СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №1/2016

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2016 Антенный усилитель телевизионного сигнала DVB-T2 В статье описан антенный усилитель на основе СВЧ-транзистора 3П328А-2. Устройство предназначено, в первую очередь, для работы с телевизионным тюнером, подключаемым к смартфонам и планшетам по интерфейсу USB и позволяющим просматривать телепередачи цифрового телевидения DVB-T2. С комнатной ДМВ-антенной усилитель обеспечивает приём каналов DVB-T2 на расстоянии до 60 км от телецентра. Алексей Кузьминов (Москва) В ВЕДЕНИЕ Цифровое телевидение в форма- те DVB и DVB-T2 не так давно вошло в нашу жизнь. Появились телевизион- ные приёмники – приставки, преоб- разующие формат DVB-T2 в видеосиг- налы, с которыми работают телевизо- ры и мониторы: композитный, SCART и HDMI. Если первые два интерфей- са позволяют подключать к ресиверу DVB-T2 телевизоры старого образца, то цифровой интерфейс HDMI, кото- рым оснащены современные телеви- зоры и мониторы, обеспечивает про- смотр телепрограмм DVB-T2 с разре- шением HD и Full HD. В последнее время появились ресиве- рыDVB-T2, изготовленные в виде встра- иваемых интерфейсных плат (PCI-X, AGP, PCX и тому подобные), а также небольшие устройства типа флэш- дисков с антенным входом, позволяю- щие смотреть цифровое телевидение на компьютерах и ноутбуках. Совсем недавно появились компактные реси- веры DVB-T2 (размером не более спи- чечного коробка) с антенным вхо- дом и USB-выходом, подключаемым к смартфонам и планшетам. По каче- ству приёма они уступают стационар- ным ресиверам, однако лёгкость и ком- пактность, возможность бесплатно- го просмотра телепередач в высоком качестве на смартфонах и планшетах без использования сети Интернет сде- лали эти ресиверы популярными. Первый и основной недостаток миниатюрных ресиверов – низкий коэффициент усиления (Ку) встроен- ного антенного усилителя. По сравне- нию со стационарными приёмниками, где Ку составляет не менее 80 дБ (!), он на 20–40 дБ ниже. Однако сигнал мож- но усилить с помощью внешнего уси- лителя. Второй недостаток – штатная (ком- пактная) антенна оченьмала ине эффек- тивна, что в совокупности с низким уси- лением не позволяет вести уверенный приём телепередач в помещении даже в черте города. Еслирасположитьштат- ную антенну ближе к окну или припод- нять, томожно добиться более илименее уверенного приёма. Еслиже отъехать от Москвыкилометров на 60, то «поймать» телесигнал на такое устройство соштат- ной антенной вовсе невозможно. Третий недостаток – высокие тре- бования к процессору смартфо- на или планшета (это касается не всех устройств). При тестировании стандартного планшета (например, RC9727F) с тюнерами Geniatech MyGica PT360 и T230, первый вообще отказал- ся работать, а на T230 удалось принять один из каналов DVB-T2, однако кар- тинка часто «рассыпалась», хотя план- шет с более мощным процессором работал нормально. Проверка тюнера AverTVMobile 510 с тем же планшетом показала идеальную работу. Тестиро- вание проводилось в магазине, распо- ложенном в нескольких кварталах от Останкинской телебашни. Однако на расстоянии всего 6 км от неё, в сере- дине комнаты, окна которой выходят на сторону, противоположную направ- лению прямого прохождения телесиг- нала, тюнер заработал только при уста- новке штатной антенны вблизи окна. С приобретением двух антенн (одна из которых оснащена встроенным усилителем с Ку = 42 дБ), предназна- ченных для приёма сигналов DVB-T2, и отдельного антенного усилителя с Ку = 25 дБ, некоторые каналы зара- ботали, но картинка на других безна- дёжно «рассыпалась». Тогда было при- нято решение изготовить усилитель самостоятельно. П РИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ ДЛЯ ТВ- ТЮНЕРА A VER TV M OBILE 510 В сети Интернет широко представ- лены схемы антенных усилителей на биполярных и полевых транзисторах, а также на специализированных ИС. В данном устройстве предпочтитель- но использовать арсенид-галлиевые (GaAs) полевые транзисторы, работаю- щие в гигагерцовом диапазоне и имею- щие низкий коэффициентшума. В каче- стве базовой была выбрана схема антен- ного усилителя ДМВ на двухзатворном полевомGaAs-транзисторе 3П351А-2 [1]. Особенность этого усилителя – сверх- низкий коэффициентшума (0,6 дБ) при относительно высоком коэффициенте усиления (25 дБ). К сожалению, транзи- стор 3П351А-2 приобрести не удалось. В то же время, двухзатворные полевые транзисторы 3П328А-2 вполне доступ- ны. В сети Интернет были найдены следующие характеристики 3П328А-2: максимальное напряжение сток–исток 6 В, мощность около 50 мВт, граничная частота 8 ГГц, коэффициент шума на 8 ГГц составляет около 3,5 дБ, крутизна по первому затвору до 28 мА/В (послед- нее значение более чем в три раза превы- шает крутизну 3П351А-2), по второму – 4 мА/В. Требовалось выяснить режим работы 3П328А-2 по постоянному току при пятивольтовом питании. Устрой- ство, в которомиспользовался этот тран- зистор, было описано в статье И. Нечае- ва [2], где 3П328А-2 питается стабилизи- рованнымнапряжением +5 В, а в цепях стока и истока установлены резисторы по 120 Ом. Для подачи постоянных напряжений на электроды транзистора 3П328А-2 (через П-образные RC-фильтры) ис- пользовались рекомендации, описан- ные в справочном листке (Datasheet) импортного кремниевого двухзатвор- ного полевого транзистора BF998 [4]. Анализ схем [1, 2, 4], а также схе- мы малошумящего усилителя сигна- ла 430 МГц на базе транзистора ATF- 55143, найденной в сети Интернет, привёл к окончательной схеме уси- лителя (см. рис. 1). В схеме использу- ются два интегральных стабилизато- ра: один – с выходным напряжением