8.1. ДЕЛИТЕЛИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

В настоящее время нередко семья располагает двумя или несколькими телевизорами, каждый из которых необходимо подключить к наружной антенне. При наличии телевизионной антенны коллективного пользования проще всего сделать заказ на подключение второго или третьего абонентского отвода от стандартной разветвительной коробки, установленной на лестничной клетке. При этом исключается взаимное влияние между телевизорами, обеспечивается хорошее согласование входного сопротивления телевизионного приемника с фидером и не уменьшается уровень сигнала на входах телевизоров. Однако это требует значительного расхода коаксиального кабеля. Если же используется индивидуальная наружная антенна, то и разветвительная коробка отсутствует. Тем не менее, разветвительную коробку можно изготовить самостоятельно.

На рис. 8. 1, а приведена принципиальная схема разветвительной коробки на два отвода от абонентского кабеля коллективной антенны, а на рис. 8. 1, 6 - на три отвода. Коробка устанавливается в удобном месте квартиры, ее вход подключается к уже имеющемуся кабелю от разветвительной коробки коллективной антенны, а выходы соединяются телевизионными кабелями с телевизорами. К каждому выходу подключается один телевизор. Если по каким-то причинам к одному из выходов телевизор не будет подключен (например, его увезли на дачу или отправили в ремонт), к штекеру, предназначенному для подключения к антенному гнезду телевизора, нужно подключить резистор сопротивлением 75 Ом. В противном случае произойдет рассогласование, и изображения на экранах других телевизоров начнут двоиться. По этой же причине не следует делать в коробке лишние отводы, а если они имеются, к каждому из них нужно подключить резистор на 75 Ом.

Как видно из схемы, коробка на два выхода содержит три резистора, коробка на три выхода - четыре резистора. Количество резисторов всегда будет на один больше числа выходов. Все резисторы в коробке, имеют одинаковое сопротивление, которое зависит от количества выходов и определяется по формуле:

где п — количество выходов разветвительной коробки. Точные значения сопротивлений резисторов, найденные по этой формуле, подбирать не следует, можно взять ближайший стандартный номинал: 24 Ома для двух выходов, 36 Ом для трех, 43 Ома для четырех и т. д.

Конструкция разветвительной коробки достаточно проста. Корпус коробки выполняется из листовой меди, латуни или даже белой жести от консервной банки. Оплетки всех кабелей припаиваются к корпусу коробки, а центральные жилы - к резисторам. Резисторы могут быть типа ОМЛТ мощностью 0, 25 Вт. Коробка закрывается крышкой, выполненной из того же металла, которая в нескольких точках припаивается к корпусу коробки. После этого коробка крепится к стене.

Недостатком такого способа разветвления сигнала является уменьшение напряжения сигнала на входе каждого телевизора во столько же раз, сколько аппаратов подключено к коробке, за счет потерь энергии сигнала в резисторах коробки. Обычно антенны коллективного пользования обеспечивают вполне достаточный уровень сигнала на абонентских отводах лестничной разветвительной коробки порядка 1 мВ. Поэтому при уменьшении такого напряжения сигнала в несколько раз разветвительной коробкой остается достаточный уровень для получения хорошего изображения на экране телевизора.

Часто возникает вопрос: зачем нужны резисторы в коробке, приводящие к уменьшению уровня сигнала на ее выходах. Если бы, например, антенные гнезда трех телевизоров были непосредственно подключены к фидеру, он оказался бы сильно рассогласован с нагрузкой: ведь входное сопротивление каждого телевизора по антенному входу составляет 75 Ом, входное сопротивление трех параллельно соединенных - 25 Ом или втрое меньше сопротивления, необходимого для согласования фидера. В результате значительная часть энергии сигнала отразится обратно в фидер и не попадет на вход телевизоров. Более того, при неточном согласовании фидера с антенной, что обычно неизбежно, отраженный сигнал вновь отразится от антенны и поступит на входы телевизоров с задержкой, что приведет к двоению и многоконтурности изображения. При наличии резисторов в коробке легко подсчитать, что при любом количестве отводов с подключенными к ним телевизорами, фидер остается согласован с нагрузкой.

Случается и так, что при использовании индивидуальной антенны подключенный к ней один телевизор работает хорошо, но когда к ней присоединяется разветвительная коробка с двумя или тремя телевизорами, уровень сигнала на их входах оказывается уже недостаточным, контрастность изображения на экранах становится слабой и просматриваются шумы. В таких условиях следует между антенным фидером и разветвитель-

нон коробкой включить антенный усилитель. Следует напомнить, что в том случае, когда уровень сигнала недостаточен даже для работы одного телевизора, нужно использовать более эффективную антенну, а при длинном фидере антенный усилитель должен быть установлен на мачте поблизости от антенны.

Другой вариант разветвительной коробки, аналогичной тем, которые используются в сетях антенн коллективного пользования, показан на рис. 8. 2. Эту коробку можно использовать для подключения двух телевизоров к индивидуальной наружной антенне. Коробка этого типа обеспечивает согласование фидера с нагрузкой независимо от того, подключены ли к обоим выходам телевизоры, а также незначительно ослабляет сигнал на выходах относительно уровня сигнала на входе коробки. Коробка содержит

две одинаковые катушки из медной голой посеребренной проволоки диаметром 1 мм. Катушки наматываются на оправке диаметром 4 мм и содержат по 3 витка. После намотки катушки снимаются с оправки и растягиваются в спираль с шагом 2 мм (расстояние между витками равно диаметру провода).

8.2. УСТРОЙСТВА СЛОЖЕНИЯ СИГНАЛОВ

При отсутствии телевизионной антенны коллективного пользования, особенно в сельской местности, часто возникает необходимость установки двух 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. 8. 3 показана схема фильтра сложения сигналов (ФСС) метрового диапазона. Назначение фильтра состоит в том, чтобы сигнал, принятый

Рис. 8. 3. ФСС с использованием ФНЧ и ФВЧ

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. 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, СЗ, 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 его 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 8. 1.

В связи с тем, что некоторые читатели могут испытать затруднения при намотке катушек, содержащих нецелое число витков, на рис. 8. 4 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 8. 1

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 значении ослабления сигнала не более, чем па 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.

Более широкими возможностями обладает ФСС, схема которого показана на рис. 8. 5. Он собран из шести отрезков коаксиального кабеля той же марки, что и фидеры. 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 па обоих концах, относительно точек,. находящихся внутри линии, бесконечно велико.

Фильтр рассчитан па 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 капала "б", длина отрезка 3 - четверти длины волны в кабеле для канала "б", 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 канала "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. 8. 2, а размеры отрезков 1 и 5 - в табл. 8. 3. Здесь выше диагонали приводятся размеры В, а ниже диагонали - Г.

Таблица 8. 2

Таблица 8. 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. 8. 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. 8. 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.

На рис. 8. 6 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.

8.3. ОСОБЕННОСТИ АНТЕНН ДЛЯ ИМПОРТНЫХ ТЕЛЕВИЗОРОВ

В последние годы российский рынок наполнился большим количеством моделей цветных телевизоров импортного производства из Японии, Южной Кореи и стран Западной Европы. Как правило, эти телевизоры являются многостандартными и дают возможность принимать телевизионные передачи по отечественному стандарту и по системе цветного телевидения СЕКАМ. Поэтому в принципе никаких особенных требований к антеннам для этих телевизоров не предъявляется: пригодны те же самые антенны, которые используются совместно с отечественными телевизорами. Однако, иногда возникает затруднение при необходимости приема телевизионных передач метрового и дециметрового диапазонов. Дело в том, что отечественные телевизоры обычно оснащены двумя раздельными антенными гнездами: одно -для антенны метрового диапазона волн, а второе - для дециметрового, что достаточно удобно при использовании раздельных антенн для этих диапазонов. Однако, многие современные телевизоры зарубежного производства имеют только одно антенное гнездо, и при наличии раздельных антенн метрового и дециметрового диапазонов для их подключения к таким телевизорам требуется предварительно сложить сигналы антенн. Для сложения можно использовать устройство, схема которого показана на рис. 8. 7. Оно обеспечивает поступление сигналов от обеих антенн к телевизору практически без ослабления и, в то же время, не допускает проникания сигнала

от одной антенны в фидер другой. Для этого устройство содержит фильтр нижних частот (L2, L3, СЗ) и фильтр верхних частот (Cl, L1, C2).

Катушки L1 и L3 одинаковые - они наматываются на каркасах диаметром 4 мм и содержат по 2 витка провода ПЭТВМ диаметром 0, 475 мм. Индуктивность каждой катушки 0, 03 мкГн. Катушка L2 наматывается на таком же каркасе тем же проводом, но содержит 3 витка, а ее индуктивность 0, 056 мкГн. Намотка всех катушек рядовая, виток к витку. Оси катушек должны быть взаимно перпендикулярны. Все соединительные проводники должны быть минимальной длины. Устройство помещается в металлическую коробочку, к которой припаиваются оплетки кабелей. Можно также использовать высокочастотные разъемы.

Антенны могут быть любыми - одноканальными или многоканальными. Не исключено также использование нескольких антенн с применением ФСС, рассмотренных в разделе 8. 2, однако, к одному входу данного устройства должны поступать только сигналы метрового диапазона, а к другому -дециметрового.

Другой путь решения указанной проблемы состоит в использовании всеволновой антенны, принимающей сигналы всех метровых и дециметровых каналов, которую устроит наличие у телевизора одного антенного гнезда. Одна из таких универсальных всеволновых антенн, размеры которой

Рис. 8. 8 Универсальная всеволновая антенна

предложены В. В. Пясецким, перекрывает диапазон 1-5, 6-12 и 21-41 частотных каналов, а в метровом диапазоне пригодна для приема сигналов, как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией. Автор отмечает хорошие характеристики антенны, подтвержденные многочисленными опытными данными. Антенна показана на рис. 8. 8. Она состоит из двух антенн: метровой и дециметровой, соединенных в точках В и Г параллельно и подключенных к общему фидеру. При этом отсутствует влияние одной антенны на другую. Сигналы, принятые антенной метровых волн, поступают в фидер и не ответвляются в цепь дециметровой антенны, а сигналы, принятые дециметровой антенной, поступают в фидер и не ответвляются в цепь метровой антенны. Такое соединение обеспечивает хорошее согласование антенн с фидером. Еще одно интересное свойство этой антенны состоит в том, что она в диапазоне метровых волн способна принимать сигналы как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией.

Антенна метрового диапазона в развернутом на плоскость виде показана па рис. 8. 9. Она состоит из широкополосного веерного вибратора и симметрирующего короткозамкнутого мостика. Подобно антенне ТАИ-12, описанной в разделе 4. 9, во избежание раздвоения главного лепестка диаграммы направленности на 6-12 каналах плечи веерного вибратора повернуты в направлении на передатчик, образуя при виде сверху угол 120°. Это также устраняет прием с заднего направления. Симметрирующий мостик образован изогнутой двухпроводной линией, которая замкнута на конце петлевым вибратором дециметровой антенны, входное сопротивление которого в диапазоне метровых волн достаточно мало. Длина двухпроводной линии соответствует 1/4 длины волны на средней частоте диапазона 1-5 каналов и 3/4 длины волны на средней частоте диапазона 6-12 каналов. Благодаря этому мостик для сигналов метрового диапазона представляет собой очень большое сопротивление. Фидер вводится в отверстие петлевого вибратора в точке нулевого потенциала (точка 0), пропускается внутри трубки

Рис. 8. 9 Метровая часть антенны в развернутом виде

правой части петлевого вибратора и правой трубки двухпроводной линии до отверстия в точке В. Здесь оплетка кабеля припаивается к точке В, а центральный проводник - к точке Г на другой трубке линии.

Прием сигналов дециметрового диапазона осуществляется семиэлементной антенной типа "Волновой канал". Она состоит из петлевого вибратора, сдвоенного рефлектора и четырех директоров. Сигналы, принятые петлевым вибратором, поступают по двухпроводной линии к точкам В-Г и далее в фидер. Два следующих отрезка двухпроводной линии: первый между точками В-Г и А-Б и второй между точками А-Б и Ж-3 препятствуют ответвлению дециметровых сигналов в цепь веерного вибратора по следующей причине. Каждый из этих двух отрезков имеет длину, равную четверти длины волны средней частоты дециметрового диапазона. Второй отрезок относительно точек А-Б представляет собой разомкнутую на конце линию, входное сопротивление которой близко к нулю. Поэтому первый отрезок в точках А-Б замкнут накоротко и со стороны точек В-Г представляет собой очень большое сопротивление.

Размеры вибраторов дециметровой антенны и расстояния между ними показаны на рис. 8. 10. Элементы антенны крепятся на стреле, выполненной из металлической трубки диаметром 20 мм, но можно использовать и деревянный брусок сечением 40 х 40 мм. Веерный вибратор выполняется из трубок диаметром 12-10 мм. Петлевой вибратор дециметровой антенны и двухпроводную линию выполняют из целого куска трубки точно по размерам, показанным на рис. 8. 9. Для поддержания постоянного расстояния между трубками двухпроводной линии можно использовать распорки из материала с низкими потерями на высокой частоте и небольшой диэлектрической проницаемостью (полистирол, фторопласт, оргстекло). Радиус закруглений при переходе от линии к вибратору не должен превышать 30 мм. Рефлектор и директоры дециметровой антенны - из трубок диаметром 8-12 мм. Расстояние между осями трубок сдвоенного рефлектора по вертикали составляет 240 мм. Веерный вибратор в точках А-Б приваривается или припаивается твердым припоем к двухпроводной линии и крепится к изоляционной пластине, выполненной из фторопласта, полистирола или оргстекла толщиной 10 мм.

К ней же крепится конец стрелы. Стойка сдвоенного рефлектора может быть металлической или неметаллической. Крепление стойки и вибраторов к стреле производится любым доступным способом, важно лишь обеспечить параллельность всех вибраторов. Стрела антенны устанавливается на мачте в центре тяжести. Мачта может быть металлической, но при приеме сигналов с вертикальной поляризацией верхняя часть мачты длиной 1, 5-2 метра должна быть неметаллической.

Если принимаются лишь сигналы горизонтальной поляризации, антенну можно упростить, выполнив каждое плечо веерного вибратора из двух трубок с углом между ними, равным 45°.

Всеволновая антенна обладает следующими характеристиками. Коэффициент усиления на каналах 1-5-0 дБ, на каналах 6-12-1, 3 дБ, на каналах 21-41 -8 дБ. При необходимости увеличить коэффициент усиления в дециметровом диапазоне можно добавить несколько директоров длиной по 195 мм каждый на расстоянии 149 мм (по осям) один от другого.

Устройство, собранное по схеме рис. 8. 7, является обратимым. Оно может быть применено в случае использования всеволновой антенны, способной принимать сигналы метровых и дециметровых каналов, и телевизора, имеющего раздельные антенные гнезда для подключения метровой и дециметровой антенн. При этом точки А и В устройства подключаются к антенным входам телевизора, а к точке Б подключается антенный фидер.