TVI ФИЛЬТРЫ - РАСЧЕТ
Борис СТЕПАНОВ (RU3AX)
Проблема помех приему телевизионных программ актуальна для многих любительских и Си-Би радиостанций. В ряде случаев помехи можно устранить введением в антенно-фидерный тракт радиостанции фильтра нижних частот. В этой статье рассказывается, как рассчитать такой фильтр.
Есть несколько причин, из-за которых при работе любительских и Си-Би радиостанций возникают помехи приему телевизионных программ (TVI - Television Interference). Прежде чем принимать какие-либо меры по их устранению, целесообразно выяснить, чем они обусловлены. Подробно первопричины появления помех от любительской радиостанции и алгоритм их определения приведены в [1].
Если сама радиостанция не создает помех при работе на эквивалент антенны, то они проникают в приемное устройство скорее всего не по сети, а через эфир. В этом случае одна из возможных причин их появления: повышенный уровень побочных излучений в выходном сигнале передатчика.
Спектр выходного сигнала любого передатчика содержит наряду с полезным излучением его гармонические составляющие (четные и нечетные гармоники). При этом, например, вторая гармоника передатчика, работающего на любительском диапазоне 10 метров или на Си-Би диапазоне, попадает в спектр сигнала 1-го телевизионного канала. Если уровень второй гармоники у передатчика высокий, то TVI на этом канале неизбежны. Разумеется, помехи могут создавать гармонические составляющие и более высоких порядков. Более того, при использовании самодельных трансиверов нельзя полностью исключать и помехи из-за негармонических составляющих, которые в общем случае также могут присутствовать в спектре выходного сигнала передатчика.
Ослабить побочные излучения передатчика (гармонические и негармонические) и устранить тем самым помехи приему телевизионных программ можно введением в антенно-фидерный тракт радиостанции фильтра нижних частот (ФНЧ). Необходимо сразу подчеркнуть, что ФНЧ решит эту задачу только в том случае, когда фидер надлежащим образом согласован с антенной и КСВ в нем не превышает 1,5.
Puc.1
Самый простой в изготовлении TVI фильтр - однозвенный П-образный ФНЧ (рис. 1,а). Для его расчета необходимо задать волновое сопротивление фидерного тракта R (обычно 50 или 75 Ом) и так называемую частоту среза Fc, на которой сигнал, прошедший через фильтр, будет ослаблен на 3 дБ. Эту частоту для минимизации потерь, вносимых фильтром на максимальной рабочей частоте передатчика Рмакс, обычно выбирают Fс=1,2Fмакс [2]. Элементы фильтра рассчитывают по формулам:
Сопротивление в эти формулы надо подставлять в омах, а частоту - в мегагерцах. При этом емкость конденсаторов получится в пикофарадах, а индуктивность катушки - в микрогенри. Для фильтра с частотой среза 35,6 МГц (максимальная рабочая частота 29,7 МГц) и волновым сопротивлением фидера 50 Ом получаем L1=0,45 мкГн, С1=С2=90пФ.
Недостаток П-образного ФНЧ - относительно невысокое ослабление сигнала на частотах, близких к частоте среза (в частности, второй гармоники сигнала). Заметно лучшие результаты можно получить с так называемым П-образным ФНЧ типа m (рис. 1, б). Параллельный контур L2C5 этого варианта ФНЧ может быть настроен на конкретную частоту, на которой он обеспечивает значительное ослабление проходящего сигнала.
Расчет П-образного ФНЧ типа m проводят в два этапа. Сначала рассчитывают обычный П-образный ФНЧ (см. выше), а затем определяют параметр m по формуле
где Fреж - частота режекции (максимального ослабления сигнала). В нашем случае ее целесообразно выбрать равной удвоенной средней частоте наиболее используемого участка любительского диапазона 28 МГц - 28,6 МГц. Разумеется, для фильтра, предназначенного для использования с Си-Би радиостанцией, ее надо выбрать равной удвоенной средней частоте Си-Би диапазона.
Далее рассчитывают элементы фильтра по формулам:
Для частоты максимального подавления Fреж=57,2 МГц (фильтр для любительской радиостанции) получаем L2=0,35 мкГн, С3=С4=70 пф, С5=22 пф.
Ход АЧХ обычного П-образного ФНЧ приведен на рис. 2,а и П-образного ФНЧ типа m - на рис. 2,б.
Puc.2
Видно, что у фильтра типа m более слабое по сравнению с обычным П-образным ФНЧ подавление сигнала на частотах, лежащих выше частоты режекции. В тех случаях, когда требуется эффективное подавление побочных излучений передатчика во всей полосе частот телевизионного вещания, целесообразно изготовить двухзвенный фильтр, объединив в нем оба варианта ФНЧ - обычный и типа m. На рис. 1,в показан такой вариант TVI фильтра, объединяющий два рассчитанных выше ФНЧ. Конденсаторы С2 и С3 можно, естественно, заменить одним конденсатором соответствующей емкости, отнеся его к любому из звеньев фильтра. Ход АЧХ двухзвенного фильтра показан на рис. 2,в.
ЛИТЕРАТУРА
1. Курииный Ю. Если есть TVI... - Радио, 1987, № 2, с. 20-22.
2. Конашинский Д. Частотные электрические фильтры. - М.: Госэнергоиздат, 1959.
Радио 7/2000, с.67.