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. 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.
Рис.1.
Вариант относительно несложного коммутатора сигналов 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 телевизора, 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 L
9 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.
Рис.2.
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.
Рис.3.
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 (10В ±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.
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.
Рис.4.
Кроме того, усилитель можно применить как для какой-нибудь одной антенны, так и для каждой антенны. Подключение показано на рис. 3.
Рис.5.
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 ДМВ (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.
