О помехах телевидению.

5-12-2012, 13:30 От: admin Посмотрели: 1021

Ю. КУРИНЫЙ [UA9ACZ]
"Радио" №10 1983г.

 

Причины TVI

 

Анализируя схемы современных телевизоров (особенно полупроводниковых), приходишь к выводу, что вопросам их помехозащищенности не уделяется, к сожалению, достаточно внимания. Поскольку промышленность, по существу, не выпускает никаких селектирующих фильтров-приставок, а изготовить и подключить их к телевизору, подверженному помехам, может не каждый владелец, то борьба с помехами обычно ведется только на передающей стороне. Заметим, что некоторые виды помех можно устранить, в принципе, только на приемной стороне.

Возможных путей воздействия электромагнитного излучения на телевизор много. Помимо антенны излучает трансивер, усилитель мощности, соединительные коаксиальные и сигнальные кабели, часть энергии передается по сети питания, причем, нередко на значительные расстояния. Но основная часть электромагнитной энергии излучается антенной. Частотный спектр передатчика (при отсутствии самовозбуждения) состоит из основного сигнала и побочных излучений, которые, в свою очередь, делятся на гармонические и комбинационные составляющие.

Статистика показывает, что основных причин TVI три: перегрузка телевизора по входу основным сигналом передатчика, попадание его побочных излучений в полосы телевизионных каналов и воздействие плохо экранированного излучения передатчика на близкорасположенные телевизоры. Перегрузку по входу, в принципе, можно устранять лишь на приемной стороне (путем установки эффективных антенн, фильтров высших частот и т. д.). Что касается двух других причин, то здесь широкое поле для совершенствования любительской радиостанции.

Экранировка

 

Экранировка — это локализация электромагнитной энергии в пределах определенного пространства. Под экранировкой мы подразумеваем здесь не только применение специальных механических конструкций -- корпусов, отсеков, перегородок и т. п., но и использование различных фильтрующих цепей.

Переменное ВЧ магнитное поле экранируют обычно с помощью экранов из немагнитных материалов. Из-за поверхностного ("скин") эффекта плотность вихревых токов и напряженность ВЧ магнитного поля по мере углубления в металл падает по экспоненциальному закону. Эквивалентная глубина проникновения поля в некоторые металлы, из которых наиболее часто изготавливают экраны, указана в табл. 1.

Частота, Гц Медь Латунь Алюминий
102 6,7000 12.400 8,8000
103 2,1000 3.9000 2,7500
104 0.6700 1.2400 0,8800
105 0.2100 0.3900 0.2750
106 0,0670 0,1240 0,0880
107 0,0210 0,0390 0.0275
108 0,0067 0,0124 0.0088

 

Как видно из нее, на частотах любительского диапазона 1,8 МГц эффективно действуют экраны толщиной 0,2...0,5 мм, а на частотах более 10 МГц оказывается достаточным применения фольгированного стеклотекстолита или гетинакса.

Известно, что отверстия и щели в корпусе, превышающие 0,1% длины волны, существенно ухудшают экранировку. Вот почему следует обращать особое внимание на надежность непаяных соединений отдельных элементов экрана. При соединении внахлест контакт между ними со временем ухудшается (из-за окислов на поверхности, коррозии), увеличивается его сопротивление. Экранирование при этом не превышает 40...50 дБ. Для большей надежности части экрана соединяют болтами, что в зависимости от числа болтов и степени прижима дает экранирование до 60... 80 дБ. Наилучшие результаты (не менее 100 дБ) дает сварка в инертном газе. Экранировка зачастую ухудшается из-за появления уравнительных токов, вызванных замыканием корпусов отдельных блоков или экранирующих оболочек (рис. 1).

Особенно это заметно на частотах ниже 10 МГц, поскольку толщина оплетки обычно применяемых коаксиальных кабелей тоньше "скин"-слоя. Чтобы устранить этот эффект, отдельные блоки необходимо заземлять проводниками, длина которых, по крайней мере, в 1,2...1,5 раза больше соединительных коаксиальных кабелей. 0тметим, что заземление радиопередающего устройства делают из соображений электробезопасности.

Частой ошибкой является соединение экрана кабеля с корпусом только в одной точке (рис. 2).

При этом экранируется электрическое поле, а магнитное излучается в пространство практически беспрепятственно. Пример полной экранировки приведен на рис. 3.

Сеть питания является для ВЧ напряжений несогласованной длинной линией, в которой происходят отражения и возникают стоячие волны. В зависимости от случайных соотношений между длиной волны передатчика, длиной сети и ее ответвлений, активными и реактивными сопротивлениями подключенных к ней потребителей полное сопротивление сети на вводе в передатчик может быть самым различным: активным, емкостным или индуктивным. Следует учесть, что включаемые обычно одиночные блокировочные конденсаторы (рис. 4,а) могут как уменьшать, так и увеличивать долю ВЧ энергии, попадаемую в сеть. Добавление дросселя L1 (рис. 4,б) оставляет ту же неопределенность. И только добавление конденсатора С2 (рис. 4,в), при правильном его выборе, дает гарантию того, что ячейка L1C1 работает нормально. Для нормальной работы и второго делителя L1C2 необходимо добавить цепочку L2C3 (рис. 4,г).

Для двухпроводной линии число фильтрующих цепочек увеличивается в два раза (рис. 5). Точки а, а' и б, б' при этом находятся под одним ВЧ потенциалом, и поэтому экранировать их друг от друга не нужно.

Дроссель удобно выполнить на кольцевом (диаметром 40...50 мм) магнитопроводе из феррита проницаемостью 1000...3000. Обмотка должна содержать 5—10 витков. Намотку следует вести в два провода. Блокировочные конденсаторы выбирают емкостью в пределах 0,1...0,22 мкф. При меньших значениях емкости ухудшается коэффициент фильтрации, при больших увеличивается реактивная мощность, потребляемая от сети.

Аналогично необходимо развязывать все выходящие из передатчика проводники и сигнальные кабели. LC-цепочки в этом случае выбирают из следующих соображений. Конструкции с большими значениями индуктивности проще при малых токах, с большими значениями емкости -- при малых напряжениях.

Желательно применять дроссели, выполненные на кольцевых магнитопроводах, поскольку стандартные дроссели марок Д, ДМ, ДПМ и т. п. обладают большими полями рассеяния и нуждаются в индивидуальной экранировке. На KB и УКВ удовлетворительно работают слюдяные, керамические, специальные безындуктивные бумажные и пленочные конденсаторы.

Фильтрация выходного спектра

 

Прежде всего следует отметить, что комбинационные составляющие полностью устраняются при правильном выборе частот преобразования в возбудителе . Поэтому остановимся только на способах уменьшения гармонических составляющих сигнала (или просто гармоник).

Известны три основных пути подавления гармоник. Во-первых, следует использовать специальные схемные решения при построении выходного усилителя: во-вторых, нужно применять более эффективные колебательные системы (КС); в-третьих, желательно включать специальный "телевизионный" фильтр.

Первый путь подразумевает использование двухтактных каскадов, в выходном спектре которых теоретически отсутствуют четные гармоники. Если при этом учесть, что для усиления SSB сигнала выбирают режим с углом отсечки Ё, равным 90°, при котором в спектре, теоретически, отсутствует также и третья гармоника, то этот путь выглядит весьма заманчивым. Однако в практических конструкциях всегда есть некоторая асимметрия, и двухтактный каскад, являясь более сложным в схемном и особенно в конструктивном отношении, не способен без дополнительных фильтров удовлетворить нормам на побочные излучения.

Второй путь является более универсальным. Согласно рекомендациям МККР и требованиям ГОСТ средняя мощность любого побочного излучения, поступающего в фидер, должна быть на 40 дБ ниже средней мощности основного сигнала, но не более 50 мВт. Исходя из этого основные требования к КС выглядят так. Колебательная система должна трансформировать сопротивление нагрузки Rн в эквивалентное сопротивление РЭ, необходимое для нормальной работы каскада, обеспечивать необходимую фильтрацию гармоник (не менее чем на 40 дБ) и требуемую полосу пропускания, иметь высокий КПД. Число регулируемых и коммутируемых элементов в ней должно быть минимальным. Анализ показывает, что наилучшей фильтрацией при использовании только трех элементов обладает П-контур (рис. 6).

Как его правильно рассчитать, изготовить и настроить? Расчет несложен. Исходными данными являются сопротивление нагрузки Rн, требуемое эквивалентное Rэ, определяемое из справочных данных или расчетным путем, и необходимый коэффициент фильтрации Кф.

Расчет П-контура следует вести в следующем порядке.

1. Определяют минимально допустимую добротность Qн min нагруженной КС по формуле

Qн min = Кф/n6,
где n - номер наиболее интенсивной гармоники. Рекомендуемое значение Qн — 10... 15.

2. Вычисляют среднегеометрическое значение сопротивлений Rэ и Rн:

Rср = RэRн

3. Находят реактивное сопротивление X1 конденсатора С1:

X1 = - (Rэ+Rсp)/Qн

4. Определяют реактивное сопротивление Х2 конденсатора С2:

Х2 = - (Rн+Rcp)/Qн

5. Вычисляют реактивное сопротивление у индуктивности L1:

r = - (X1+X2).

6. Определяют значения элементов КС для средней частоты fо, каждого диапазона:

С1 = - 1 / 2pfоХ1;

С2 = - 1 / 2pfоX2;

L1 = - r/2pfо.

7. Проверяют полосу пропускания КС:

2Df = fo/Qн.

8. Определяют ориентировочное значение КПД КС:

h = 1- Qн/Qхх,

где Qхх — добротность ненагруженного контура, обычно равная 200... 300.

Для примера рассчитаем П-контур, подключаемый к выходному каскаду SSB передатчика, в котором используются две лампы ГУ-50, включенные параллельно. На их анод подается напряжение Ua=1000 В. Эквивалентное сопротивление равно 1,9 кОм, сопротивление нагрузки - 50 Ом. Коэффициент фильтрации Кф П-контура должен быть равен 40 дБ.

Известно , что в однотактных усилителях, работающих с углом отсечки 90°, амплитуда тока второй гармоники Ia2 выходного сигнала равна:

Ia2cp=(0,42...0,5)Ia1 max /П.
где Ia1 max - максимальная амплитуда первой гармоники;
П - пик-фактор сигнала, обычно близкий к трем.

Также известно, что Ia2>>Ia3>>Ia4>>...>>Ian.

Таким образом, первичное ослабление второй гармоники, как самой интенсивной, составит: Ia2ср = (0,14...0,17) Ia1ср или 7,5... 8,5 дБ по мощности. Следовательно, КС должна ослабить гармонику на 32,5...33,5 дБ (приблизительно в 1800 раз).

Находим Qн min:

Qн min = 1800/26 = 5,3.

Выбираем Qн равным 12.5. Определяем Rср:

Rcp = (1900*50)0.5 = 308 Ом.

Вычисляем реактивные сопротивления X1, Х2 и r:

X1 = - (1900+308) / 12.5 = -177 Oм,

Х2 = - (50+308) / 12,5 = - 28,6 Oм.

r = 177+28,6 = 205,6 Ом.

Теперь находим номиналы элементов П-контура и полосу пропускания КС на каждом из любительских KB диапазонов. Результаты вычислений приведены в табл. 2.

Диапазон, МГц С1, пФ L1, мкГ С2, пФ 2Df, МГц
1,8 470 17 2930 0,152
3.5 250 9.1 1560 0.286
7 127 4,6 790 0.564
14 60 2,3 390 1.13
21 40 1,5 260 1.70
28 30 1.1 200 2,26

 

Предположим, Qхх равно 250. При этом КПД колебательной системы составит:

h = 1 – 12,5/250=0,95.

В коротковолновых конструкциях в основном применяют катушки двух конструкции: в виде цилиндрической однослойной спирали (рис. 7,а) и тороидальные (рис. 7,6).

Тороидальные катушки имеют наибольшую индуктивность при минимальных габаритах, но зато они сложнее в изготовлении.

Индуктивность L цилиндрической катушки (в микрогенри) можно определить по формуле

L = 0,001 Dw2/( s/D+0,44),
где s - длина намотки, мм;
D - диаметр катушки, мм;
w - число витков.

При изготовлении катушки значения s и D определяются имеющимся каркасом или их выбирают произвольно в случае, если катушка бескаркасная. Наиболее рациональная конструкция получается, если s равна (1,5...2,5) D. Из вышеприведенной формулы находят необходимое число витков:

w = 10(10L(s/D+0,44)/D)0.5 Затем проверяют, уместится ли полученное число витков на заданной длине намотки s:

w(d+b) < s,

где d1 - диаметр провода, мм; b - межвитковое расстояние, мм. Обычно b равно 1...5 мм.

Если указанное условие не выполняется, необходимо изменить одну из величин s или D и повторить расчет. Рекомендуется D брать равным 20...50 мм, a d - 0,5... 5 мм.

Индуктивность (в микрогенри) тороидальной катушки (в случае равномерного распределения обмотки по всему тору) определяют по формуле

L = 0,0004wh(Dн-Dвн)/(Dн-Dвн),
где h, Dн, Dвн - высота, наружный и внутренний диаметры тора, мм.

Дальнейший расчет аналогичен случаю с цилиндрической катушкой.

Наиболее рациональная конструкция получается при Dн ~ 2Dвн. Сердечник у тороидальных катушек обычно изготавливают из фторопласта.

Но недостаточно правильно рассчитать катушку, необходимо еще учесть индуктивность проводников, соединяющих контурную катушку с конденсаторами С1 и С2 (см. табл. 3).

Индуктивность соединительных проводников при различной их длине , мкГн

Диаметр провода, мм 50 мм 100 мм 200 мм
0,5 0,050 0,120 0,260
1,0 0,040 0,100 0,230
2,0 0,035 0,080 0,200

 

Индуктивность зависит от длины нелинейно, однако использование прямой пропорциональности между табличными значениями дает ошибку не более 10... 15% при длинах, отличающихся в 2...3 раза. При небольших расстояниях между проводниками и корпусом следует учитывать их взаимное влияние в соответствии с табл. 4.

Индуктивность на 100 мм длины соединительного проводника при
различном расстоянии между ним и корпусом, мкГн

Диаметр провода, мм 1 мм 10 мм 100 мм
0,5 0,041 0,084 0.110
1,0 0,028 0,070 0.096
2,0 0,014 0.056 0.080

 

Имеет значение также и паразитная емкость, монтажа и выходного элемента, для уменьшения которой детали анодной цепи располагают по возможности дальше от деталей экрана.

Приведенная методика расчета применялась при изготовлении КС передатчиков на радиостанции UK9AAN и показала хорошее соответствие с практическими результатами, позволившее исключить трудоемкий процесс подбора индуктивностей катушек.

Предварительную настройку КС удобно проводить по методике, предложенной Л. Евтеевой в статье "Холодная" настройка П-контура передатчика" ("Радио", 1981, № 2, с. 20), с небольшими дополнениями.

Сопротивление R1, равное Rэ можно составлять из нескольких резисторов типа МЛТ сопротивлением не более 1 кОм (резисторы с большими сопротивлениями обычно имеют спиральную канавку на то ко проводящем слое, увеличивающую паразитную индуктивность). Генератор нужно включать по схеме рис. 8.

В противном случае выходное сопротивление генератора Rг складывается с R2, и контур будет настроен на сопротивление Rн, отличное от сопротивления фидера Rф.

Отметим, что при попадании гармоники непосредственно в полосу телевизионного канала ее ослабление на 40...50 дБ может оказаться недостаточным, однако дальнейшее увеличение Qн сопряжено с определенными трудностями. Хотя фильтрация при этом улучшается, полоса пропускания сужается, КПД падает (кривая 1 на рис. 9).

Одним из выходов из этой ситуации является применение более сложной КС, например двойного П-контура (рис. 10),

позволяющего получить высокие коэффициенты фильтрации при хорошем КПД (см. рис. 9, кривая 2). Однако наличие пяти органов управления настолько усложняют настройку и коммутацию КС с диапазона на диапазон, что обычно идут по другому пути — используется КС со средним коэффициентом фильтрации (например П-контур) и дополнительный фильтр, ослабляющий гармоники только на частотах телевизионных каналов и являющийся общим для всех диапазонов.

"Телевизионные" фильтры выполняются в виде отдельной, тщательно экранированной конструкции, соединяющейся с выходом передатчика коаксиальным кабелем. Наилучшими характеристиками обладает фильтр, действующий по принципу разделения частотного спектра: составляющие с частотами ниже 40 МГц поступают в фидер, с частотами выше 40 МГц поступают на активное сопротивление R1, равное Rф, где выделяются в виде тепла.

Электрическая схема и расположение экранирующих перегородок такого фильтра приведены на рис. 11.

Последовательный контур C4L5 дополнительно подавляет наиболее опасные гармоники. Номиналы С4 (в пикофарадах) и L5 (в микрогенри) рассчитывают соответственно по формулам

C4 = 1512/fср

L5 = 16,8/fcp.
где fсp — средняя частота телевизионного канала, МГц.

Сопротивление R1 составляют из шести резисторов МЛТ-2 сопротивлением 300 Ом, включенных параллельно. Перегородки и общий экран изготавливают из листовой меди или латуни толщиной 0,5...2 мм, стыки тщательно пропаивают по всей длине.

Настройку производят подбором конденсаторов С1—С3 и изменением в небольших пределах межвиткового расстояния катушек. Конденсатор С4 удобно применить подстроечный, с воздушным диэлектриком.

При испытании фильтра на радиостанции UK9AAN дополнительное ослабление 3-й гармоники диапазона 28 МГц, непосредственно попадающей в 4-й телевизионный канал, составило около 40 дБ. Необходимость применения фильтра была обусловлена тем, что, как показала проверка, антенны типа "волновой канал" с Т-согласованием на частотах, в три раза превышающих рабочую, имеют КСВ, близкий к 1:1, и диаграмму направленности, напоминающую диаграмму полуволнового диполя, максимумы которой приблизительно перпендикулярны траверсе.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться, либо войти на сайт под своим именем.

Обсудить на форуме


На момент добавления О помехах телевидению. все ссылки были рабочие.
Все публикации статей, книг и журналов, представлены на этом сайте, исключительно для ознакомления,
авторские права на эти публикации принадлежат авторам статей, книг и издательствам журналов!
Подробно тут | Жалоба

Добавление комментария

Ваше имя:*
E-Mail:*
Текст:
Вопрос:
Решите уравнения x+2x=789
Ответ:*
Введите два слова, показанных на изображении:


Наши друзья
Измерение площади полей
Средства измерения для строителей. Приборы для измерения влажности
geometer-russia.ru
Информеры




 

Опрос

Ваши предпочтения в TRX


Одинарное преобразование
Двойное преобразование
Прямое преобразование
SDR
Другое
Мне всё равно

Популярные новости
Календарь новостей
«    Сентябрь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930