Схемы устройств для сложения телевизионных сигналов (сумматоров)

При отсутствии телевизионной антенны коллективного пользования, особенно в сельской местности, часто возникает необходимость установкидвух или нескольких раздельных антенн.

Это может быть связано с необходимостью использования узкополосных одноканальных антенн для приема разных программ от одного и того же телецентра или ретранслятора, когда требуются антенны с большим коэффициентом усиления. В других случаях необходимо принимать разные программы от телевизионных передатчиков, расположенных в разных направлениях, а каждый раз заниматься поворотом антенны вручную или конструировать специальное поворотное устройство нежелательно.

В таких условиях обычно от каждой антенны спускается отдельный фидер, что нецелесообразно, так как при переходе с приема одной программы на другую приходится переставлять штекеры фидеров в антенное гнездо телевизора. Установка переключателя фидеров у телевизора также не решает проблемы: не устраняется большой расход дорогостоящего кабеля, а при слабом сигнале для компенсации затухания сигнала в фидерах пришлось бы у каждой антенны устанавливать .отдельный антенный усилитель.

Эти проблемы могут быть решены исключительно путем объединения сигналов, принятых антеннами, с канализацией их к телевизору по одному общему фидеру. Однако, непосредственно соединять между собой разные антенны невозможно в связи с тем, что нарушится их согласование с фидерами: сигнал, принятый одной антенной, будет разветвляться и лишь частично поступать в фидер.

Другая антенна, подключенная параллельно фидеру, может представлять собой такую нагрузку, что уровень сигнала от первой антенны, поступающий в фидер, окажется недопустимо малым. Поэтому необходимо, специальное устройство для сложения сигналов, которое не нарушало бы согласования антенн.

На рис. 1 показана схема фильтра сложения сигналов (ФСС) метрового диапазона. Назначение фильтра состоит в том, чтобы сигнал, принятый антенной 1, полностью поступил в фидер и не ответвлялся в цепь антенны 2, а сигнал, принятый антенной 2, также полностью поступил в фидер и не ответвлялся в цепь антенны 1.

Рис. 1. ФСС с использованием ФНЧ и ФВЧ.

Эта задача реализуется использованием двух фильтров. Фильтр, образованный элементами LI, Cl, L2, С2 и С5, представляет собой фильтр нижних частот (ФНЧ), а фильтр, образованный элементами L3, С3, L4, С4 и L5, - фильтр верхних частот (ФВЧ). Если антенна 1 рассчитана на прием сигнала с меньшим номером,канала, то есть с меньшей частотой, чем антенна 2, то сигнал от антенны 1 свободно проходит . через ФНЧ и поступает в фидер, не ответвляясь в цепь антенны 2, так как ФВЧ представляет для него большое сопротивление.

Аналогично, сигнал, принятый антенной 2, беспрепятственно проходит через ФВЧ и поступает в фидер, а ФНЧ, имеющий для этого сигнала большое сопротивление, не пропускает pro к антенне 1. Во избежание отражения сигналов, принятых антеннами, от ФСС характеристические сопротивления обоих фильтров должны приблизительно составлять 75 Ом.

Катушки индуктивности фильтра наматываются проводом ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм виток к витку на каркасах из полистирола или оргстекла: диаметром 5 мм. Катушки L1...L4 располагаются на одном общем каркасе, расстояния между катушками должны быть не менее ,8 мм. Катушка L5 наматывается на отдельном каркасе и конструктивно размещается так, чтобы ее ось была перпендикулярна оси других катушек. Количество витков катушек и емкости конденсаторов для разных комбинаций каналов приведены в таблице 1.

В связи с тем, что некоторые читатели могут испытать затруднения при намотке катушек, содержащих нецелое число витков, на рис. 2 показан способ намотки двух катушек, где катушка L1 содержит 4 витка, а катушка L2 - 3,5 витка. При монтаже ФСС необходимо обеспечить минимальную длину соединительных проводников, особенно концов катушек.

Таблица 1. Данные для катушек и конденсаторов.

Рассмотренный вариант ФСС компактен и дешев в изготовлении, но страдает одним недостатком: в любительских условиях невозможно учесть паразитные емкости монтажа и индуктивности выводов катушек, конденсаторов и соединительных проводов, которые на частоте десятков и сотен Мегагерц оказывают существенное влияние на работу.

Поэтому добиться паспортных значений ослабления сигнала не более, чем на 1 дБ и развязки между антеннами не менее, чем на 15 дБ в любительских условиях трудно. По этой причине нельзя предложить ФСС по этой схеме, который позволил бы подключить к общему фидеру две антенны, работающие в диапазоне 6-12 каналов.

Рис. 2. Способ намотки катушек.

Более широкими возможностями обладает ФСС, схема которого показана на рис. 3. Он собран из шести отрезков коаксиального кабеля той же марки, что и фидеры.

Рис. 3. ФСС из отрезков кабеля.

Работа этого фильтра основана на трех важнейших выводах теории длинных линий:

1. Входное сопротивление линии длиной в четверть длины волны, короткозамкнутой на конце, бесконечно велико.
2. Входное сопротивление линии длиной в половину длины волны, короткозамкнутой на конце, равно нулю.
3. Входное сопротивление линии длиной, равной целому числу полуволн;, короткозамкнутой на обоих концах, относительно точек, находящихся; внутри линии, бесконечно велико.

Фильтр рассчитан на подключение двух антенн: антенны с меньшим-номером канала - ’’а” и антенны с большим номером канала - "б". Размеры отрезков кабеля выбираются следующим образом. Длина отрезка 2 равна половине длины волны в кабеле для канала "б", длина отрезка 3 - четверти длины волны в кабеле для канала ”6”, длина отрезка 4 - четверти длины-волны в кабеле для канала "а”, а длина отрезка 6 - половине длины волны в, кабеле для канала "а".

Длина,отрезков 1 и 5 выбирается так, чтобы суммарная длина отрезков 1 и 2 составляла половину длины волны в кабеле для канала1 "а”, а суммарная длина отрезков 5 и 6 - несколько полуволн в кабеле для ! канала "б".

Рассмотрим прохождение сигнала от антенны канала "а". Поступая по фидеру к точке соединения отрезков 1 и 2, сигнал свободно проходит через отрезок 3 и далее в фидер к телевизору, так как отрезки 1 и 2 в сумме имеют длину в полволны для этого канала, и их сопротивление бесконечно велико.

Сигнал не ответвляется в отрезок 4. в связи с тем, что отрезок 6 для него равен половине длины волны и замыкает накоротко конец отрезка 4, а длина этого отрезка составляет четверть длины волны для канала "а", так что входное сопротивление отрезка 4 бесконечно велико.

Аналогично проходит сигнал от антенны канала "б" с тем лишь различием, что в сумме длина отрезков 5 и 6 равна нескольким половинам длины волны для канала "б". Размеры отрезков, 2, 3, 4 и 6 для разных каналов сведены в табл. 2, а размеры отрезков 1 и 5 - в табл. 3. Здесь выше диагонали приводятся размеры В, а ниже диагонали - Г.

Таблица 2. Размеры отрезков, 2, 3, 4 и 6 для разных каналов.

Таблица 3.

Приведем пример определения элементов фильтра для подключения антенны 2-го канала и антенны 7-го канала к общему фидеру. Тогда индекс ”а” соответствует каналу 2, а индекс ”б” - каналу 7. Из табл. 8.2 находим размеры отрезков: 2 - 529 мм, 3 - 265 мм, 4 - 791 мм, 6 - 1581 мм. Из табл.

3 в строке для канала 2 и столбце для канала 7 находим длину отрезка 1 (В) - 1052 мм, а в строке для канала 7 и столбце для канала 2 -длину отрезка 5 (Г) - 535 мм.

Из табл. 3 видно, что в диапазоне 6-12 каналов антенны соседних каналов соединять с помощью ФСС нельзя, но и в тех случаях, когда номера каналов отличаются на 2, длина некоторых отрезков оказывается малой, меньше 50 мм, а такой фильтр будет работать хуже обычного, так как погрешность длины отрезка составит значительный процент от его длины.

По этой же причине не удается создать ФСС для дециметровых каналов или для сочетания метрового и дециметрового каналов. В этих случаях проблема может быть решена коммутацией антенн с помощью электромагнитного реле.

Рис. 4. Схема коммутации антенн.

На рис. 4 показана схема такой коммутации двух антенн на один общий фидер. При этом реле располагается на мачте поблизости от антенн и управляется дистанционно от телевизора с помощью тумблера. Питание реле осуществляется от источника питания телевизора и подается по фидеру.

Резистор R предназначен для гашения излишнего напряжения, а конденсаторы препятствуют замыканию постоянного напряжения питания реле антеннами и входной цепью телевизора, пропуская без потерь высокочастотный сигнал. В схеме используется электромагнитное реле РЭС15 паспорт РС4.591.001П2 или РС4.591.008П2. Можно также использовать реле РЭС10 паспорт РС4.524.301П2 или РС4.524.313П2, но при этом сопротивление резистора R необходимо уменьшить до 6,8 кОм.

Используя схему коммутации, можно подключать к общему фидеру две раздельные дециметровые антенны или метровую и дециметровую антенны. Если же совместить схему коммутации с ФСС, можно подключить к общему фидеру три или четыре метровые антенны, а также две метровые и одну дециметровую антенны. При этом пара антенн подключается к входам ФСС, а выход ФСС - к схеме коммутации.

Никитин В.А., Соколов Б.Б., Щербаков В.Б. - 100 и одна конструкция антенн.