Фильтры для устранения помех телевидению и радиовещанию

Какой фильтр применить на выходе передатчика? Узкополосный фильтр здесь, как правило, не нужен. Вся фильтрация должна осуществляться в предварительных каскадах, в возбудителе, при низких уровнях мощности. Это также означает, что единственными посторонними сигналами в выходном спектре передатчика будут гармоники основного сигнала, т.е., сигналы, частоты которых в целое число раз выше частоты полезного сигнала. (Это верно лишь при условии идеальной линейности усилителя мощности, при комплексных сигналах появляются ещё и частоты биений между составляющими сигнала и их гармоники – интермодуляция, так что проблема не так проста, как может показаться ). Для УКВ/СВЧ любительских диапазонов можно изготовить простые отсасывающие (гармоники) фильтры из кусков коаксиального кабеля.(Оригинал статьи см. Coaxial Stub Filters from G4SWX)

Взаимодействие с ЧМ–радиовещанием.

Диапазон 50 МГц: вторая гармоника сигнала передатчика (100 МГц) попадает в радиовещательный ЧМ – диапазон. Уровень гармоники может оказаться достаточным, чтобы нарушить нормальный радиоприём и поэтому необходим “отсасывающий” (Notch) фильтр, рассчитанный на “вырезание” второй гармоники.

Диапазон 144 МГц: сильный местный сигнал Вашего передатчика может нарушить радиоприём на вещательном участке ЧМ 88…108 МГц, поэтому Вашему соседу потребуется фильтр нижних частот (ФНЧ) для пропускания только своих частот и глубокого подавления сигнала Вашего передатчика.

Диапазоны СВЧ: помехи радиовещанию маловероятны, если нет прямого излучения с предварительных каскадов частотообразования и имеется достаточная фильтрация спектра в предварительных каскадах.

Взаимодействие с ДЦМ-телевидением.

Диапазон 50 МГц: на ДЦМ-каналах помехи маловероятны (зато, этот диапазон входит в полосу частот, занимаемых “нашим родным” 1 каналом метровых волн, в большинстве государств этот канал отсутствует и частоты в пределе 50…54 МГц отданы радиолюбителям, прилежащие частоты используются в качестве рабочих для различных по конструкции радиоудлиннителей, которые наводнили постсоветский рынок, используются всеми, а за помехи приёму первого канала телевидения, обычно, “отвечает” радиолюбитель, который, к тому же, и “носа высунуть” на этот диапазон не может).

Диапазон 432 МГц: вторая гармоника сигнала передатчика этого диапазона (864 МГц) попадает в европейский ТВ ДЦМ-диапазон и обязана быть хорошо подавлена эффективным, вырезающим вторую гармонику фильтром, который также хорошо давит и гармоники на диапазоне 1,3 ГГц, что полезно при работе близко расположенных станций в соревнованиях на УКВ, работающих на разных диапазонах (multi-multi).

Диапазон 1,3 ГГц: проникновение помех на ТВ ДЦМ-диапазон маловероятно, но полосовой фильтр, пропускающий только частоты, отведённые для ДЦМ ТВ-вещания на входе телевизора не помешает.

Фильтры гармоник УКВ и СВЧ.

Эти фильтры, подключаемые между выходом Вашего передатчика и антенной уничтожают большинство гармоник. Фильтры содержат 4 разомкнутых четвертьволновых отрезка коаксиального кабеля для подавления второй, третьей, четвёртой и пятой гармоник полезного сигнала. Отрезок кабеля, служащий для подавления 5-ой гармоники (S4) может отсутствовать. Без этого отрезка, КСВ улучшается с 1,5 (с S4) до, практически, 1 (без S4) при согласовании с 50-омной нагрузкой.

Таблица 1. Длины отрезков кабелей RG58/RG213 (мм)

432 МГц:

Таблица 2.  Длины отрезков кабеля RG58 (мм).

Конструкция отрезков.

• Аккуратно отрезайте кабель, длины отрезков даны точно по внешней изоляции.

• Используйте очень короткие соединительные проводники, не такие, какие показаны на рисунке. Старайтесь выполнить фильтр в виде буквы “H”.

• Помните, что все отрезки незамкнуты на противоположных их концах.

Мощностные характеристики.

Выполненные из кабеля RG58, с применёнными катушками, фильтры “выносят” чуть более 100 Вт подводимой к ним мощности. Для больших мощностей используйте кабель RG213 и наматывайте катушки более толстым проводом, но не изменяйте их индуктивности. Отрезки кабеля RG213 выдерживают по крайней мере 500 Вт. Для больших мощностей используйте жёсткие линии.

Полученные результаты отражены на приведённой на рисунке АЧХ фильтра:

Литература: “In Practice”, Radio Communication (RSGB), март, 1997 г.

ЧМ радиовещательный ФНЧ (с “вырезанием” диапазона 144 МГц).

У этого простого фильтра малые потери (< 1 дБ) и плоская АЧХ в радиовещательном ЧМ диапазоне до 110 МГц, затем АЧХ скатывается до глубокого минимума в диапазоне 144 МГц.

Фильтр разработан под 75-омную антенную систему.

Отметьте, что отрезок кабеля не замкнут. Длина отрезка составляет 34,2 см и выполняется из кабеля RG58 или RG174. Ёмкости керамических конденсаторов пластинчатой безындуктивной конструкции С1 и С2 равны между собой и составляют 27 пФ. Индуктивности L1 и L2 равны между собой и составляют 100 нГн. Подходящими катушками, изготавливаемыми промышленностью для фильтра являются: ТОКО р/n NE547SN-100126 (синяя), которую можно приобрести в фирме ВЕС (Великобритания). Полученные с фильтром результаты приведены в виде его АЧХ.

Литература: “Stub Filters Revisited” by John Regnault G4SWX Radio Communication (RSGB), ноябрь 1994 г.

ТВ ДЦВ полосовой фильтр (с “вырезанием” 432 МГц).

Другим очень простым фильтром с малым затуханием полезного сигнала (< 1 дБ) и плоской АЧХ выше 470 МГц является ТВ ДЦВ полосовой фильтр, который имеет минимумы АЧХ в - 30 дБ в диапазонах 432 и 1300 МГц. Фильтр разработан для 75-омной антенной системы.

Конденсаторы С1 и С2 имеют одинаковые ёмкости 2,7 пФ и пластинчатую конструкцию с керамическим изолятором. Катушки L1 и L2 имеют одинаковую индуктивность равную 30 нГн. Длина отрезка кабеля для фильтра составляет 11,5 см (RG58). Подходящими промышленного изготовления катушками для фильтра будут ТОКО p/n NE547SN-100122 (оранжевого цвета), поставляемые фирмой ВЕС (Великобритания).

Полученные результаты с этим фильтром приведены на АЧХ.

Литература: “Stub Filters Revisited” by John Regnault, G3SWX, Radio Communication (RSGB), ноябрь 1994 г.

Свободный перевод с английского: Виктор Беседин (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru 
г. Тюмень, май 2002 г