (или кабельного разветвителя в кабельных сетях) до входа телевизора, сет-топ-бокса или ТВ-тюнера, возможно, с небольшим усилением и для нескольких получателей.
  • Относительно «низкочастотные» (по сравнению с антенными) видеосигналы стандартных интерфейсов: композитное, s-Video, компонентное видео, компьютерное видео (VGA). Спектр таких сигналов может быть от 5 до 500 МГц, и задача усилителей, в основном, состоит в раздаче таких сигналов нескольким получателем (усилители-распределители) либо в доставке этих сигналов на значительные расстояния по линиям связи (линейные усилители).

Любые усилители видеосигналов должны иметь значительно большую полосу пропускания (по сравнению с аудиоусилителями), однако требования по уровню шумов (динамическому диапазону) и линейности для них относительно ниже, что связано с особенностями восприятия человеческого глаза.

Усиление радиочастотных сигналов

«Антенные» усилители обычно имеют полосу пропускания:

  • до 300-500 МГц (для сигналов метрового и дециметрового ТВ диапазонов)
  • до 8-12 ГГц (малошумящие усилители для антенн спутникового ТВ).

Такие усилители обычно работают с коаксиальными кабелями с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом. Сигнал усиливается по мощности, коэффициент усиления:

  • Для усилителей слабого сигнала: 6-30 дБ (4-1000 раз). Используются для улучшения качества приема ТВ сигнала
  • Для усилителей-распределителей: 0-6 дБ (т.е. от простого повторения сигнала до 4 раз). Используются для «раздачи» исходного сигнала нескольким потребителям


Рис. 9. Внешний вид малошумящего антенного усилителя
и усилителя-распределителя

Многие усилители оборудованы регуляторами коэффициента усиления для подстройки под конкретную систему. При построении сложных кабельных систем усилители-распределители можно каскадировать, раздавая сигнал многим потребителям в разных зданиях и помещениях.

Усиление стандартных аналоговых видеосигналов

Видеосигналы в стандартных интерфейсах сами по себе должны иметь стандартные уровни, и не требуют какого-то особенного усиления. Поэтому речь идет, в основном о:

При построении сложных кабельных систем усилители-распределители можно каскадировать

  • небольшом усилении сигнала и, отдельно, его высокочастотных составляющих для компенсации потерь в длинных соединительных кабелях (линейные усилители). Зачастую источник сигнала просто не предназначен для работы на длинную линию, и такой усилитель выполняет роль мощного буфера
  • усилении по мощности и разветвлении сигнала для нескольких потребителей (усилители-распределители).

Усилители для видеосигналов разделяются по типам сигналов:

Видеосигнал Кабель Разъемы Спектр частот Применение
Композитный
(CV)
Коаксиальный,
75 Ом
RCA, BNC 5,5 МГц Стандартное ТВ
s-Video (YC) 2 коаксиальных,
75 Ом
Mini-DIN (4-конт. ) 5,5 МГц Стандартное ТВ,
повышенное качество
Компонентный
YUV (YCrCb)
3 коаксиальных,
75 Ом
RCA, BNC 5,5 МГц Стандартное ТВ,
макс. качество
Компонентный
RGBS
4 коаксиальных,
75 Ом
SCART 5,5 МГц Стандартное ТВ,
макс. качество
Компонентный
ТВЧ YUV (YCrCb,
YPbPr)
3 коаксиальных,
75 Ом
RCA, BNC до 70 МГц (1080i),
140 МГц (1080p)
ТВ высокой четкости
VGA (RGBHV) 3 коаксиальных,
75 Ом, 2 витых
пары
HD-15, BNC до 400-500 МГц Компьютерные
сигналы

Линейные усилители, от которых требуется компенсация длины кабеля, обычно имеют регулировки:

Сигнал Подъем ВЧ Подъем общего
уровня сигнала
Максимальное
расстояние передачи
Стандартное ТВ Центральная частота
4,3 МГц, до +10 дБ
до +6 дБ 50-100 м (кабель mini-coax, 2,5 мм)
300-500 м (кабель RG-6)
Компонентное
ТВЧ, 1080i
начиная с 10 МГц, до
+10 дБ на 60 МГц
до +6 дБ 30-50 м (кабель mini-coax, 2,5 мм)
100 м (кабель RG-6)
VGA начиная с 30 МГц, до
+10 дБ на 100 МГц
до +6 дБ 50-100 м (кабель mini-coax,
2,5 мм)


Рис. 10. Внешний вид линейных усилителей для сигналов CV и VGA (XGA)

Линейные усилители лучше включать перед длинными кабелями, а не после них


Рис. 11. Амплитудно-частотная характеристика усилителя для сигнала VGA
(с подъемом ВЧ и без)

Линейные усилители лучше включать перед длинными кабелями, а не после них.


Рис. 12. Включение линейного усилителя сигнала VGA


«Тянучки» и искаженная цветопередача

«Тянучки» скомпенсированы,
цветопередача нормальная

Рис. 13. Сигнал VGA (1600x1200, 85 Гц), переданный на расстояние 60 м, без коррекции и с коррекцией в усилителе

Распределение стандартных аналоговых видеосигналов

Усилители-распределители позволяют один видеосигнал передать на несколько приемников сигнала. Иногда возникает вопрос: почему нельзя просто включить несколько приемников «впараллель», распаяв соответствующий кабель, и не применять дополнительные усилители? Вот ответ на данный вопрос:

  • Видеосигналы передаются по коаксиальным кабелям с волновым сопротивлением 75 Ом
  • Для нормальной работы таких кабелей надо, чтобы у приемника сигнала входное сопротивление было равно 75 Ом (см. рис. 15)

  • Рис. 14. Передача сигнала по 75-омному кабелю

  • Если несколько приемников просто соединить параллельно, их входные сопротивления также включатся параллельно, и общее сопротивление нагрузки пропорционально упадет

  • Рис. 15. Неправильное включение, «запараллеливание» приемников
    (нагрузка получилась 75 / 3 = 25 Ом)

  • При этом передатчик будет перегружен, сигнал на входе приемника будет сниженным, а в кабеле появятся переотражения сигнала, которые визуально будут проявляться в виде «звона», «тянучек», «контуров» на изображении, могут быть искажены цвета, а синхронизация может срываться

Правильный метод распределения сигнала следующий:

Для каждого приемника сигнала используется отдельный 75-омный коаксиальный кабель и отдельный выход источника сигнала

  • Для каждого приемника сигнала используется отдельный 75-омный коаксиальный кабель и отдельный выход источника сигнала (это — забота проектировщика системы)
  • На входе каждого приемника сигнала устанавливается согласующий 75-омный резистор («терминатор») (это — забота разработчика приемной аппаратуры)5
  • Если у приемника терминатора нет (это редкий случай), необходимо установить внешний терминатор, вроде показанного на рис. 17.

  • Рис. 16. Внешний терминатор, подключенный ко входу приемника видеосигнала

  • Для s-Video и компонентных видеосигналов (YUV, RGBS, VGA) отдельный терминатор должен присутствовать на каждой из линий для видеосигнала


Рис. 17. схема распределения видеосигнала
(Нажмите на фото для увеличения)

Разветвленные системы распределения видео

Иногда видеосигнал надо доводить до многих получателей, находящихся в разных местах. В этом случае можно комбинировать усилители-распределители и линейные усилители, получая разветвленные системы. Основные принципы построения таких систем:

  • Один выход всегда подключается на один вход с терминатором
  • Допустима работа на несколько входов (2-5), если терминатор включен только на последнем из них. Такие входы должны располагаться возможно ближе друг к другу
  • Все приборы (источники и приемники сигналов, усилители) должны получать питание от одной фазы сетевого питания и иметь общее заземление или зануление
  • Если предыдущее требование невыполнимо, следует между приборами, находящимися на разных контурах, включать в цепь прохождения сигнала гальванические развязки (или готовиться к проблемам)
  • Перед длинными линиями связи лучше устанавливать линейные усилители с коррекцией
  • Чем больше усилителей включено в цепь прохождения сигнала, тем больше деградирует сигнал. Каждый усилитель обязательно вносит свои шумы и искажения (пусть небольшие). При каскадном включении они складываются. Желательно избегать схем с каскадным включением более 2-3 усилителей.


Рис. 18. Разветвленная схема распределения с каскадированием
(Нажмите на фото для увеличения)

Другие способы распределения аналогового видео

Когда нужно передать видеосигнал на особенно большие расстояния, или когда имеются проблемы с помехами или заземлением, можно использовать альтернативные способы передачи, используя специальные усилители-преобразователи сигнала:

  • По кабелям витой пары (см. брошюру «Передача сигнала по кабелям витой пары»). Специальная пара «передатчик-приемник» обеспечивает транслыцию видеосигнала на большие расстояния по дешевому кабелю: композитного видео до 1-1,5 км, сигнала VGA – до 300 м
  • По оптическим кабелям (см. брошюру «Передача сигнала. Оптоволоконные линии связи»)
  • По радиоэфиру, с помощью инфракрасных лучей, через вычислительные сети Ethernet и Интернет

Эти и другие способы распределения выходят за рамки данной брошюры.

Цифровое видео

Методы усиления и рапределения цифровых видеосигналов имеют свою специфику и рассматриваются в отдельных брошюрах.

  • Сигналы SDI и HD SDI (см. брошюру «Интерфейсы. SDI и HD SDI»)
  • Сжатое видео по интерфейсу Firewire (см. брошюру «Интерфейсы. IEEE 1394 (Firewire)»)
  • Сигналы DVB/ASI по методам усиления/распределения в основном аналогичны сигналам SDI и HD SDI

1 Мы опускаем некоторые экзотические типы приборов, используемые, например, для радиочастотных устройств.
2 С этим утверждением могут оказаться несогласными многие инженеры, строящие выскокачественные мощные аудиоусилители.
3 В некоторых случаях требования к качеству могут быть и пониженными. Например, в телефонии, системах аварийного оповещения, диктофонной технике и т.д. вполне достаточно качество, при котором человеческий голос четко различим, а это много меньше, чем нужно, например, для прослушивания симфонической музыки. Соответственно упрощаются и удешевляются усилители.
4 Большинство современных усилителей имеют встроенную защиту от перегрузки и перегрева, поэтому они не «сгорят», а просто не будут работать.
5 Заметим, что некоторые дешевые модели бытовой аппаратуры (телевизоры, видеомагнитофоны) могут быть не оборудованы 75-омными терминаторами по входам. Видимо, производители считают, что при совсем коротких соединительных кабелях сигнал «не очень» испортится. Если надо подключить такую технику к длинному кабелю, приходится устанавливать внешние согласующие терминаторы.

ВЧ усилители | Аналоговые устройства

8 32 0003 900 Удвоитель мощности GaN 04 1 9G 04 14202 04 1 9000 30 2
1 ADL5580 - 1 - - 10 43,6 - - ADL5580 1 45M 1. 218G 25 - - 26 470m $ 39,72 (ADCA3950AMLZ)
L 00
4 3 00 400М 7.5G 15 32 3 5.5 150 м 75,11 долл. США (ADL8104ACPZN)
4 ADL8150-Die Усилитель драйвера, низкий уровень фазового шума 13 31,5 3 6 76 м 95,00 долл. США (ADL8150ACHIP)
5 ADL8150ACPZN Усилитель драйвера, низкий уровень фазовых шумов 3 6 74m 97 долл. США.85 (ADL8150ACPZN)
6 ADCA3952 Удвоитель мощности CATV GaN 1 45M 1.218G 25 - - 26 -
7 ADRF5515 Передняя часть массивного приемника MIMO 2 3,4G 3,8G 33 32 4,75 5,25 9000
ADH519S LNA 1 17.5G 31,5G 11 17,2 2,5 3,5 95 м -
9 ADPA1105 ADPA1105
5
22 900 -
46 18G
44 1
465
- - 400 м 287,74 долл. США (ADPA1105ACGZN)
10 ADPA7007-Die Усилитель мощности, широкополосный распределенный усилитель 41 4 5 1,4 144,74 долл. США (ADPA7007CHIP)
11 ADPA7007AEHZ Усилитель мощности, широкополосный распределенный усилитель 5 9245 445 927 5 2 2 6 24 (ADL9006ACGZN) 905.75 (HMC8411LP2FE) )
4 5 1,4 155,23 долл. США (ADPA7007AEHZ)
12 ADPA7006-Die Усилитель мощности, широкополосный распределенный усилитель 1
45
5 34 4 5 800 м 118,87 долл. США (ADPA7006CHIP)
13 ADPA7006AEHZ Усилитель мощности, широкополосный распределенный усилитель 9245 180003 4 - 800 м 136,64 долл. США (ADPA7006AEHZ)
14 HMC8412LP2FE LNA, низкий фазовый шум 1 60м $ 39.53 (HMC8412LP2FE)
15 HMC8412-матрица LNA, низкий фазовый шум 1 400M 10G 15 32 3 2 6090 мкс )
16 ADPA7004-Die Усилитель мощности 1 40G 80G 18,5 31 3 4 550
210005.66 (ADPA7004CHIPS)
17 ADL9006-Die LNA, широкополосные распределенные усилители 1 2G 28G 15,5 21 21 )
18 ADL9006ACGZN LNA, широкополосные распределенные усилители 1 2G 28G 15,5 23 4 7 7 7
19 ADL9005 LNA, широкополосные распределенные усилители 1 10M 26.5G 18,5 25 90 8,5 90 8,5
20 HMC8411 LNA, низкий фазовый шум 1 10M 10G 15 34 2 6 55m
21 ADRF5549 Передняя часть массивного приемника MIMO 2 1,8G 2,8G 35 32 4,75 4,75
22 ADRF5545A Передняя часть массивного приемника MIMO 2 2,4G 4,2G 32 32 4,75 5.25 36 м 12,20 долл. США (ADRF5545ABCPZN)
23 ADPA9002 Низкий фазовый шум, усилитель мощности 1 0 10G 15905 10G 15905 900 $ 126,89 (ADPA9002ACGZN)
24 ADL8111 Блок усиления, LNA с переключателем байпаса 1 10M 8G 12,5 8G 12,5 5 70 м 48,75 долл. США (ADL8111ACCZN)
25 ADA4945-1 Дифференциальный усилитель, от несимметричного к дифференциальному 1 0 0 0 8145 10 4 м 3,25 доллара США (ADA4945-1ACPZ-R2)
26 ADPA7005-Die Усилитель мощности, широкополосные распределенные усилители 1 20G 4482 9000 4482 5 1.2 134,23 долл. США (ADPA7005CHIP)
27 ADPA7005AEHZ Усилитель мощности, широкополосный распределенный усилитель 1 18G 44G 154,5 158 1,4
28 ADPA7002-Die Усилитель мощности, широкополосные распределенные усилители 1 20G 44G 15 41 4 600 5 (ADPA7002CHIP)
29 ADPA7002AEHZ Усилитель мощности, широкополосный распределенный усилитель 1 18G 44G 17
05 ADTR1107ACCZ)
30 HMC1022A-Die Драйвер-усилитель, широкополосные распределенные усилители 1 0 48G 11,5 29 9 10 150m $22 (HMC1022ACHIPS)
31 ADTR1107 Фронтальный ВЧ-модуль с фазированной решеткой, усилитель мощности 1 6G 18G 17 30.9 98 - -
32 ADRF5547 Передняя часть массивного приемника MIMO 2 3.7G 5.3G 33 31 4.75 .25 36 м 12,20 долл. США (ADRF5547BCPZN)
33 ADCA3992 Удвоитель мощности CATV GaN 1 45M 1.218G 2 45M 1.218G 8 24 - 48,85 долл. США (ADCA3992AMLZ)
34 ADCA3990 Удвоитель мощности CATV GaN 1 45M 1.218G 24,5 -
45
5 535m 44,14 долл. США (ADCA3990AMLZ)
35 HMC998APM5E Низкий фазовый шум, усилитель мощности, широкополосный распределенный усилитель 1
0 0 15 распределенных усилителей мощности 4, широкополосных 33 91G 91 91 - 0005 0005 8 911 10056 8 911 10056 Дифференциальный усилитель4G с широким диапазоном мощности 9000 с широким диапазоном шума, 9204 Усилитель с широким диапазоном мощности, 9204 200M 000 900 000 900
500 м 175,45 долл. США (HMC998APM5E)
36 HMC998ALP5E Низкий фазовый шум, усилитель мощности, широкополосные распределенные усилители 1 0. 1G 20G 11 41 11 15 500 м -
37 HMC998A-Die Низкий фазовый шум, 22G 14,5 43 11 15 500 м 211,82 долл. США (HMC998A)
38 ADMV7810 ADMV7810 4 4.5 800 м 165,97 долл. США (ADMV7810CHIPS)
39 ADMV7710 Усилитель мощности 1 71G 76G 24 76G 24 ADMV7710CHIPS)
40 ADL5569 Дифференциальный усилитель 2 0 6.5G 20 41 4.75 5,25 86 м 23,89 долл. США (ADL5569BCPZ)
41 HMC863ALC4 Усилитель мощности 1 24G 960582 24G 960582 29102G 29102G 45,00 $ (HMC863ALC4)
42 HMC637BPM5E Низкий фазовый шум, усилитель мощности, широкополосные распределенные усилители 1 0 7. 5G 15.5 39 8 13 345m 110,34 долл. США (HMC637BPM5E)
43 HMC8415 GaN Усилитель мощности, усилитель мощности 28 28 1 418,19 долл. США (HMC8415LP6GE)
44 ADPA7001-Die Усилитель мощности, широкополосный распределенный усилитель 1 1 25,5 1,5 4 350 м 219,24 долл. США (ADPA7001CHIPS)
45 LTC6432B-15 Дифференциальный усилитель, 51 4,75 5,25 166m 4,28 долл. США (LTC6432BIUF-15 # PBF)
46 LTC6432A-15 Дифференциальный усилитель, 15 54,5 4,75 5,25 166 м 7,47 долл. США (LTC6432AIUF-15 # PBF)
47 HMC907APM5E 200M 22G 13 40 8 11 350 м 125,40 долл. США (HMC907APM5E)
48 HMC907ALP5E с широким диапазоном мощности 200M 22G 13 40 8 11 350m -
49 HMC907A-Die 22G 13.5 41 8 11 350 м 211,75 долл. США (HMC907A)
50 HMC8205BF GaN Power Amp, Power Amp 28 55 1,3 $ 570,00 (HMC8205BF10)

Интернет-магазин ВЧ-усилителей | Future Electronics

Дополнительная информация об усилителе ВЧ...

Что такое РЧ-усилитель?

Радиочастотный усилитель или РЧ-усилитель - это настроенный усилитель, который усиливает высокочастотные сигналы, используемые в радиосвязи. Частота, при которой достигается максимальное усиление в усилителе РЧ, изменяется путем изменения индуктивности или емкости настроенной цепи. РЧ-усилитель может настраиваться на желаемый диапазон входных частот. Шунтирующая емкость обеспечивает высокий коэффициент усиления на радиочастотах, поскольку она отрицательно влияет на коэффициент усиления усилителя с резистивно-емкостной связью.Коэффициент усиления ВЧ усилителей всегда ограничен на высоких радиочастотах.

Типы ВЧ-усилителей

В Future Electronics существует несколько различных типов ВЧ-усилителей. У нас есть многие из наиболее распространенных типов, которые классифицируются по нескольким параметрам, включая частотный диапазон, ток питания, напряжение питания, коэффициент шума, усиление, выходную мощность при компрессии 1 дБ (P1dB) и тип упаковки. Наши параметрические фильтры позволят вам уточнить результаты поиска в соответствии с необходимыми спецификациями.

ВЧ-усилители от Future Electronics

Компания Future Electronics предлагает широкий ассортимент ВЧ-усилителей от нескольких производителей. Как только вы решите, нужен ли вам усилитель CATV RF, блоки усиления, усилитель RF с низким уровнем шума, усилитель RF малой мощности или усилители мощности RF, вы сможете выбрать из их технических атрибутов, и результаты поиска будут сужены в соответствии с вашим конкретным RF Потребности приложения усилителя. После этого вы сможете найти подходящий радиочастотный усилитель для своей схемы или микросхемы радиочастотного усилителя, видеоусилителя, телевизионного радиочастотного усилителя, усилителя кабельного телевидения, линейного радиочастотного усилителя, радиочастотного усилителя MOSFET или твердотельного радиочастотного усилителя.

Мы работаем с несколькими производителями, среди которых Hittite Microwave, Avago Technologies, Freescale Semiconductor, Microchip, New Japan Radio и NXP. Вы можете легко уточнить результаты поиска РЧ-усилителя, щелкнув нужную марку РЧ-усилителя в списке производителей ниже.

Приложения для ВЧ-усилителей:

Приложения для усилителей включают тестирование электромагнитной совместимости (ЭМС), компоненты защиты, тестирование связи и медицинскую диагностику.Усилители мощности ВЧ могут использоваться для подключения к другому источнику большой мощности и для микроволнового нагрева. Они также могут использоваться для управления передающей антенной, где передатчики-приемники используются для передачи голоса и данных, а также для измерения погоды. Микроволновый или высокочастотный нагрев используется в промышленности, а также в микроволновых печах. Также в ускорителях частиц используются источники RF.

Выбор подходящего ВЧ-усилителя:

С помощью параметрического поиска FutureElectronics. com при поиске подходящего ВЧ-усилителя вы можете отфильтровать результаты по требуемой категории.У нас есть следующие категории ВЧ-усилителей:

  • CATV
  • Блоки усиления
  • RF Low Noise
  • RF Low Power
  • RF Усилители мощности

Выбрав категорию RF-усилителей, вы можете сузить их атрибуты: по диапазону частот, току питания, напряжению питания и типу упаковки, чтобы назвать несколько. Используя эти фильтры, вы сможете найти подходящий радиочастотный усилитель для своей схемы или микросхемы радиочастотного усилителя, усилителя кабельного телевидения, линейного усилителя радиочастоты, радиочастотного усилителя MOSFET, твердотельного радиочастотного усилителя, видеоусилителя или телевизионного радиочастотного усилителя.

Устройства-усилители ВЧ в готовой к производству упаковке или в количестве для НИОКР

Если количество ВЧ-усилителей, которое вам требуется, меньше целой катушки, мы предлагаем клиентам несколько наших устройств-усилителей ВЧ в лотке, лампе или отдельных количествах, которые помогут вы избегаете ненужных излишков.

Future Electronics также предлагает клиентам уникальную программу складских запасов, разработанную для устранения потенциальных проблем, которые могут возникнуть из-за непредсказуемых поставок продуктов, которые могут содержать необработанные металлы, и продуктов с нестабильным или длительным сроком поставки.Поговорите с ближайшим отделением Future Electronics и узнайте больше о том, как вы и ваша компания можете избежать возможного дефицита.

РЧ-усилитель мощности, часть 1: функции

В цепи РЧ-сигнала усилитель мощности (УМ) является активным элементом, расположенным между цепью сигнальной цепи передатчика и антенной, Рисунок 1 . Часто это единственный дискретный компонент, требования и параметры которого отличаются от требований и параметров большей части цепи передачи, а также схемы приемника.В этом разделе часто задаваемых вопросов рассматривается роль PA и ее характеристики.

Рис. 1. Усилитель мощности - это элемент, который принимает низкоуровневый радиочастотный сигнал и увеличивает его мощность без каких-либо изменений формата, модуляции или других факторов; Фильтр, показанный между источником (PA) и нагрузкой (антенной), иногда необходим для минимизации нежелательных сигналов из-за недостатков PA. (Источник изображения: Analytical Graphics, Inc.)

Вопрос: Что делает PA?

A: Основная функция PA очень проста по своей концепции.Он принимает маломощный радиочастотный сигнал, уже с кодированием и модуляцией данных и на желаемой частоте, и увеличивает его мощность до уровня, необходимого для данной конструкции. Этот уровень мощности может быть от милливатт до десятков, сотен или тысяч ватт. УМ не изменяет форму, формат или режим сигнала, а «просто» усиливает его.

Q: Всегда ли PA является независимым дискретным компонентом?

A: No. Для маломощного РЧ-выхода порядка 100 мВт или меньше PA может быть частью ИС РЧ-передачи или даже ИС приемопередатчика большего размера.Хотя реализация PA таким образом может сэкономить стоимость спецификации, это требует от проектировщика очень осторожного подхода к физическому размещению RF IC и антенны, поскольку маршрутизация RF-сигнала представляет собой проблему. Кроме того, конструкция и исполнение встроенного PA может привести к трудным компромиссам в отношении его характеристик или характеристик связанных радиочастотных схем.

В другом крайнем случае - более высоких уровнях мощности порядка 500–1000 Вт, одиночный дискретный усилитель мощности может не справиться с уровнем мощности. В этих случаях несколько устройств PA могут использоваться параллельно.Несмотря на то, что это может решить проблему с питанием, параллельная конструкция порождает новые проблемы, касающиеся баланса мощности, распределения тока, теплового согласования, устранения и предотвращения отдельных отказов или перегрева и многого другого.

Q: Что такое MMIC?

A: ВЧ ИС с усилителем мощности или без него, так называемая MMIC - миллиметровая ИС, хотя, строго говоря, миллиметровые волны охватывают диапазон от 30 ГГц до 300 ГГц, а диапазон от 1 ГГц до 30 ГГц считается микроволнами.Но в обычном использовании термин MMIC часто используется для обозначения более высоких микроволновых частот.

Q: Какие полупроводниковые процессы используются для ВЧ PA?

A: В дополнение к стандартным полевым МОП-транзисторам около десяти лет назад преобладающим процессом был арсенид галлия (GaAs), который до сих пор используется, в основном, в смартфонах и кабельном телевидении мощностью <5 Вт. На более высоких уровнях мощности нитрид галлия (GaN) добился значительного прогресса за последнее десятилетие, как из-за потребностей рынка, так и из-за значительных инвестиций поставщиков в процесс.GaN в настоящее время является наиболее популярным процессом PA для новых разработок.

Q: Как рабочая частота входит в ситуацию?

A: Всякий раз, когда возникает проект RF, ключевыми проблемами являются мощность и частота, а также влияние одного фактора на другой. Полевые транзисторы работают на частотах до нескольких сотен МГц, но могут достигать диапазона ГГц, тогда как GaAs полезен до нескольких десятков ГГц, хотя лучше всего ниже 10 ГГц. На частотах в несколько десятков ГГц, где сосредоточена большая часть возникающей РЧ-активности (подумайте о 5G), GaN является наиболее привлекательным процессом.(Конечно, у каждого из этих общих утверждений есть исключения, к тому же вся территория быстро движется, поэтому эти общие утверждения постоянно меняются. )

Обратите внимание, что технологический процесс - это только часть истории. Другая часть заключается в том, как этот процесс используется с точки зрения топологии изготовления.Среди вариантов - транзисторы с биполярным переходом (BJT), полевые МОП-транзисторы с улучшенным режимом, биполярные транзисторы с гетеропереходом (HBT), полевые транзисторы из металла и полупроводника (MESFET), высокая подвижность электронов. транзисторы (HEMT) и металлооксидные полупроводники с латеральной диффузией (LDMOS).Тонкости каждого из них обычно не имеют прямого отношения к пользователю PA, но они влияют на то, что PA может делать, и на его ограничения.

Q: Если предположить, что PA имеет правильные характеристики, какие основные проблемы при проектировании влияют на его использование?

A: Их три: расположение, целостность сигнала и паразиты; управление температурным режимом (КПД PA обычно может составлять от 30% до 70%), теплоотвод, поток воздуха и кондуктивное / условное охлаждение; и разработка сети для согласования импеданса с антенной, Рисунок 2 .

Рис. 2: Практически в каждом случае между усилителем мощности и антенной требуется схема согласования импеданса, чтобы обеспечить передачу максимальной мощности и КСВН, максимально близкий к единице. (Источник изображения: The Mathworks)

Q: Макет и управление температурой кажутся достаточно простыми, чтобы их можно было предвидеть и моделировать, но как насчет соответствия?

A: Сопоставление сложно, потому что приемлемое сопоставление - такое, которое в большинстве случаев приводит к КСВН <2 - требует тщательного моделирования, использования диаграммы Смита (рис. сетевой анализатор).Но настоящая проблема в том, что параметры нагрузки - в данном случае антенны - могут не быть постоянными.

Рис. 3: Диаграмма Смита - это очень старый, но все еще полезный графический инструмент для отображения различных возможных путей и комбинаций компонентов, которые обеспечат согласование импеданса между выходом PA и антенной. (Источник изображения: EE World Online / WTWH Media LLC)

Если конечным продуктом является, например, смартфон, размещение рук и тела пользователя, а также других близлежащих предметов влияет на сопротивление нагрузки и, следовательно, на качество согласование импеданса. По мере изменения обстоятельств во время использования антенна «расстраивается» и КСВ увеличивается, что приводит к неэффективности излучаемой энергии, возможному перегреву и тепловому отключению. Вот методы, доступные для противодействия этим сдвигам, такие как согласование динамического импеданса, но они увеличивают стоимость и сложность.

Часть 2 этого FAQ будет посвящена вопросам высшего и второго уровня при оценке возможного PA-устройства.

Список литературы

  1. В чем разница между ВЧ усилителями мощности на основе GaAs и GaN?
  2. Согласование импеданса и диаграмма Смита, часть 1
  3. Согласование импеданса и диаграмма Смита, часть 2
  4. Усилитель мощности Доэрти
  5. RFMD, Конструкция усилителя мощности Доэрти
  6. Мини-схемы AN-60-038, определение терминов усилителя
  7. AR Modular RF, 5 шагов к выбору правильного усилителя мощности RF

Как выбрать ВЧ-усилитель

Что вы узнаете:

  • Почему компании стремятся использовать интеллектуальные датчики в своих производственных операциях?
  • Что делает датчики газа такими привлекательными?
  • Как будут работать датчики уровня в следующие пять лет?

С промышленностью 4. Создавая ориентированные на клиента решения для преодоления трудностей, рынок промышленных датчиков движется вперед с новыми идеями и инновациями, предлагая передовые решения, адаптированные к индивидуальным приложениям и отвечающие будущим потребностям.

В эпоху, когда беспрецедентный спрос на конкурентные и устойчивые рынки сделал высокопроизводительные технологии незаменимыми для получения преимущества, сенсорные решения лежат в основе электроэнергетики, промышленного оборудования, полупроводников, телекоммуникаций, нефти и газа и оборудования безопасности.Использование газовых датчиков, датчиков температуры, систем управления, автоматизации и робототехники стало более распространенным, чем когда-либо прежде, для повышения прибыльности, производительности и эффективности в промышленных условиях.

Датчики в промышленных условиях оптимизируют давление, поток, уровень, освещенность, излучение и ускорение и часто влияют на безопасность, экономическую эффективность и качество приложений. Стремясь снизить затраты и технологические риски, интеллектуальные датчики вышли на первый план и занимают важное место в цепочке поставок.

Интеллектуальные датчики стимулируют инновации

Интеллектуальные датчики создают последнюю цифровую милю, обеспечивая полную прозрачность для клиентов, поставщиков и дистрибьюторов. По мере того, как ведущие игроки соперничают за повышение операционной эффективности, эти датчики предоставляют критически важную информацию о поведении клиентов и помогают снизить производственные затраты.

Благодаря автоматизированным процессам мониторинга, таким как профилактическое обслуживание, инвентаризация сыграла неоценимую роль в повышении точности работы и производительности труда.Благодаря встроенным технологиям, в том числе диагностике, микропроцессорам, средствам подключения и хранению данных, которые улучшают анализ затрат, прибыли и объемов, инвестиции в рынок промышленных датчиков значительно выросли.

Интеллектуальные электрические датчики и датчики окружающей среды оценивают и выявляют нарушения или изменения магнитных или электрических сигналов, а также исследуют изменения физического состояния, условий или окружающей среды напряжения, тока, температуры, влажности и цвета. Таким образом, они естественным образом подходят для выполнения инвентаризации в реальном времени с улучшенным планированием спроса и востребованы для снижения затрат на ремонт и простоев при техническом обслуживании за счет лучшего мониторинга.Интеллектуальные датчики обеспечивают 360-градусный обзор всех действий и помогают пользователям получать предварительное уведомление о надвигающихся опасностях.

Ощутимый переход к интеллектуальным датчикам означает, что интеллектуальные датчики могут оптимизировать функции, включая самопроверку, самотестирование, самоидентификацию и самонастройку. У них есть возможность управлять множеством условий и поддерживать принятие решений в режиме реального времени.

Эффективность работы с помощью датчиков газа

За последние годы значительно увеличились инвестиции в обработку сигналов распределенных датчиков и производство встроенных датчиков.Растет спрос на датчики для измерения и оценки в реальном времени, позволяющие оценивать и контролировать такие параметры, как состав газа и температурное давление.

Такие страны, как США, тратят миллиарды долларов на модернизацию и техническое обслуживание сети в условиях строгих норм выбросов и требований к техническому обслуживанию и надежности.

Такие датчики могут влиять на передачу и распределение, интеграцию основной энергосистемы и хранение.В промышленных условиях используются интеллектуальные датчики для мониторинга утечек и мониторинга зоны, позволяющие обнаружить скопление газов. В настоящее время разрабатываются новые датчики, и ожидается, что в ближайшие пять лет или около того будет расти количество инноваций.

Масляные силовые трансформаторы приобретают все большую популярность как одно из самых востребованных устройств, используемых в энергосистемах. Здесь газовые датчики могут обнаруживать неисправности в характерных газах, которые могут быть растворены в трансформаторном масле, и использоваться для оценки рабочего состояния трансформаторов, тем самым помогая упростить работу электрических сетей.

Инвестиции в датчики помогают компаниям повысить производительность, снизить общую стоимость владения и повысить энергоэффективность. А развитие сенсорных технологий повысило чувствительность к сбору данных и оценке в реальном времени с передачей практически без потерь.

Возможности для датчиков уровня и химических веществ

Датчики уровня набирают популярность как способ определения положения поверхности внутри контейнеров с жидкостями и твердыми материалами в виде порошка.Это дает производителям и дистрибьюторам возможность лучше контролировать количество продукта в контейнерах для хранения.

Эти датчики играют важную роль в датчиках уровня топлива для самолетов, автомобилей и лодок. То же самое и с нефтехимическими заводами, поскольку они помогают обнаруживать кислые и высококоррозионные вещества.

Подмножество датчиков уровня, набирающих силу, - это оптический датчик уровня, который отслеживает несколько прозрачных отложений в жидкости. Гибкость в использовании датчика имеет тенденцию к высокой благодаря миниатюрному внешнему виду.

Химические датчики также стали опорой для множества экологических и промышленных приложений, таких как контроль качества продуктов питания, напитков и медицины. Такие датчики обнаруживают и преобразуют химическую информацию, такую ​​как присутствие определенного железа или элемента, состав, химическая активность и концентрация, в сигнал, читаемый человеком.

С ростом проникновения Интернета вещей датчики останутся основой промышленных предприятий.В поисках идеального сенсорного решения газовые датчики и датчики уровня могут предложить результаты с высокой точностью, необходимые для достижения индивидуальных решений.

Радиочастотные усилители - Electronics & Innovation, Ltd.

  • Класс A, AB, D Линейность
  • Мгновенная полоса пропускания
  • Надежные радиочастотные решения
  • Надежность твердого тела
  • Безусловная радиочастотная стабильность
  • Полное обслуживание и поддержка
  • Соответствие маркировке CE и RoHS
Таблица

Электроника и инновации ВЧ-усилители

Пожалуйста, обратитесь к нашей интерактивной таблице продуктов ниже, чтобы получить список всей нашей линейки ВЧ-усилителей мощности. Чтобы просмотреть подробные характеристики любого усилителя, просто нажмите на номер модели

Electronics & Innovation, Ltd. - мировой лидер в производстве прочных и надежных ВЧ-источников питания. Наши усилители работают на частотах от 10 кГц до 500 МГц с уровнями мощности от 1 до 2000 Вт.

Если наша стандартная линия не соответствует вашим спецификациям, свяжитесь с нами, чтобы отправить специальный запрос. Мы хорошо известны в отрасли тем, что приспосабливаемся к конкретным потребностям наших клиентов.

Класс A

Мы включили правила проектирования и тепловые требования из проверенной линейки усилителей ENI и с тех пор обновили конструкции; включая современные технологии и современные устройства LDMoS. Эти конструкции позволяют нашим усилителям работать на высоких уровнях мощности при любых нагрузках без риска отказа; при этом обеспечивая точное и достоверное воспроизведение входного сигнала.

Прочность

Линия широкополосных ВЧ-усилителей мощности

E&I рассчитана на работу в любых условиях КСВН. Внутренний импульсный источник питания имеет очень консервативные характеристики, чтобы облегчить работу в большом диапазоне условий и температур линии. Принудительное воздушное охлаждение обеспечивает низкие внутренние температуры; обеспечение долгосрочной надежности. ВЧ-мощность передается с помощью надежных полевых транзисторов Dmos, номинальные характеристики которых снижены для обеспечения отличных показателей MTBF.

Надежность

Большинство отказов электронного оборудования происходит из-за термомеханических нагрузок. Конструкции E&I смягчают этот механизм отказа, гарантируя, что установка и размещение компонентов допускают термоциклирование без нагрузки на провода или соединения.Наши правила теплового проектирования требуют, чтобы все компоненты работали с максимальной нагрузкой на 60% от их номинальной стоимости. Все МОП-транзисторы, используемые в РЧ цепи, работают при пробое напряжения ниже 40% от номинального.

Гибкость

Усилители E&I точно воспроизводят все формы сигналов в пределах своей мощности и частотного диапазона: AM. FM, SSB, импульсные и другие сложные схемы модуляции. Они совместимы с большинством генераторов сигналов, синтезаторами частот, генераторами развертки и другими лабораторными источниками сигналов.Работа в диапазоне достигается без необходимости переключения диапазонов или каких-либо регулировок.

профессиональный усилитель сигнала кабельного ТВ РФ с высоким усилением

50дБ Профессиональный усилитель сигнала кабельного ТВ РФ с высоким усилением

40дБ профессионалом RF кабель Усилитель ТВ-сигнала с высоким коэффициентом усиления 50 дБ
Этот коммерческий усилитель-распределитель RF CATV помогает усилить сигнал RF TV для аналогового / цифрового кабельного телевидения, CCTV, SMATV, антенна или любая другая ТВ-система с РЧ-модуляцией и усилением до 50 дБ.

Этот усилитель ТВ-сигнала с высоким коэффициентом усиления может использоваться для всего диапазона ТВ-диапазонов как для систем UHF / VHF, так и для систем кабельного телевидения, когда у вас длинные кабельные каналы и несколько сплиттеров, используемых в установке.

Этот усилитель RFMP-W50 - идеальный кабельный или антенный усилитель для больших многоквартирных домов. (MDU), которые требуют точного ВЧ-усиления с регулировкой усиления и наклона для профессиональной установки.

Обеспечивает чистое и четкое видео для больших домов или офисных зданий с длинными кабелями и множеством розеток. где требуется каскадирование усилителей.

с регулируемым затуханием для уменьшения перегрузки и регулируемая компенсация наклона, позволяющая сбалансировать большие системы.

High Gain 50dB Boost
Это устройство отличается высоким коэффициентом усиления 50 дБ для входных РЧ-сигналов для компенсации Потеря и затухание сигнала RF TV после передачи по длинному кабелю.

Пользователи могут легко продлить сигнал кабельного ТВ для другого 2100 футов или 650 м , если Сигналы источников RF TV имеют нормальную силу от 70 до 75 дБ.

Таким образом, можно добавить больше телевизоров в большом офисном здании или дома.

Также послужил отличным решением для устранения проблем с шумом, снежная картинка, помехи и слабость после распространения для кабельного телевидения, цифрового телевидения системы и системы видеонаблюдения.

Easy Gain Control From 0 ~ -18dB
Регулятор коэффициента усиления на этом усилителе обеспечивает регулируемое управление затуханием для снижения вероятности перегрузки и получить лучшую производительность.

Эта регулировка усиления очень удобна для установщика, чтобы получить оптимальную балансировку уровня сигнала при установке. Правильный уровень усиления может значительно улучшить качество изображения с минимальным шумом.

Easy Tilt Control От 0 до -16 дБ
Если у установщика есть большая система RF TV для запуска или множественная передача по одному коаксиальному кабелю, эта функция Slope Control помогает установщикам сбалансировать все передаваемые сигналы кабельного телевидения при той же выходной амплитуде для оптимальной установки.

Поскольку каналы УВЧ будут иметь больше потерь, чем каналы ОВЧ после передачи на большие расстояния, от 0 до -16 дБ Компенсация, обеспечиваемая этим усилителем, позволяет правильно сбалансировать большие телевизионные коаксиальные системы и смешивать их с другими системами кабельного телевидения или существующими радиочастотными распределительными системами.

Отличное рассеивание тепла
Этот усилитель имеет прочное литое под давлением алюминиевое шасси, которое обеспечивает отличное рассеивание тепла и длительный срок службы.

Тестовый порт входа / выхода -20 дБ
Тестовый порт с входом / выходом -20 дБ предназначен для облегчения поиска неисправностей.

  • Кабельное телевидение и антенный сигнал профессионального уровня усилитель с высоким выходным уровнем 50 дБ .
  • Поддерживает сигнал телевизионного коаксиального кабеля от кабельной розетки, приставки кабельного телевидения, антенны, DTV, CCTV DVR, MATV или всех других радиочастот модулированная телевизионная система.
  • Разработан для больших многоквартирных домов (MDU), которым требуется точное усиление РЧ с регулировкой усиления и наклона для профессиональной установки.
  • Усиление большой мощности до компенсирует затухание пассивного Компоненты распределения ТВ, такие как кабель, краны, разветвители и кабельные вводы .
  • Усовершенствованная гибридная схема кабельного телевидения, обеспечивающая чрезвычайно низкий коэффициент шума и минимальные искажения.
  • Регулируемая регулировка усиления и наклона позволяет упростить систему балансировка .
  • Решение в решении проблем шума, помех и слабости после распространения.
  • Увеличьте коаксиальный сигнал RF с легкостью для более чем 2100FT или 650m , если исходный сигнал RF TV имеет нормальную мощность 70/75 дБ.
  • Повышает мощность существующего CATV или сигнала антенны для увеличения расстояния с минимальными затратами. потеря для большего распространения ТВ.
  • Регулируемое усиление / затухание для уменьшения .
  • A Регулируемая компенсация наклона для увеличения Системы кабельного телевидения должны быть правильно сбалансированы и смешаны с другими системами кабельного телевидения или существующей системой распределения радиочастот.
  • Поддерживает полный диапазон частот ТВ от 40 МГц до 860MHz для аналогового / цифрового кабельного телевидения, каналов UHF и VHF.
  • Конструкция модуля защиты от помех с усовершенствованным фильтром шума, встроенным в .
  • -20 дБ Тестовый порт входа / выхода предназначен для облегчения поиска и устранения неисправностей.
  • Защита от молнии с внутренним AC предохранитель, встроенный в , для защиты от скачков напряжения События.
  • Алюминиевый корпус обеспечивает отличный отвод тепла и длительный срок службы.

  • Диапазон входной частоты: 40 ~ 860 МГц
  • Макс выход Уровень: 60 дБмВ
  • Усиление: 50 дБ максимум
  • Усиление Диапазон управления: 0 ~ -18 дБ регулируемый
  • Наклон Диапазон управления: 0 ~ -16 дБ регулируемый
  • Шум Рисунок: 7 дБ
  • Плоскостность: +/- 2 дБ
  • Входные возвратные потери: > 13 дБ
  • Выходные возвратные потери: > 14 дБ
  • Ввод / Выходное сопротивление: 75 Ом
  • Ввод / Выходной тестовый порт: - 20 дБ
  • Размеры: 498 мм (Ш) x 360 мм (Г) x 280 мм (В)
  • Разъемы: Все тип F розетки
  • Внутренний предохранитель переменного тока: 1 А
  • Операционная Температура: 0 ~ 50 градусов C
  • Мощность Электропитание: AC 110 В + -10%
  • Мощность Потребление: 20 Вт

ВЧ-усилитель - 5 шагов по созданию ВЧ-усилителя

Если вы разрабатываете РЧ-усилитель, вам нужно знать, как выбрать идеальный РЧ-усилитель.

Учитывая, что это простая схема, вам не обязательно делать это самостоятельно.

Но хорошо знать конструкции, необходимые для разработки ВЧ-усилителя.

Надпись: Печатная плата усилителя ВЧ изолирована на белом фоне

В любой момент вы можете столкнуться с проблемой с компонентами, которая может помешать вашему проекту.

Если вы ищете подходящий усилитель, вот все функции, которые вам нужно знать.

Шаги проектирования

Этапы 1 - Определение 5 этапов проектирования ВЧ усилителя

  • Схема согласования входов: линия полного сопротивления соединяется с усилителем с входом 50 Ом.
  • Усилители одно или поэтапно: это зависит от ваших требований. Обычно это относится к усилению схемы или к тому, что устройство требует одного или нескольких микрофонов.
  • Сеть смещения: Система смещения подает на устройство напряжение или смещение.
  • Сеть аксессуаров: усилителю необходимо несколько функций и методов, чтобы устройство оставалось стабильным.
  • Схема согласования выходов: линия полного сопротивления соединяется с усилителем с выходом 50 Ом.

Шаги 2 - Выберите класс ВЧ-усилителя в соответствии с приложением

  • Класс A - q-балл этого класса равен 0.5. Угол проводимости для этого же составляет 360 градусов 2pi.
  • Класс B - точка q этого класса равна нулю, поэтому, когда ток приближается к нулю, это точка смещения. Угол проводимости составляет 180 градусов или пи.
  • Класс AB - точка q класса лежит где-то выше 0 и ниже 0,5, поэтому угол проводимости курса находится между пи и 2 пи.
  • Класс C - точка q этого устройства меньше 0, а угол проводимости находится между 0 и пи.

Шаги 3 - Процесс выбора усиления для ВЧ усилителя

Цель выбора усиления - когда амплитуда радиочастотного сигнала минимальна и не очень полезна где-либо в цепи. Он должен увеличиваться, чтобы поднять отношение сигнал / шум, чтобы оно не ухудшалось при прохождении сообщения.

Основная задача усилителя усиления - улучшить качество сигнала за счет устранения лишних шумов. Они идеально подходят для обработки неглубоких сигналов от антенны.

Не все усилители RF будут иметь различное усиление; некоторые из них обеспечивают фиксированное значение усиления, которое регулируется внешним резистором. Последний тип ВЧ-усилителя известен как усилитель с регулируемым усилением.

Позволяет определять усиление в широком диапазоне. Усилитель с регулируемым коэффициентом усиления также управляется внешним резистором, который может быть запрограммирован цифровым способом, или методом управления напряжением в аналоговом режиме.


Подпись: Конструкция усилителя ВЧ - электронные компоненты

Шаги 4 - Дизайн буфера для поддержания сигнала

Иногда может измениться нагрузка схемы. Конструкция буфера гарантирует, что сигнал или схема не изменятся по амплитуде или структуре. Вторая цель разработчика буфера - добавить к курсу нагрузку, которая превышает допустимую для схемы.

Если вам нужно управлять выходным сопротивлением цепи, схема будет передавать сигнал входного сопротивления мощности в усилительный тракт.

Когда вы выбираете конструкцию буфера, наиболее важный фактор, который вам нужно учитывать, - это диапазон нагрузок, с которыми он может справиться, сохраняя при этом стабильный и чистый сигнал.

Этапы 5 - Конструкция драйвера для управления нагрузками с низким сопротивлением

Основное назначение драйвера при разработке ВЧ усилителя состоит в том, чтобы он мог устанавливать низкоомную нагрузку в диапазоне от 50 до 70 Ом.Поскольку они могут увеличивать мощность для возбуждения заряда, они также считаются усилителями мощности.

Некоторые драйверы обеспечивают усиление усиления по своей конструкции, тогда как другие сосредоточены на обеспечении фиксированного единичного усиления. Эти драйверы обычно устанавливаются отдельно от кабелей и интерфейсов. Это означает, что они могут выдерживать небольшие замыкания на землю и силовые шины постоянного тока. Главный компонент - это рейтинг источника и поглотителя. Далее идет короткое замыкание и возможность неправильного подключения.


Подпись: Расчетная схема ВЧ усилителя

Пример твердотельного ВЧ усилителя

Твердотельный РЧ-усилитель имеет три каскада - промежуточный, входной и выходной. Секция, обеспечивающая подачу питания на устройство, должна регулировать соответствующий уровень напряжения. Радиатор устройства должен выдерживать выделяемое тепло и охлаждать его по мере необходимости.


Подпись: Схема электронной схемы ВЧ усилителя

Технические характеристики усилителя

RF

Чтобы спроектировать РЧ-усилитель, вам необходимо знать следующие технические характеристики.

Диапазон частот

Частотный диапазон должен подходить для любого устройства, чтобы его можно было использовать для всех типов приложений. Обычно диапазон частот составляет от 500 МГц до 5 ГГц.

Прирост

Коэффициент усиления определяется тем, как вы используете устройство, но общепринятое значение составляет от 10 до 20 дБ. У вас должен быть широкий диапазон частот для этого усиления. В идеале, любой усилитель, который имеет плоское увеличение около 100 МГц, ниже примерно 0.2 дБ, подойдет.

Входное / выходное сопротивление

Как упоминалось ранее, здесь установлено 50 Ом как для входного, так и для выходного сопротивления.

Уровень шума

Чем выше частота устройства, тем выше шум. Это серьезно снизит производительность усилителя, поэтому коэффициент шума - важный аспект, который вам следует искать. Отношение сигнал / шум должно быть аналогично отношению сигнал / шум на входе усилителя и на выходе усилителя в дБ.В идеале у вас должно быть что-то в диапазоне 2 дБ, но все, что ниже 3 дБ, будет работать отлично.

Выходная мощность

Учитывайте максимально возможный уровень при работе с нагрузкой 50 Ом, когда напряжение питания находится в наивысшей точке. Выходная мощность измеряется в дБм и должна иметь идеальный диапазон от 12 до 28 дБм.

Точки пересечения третьего порядка и сжатия 1 дБ

Эти точки указывают на то, что усилитель, который вы используете для повышения мощности, эффективен.Большинство устройств будет использовать какую-либо схему широкополосной модуляции, включая приличную линейность. Это сохранит данные на оптимальном уровне и обеспечит наилучшее использование широкополосного доступа.

Твердотельная техника

Если вы используете устройства, работающие на очень высоких частотах, тогда усилители могут быть сделаны из кремния CMOS. Но обычно они построены из арсенида галлия или кремниевого германия, и последний немного более надежен, чем предыдущий.Эти соединения очень эффективны, чем обычный кремний, когда вы работаете с очень высокими частотами.

Питание постоянного тока

Напряжение питания для большинства ВЧ-усилителей составляет от 1,8 до 6 В. Количество токовых каналов, подключенных к устройству, зависит от уровня подаваемого тока и типа генерируемой мощности, который составляет от 20 до 100 мА.

Учитывая, что усилитель должен работать в режиме ожидания, текущий уровень не должен опускаться ниже определенного уровня, чтобы устройство продолжало работать.

Упаковка

Размер упаковки обычно крошечный - от 4 до 25 мм.

Температура

Допустимый диапазон: от -40 до + 105 ° C.

Усилитель с низким уровнем шума - Применение усилителя ВЧ

Назначение усилителя ВЧ определить непросто. У него несколько ролей. Он может работать как усилитель мощности, когда он передает усиление сигнала до того, как происходит передача, путем подключения к передающей антенне.Иногда его подключают после получения сигнала. Он известен как малошумящий усилитель. Он может получить сообщение, не увеличивая шума.


Надпись: электронный радиочастотный модуль

Заключение

При разработке ВЧ-усилителя технические характеристики в основном зависят от предполагаемого применения. Ваше устройство должно иметь правильное усиление и работать с правильной частотой, чтобы устройство работало на стабильном уровне.

Большинство ВЧ усилителей имеют указанные параметры в наличии. Для уникального дизайна некоторые настройки требуют большей прочности. Мол, если нужны сильные сигналы, то используйте усилитель с высоким TOIP.

В любом случае, РЧ-усилитель - это не отдельное устройство, а обширный набор принадлежностей. Он играет решающую роль в изменении сигнала, начиная с LNA и работая как буфер, согласовывающий сигнал и многое другое. Понимание всех параметров дает вам гибкость в дизайне, и мы надеемся, что этот пост помог вам сделать правильный выбор.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *