Причины телевизионных помех

Ситуация, например, такая:

Радиолюбитель приобрёл фирменный зарубежный трансивер, усилитель мощности, установил фирменные антенны, поставил различные фильтры во все возможные цепи аппаратуры, обеспечил качественное заземление. Довольный и удовлетворенный проделанной работой, он включил аппаратуру и дал общий вызов. Но… Чем же так недовольны соседи, почему стучат по батареям и в дверь, а при встрече грозят всевозможными неприятностями, Знакомо?

По-видимому, в такой ситуации, он не учёл, что причины возникновения помех приёму телевидения (TVI) могут быть ещё и в недостаточной развязке аппаратуры от сети переменного тока. В этом случае возникают так называемые искажение синусоиды, перекос фазы и мультипликативный фон. Рассмотрим подробнее.

На рис.1 приведена схема, с помощью которой можно объяснить возникновение искажений синусоидальной формы переменного напряжения при подключении нагрузки, питаемой через однополупериодный выпрямитель. Такие искажения происходят из-за неравномерной нагрузки на полупериоды питающего переменного напряжения.

Нагрузка Rнarp подключена к питающей сети только в положительные полупериоды переменного напряжения, когда диод VD1 открыт. В отрицательные полупериоды VD1 закрыт, ток в цепи не протекает, и «своя» аппаратура питается энергией, запасённой в конденсаторе фильтра выпрямителя за время положительного полупериода.

Может, всё было бы идеально, если бы нагрузка, питаемая через однополупериодный выпрямитель, была бы маломощной и была подключена непосредственно к мощному генератору.

На практике всё бывает как раз наоборот — к генератору подключается достаточно мощная нагрузка, соединённая с ним длинными проводами, сопротивление которых (вместе со всеми понижающими трансформаторами, включенными в цепь между генератором и нагрузкой) составляет некоторую конечную величину Рлин = Rn1 + Rn2. При протекании тока Iнагр через сопротивление Рлин в положительный полупериод питающего Rнaгp напряжения создается падение напряжения Uпад = Iнагр*Rнагр.тем большее, чем меньше Rнarp и больше Rлин. При отрицательном полупериоде Uпад = 0, т.е. напряжение на однополупериодной нагрузке (в точке С) равно напряжению у генератора, ток в нагрузке Rнarp отсутствует.

Подобные процессы, правда, не столь заметные, протекают и при использовании нагрузки, в которой установлен выпрямитель / умножитель переменного напряжения в нечётное число раз.

Искажение синусоиды питающего напряжения может привести к появлению помех в виде полос и ряби на экране телевизора, увеличению гула и фона в звуковом тракте, возникающих в такт с телеграфными посылками, к сбоям чувствительной автоматики.

При промышленном производстве радиоаппаратуры, в том числе, для радиолюбителей, в мощных узлах стараются не применять однополупериодные схемы выпрямления напряжения, но в радиолюбительских конструкциях однополупериодный выпрямитель встречается довольно часто.

Вторым «подводным камнем» в нелегком деле борьбы с TVI является так называемый перекос фаз — неравномерность распределения нагрузки по фазам питающей сети.

В самом деле, если мы подключим мощную нагрузку между одним из фазных проводов трёхфазной сети и нулём, то на этой фазе напряжение упадёт, причём тем больше, чем больше сопротивление подводящих проводов и меньше сопротивление нагрузки (чем мощнее потребитель).

При этом на двух других фазах напряжение возрастёт. При активной нагрузке (например, кипятильник, электроплита) или нагрузке с двухполупериодными выпрямителями (например, мощный блок питания усилителя мощности) искажения формы питающего напряжения не будет, но в такт с нагрузкой (например, при работе телеграфом) будет изменяться напряжение сети, причём на «своей» фазе уменьшаться, а на соседних увеличиваться. Это может привести, например, к изменению яркости и размеров растра телевизионного изображения, призвукам ударного характера в радиоприёмниках и звуковоспроизводящей технике, особенно в той, где отсутствуют сетевые фильтры.

Следующий тип «неприятностей», распространяющихся через питающую сеть — мультипликативный фон.

Возьмём AM приёмник диапазона ДВ или СВ и настроим его на мощную вещательную радиостанцию. Если поблизости присутствует хоть один выпрямитель сетевого напряжения с диодами, не зашунтированными конденсаторами, то вместе с радиопередачей мы услышим характерный рокот, похожий на фон переменного тока.

Это и есть мультипликативный фон.

Возникает он в результате детектирования сигналов мощных радиостанций диодами выпрямителей сетевого напряжения, а антенной в данном случае служат провода сети переменного тока. Представьте, что произойдёт с аппаратурой соседа, если у него в телевизоре или радиоприёмнике установлен выпрямитель, не имеющий защиты от мультипликативного фона.

В этом случае напряжение, наведённое в сети переменного тока от антенны работающего любительского передатчика, в такт с манипуляцией поступит в телевизор и проявит себя как периодически появляющаяся тёмная горизонтальная полоса или муар на экране. В динамике радиоприёмника (чаще всего AM) будет прослушиваться гудение в такт с манипуляцией.

Идеальным (в смысле причинения минимальных помех TVI) будет питание аппаратуры от трёхфазной сети с двухполупериодным выпрямлением и шунтированием каждого диода конденсатором. Допустимой импульсной нагрузкой при работе CW и SSB следует считать мощность потребления от одной фазы не более 600 — 1000 Вт. Разброс мощности в этом случае обусловлен длиной (сопротивлением) проводов, подходящих к подстанции.

Чем больше сопротивление проводов питающей сети переменного тока, тем меньшую мощность следует потреблять, чтобы не допустить больших колебаний напряжения в сети, в свою очередь приводящих к возникновению TVI/BCI.

Рис. 2. Схемы вторичных обмоток трёхфазных трансформаторов

На рис.2 приведена схема вторичных обмоток трёхфазных трансформаторов с выпрямителем и конденсатором фильтра (чтобы не усложнять схему, вторичные обмотки трехфазного трансформатора условно показаны раздельно, они должны быть на одном сердечнике, и не показаны первичные обмотки).

Схема выпрямления со средней точкой, несмотря на необходимость намотки двойного количества провода вторичных обмоток, предпочтительнее, т.к. позволяет не только уменьшить число диодов, но и снизить «просадку» напряжения при увеличении нагрузки.

Конденсаторы См — блокировочные (4700 — 6800 пФ) и служат для устранения мультипликативного фона. Они шунтируют выпрямительные диоды на ВЧ и таким образом подавляют детектирование и модуляцию проникающего по питающей сети напряжения.

Для защиты соседних приёмников от мультипликативных помех этого недостаточно, и требуется, чтобы в этих приёмниках диоды в выпрямителе были зашунтированы конденсаторами. Можно ослабить действие этого вида помех, расположив антенну подальше от сетевых проводов, применив качественные настроенные и согласованные антенны с коаксиальным кабельным снижением (фидером) минимальной длины и т.д.

В квартире прокладываемый коаксиальный кабель должен пересекаться под прямым углом с проводами сети переменного тока и, желательно, на максимальном возможном расстоянии от них.

При питании аппаратуры от выпрямителя с трёхфазным силовым трансформатором, подключенным к трёхфазной сети, обеспечивается преимущество не только по равномерному распределению нагрузки по фазам, но и за счёт следования напряжения последующей фазы со сдвигом по отношению к напряжению предыдущей фазы на угол равный 60° (при двухполупериодном выпрямлении).

Кроме того, можно уменьшить ёмкости конденсатора фильтра втрое по сравнению с однофазным двухполупериодным выпрямителем, имеющим такие же параметры по сглаживанию пульсаций выпрямленного напряжения (порой бывает сложно найти высоковольтный конденсатор достаточно большой ёмкости для фильтра).

Получить разрешение на подключение к трёхфазной сети с установкой соответствующих счётчиков можно в региональных электросетях. Трёхфазные вводы имеются в большинстве городских домов.

Учтите, что при этом напряжение питания должно быть на всех трёх фазах одновременно, отсутствие напряжения на одной или двух фазах сразу скажется на качестве работы аппаратуры.

В. Беседин