Борьба с помехами телевизионному приёму

Борьба с помехами телеприёму.  TVI помехи


При эксплуатации любительской радиостанции в населённом пункте иногда возникают помехи от передатчика приёму телевизионных и радиовещательных передач.

 

Борьба с ними является одной из задач как радиолюбителей, эксплуатирующих радиостанции, так и радиоспециалистов, разрабатывающих бытовую радиоаппаратуру.

 

Помехи по своему характеру разнообразные и являются следствием не только явных неисправностей радиостанции, но и связаны с побочными излучениями передатчиков и наличием внеполосных каналов приёма приёмных устройств.

 

При появлении помехи телевизору радиолюбителю прежде всего необходимо убедиться, что причина помехи связана с работой его радиостанции. При жалобе на помеху радиолюбитель должен прекратить работу на передачу, выяснить причины и устранить помехи. Необходимо определить время возникновения и исчезновения помехи, её характер (помеха изображению или звуку, в чём выражается - срыв изображения, искажения изображения, искажения звука и т.д.), а также степень её выраженности.

 

Эти данные следует сравнить с записями в журнале радиостанции, что позволит определить связь помехи с работой на том или ином диапазоне, видом модуляции и используемой антенной.

В последние годы коротковолновики стали широко применять передающие антенны, позволяющие не только получить направленное излучение, но и обеспечить отсутствие помех телевизионному приёму.

 

Однако не всегда местные условия позволяют установить такую антенну. Тогда приходится использовать простейшую антенну, например «длинный провод» (LW). В этом случае для предотвращения помех необходимо включать на выходе передатчика фильтры повышенной сложности, один из которых описан ниже.

 

Этот фильтр представляет собой комбинацию фильтра нижних частот и двух обычных П-контуров. Первый из них, служащий для согласования передатчика с 75-омным фильтром нижних частот, является выходным контуром передатчика. Второй П-контур нужен для согласования «длинного провода», имеющего большей частью случайные параметры, с фильтром нижних частот, а также для дополнительного подавления высших гармоник сигнала.

 

 

Фильтр нижних частот, схема и конструкция которого поясняются рисунком, рассчитан по методу, описанному в «Радио», 1961, ╧ 3, стр. 31 — 34. Он состоит из одного звена типа m, одного звена типа k и двух согласующих полузвеньев, имеющих частоту бесконечного затухания 34,25 Мгц (промежуточная частота некоторых типов телевизионных приемников). Частота бесконечного затухания звена типа m — 49,75 Мгц (первая программа телевидения).

 

Граничная частота фильтра выбрана равной 27,4 Мгц. При этом выборе пришлось «пожертвовать» диапазоном 28 Мгц, слишком близким к ПЧ телевизоров (34,25 и 38 Мгц). В фильтре использованы воздушные подстроечиые конденсаторы. Индуктивности катушек и емкости конденсаторов проверены по Q-метру.

 

Фильтр смонтирован в коробке из тонкой красной меди с шестью отсеками. После монтажа коробка закрыта медной крышкой, а швы пропаяны. Коробка помещена внутри отдельного от передатчика экранированного блока, в котором смонтирован П-контур обычной конструкции.

 

Описанный антенный фильтр в течение трёх лет эксплуатировался с передатчиком первой категории и Г-образной антенной в густонаселенном районе. Помех телевидению не отмечено.

Уровень высокочастотной энергии быстро уменьшается при удалении от элементов колебательных контуров, ламп и т. д. Поэтому более эффективно применять экраны, удаленные от этих деталей. Полезно дополнительно экранировать отдельные каскады передатчика, так как это не только улучшает электромагнитную герметичность, но и уменьшает вероятность самовозбуждения каскадов.

 

Причиной помех телевидению во многих случаях является недостаточная высокочастотная развязка выходящих из передатчика проводов и особенно провода сетевого питания. Высокочастотная энергия передатчика, попадая в питающую сеть, подводится через провода этой сети к телевизорам и радиоприемникам, включенным в нее, а также излучается в пространство. Для высокочастотной развязки проводов, выходящих наружу от передатчика, применяют дроссели, резисторы и конденсаторы, образующие цепи, шунтирующие на землю высокочастотные сигналы в проводах или образующие заградительные фильтры для высоких частот.

 

В зависимости от номиналов применяемых деталей и частоты сигнала уровень ослабления меняется. Существенно улучшает развязку на высоких частотах применение проходных конденсаторов вместо обычных или конденсаторов опорного типа, поскольку у проходных конденсаторов паразитная индуктивность сведена к минимуму. При выборе типа проходного конденсатора необходимо учитывать допустимый ток, пропускаемый внутренним проводком конденсатора.

 

Хорошую блокировку проводов по высокой частоте можно обеспечить, если поместить их в заземленный экран. Экран создает распределенную емкость вдоль провода и таким образом шунтирует провод на высокой частоте по всей длине, Увеличить сопротивление провода на высокой частоте можно путем увеличения его погонной индуктивности. Для этого на провод одевают ферритовые кольца соответствующего типоразмера с магнитной проницаемостью порядка нескольких сот. Если требуется локально увеличить индуктивность провода, его несколько раз продевают сквозь ферритовое кольцо, образуя таким образом тороидальную катушку с необходимой индуктивностью. Осуществляя развязку сетевого провода передатчика, следует помнить, что ток в нем может быть значительной величины.

 

Это накладывает дополнительные требования к катушкам фильтра, индуктивность которых не должна существенно изменяться под действием тока. В противном случае характеристики фильтра будут меняться в зависимости от нагрузки. Это относится к катушкам с сердечниками из магнитных материалов. Для исключения влияния тока подмагничивания катушку наматывают в два провода, в результате чего магнитное поле тока компенсируется. На рис.3 показана схема сетевого фильтра передатчика с такой катушкой. Катушка намотана на плоском ферритовом сердечнике размерами 120 х 20 х 10мм с магнитной проницаемостью 400.

 

Для подавления гармоник на одном телевизионном канале параллельно выходу передатчика подключают последовательный контур, резонансная частота которого равна частоте мешающей, гармоники передатчика. Вместо контура можно включить четвертьволновый (для данной гармоники) отрезок коаксиального кабеля, разомкнутый на конце (рис.а). Настройку контура или подбор длины кабеля проводят по минимуму помехи на экране телевизора. Кабель можно настроить также с помощью под строенного конденсатора емкостью 20 — 30 пФ, включенного на конце кабеля несколько меньшей длины, чем четверть длины волны (рис.б). Кабель и подстроечный конденсатор рассчитывают на выходное напряжение передатчика с учётом КСВ (сотни вольт при мощности передатчика 200 Вт).

 

Эффективно подавить гармоники можно, включив на выход передатчика ФНЧ. Такой фильтр должен без существенного ослабления пропускать сигнал с частотами до 30 МГц и ослаблять сигналы более высоких частот. При этом его входное и выходное сопротивления должны быть согласованы с волновым сопротивлением фидерной линии. На рис. ниже показана схема ФНЧ и его частотная характеристика.

 

Конструктивно фильтр выполняют в металлической коробке, поделенной на отсеки. Каждую секцию фильтра (катушку) располагают в отдельном отсеке для исключения влияния взаимной индуктивности между катушками. Конденсаторы фильтра должны иметь рабочее напряжение не ниже 500В. Собранный фильтр проверяют с помощью измерителя частотных характеристик, нагрузив вход и выход на сопротивление, равное волновому сопротивлению фидера, или с помощью ГСС.

Если такой возможности нет, то настройку фильтра осуществляют следующим образом. Закорачивают разъем X1 и настраивают контур L1C1 на частоту 44,4 или 47 МГц для 50- и 75-омного фильтра соответственно, растягивая или сжимая витки катушки L1. Затем также настраивают контур L5C4, закорачивая разъем Х2. Далее отсоединяют временно катушки L2 и L4 и настраивают катушку L3 так, чтобы контур C2L3C3 резонировал на частоте 25,5 МГц (для 50 Ом) или 25,2 МГц (для 75 Ом). Эту настройку выполняют с помощью гетеродинного индикатора резонанса, связанного с L3. Эти частоты составляют 0. 71 от частоты "среза" фильтра. При отсоединенной катушке L3 подстраивают L2 до тех пор, пока контур C1L1L2C2 не будет настроен на частоту 32,5 МГц (для 50 Ом) или 31,8МГц (для 75 Ом) с разомкнутыми разъемами. Катушку L4 настраивают таким же образом для получения резонанса контура C3L4L5C4 на этих же частотах. При этом не трогают катушки L1 и L5, поскольку они были настроены ранее. Катушку L3 запаивают в схему, и фильтр готов к эксплуатации. Гетеродинный индикатор резонанса, связанный с любым из входов ненагруженного фильтра, должен показывать резонанс на частоте среза фильтра, равной 36 МГц (для 50 Ом) и 35,5 МГц (для 75 Ом).

 

Далее фильтр подключают к передатчику через измеритель коэффициента стоячей волны. Выход фильтра нагружают на эквивалент антенны (безындукционный резистор 50 или 75 Ом). Если волновое сопротивление фильтра близко к номиналу резистора, показания измерителя коэффициента стоячей волны будут близки к 1. Такой фильтр не ухудшает согласования антенны с выходом передатчика.

 

При измерении следует поменять вход и выход фильтра местами. Показания прибора при этом не должны изменяться. При работе фильтр подключают к фидерной линии в качестве последнего из устройств, подключенных к выходу передатчика (т.е. после КСВ-метра, антенных реле, переключателя "прием-передача" и т.п.). При этом фильтр ослабляет возможные гармоники сигнала передатчика, появившиеся из-за нелинейности характеристик этих устройств.

 

Параметры элементов фильтра приведены в таблице. Недостаток фильтра — возможность появления перенапряжений на его элементах за счет энергии гармоник, генерируемых передатчиком. Для токов гармоник элементы схемы представляют реактивные сопротивления различной величины, которые определяют значения напряжений и токов. Кроме того, поскольку энергия гармоник не поглощается и не излучается, она отражается на выход передатчика, изменяя режим работы выходного каскада. Это особенно опасно для транзисторных передатчиков, в которых в результате этого возможен выход из строя выходных транзисторов. На рис. показана схема антенного фильтра, лишенного этого недостатка.

 

На схеме изображены два фильтра: ФВЧ и ФНЧ. ФНЧ с частотой среза 40 МГц пропускает основной сигнал в антенну и задерживает гармоники с частотами выше частоты среза, ФВЧ с той же частотой среза пропускает колебания гармоник к балластному резистору R, где поглощается их энергия, и предотвращает попадание сигнала на резистор R. В результате передатчик работает на активное сопротивление независимо от диапазона частот и уровня генерируемых гармоник (при условии согласования с антенной). При правильной настройке фильтра показания КСВ-метра, включенного между передатчиком и фильтром, во всем диапазоне частот при нагрузке ФНЧ на эквивалент антенны близки к 1. Мощность балластного резистора R составляет 10 % от выходной мощности передатчика. Фильтр собирается в металлической коробке с четырьмя отсеками для взаимной экранировки секций.

 

Генерация гармоник элементами фидерной линии и антенны. ФНЧ, включенный на выходе передатчика, не устраняет генерацию и излучение гармоник за счет возможных нелинейных характеристик элементов фидерной линии и антенны. Часто при окислении проводов фидерной линии в места к соединения, ухудшения контактов в вибраторах антенны, пробоя изолирующих материалов появляются контакты, сопротивление которых меняется в зависимости от проходящего по ним тока или приложенного напряжения. В результате искажается форма ВЧ сигнала и увеличивается уровень излучаемых гармоник. Опасны также плохие контакты в проводящих материалах, находящихся вблизи антенны, поскольку в них могут наводиться значительные токи. Известны случаи, когда причиной генерации гармоник являлись плохие контакты в железной кровле крыш домов, на которых располагались передающие антенны.

 

Такие помехи появляются при увеличении мощности передатчика, на пиках модуляции и обычно связаны с работой на конкретную антенну. При уменьшении мощности или смене антенны помеха пропадает. Борьба с помехами, появившимися в результате указанных причин, сводится к обеспечению надежных контактов в токонесущих цепях антенно-фидерных устройств, в защите контактов от окисления, в очистке изоляторов для уменьшения токов утечки и возможности электрического пробоя. Помехи, связанные с побочными каналами приема телевизионных приемников. Если помеха возникает в результате попадания побочного излучения передатчика в пределы принимаемого телевизионного канала, её устраняют путем уменьшения уровня этого излучения на передающей стороне до пределов, при которых обеспечивается необходимое соотношение сигнал/помеха на входе телевизора. Можно также использовать пространственную избирательность направленной телевизионной антенны, ориентировав ее таким образом, чтобы указанное соотношение, было максимальным. На практике встречаются случаи, когда побочные излучения передатчика не попадают в пределы телевизионного канала или они незначительны и тем не менее помеха приему телевидения существует. Для выяснений причин появления таких помех рассмотрим кратко принцип работы телевизионного приемника.

 

В настоящее время все выпускаемые телевизионные приемники построены по супергетеродинной схеме. Принимаемый телевизионный сигнал, выделенный и усиленный УРЧ, переносится на промежуточную, частоту в пределах 31— 40 МГц путем преобразования принимаемых частот. После усиления сигнал промежуточной частоты детектируется. В результате этого выделяется видеосигнал с частотами от 0 до 6,25 МГц, подаваемый на видеоусилитель с той же полосой пропускания, и сигнал промежуточной частоты звука на частоте 6,5 МГц с полосой пропускания 250 кГц, получаемый в результате биений несущих изображения и звука (несущая изображения выполняет роль колебаний гетеродина). Видеосигнал с видеоусилителя поступает на кинескоп в цепи синхронизации телевизора. Сигнал промежуточной частоты звука детектируется и через УНЧ поступает на громкоговоритель. Таким образом, телевизор имеет ряд усилителей, работающих на различных частотах от нуля до десятков или сотен мегагерц в зависимости от частоты принимаемого сигнала. Кроме того, как всякий супергетеродинный приемник, телевизор имеет побочные каналы приема на зеркальной частоте, лежащей на 76—84 МГц выше частоты принимаемого сигнала, а также и менее ярко выраженные каналы приема на высших частотах, обусловленные гармониками частоты гетеродина.

Конструктивно схемы современных телевизоров выполнены методом печатного монтажа. Корпус телевизора выполняет главным образом декоративные функции и практически не защищает узлы и блоки, телевизора от внешних электромагнитных полей. В результате вся схема телевизора как бы находится в свободном пространстве, заполненном электромагнитными волнами. Если энергия поля превышает некоторый уровень, соответствующий чувствительности телевизора на данной частоте, на экране телевизора или в громкоговорителе появляется помеха.

 

Кроме помехи по основному каналу приема, наиболее вероятны помехи от сигналов на зеркальных каналах, на промежуточных частотах изображения (31—40 МГц) и звука (6,5 МГц), а также на частотах ниже 6 МГц. Когда напряженность поля сигнала телецентра обеспечивает на входе телевизора сигнал. намного превышающий предельную чувствительность телевизора, срабатывает автоматическая регулировка усиления телевизионного приемника, и коэффициенты усиления усилителей высокой и промежуточной частоты понижаются. Это уменьшает вероятность помехи от посторонних сигналов. В случае приема сигналов дальних телецентров, когда напряженность поля мала, чувствительность телевизора максимальна, и он становится более восприимчив ко всякого рода побочным сигналам. При расположении телевизора в непосредственной близости от передатчика или передающей антенны помеха может наводиться на любой участок схемы. При более удаленном расположении помеха улавливается телевизионной антенной и фидером, а также проводами сети переменного тока.

 

Учитывая рабочие частоты любительских KB передатчиков, вероятно возникновение помех за счёт приема по следующим внеполосным каналам: 

 

1) по каналу УПЧ изображения при работе передатчика на 15 метровом диапазоне; вторая гармоника сигнала передатчика (42—42,9 МГц) лежит вблизи/полосы пропускания УПЧ изображения; 

2) по каналу УПЧ звука при работе передатчика на 40-метровом диапазоне; основной сигнал (7—7,1 МГц) лежит вблизи полосы пропускания УПЧ звука; 

3) по каналу видеоусилителя при работе передатчика на 80-метровом диапазоне, поскольку рабочая частота передатчика (3,5— 3,65 МГц) попадает в полосу пропускания видеоусилителя. Каналы перечислены по мере уменьшения возможности появления помехи, поскольку чувствительность на входе усилителей различна.

 

Необходимо отметить возможность появления помехи звуку за счет наводки ВЧ сигнала передатчика на УНЧ телевизора. Такая помеха, характерная и для других звуковоспроизводящих электронных устройств, появляется в телевизорах, имеющих ламповый УНЧ. Она является результатом наводка высокочастотных сигналов на провода, идущие к громкоговорителю, и по цепи обратной связи подводится ко входу УНЧ, детектируется и усиливается. Уровень помехи не зависит от положения регулятора громкости и увеличивается с повышением частоты рабочего диапазона передатчика. Помеха устраняется путем шунтирования цепи обратной связи УНЧ конденсатором 3000—5000 пф.

 

В общем случае обнаружить внеполосные каналы приема нетрудно, отключая по очереди каскады телевизора. Проще всего это сделать путем поочередного извлечения ламп телевизора или отключая транзисторы, начиная с его входа вдоль тракта прохождения сигнала до пропадания помехи.

 

Поскольку помехи возникают вследствие недостаточной экранировки или избирательности телевизора, то иногда меры борьбы сводятся к возможной дополнительной экранировке схемы от электромагнитных высокочастотных полей и устранению помех, проходящих по сети переменного тока, а также к повышению избирательности телевизора за счет включения на его вход ФВЧ. Практически трудно осуществить полную экранировку телевизора, поэтому обычно экранируют отдельный каскад или функциональный блок в зависимости от конструкции телевизора. Например, можно экранировать участок печатной схемы с помощью кусочков одностороннего фольгированного гетинакса, плотно прижатых к схеме со стороны пайки изолирующей стороной и припаянных короткими отрезками проволоки к общему проводу платы.

 

Иногда причиной помехи является высокочастотная наводка на провода, соединяющие платы и узлы телевизора. В этом случае эти провода заключают в экран или плотно укладывают их вдоль заземленных участков шасси телевизора. Во многих случаях полезно заземление шасси телевизора.

 

Высокочастотную развязку сетевого провода легко осуществить, пропустив сетевой шнур несколько раз через ферритовое кольцо (m > 100) диаметром 30—40 мм и зашунтировав сетевые провода на шасси через конденсаторы 1000— 10 000 пФ.

 

Включение на вход телевизора ФВЧ, пропускающего сигналы с частотами 1-го и более высокочастотных телевизионных каналов, позволяет уменьшить влияние основного сигнала передатчика и его гармоник низкого порядка. На рис.8 показана схема простого ФВЧ. Фильтр размещают в металлической коробке размерами 30х30х45 мм, спаянной из белой жести, латуни и т. п. Коробку разделяют перегородкой на две части для размещения катушек. Каждая катушка диаметром 12 мм состоит из 5 витков провода 1,5 мм. Длина намотки 27 мм. Фильтр подключают ко входу телевизора и фидеру с помощью стандартных высокочастотных разъемов. Для увеличения, избирательности фильтра число его секций можно увеличить. При этом емкость межсекционных конденсаторов 51 пФ.

 

Рассмотрим последовательность действий, которой следует придерживаться коротковолновику для обнаружения и устранения причин помех приему телевидения. 

 

1. Новый трансивер необходимо проверить на возможность создания помех перед "официальным" выходом в эфир. Для этой цели используйте имеющийся телевизор. Просмотрите все программы при различных видах модуляции трансивера при работе на разных диапазонах и на различные антенны. Начинайте регулярную работу в эфире после полного устранения помех приёму на собственный телевизор. 

2. Если помеха возникла при работе с трансивером, который ранее не создавал помех, проанализируйте все изменения в схеме или конструкции, выполненные за последнее время. Выясните, что именно явилось причиной помехи. 

3. Проанализируйте трансивер с точки зрения возможности генерации побочных сигналов, достаточной экранировки и высокочастотной развязки проводов питания. 

4. С помощью гетеродинного индикатора резонанса проверьте резонансные системы трансивера, особенно его выходные каскады. 

5. Подключите трансивер к эквиваленту антенны (нагрузочному сопротивлению) и с помощью волномера исследуйте наличие гармоник основного сигнала или других побочных частот на нагрузке и вблизи корпуса трансивера. Добейтесь того, чтобы экранировка была достаточно эффективной. Волномер должен индицировать только основной сигнал на нагрузке без гармоник. 

6. Если помехи наблюдаются на собственном телевизоре, то учитывая рабочий диапазон трансивера и частоту телевизионного канала, определите причину помехи (помеха от гармоники, перегрузка входа, помеха по промежуточной частоте и т. д.). Примите соответствующие меры. Чем слабее принимаемый телевизионный сигнал, тем более тщательные меры должны быть приняты для устранения помехи. 

7. Периодически проверяйте наличие помех на своём телевизоре. Делайте это обязательно при любых изменениях в передающем тракте радиостанции.


Из разных источников