Коммутатор телевизионных антенн
категория
Самодельные телевизионные антенны
О. БОБРОВ, г. Воронеж
Радио, 2002 год, № 5
При использовании телезрителями нескольких телевизионных антенн, принимающих сигналы с различных направлений на разных диапазонах и каналах, появляется задача их передачи без потерь к телевизору с наилучшим качеством. Как решить ее, и рассказывает автор публикуемой статьи.
Проблема высококачественного приема телевизионных программ всегда волновала телезрителей, и в настоящее время она не утратила своей актуальности, а приобрела новые аспекты. Так, в большинстве городов телевизионное вещание уже не ограничивается одним-двумя каналами. В связи с таким бурным ростом их числа возникают и некоторые новые особенности в применении антенн.
Так как каждый телевизионный канал работает в своей полосе, средние частоты которых могут значительно отличаться, то необходимо использовать несколько антенн на различные диапазоны. Часто телесигналы приходят с разных направлений, и не только в сельской местности, но и в городах. Во-первых, по причине того, что передатчики иногда расположены в разных частях города или в разных городах для сельской местности. Во-вторых, иной раз отраженный сигнал оказывается сильнее прямого (например, в случае, если на пути прямого сигнала находится большое препятствие). Наблюдаются и множественные переотражения сигнала. Следовательно, антенны требуется пространственно ориентировать в различных направлениях.
Кроме того, телевизионные сигналы телестанций могут иметь разную поляризацию. Следовательно, антенны нужно располагать в соответствующих плоскостях (горизонтальной или вертикальной). К тому же применяемые передатчики часто значительно различаются по мощности (в десятки раз) или бывают расположены на существенно разных расстояниях.
Указанные причины приводят к необходимости использования нескольких антенн, каждая из которых, в идеальном случае, настроена лишь на свой канал. В таких условиях комнатные антенны часто не обеспечивают приемлемое качество приема всех каналов, особенно у жителей нижних этажей многоэтажных домов при плотной городской застройке.
В свою очередь возникает задача доставки принятых антеннами сигналов к телевизору, что может быть решено несколькими способами.
Во-первых, прокладывают от каждой антенны свой кабель снижения и вручную коммутируют штекеры у гнезда телевизора. Такой вариант экономически существенно не выгоден (требуется много кабеля) и неудобен (частое переключение штекеров приводит, в конце концов, к выходу из строя гнезда).
Во-вторых, используют разделительные фильтры или сумматоры, работающие на один кабель снижения. Однако с ростом числа антенн эти устройства значительно усложняются. Кроме того, заметно растут потери полезного сигнала.
В-третьих, переключают кабели антенн дистанционно управляемыми устройствами, расположенными в непосредственной от них близости (на крыше), и подают сигнал по одному кабелю снижения. Такой способ может быть реализован несколькими путями. Один из них ≈ использование электромеханических реле. Однако с ростом числа антенн растет и влияние емкости коммутирующих контактов. Кроме того, реле потребляют довольно большой ток. Другой путь- применение устройства электронной коммутации, которое лишено указанных недостатков.
Вариант относительно несложного коммутатора восьми телевизионных антенн, питаемого и дистанционно управляемого по одному кабелю снижения, был собран по принципиальной схеме, изображенной на рис. 1.
Основа устройства ≈ микросхема К561ИЕ9 (DD1), представляющая собой счетчик с дешифратором на восемь выходов. При включении питания тумблером SA1 через него, кнопку SB1, дроссель L11, находящиеся около телевизоpa, кабель снижения, дроссель L10 и диод VD1 заряжается конденсатор С4, а напряжение питания поступает на микросхему. В первый момент напряжение питания проходит через конденсатор С2 на вход сброса R микросхемы DD1 и устанавливает счетчик в начальное (нулевое) состояние. При этом на его выходе 0 (вывод 2) появляется уровень 1, а на выходах 1 ≈ 7 ≈ уровень 0. Транзистор VT1 эмиттерного повторителя первой из восьми транзисторно-диодных ячеек будет открыт, а транзисторы VT2≈VT8 других ячеек закрыты. К диоду VD3 оказывается приложенным открывающее напряжение, через него, дроссель L9 и резистор R11 течет ток. На диоды VD4 ≈ VD10 поступает закрывающее напряжение.
В открытом состоянии диоды обладают малым сопротивлением, равным единицам ом, а в закрытом состоянии ≈ большим сопротивлением и малой емкостью, не превышающей единиц пикофарад. В результате через конденсатор С5, открытый диод VD3, конденсаторы С14, С15 и кабель снижения высокочастотный сигнал с антенны WA1 приходит на вход телевизора. Конденсаторы С5, С14, С15 служат для развязки по постоянному току, а дроссели L1 ≈ L11 ≈ для развязки по высокочастотному сигналу.
При нажатии на кнопку SB1 напряжение питания на коммутатор и, следовательно, на коллекторы транзисторов VT1 ≈ VT8 не поступает. При этом диод VD1 не позволяет разряжаться конденсатору С4 через кнопку, соединяющую цепь питания коммутатора с общим проводом. В таком состоянии ток разрядки конденсатора С4 определяется током потребления микросхемы и током через эмиттерный переход одного из транзисторов (в нашем случае VT1). На входе CN счетчика DD1 формируется фронт отрицательного импульса.
При отпускании кнопки SB1 напряжение питания вновь поступит на коммутатор и на входе CN счетчика возникнет спад отрицательного импульса, который вызывает изменение его состояния. Теперь на выходе 1 (вывод 1) будет уровень 1, а на выходах 0, 2 ≈ 7 ≈ уровень 0. К входу телевизора оказывается подключенной антенна WA2, а остальные антенны отключены. Конденсаторы С1, С13 устраняют влияние "дребезга" контактов кнопки SB1.
Следовательно, кратковременно нажимая на кнопку, можно дистанционно управлять подключением антенн по кольцу.
В случае, если требуется переключать не 8, а 10 антенн, применяют микросхему К561ИЕ8, увеличив соответственно число транзисторно-диодных ячеек. Если антенн меньше восьми, например, пять, выход микросхемы, номер которого соответствует числу антенн (в нашем примере пятый), подключают через узел, схема которого представлена на рис. 1 справа внизу, а ненужные транзисторно-диодные ячейки удаляют (с выходов 5 ≈ 7). Тогда при появлении уровня 1 на выходе 5 обеспечивается установка счетчика в начальное (нулевое) состояние и будет подключена антенна WA1.
Устройство располагают в металлическом корпусе (автор использовал металлическую банку диаметром 70 и высотой 23 мм). Детали С5≈С14, L1 ≈ L10, VD3≈VD10 монтируют навесным способом, остальные ≈ на небольшой-печатной плате, рисунок которой из-за простоты не представлен. Желательно, чтобы выводы элементов, по которым проходит высокочастотный сигнал, были наименьшей длины.
В устройстве применены резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы КД-1 или КТ-1 (С5 ≈ С12, С14, С15), К50-16 или импортный (С4) и К10-17 (С1 ≈ СЗ, С13). Дроссели L1 ≈ L11 ≈ ДМ-0,1.
Диоды VD1, VD2 ≈ КД521 с любым буквенным индексом или аналогичные, VD3 ≈ VD10 ≈ диоды с наименьшей емкостью перехода в закрытом состоянии, например, кроме указанного на схеме, КД420А, КД407А, КД409А, КД413А, КД514А или КА517А (обладающий в открытом состоянии сопротивлением 1...2 Ом и имеющий в закрытом состоянии емкость в доли пикофарад). Транзисторы VT1 ≈ VT8 ≈ КТ315 с любым буквенным индексом. Указанные микросхемы можно заменить аналогичными из других серий, например, 564.
Если кабель снижения имеет большую длину и сигнал сильно затухает, в устройство добавляют общий для всех антенн широкополосный ВЧ усилитель промышленного изготовления или усилитель, собранный по одной из схем, описанной в журнале. Следует подобрать усилитель с напряжением питания, близким к номинальному для коммутатора (10 В +-10%), хотя для микросхем серии К561 допускается напряжение питания в пределах 3...15 В. Место подключения усилителя в коммутаторе помечено крестом. Усилитель включают по схеме на рис. 2 в разрыв цепи.
Диод VD11 и конденсатор С16 необязательны, они применены для более щадящего режима работы усилителя при манипуляции кнопкой SB1. Кроме того, усилитель можно применить как для какой-нибудь одной антенны, так и для каждой антенны. Подключение показано на рис. 3.
Можно коммутировать и большее число антенн, увеличив соответственно число счетчиков, но устройство будет более сложным. Следует также иметь в виду, что с возрастанием их числа растет влияние суммарной емкости закрытых диодов.
Увеличение числа переключаемых антенн возможно также за счет использования разделительных фильтров и сумматоров, включаемых на входах коммутатора. Например, так можно подключить антенны диапазонов MB (WA1a) и ДМ В (WA1b) по схеме на рис. 4. Параметры элементов разделительных фильтров можно найти в публикациях журнала.
Кроме того, вместо сигналов телевизионных антенн на коммутатор можно подавать и сигналы кабельного телевидения или сигналы с антенн радиовещательных УКВ диапазонов.
Такую систему коммутации можно дополнить и светодиодным индикатором номера или названия включенной антенны. Его монтируют в непосредственной близости от кнопки управления. Работает он по тому же принципу, что и переключатель антенн. Принципиальная схема индикатора изображена на рис. 5.
Он переключается синхронно с коммутатором. При меньшем числе антенн (менее восьми) индикатор изменяют так же, как и коммутатор.