Селективный ответвитель телевизионного сигнала

В статье рассматривается частотно-избирательное устройство распределения мощности высокочастотного сигнала. Приводится методика расчета элементов этого устройства, а также вариант его применения при совместной эксплуатации телевизора с цифровой эфирной приставкой.

Устройства распределения мощности высокочастотного сигнала находят широкое применение в различных приложениях. Как правило, такие устройства являются широкополосными по всем выходам. На практике же необходимы устройства, предназначенные для выделения сигнала в заданном диапазоне частот.

В настоящее время в России осуществляется переход на цифровое эфирное наземное телевизионное вещание, который должен быть завершен в 2015 году. В качестве стандарта вещания принят европейский стандарт DVB-T2. При применении телевизора с тюнером DVB-T2 прием цифровых сигналов этого стандарта не вызывает никаких проблем. К сожалению, в эксплуатации у населения России в настоящее время находится большое количество телевизоров с тюнерами стандарта первого поколения DVB-T1, не совместимого со стандартом DVB-T2, а также телевизоров с аналоговыми тюнерами. В этих условиях прием цифровых сигналов возможен при применении цифровых эфирных приставок с тюнером стандарта DVB-T2. Такие приставки можно рекомендовать и для телевизоров стандарта DVB-T2, поскольку в этом случае возможен просмотр программы на одном телевизионном канале с одновременной записью программы другого телевизионного канала с помощью приставки.

Типовой вариант эксплуатации телевизора с приставкой заключается в подключении приставки к источнику телевизионного сигнала, а телевизора - к разъему RF LOOP THROUGH приставки, обеспечивающего сквозной проход сигнала от источника к телевизору. Учитывая, что диапазон принимаемых частот приставок, как правило, составляет 174...858 МГц, такой вариант эксплуатации приводит к существенному затуханию сигнала 1-5 телевизионных каналов, что делает затруднительным прием сигналов этих каналов телевизором. При необходимости приема сигнала указанных каналов можно применять типовые делители мощности, обеспечивающие распределение мощности источника телевизионного сигнала между приставкой и телевизором. Некоторое затухание сигнала в этом случае (как правило, не менее 3 дБ) может привести к снижению качества изображения на экране телевизора. Не допустить снижения качества изображения можно с помощью селективного ответвителя телевизионного сигнала, который обеспечивает ответвление сигнала на приставку в узком диапазоне принимаемых частот этой приставки с сохранением мощности сигнала, подаваемого на телевизор, в остальном диапазоне частот.

Конструкция селективного ответвителя телевизионного сигнала показана на рис. 1.

Основу селективного ответвителя составляет микрополосковая линия (рис. 2).

Рис. 1. Селективный ответвитель телевизионного сигнала

Рис. 2. Микрополосковая линия

Селективный ответвитель мощности содержит микрополосковую линию передачи и короткозамкнутую четвертьволновую линию, рассчитанную на частоту ответвляемого сигнала. Для расчета параметров элементов ответвителя можно использовать следующую методику. Длину четвертьволновой линии определяют из формулы

Эффективное значение диэлектрической проницаемости ε_r/эфф находят из диаграммы, приведенной на рис. 3 [1].

Рис. 3. Зависимость эффективного значения диэлектрической проницаемости ε_r/эфф для микрополосковой линии от ширины полосового проводника и толщины диэлектрика

Для согласования ответвителя с соединительным кабелем волновое сопротивление микрополосковой линии выбирают равным 75 Ом. Из диаграммы на рис. 4 [1] находят ширину проводника линии передачи.

Рис. 4. Зависимость волнового сопротивления микрополосковой линии от ширины проводника (B) и расстояния между полосковыми проводниками (D)

Рассмотрим результаты проектирования ответвителя, рассчитанного на ответвление сигнала 37 телевизионного канала (f=599 МГц) и изготовленного из фольгированно-го тефлона со стекловолокном толщиной 1,5 мм. Выбор указанного материала диэлектрика обусловлен необходимостью обеспечения минимальных потерь мощности. Ширина полоскового проводника четвертьволновой линии и расстояние до точки подключения к этой линии определяют полосу пропускания ответвителя. Опытным путем ширина проводника выбрана равной 7 мм, а расстояние до точки подключения - 15 мм. При указанных исходных данных из рис. 3 получим значение ε_r/эфф=2,2. В результате расчета по приведенной выше формуле получим значение L=84,4 мм. Из рис. 4 для волнового сопротивления, равного 75 Ом, находим B/D=1,5. При D=1,5 мм получим значение B=2,25 мм. Величина зазора между линией передачи и четвертьволновой линией определяет коэффициент связи между этими линиями. Опытным путем величина зазора выбрана равной 2 мм. Если величина сигнала на приставке окажется недостаточной, то величину зазора следует уменьшить. При изготовлении ответвителя из фольгированного стеклотекстолита размеры ответвителя можно уменьшить почти в 1,4 раза. При этом несколько возрастут потери мощности на высоких частотах.