Зачем нужен антенный усилитель?

[vouk]

vouk:

А про шумы кабеля я вообще не думаю, что стоит говорить..

Если кто-то покажет, што шумы кабеля необходимо учитывать тоже, то это будет свидетельствовать в пользу установки усилителя ДО него. Т.е. и потери в кабеле, и шумы в нем - все к одному. Это естественно: усиливать надо минимально запорченный сигнал. Так же, как тиражировать оригинальные звукозаписи, а не их третьи копии

[frend]

попробуем еще по другому

на входе первого какада Ш1(первого каскада)+С1(на его входе)
усиление первого каскада К1
на входе второго какада имеем К1*(Ш1+С1)
второй каскад добавит свою долю шумов Ш2 итого Ш2+К1(Ш1+С1)
и так далее
пересчитаем сигнал на входе второго каскада на вход первого(там мы знаем величину сигнала
и можем определить величину СШ
разделим то что на входе второго каскада с учетом его шумов на К1
получим Ш2К1 + Ш1 + С1
тоесть приведенные ко входу первого каскада шумы второго нужно разделить на К1(меньше влияют)
что будет если К1 меньше 1(затухание в кабеле например)
тогда мы увидим что шум приведенный к входу кабеля будет больше и отношение СШ становится из-за кабеля хуже

[vouk]

тогда мы увидим что шум приведенный к входу кабеля будет больше и отношение СШ становится из-за кабеля хуже

Ну да, так и получается, если кабель считать первым каскадом, а первый каскад усилителя - вторым. Если пересчитать шум усилителя на вход "первого каскада", то есть кабеля, то мы увидим то, что Вы говорите. Но это потому, что за кабелем стоит шумящий каскад. Если бы там стояло идеальное устройство, то с помощью его мы обнаружили бы, что в кабеле и сигнал и шум затухают одинаково (если шум самого кабеля мал) и с/ш не меняется. Т.е. то, что говорит ALEX.
PS Но мне кажется, что это должно быть и без такого "трюка" понятно. Все-таки, это формальный пересчет. Но, может, кому-нибудь так понятнее...

[ALEX__A]

Сообщение от ALEX__A

Сообщение от vouk Сообщение от frend очевидно, что использование антенного усилителя мождет только компенсировать потери в кабельной линии связи, но никак не может увеличить отношение сигнал шум.. Вот и я так думал.. Если у усилителя приведенная ко входу эдс шума такая же, как у телевизора, то очевидно, что включать его перед телевизором нет никакого смысла. Если, например э.д.с. шума - 3 мкв, и сигнал тоже 3 мкв, то отношение с/шум будет 1 что с усилителем, что без него. Но если мы поставим тот же усилитель на антенне (по другую сторону кабеля), где уровень сигнала больше - 6 мкв, например, то отношение с/ш уже будет 2... А вот здесь следует остановится и задуматься. Вы сказали, что на выходе фидера отношение с/ш = 1. Теперь Вы перемещаете усилитель к выходу антенны, где действует сигнал большего уровня 6 мкВ. и утверждаете, что уровень с/ш возрастает поскольку считаете уровень шума на выходе антенны равным 3 мкВ., но кабель, пусть он будет идеальным (собственных шумов нет), одинакого ослабил как сигнал на выходе антенны, так и шум на выходе антенны. Поэтому отношение с/ш на входе усилителя (выходе антенны) будет неизменно и равно единице, т.о. на входе кабеля присутствует уровень сигнала 6 мкВ и уровень шума 6 мкВ. С уважением, Алексей.

Ну удивил! Интересно, почему же тогда никто не ставит LNB (Low Noise Blockconvertor) непосредственно в SAT-приёмнике (установка для приёма спутникового телевидения)? Было бы неплохо! Удобно то как: (всё в одной коробке и при комнатной температуре! И никаких мучений при проектировании с диапазоном температур от -40 до 60!
В библиотеку! Любую книгу по приёмникам!

Действительно было бы не плохо. Однако известно, что затухание вносимое кабелем есть функция от частоты. С этой точки зрения работать с частотой 1.5 ГГц гораздо эффективнее, чем с частотой 10 ГГц и выше.

Если антенный усилитель будет стоять после фидера, а не после антенны, то он принесёт заметно меньше пользы именно в плане шумов. Для расчёта шумов (коэф. шума) каскадно включенных блоков существует формула Фриза:
F=F1+(F2-1)/K1+(F3-1)/(K1*K2)+..+(Fn)/(K1*...*Kn-1)
где: Fn-коэф шума каскада с номером n (в разах), Kn-усиление каскада с номером n (в разах).
Обычный ТВ кабель обладает достаточно большим затуханием (например 15dB на 100м на частоте 500МГц) Это в свою очередь значит, что на частоте 500 МГц 20 м кабеля ослабят сигнал на 3dB, т.е. ослабят сигнал по мощности в 2 раза, и не приложат никаких усилий, чтобы ослабить шумы!

В формуле Фрииса (Friiss) последний член должен иметь вид: (Fn-1)/(K1*...*Kn-1);

Ослаблению в фидере будут подвержены всегда и сигнал и шум. Дело в том, что говоря отношение с/ш = 100 мы подразумеваем отношение полезного сигнала, например, на входе антенны к шуму, причем этот шум будет эфирный, т.е. тот шум, который присутствует на данной частоте (в данной полосе частот), где присутствует и сигнал. На выходе антенны будет тотже сигнал, что на ее входе, тотже эфирный шум + шум создаваемый самой антенной и т.д.

Сообщение от frend

... ГРУБО считаем что антенный кабель уменьшает ТОЛЬКО СИГНАЛ! шум какой был такой и остается (шумы пойманные из эфира антенной не в счет)

В точку.
Уточнение: формула Фриза работает для активных компонентов. Если имеется пассивный компонент (фидер, фильтр, аттенюатор), то его шумы суммируются (если даны в dB) с шумами следующего активного каскада.
Для проверки всего этого можно применить AppCAD (бесплатная программа от Agilent)

Еще одна распостраненная путаница в литературе. Мы имеем формулу Фрииса. Так давайте следовать ей. Если имеется пассивный компонент, то он характеризуется коэф. шума и коэф. усиления, который меньше единицы. Несколько неясно зачем говорить о суммировании шумов, когда они не даны явно в дБ?! В этом случае мы должны "развернуть" обратно коэффициент шума пассивного элемента, прибавить шумы и "свернуть" его вновь. Или в этом выражении подразумевается под шумами "коэффициент шума", но тогда как использовать коэффициент усиления (ослабления), который, как было отмечено выше, меньше единицы???

В статье С.Пескова, В.Таценко, А.Шишова "Выбор усилительного оборудования при построении кабельных сетей коллективного телевизионного приёма (КСКТП)", Теле-Спутник №6 Июнь 1999, авторы утверждают,-"Если на входе усилителя установлено пассивное устройство с потерями L (например, аттенюатор, эквалайзер, кабель и т.п.), то эквивалентный коэффициент шума FS, выраженный в децибелах, будет равен сумме коэффициента шума усилителя F и потерь L, выраженных в децибелах, т.е. FS = F + L", т.е. фактически сложили затухание аттенюатора и коэфициент шума! Изумительно! О том, что при этом просто принебрегли температурой ни слова...

ALEX__A:

Цитата:

Мы получили интересный результат - место установки антенного усилителя с точки зрения отношения с/ш и абсолютного усиления не имеет определяющего значения!

Неправильно считали.

Да, соглашусь. Расчет проведен без учёта формулы Фрииса.

Сообщение от ALEX__A

Как было отмечено выше любой усилитель характеризуется двумя основными параметрами - коэффициентом шума и коэффициентом усиления. Согласно общеизвестному определению коэффициент шума есть отношение сигнал-шум на входе усилителя к отношению сигнал-шум на его выходе. Поэтому поскольку усилитель имеет собственные шумы, на его выходе отношение сигнал шум будет всегда хуже чем на входе. Причем это будет выполнятся всегда и в любом месте включения усилителя.

Если коэффициент усиления является действительно характеристикой самого усилителя, то коэффициент шума (как отношение с/ш на входе к с/ш на выходе ) таковой не является и будет зависеть от того, что подано на вход. В этом просто убедиться, если представить себе реальный усилитель, на который в одном случае подали сильный сигнал, но с плохим отношением с/ш (скажем, 1:1), а во втором – чистый сигнал (с/ш = 100, например), но слабый. В первом случае мы получим, что отношение с/ш практически не изменится (уровень сигнала намного превышает уровень шумов усилителя) и коэффициент шума усилителя определится, как величина, очень близкая к 1. Во втором случае сигнал будет безнадежно испорчен шумами усилителя ( с/ш может стать 1 и меньше), а коэффициент шума тогда определится равным 100 и больше . Поэтому, если на какой-то усилитель задан такой параметр «коэффициент шума», то он может быть действительным только для какого-то типового назначения (применения) или для стандартных условий измерения. Вы же положили в основу своего расчета гипотезу, что конкретный усилитель ВСЕГДА ухудшает отношение с/ш в одно и тоже число раз, поэтому и получили запрограммированный результат. Если и усилитель и кабель всегда ухудшают с/ш в одно и то же число раз, то от их перемены. естественно, ничего не меняется.

Коэффициент шума величина зависящая от многих факторов, но не от уровня входного сигнала. Введение отношения с/ш позволило абстрагироваться от абсолютных значений. Ведь для реального приемника особо важно имеенно указанное отношение, а не абсолютная величина полезного сигнала.

У Вас есть реальные данные о том, как шумит кабель?

Источниками шума коаксиального кабеля являются: взаимодействия токов протекающих во внутренних и внешних проводниках (например, из-за близкорасположенной к кабелю эл/м помехи); активное сопротивление линии (тепловой шум); механическое движение кабеля; пьезоэлектричество в диэлектрике и др.

Коэф. шума коаксиального кабеля, как впрочем и любого другого пассивного четырехполюсника: F = 1 + (L-1)*(Tф/То) где L=1/Кф. - потери в кабеле вызванные затуханием (разы), Т - температура кабеля в Кельвинах, То-стандартная температура 290 К.

попробуем еще по другому

на входе первого какада Ш1(первого каскада)+С1(на его входе)
усиление первого каскада К1
на входе второго какада имеем К1*(Ш1+С1)

Общепринято собственный шум усилителя прибавлять к усиленному входному сигналу. Т.е. если отношение с/ш на входе = 10мкВ./1мкВ., КУС = 2, напряжение шума усилителя 1 мкВ, то на выходе усилителя получим отношение с/ш: 10*2мкВ/(1*2мкВ+1мкВ).

Теперь подведем итог - расчитаем отношение с/ш на входе ТВ приемника в двух случаях:

Исходные данные: Отношение с/ш на выходе антенны - 100. Коэф. усиления антенного усилителя (Кус.) - 5. Коэфициент шума усилителя (Fус.) - 2. Коэффициент усиления фидера (Кф.)- 0.5. Коэфициент шума фидера, согласно приведенной формуле, при температуре 290 К(Fф.) - 2.

1. Усилитель у ТВ. Прохождение сигнала: фидер - усилитель - ТВ.
Опредеим коэф. шума системы: F1 = Fф. + (Fус.-1)/Кф. = 2 + (2 - 1)/0.5 = 4.
Отношение с/ш на входе ТВ: 100/4 = 25.

2. Усилитель у антенны. Прохождение сигнала: усилитель - фидер - ТВ.
Опредеим коэф. шума системы: F1 = Fус. + (Fф.-1)/Кус. = 2 + (2 - 1)/5 = 2,2.
Отношение с/ш на входе ТВ: 100/2,2 = 45,45.

Окончательное резюме:

1. Для увеличения отношения с/ш на входе ТВ необходимо устанавливать усилитель непосредственно у антенны.

2. Использование усилителей всегда ухудшает отношение с/ш.

С уважением, Алексей.

[frend]

Cнова здорово
грубая ошибка не учитываем шум телевизора
коэффициент шума 2 (6дБ) ни разу не видал
""2. Использование усилителей всегда ухудшает отношение с/ш. ""
только если вы не учитываете шумы телевизора

[frend]

шум приведенный ко входу телевизора 1мкВ
считаем что шум ант усилителя, так же 1мкВ
сигнал на входе антенны пусть 20мкв
ослабление кабеля 2 раза

без усилителя
на входе ТВ имеем сигнал 10мкВ шум 1мкв
СШ=10

с усилителем к=10(раз, 20дБ)
после усилителя, перед кабелем С=200мкВ Ш=10мкВ
после кабеля
С=100мкВ Ш=5мкв
к шуму добавим шум ТВ(складывать нужно кв кореньот (5*5+1*1)) получим =5.1 мкв
СШ=1005.1=19.6

[vouk]

ALEX_A, у frend'а все правильно, я согласен. Ваши два пункта Резюме выглядят противоречащими друг другу, если не уточнять, что в них разные с/ш имеются в виду.
Но если Вы тоже приходите к выводу, что усилитель нужно ставить у антенны, то и слава богу

[vouk]

ALEX_A:

1. Усилитель у ТВ. Прохождение сигнала: фидер - усилитель - ТВ.
Опредеим коэф. шума системы: F1 = Fф. + (Fус.-1)/Кф. = 2 + (2 - 1)/0.5 = 4.
Отношение с/ш на входе ТВ: 100/4 = 25.

2. Усилитель у антенны. Прохождение сигнала: усилитель - фидер - ТВ.
Опредеим коэф. шума системы: F1 = Fус. + (Fф.-1)/Кус. = 2 + (2 - 1)/5 = 2,2.
Отношение с/ш на входе ТВ: 100/2,2 = 45,45.

Ваш расчет (с использованием формулы Friiss'a)говорит о том, что усилитель выгоднее ставить перед фидером. Но он никак не отвечает на вопрос о том, стоит ли его ставить вообще, ибо возможно, что в обоих Ваших случаях сигнал не будет приниматься телевизором.
Вопрос ведь стоит так: возможно ли при помощи усилителя непринимаемый ТВ сигнал сделать принимаемым (или: плохо принимаемый - хорошо принимаемым)? При решении этого вопроса нельзя обойтись без учета шума самого телевизора и сравнения его шумовых свойств со свойствами усилителя. А у вас эти вопросы выпадают.
ЗЫ Вы взяли коэффициент шума у усилителя и кабеля равными. Думаю, что это нереально. Если Вы возьмете Кш у кабеля меньшим, чем у усилителя, то получится, что еще лучший результат - без усилителя вообще. Тогда зачем считать, где лучше его разместить?

[ALEX__A]

ALEX_A:

Цитата:

1. Усилитель у ТВ. Прохождение сигнала: фидер - усилитель - ТВ. Опредеим коэф. шума системы: F1 = Fф. + (Fус.-1)/Кф. = 2 + (2 - 1)/0.5 = 4. Отношение с/ш на входе ТВ: 100/4 = 25. 2. Усилитель у антенны. Прохождение сигнала: усилитель - фидер - ТВ. Опредеим коэф. шума системы: F1 = Fус. + (Fф.-1)/Кус. = 2 + (2 - 1)/5 = 2,2. Отношение с/ш на входе ТВ: 100/2,2 = 45,45.

Ваш расчет (с использованием формулы Friiss'a)говорит о том, что усилитель выгоднее ставить перед фидером. Но он никак не отвечает на вопрос о том, стоит ли его ставить вообще, ибо возможно, что в обоих Ваших случаях сигнал не будет приниматься телевизором.
Вопрос ведь стоит так: возможно ли при помощи усилителя непринимаемый ТВ сигнал сделать принимаемым (или: плохо принимаемый - хорошо принимаемым)? При решении этого вопроса нельзя обойтись без учета шума самого телевизора и сравнения его шумовых свойств со свойствами усилителя. А у вас эти вопросы выпадают.

К счастью можно. В самом начале темы я упоминал об основных параметрах ТВ приемника - абсолютной чувствительности и отношению с/ш на входе ТВ. Если у нас имеет место низкое абсолютное значение сигнала на выходе антенны, но удовлетворительное отношение с/ш, а антенный усилитель существенное его не ухудшает, т.е. оставляет в поле допуска ТВ, то использование антенного усилителя оправданно. Иначе, т.е. при неудовлетворительном соотношении сигнал шум на выходе антенны и также слабом абсолютном значении сигнала, т.е. когда применение усилителя уменьшит отношение с/ш ниже заявленного производителем ТВ - нет.

Во всех своих расчетах я использовал отношение с/ш именно как отношение сигнал на выходе антенны к шуму (суммарному, шум эфира+собственный шум антенны) на выходе антенны.

Т.о. нам не надо думать о коэф. шума усилительных каскадов ТВ, он задан в неявном виде в виде минимально допустимого отношения с/ш сигнала на входе ТВ при котором ТВ сохраняет свою работоспособность.


С уважением, Алексей.

[ALEX__A]

ALEX_A:

Цитата:

1. Усилитель у ТВ. Прохождение сигнала: фидер - усилитель - ТВ. Опредеим коэф. шума системы: F1 = Fф. + (Fус.-1)/Кф. = 2 + (2 - 1)/0.5 = 4. Отношение с/ш на входе ТВ: 100/4 = 25. 2. Усилитель у антенны. Прохождение сигнала: усилитель - фидер - ТВ. Опредеим коэф. шума системы: F1 = Fус. + (Fф.-1)/Кус. = 2 + (2 - 1)/5 = 2,2. Отношение с/ш на входе ТВ: 100/2,2 = 45,45.

ЗЫ Вы взяли коэффициент шума у усилителя и кабеля равными. Думаю, что это нереально. Если Вы возьмете Кш у кабеля меньшим, чем у усилителя, то получится, что еще лучший результат - без усилителя вообще. Тогда зачем считать, где лучше его разместить?

Лучше по какому критерию? Коэффициент шума фидера результат расчёта.

Пересчитаем для предложенных Вами условий:

Исходные данные: Отношение с/ш на выходе антенны - 100. Коэф. усиления антенного усилителя (Кус.) - 5. Коэфициент шума усилителя (Fус.) - 2. Коэффициент усиления фидера (Кф.)- 0.1. Коэфициент шума фидера, согласно приведенной формуле, при температуре 290 К(Fф.) - 10.

1. Усилитель у ТВ. Прохождение сигнала: фидер - усилитель - ТВ.
Опредеим коэф. шума системы: F1 = Fф. + (Fус.-1)/Кф. = 10 + (2 - 1)/0.1 = 20.
Отношение с/ш на входе ТВ: 100/20 = 5.

2. Усилитель у антенны. Прохождение сигнала: усилитель - фидер - ТВ.
Опредеим коэф. шума системы: F1 = Fус. + (Fф.-1)/Кус. = 2 + (10 - 1)/5 = 3,8.
Отношение с/ш на входе ТВ: 100/3,8 = 26,32.

Резюме без изменений.

С уважением, Алексей.