Способ суммирования телевизионных сигналов поступающих с разных антенн.

За последние 5-7 лет практически во всех городах России образовалось много новых эфирных телевизионных каналов. Не касаясь социальной и нормативной стороны этого процесса, мы хотим поделиться опытом построения системы коллективного телевизионного приёма (СКТП) для многоквартирного жилого дома.

Описываемая проблема довольно типична для городов спутников и городов с несколькими передающими телецентрами, где при существовании местного эфирного ТВ канала основное количество ТВ каналов транслируется с отдалённого областного центра. В таких городах, в условиях разновеликой застройки, мощный местный ТВ канал имеет многократное переотражение и интерферирует при приёме, что проявляется в двоении изображения на экране телевизора.

Кроме того, в случае использования телевизионных усилителей для приёма ТВ каналов отдалённого телецентра, возможно наблюдение и интермодуляционных искажений, вызванных большим уровнем местного ТВ сигнала, наведенного на антенны, ориентированных на областной центр. В этом случае пространственная и частотная избирательность большинства промышленных антенн не помогает, и просуммировать ТВ сигналы становится возможным, только используя дополнительные высокоизбирательные фильтры.

Анализировать решение представленной задачи будет проще, если рассмотрение причин интерференций местного ТВ канала разграничить по физической природе своего образования.

Во-первых, существует пространственная интерференция, которая образуется за счёт суперпозиции прямой и переотражённых электромагнитных волн радиосигналов, обусловленных разностью путей прохождения от передающего телецентра до какой-либо точки пространства. Во-вторых, может существовать системная интерференция, которая образуется из-за недостаточной развязки приёмных диапазонных антенн при суммировании сигналов ТВ каналов.

С первым типом интерференции можно бороться путём улучшения пространственной избирательности приёмной антенны. Это можно добиться, применяя антенную решетку, составленную из двух антенн, либо используя антенну с малой электрической длинной и достаточными направленными свойствами (т.е. "точечного" типа) попытаться найти её место и положение, при котором будет обеспечено требуемое качество.

Второй тип интерференции можно исключить применяя суммирующие устройства, построенные по принципу частотного разделения, с повышенными требованиями к развязке между каналами. В любом случае решение поставленной задачи ведёт к усложнению и удорожанию приёмной части СКТП. В основу предлагаемого построения СКТП положена концепция единой сети кабельной разводки по дому с одним антенным комплексом.

Сеть кабельной разводки рассчитывается исходя из количества абонентов, плана дома и уровней ТВ сигналов поступающих с антенн на базе широко представленного на рынке промышленного оборудования. Суть решения проблемы заключена в применении единого антенного комплекса совместно с частотным мультиплексором. Антенный комплекс состоит из ряда диапазонных и одноканальных антенн, каждая из которых должна обеспечить эффективный приём ТВ каналов транслируемых с отдалённого областного центра. Функцию частотного разделения и суммирования сигналов, поступающих с антенн, выполняет мультиплексор.

Из-за отсутствия подобного промышленного оборудования и специфичности решаемой проблемы требуемый мультиплексор пришлось разработать и изготавливать собственными силами. В городе Северске Томской области местное эфирное телевидение транслируется на 3 ТВ канале, трансляция с областного центра производится на 1, 5, 6, 8, 9(!), 11, 22, 24, 27, 29 ТВ каналах. Благодаря тому, что местный ТВ канал находится в метровом диапазоне и относительные полосы как выделяемых частот, так и межполосных интервалов составляют более 10% частотный мультиплексор можно построить на основе фильтров с сосредоточенными элементами.

Структурно мультиплексор можно разделить на три части в соответствии со стандартом частотных диапазонов телевизионных каналов. Самая сложная, в схемотехническом плане, первая часть, состоит из группы функционально зависимых фильтров верхних и нижних частот составленных по каскадно-лестнечной схеме, что позволяет в диапазоне В1-В2 просуммировать 1, 3 и 5 ТВ каналы. Данная часть построена на основе фильтров Кауэра 5-го порядка, которые имеют близкие с полосой пропускания полюса затухания.

Вторая часть мультиплексора состоит из полосового эллиптического фильтра, рассчитанного на приём диапазона В3, третья, на диапазон ДМВ и построена на основе Чебышевского фильтра высоких частот 5-го порядка. Структура и тип применяемых фильтров обусловлены двумя взаимодополняемыми требованиями: при стыковке двух канальных или диапазонных фильтров каждый из них должен обеспечивать режим близкий к холостому ходу в полосе сопрягаемого фильтра, и, затухание вносимое фильтром в полосе сопрягаемого канала, которое определяет развязку между каналами, должно составлять согласно стандарту не менее 26 дБ, а на практике желательно иметь большую развязку, чтобы исключить проникновение мощного канала через антенну соседнего поддиапазона.

Конструктивно мультиплексор выполняется в радиогерметичном корпусе, навесным монтажом элементов с применением приборных разъёмов типа F, что облегчает последующую установку на объекте. При необходимости выравнивания уровней телевизионных сигналов на соответствующий вход мультиплексора может быть подключён дискретный аттенюатор или диапазонный усилитель, т.о. на выходе мультиплексора достигается просуммированный телевизионных сигнал всех каналов с равным уровнем. В случае применения диапазонного усилителя на его входе, во избежания перегрузки под воздействием мощного паразитного сигнала, следует предусмотреть дополнительные фильтрующие цепи. Так, в наших условиях, для выравнивания уровней ТВ каналов использовался малошумящий усилитель ДМВ. На его вход помимо стандартного фильтра высоких частот (который исключает влияние мощных ТВ каналов метрового диапазона на усилитель) требуется дополнительно устанавливать высокодобротный режекторный фильтр для сотовой телефонии.

Расчёт элементов фильтров на требуемый диапазон частот можно выполнить согласно любой известной справочной методики [см. напр. Э.Ред. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. -М.: 1990. -256с., ил.].
На практике удобней применять дискретные элементы емкостей, и, поэтому, расчётные значение конденсаторов нужно заменить ближайшим стандартным из ряда значением, либо, при необходимости, использовать параллельное включение двух конденсаторов с требуемой емкостью. Настройка фильтров выполняется с помощью панорамного измерителя АЧХ Р2-43 путём корректировки индуктивностей, которые предварительно выполняются с некоторым запасом.

Затронутую проблему, бесспорно, полностью исключает кабельное телевидение, но построение кабельной сети требует большого первоначального капиталовложения с довольно растянутым сроком окупаемости. Поэтому нам видится наиболее целесообразным первоначально производить оборудование домов подобно описываемой СКТП, которая имеет единый и общий для всех информационный вход, что делает относительно простым последующее подключение дома к районной кабельной сети.