Zakłócenia w odbiorze powodowane przez stacje amatorskie




Home

Telekomunikacja

Szumy i zakłócenia





Zakłócenia w odbiorze



Praca stacji radioamatorskich, szczególnie na terenach gęsto zaludnionych, bywa często przyczyną skarg na zakłócenia w odbiorze radiofonicznym i telewizyjnym. Zakłócenia powodowane przez stacje radioamatorskie w odbiorze programów radiofonicznych i telewizyjnych można ogólnie podzielić na zakłócenia własne i na zakłócenia obce. Przez określenie „zakłócenia własne” rozumie się tu zakłócenia wywoływane w odbiorniku bezpośrednio przez stację amatorską wskutek wad urządzenia nadawczego, natomiast przez określenie „zakłócenia obce” — zakłócenia wywoływane pośrednio w odbiorniku przez stację radioamatorską wskutek takich wad odbiornika, jak np. niewystarczająca selektywność, modulacja skrośna itp. Z powyższego wynika, że warunki dotyczące jakości urządzenia muszą być stawiane zarówno stacjom radioamatorskim jak i odbiornikom radiofonicznym i telewizyjnym. Jednym z warunków udzielania zezwolenia na pracę stacji radioamatorskiej jest niezakłócanie pracy radiostacji innych służb radiokomunikacyjnych oraz odbioru emisji radiofonicznych i telewizyjnych. W praktyce oznacza to, że urządzenie nadawcze musi być skonstruowane prawidłowo. Regulamin radiokomunikacyjnym ITU z 2016 r. określa poziomy wielkości emisji niepożądanych (unwanted emissions). Uwzględniając jednak fakt, że stacje radioamatorskie, w przeciwieństwie do stacji innych służb radiokomunikacyjnych, są zlokalizowane przeważnie na terenach gęsto zaludnionych, w pobliżu urządzeń odbiorczych, które są w dodatku bardzo często szerokopasmowe (np. odbiorniki telewizyjne), to zakłócenia od stacji radioamatorskich bywają bardziej intensywne i dokuczliwe niż od innych stacji. Wymaga to więc ze strony radioamatorów zwrócenia szczególnej uwagi na stan ich urządzeń pod kątem wytwarzania zakłóceń, to jest harmonicznych, drgań pasożytniczych itp. Przy ocenie zakłóceń i możliwości ich ograniczenia należy brać pod uwagę również stronę odbiorczą. Wymagania dla urządzeń odbiorczych powinny iść w kierunku zapewnienia im właściwej konstrukcji i wyposażenia ich w odpowiednią instalację antenową. Pod wyrażeniem „właściwa konstrukcja” należy rozumieć odbiorniki spełniające normy państwowe. Usunięcie źródła zakłóceń, szczególnie w trudnych przypadkach, może być dokonane przy ścisłym współdziałaniu strony nadawczej i odbiorczej. Może się jednak okazać, iż mimo przestrzegania przepisów odnośnie dobrego stanu urządzenia nadawczego i odbiorczego oraz wyczerpania wszystkich dostępnych środków zapobiegawczych, zakłóceń nie będzie można ograniczyć. Wówczas, istnieje możliwość ograniczenia godzin pracy stacji radioamatorskich. Godziny te powinny być ustalane indywidualnie. Przenikanie napięcia zakłóceń do elektrycznej sieci zasilającej następuje poprzez prostowniki sieciowe nadawczej stacji radioamatorskiej oraz poprzez pojemności rozproszone. Wartość napięcia zakłócającego równa się sumie obu składowych, które mogą mieć różne amplitudy. Przy mniejszych częstotliwościach decyduje składowa przedostająca się przez prostowniki, a przy większych — składowa przedostająca się przez pojemności rozproszone. Stłumienie napięcia zakłóceń jest konieczne już przy samym źródle ich powstawania, a więc przy urządzeniu nadawczym tak, by zakłócenia nie przedostawały się do sieci zasilającej. W związku z tym, urządzenie musi być starannie skonstruowane pod względem elektrycznym i mechanicznym. Zaleca się tu zaekranowanie wszystkich przewodów znajdujących się w pobliżu części wytwarzających wielką częstotliwość, stosowanie tylko jednego doprowadzenia energii zasilającej do nadajnika, zaekranowanie doprowadzenia antenowego oraz zainstalowanie filtru dolnoprzepustowego LC na wejściu do sieci zasilającej. Zasada działania tego filtru jest następująca. Nadajnik, który praktycznie uważać można za generator w.cz., wykazuje oporność wewnętrzną Rw. Generator ten obciążony jest opornością pozorną Rz przewodów sieci zasilającej. Im większy będzie stosunek Rw do R, tym mniejsza moc zakłóceń dostaje się do sieci zasilającej. Łącząc w szereg dławiki można powiększyć oporność wewnętrzną Rm, natomiast przez równoległy układ kondensatorów zmniejszyć oporność pozorną Rz. Wartość oporności pozornej Rz jest jednak jeszcze zależna od oporności między zerowym punktem odniesienia nadajnika (chassis) a potencjałem ziemi, tj. od oporności uziemienia. Aby uzyskać małą oporność indukcyjną uziemienia, wzrastającą z częstotliwością, należy zastosować dobre uziemienie urządzenia. Przewody gazowe i wodociągowe nie nadają się jako uziemienie nawet wówczas, gdy ich oporność rzeczywista jest mała, ponieważ drgania wielkiej częstotliwości mogą się przedostawać tą drogą do odbiorników radiowych sąsiadów, którzy wykorzystują te przewody do swych urządzeń, jako uziemienie. W przypadku trudności w uzyskaniu dobrego pod względem elektrycznym uziemienia, można je zastąpić przeciwwagą o długości λ/4. Wadą tego sposobu jest konieczność zmiany przeciwwagi przy zmianie częstotliwości pracy. Napięcie zakłóceń może również wystąpić w sieci zasilającej w zależności od użytej anteny nadawczej. Wszystkie anteny niesymetryczne oraz fidery, zasilane w węźle napięciowym, mogą często powodować zakłócenia wskutek indukowania napięć wielkiej częstotliwości w przewodach sieci zasilającej. Z tego też powodu antena i jej doprowadzenie powinno być zainstalowane w możliwie dużej odległości i możliwie prostopadle do przewodów sieci zasilającej i do przewodów telefonicznych. Inną przyczyną zakłóceń, o szczególnym wpływie na odbiorniki radiofoniczne w zakresie UKF oraz na odbiorniki telewizyjne, jest nadmierne promieniowanie sygnałów o częstotliwości harmonicznych i podharmonicznych. Przez oscylacje harmoniczne rozumie się sygnały o częstotliwości, które równają się wielokrotności własnej częstotliwości pracy. Powstają one zwykle w ostatnim stopniu powielacza lub w stopniu końcowym nadajnika. Pod określeniem oscylacje podharmoniczne rozumie się sygnały częstotliwości w stopniach przed powielaczem, jak również harmoniczne tych częstotliwości. Ponadto do oscylacji podharmonicznych zaliczymy dla uproszczenia również drgania pasożytnicze, które powstają wskutek nieprzewidzianych sprzężeń zwrotnych między poszczególnymi stopniami nadajnika, niezależnie od harmonicznych częstotliwości podstawowej. Oscylacje harmoniczne i podharmoniczne stacji radioamatorskich mogą powodować bezpośrednio zakłócenia tylko wtedy, gdy urządzenie odbiorcze będzie pracowało w zakresie fal krótkich, ultrakrótkich i centymetrowych. Zakłócenia w odbiorze długo- i średnio- falowym powstają z innych przyczyn. Zakłócenia spowodowane przez oscylacje harmoniczne i podharmoniczne, niezbyt szkodliwe dla pracy samego nadajnika, są szczególnie uciążliwe w odbiorze programu telewizyjnego. Z tego też powodu omówimy tutaj tylko zakłócenia w odbiorze telewizyjnym. Biorąc pod uwagę, że amplitudy napięć zakłóceń maleją ze wzrostem rzędu harmonicznej, to dalsze rozważania w tej części będą miały znaczenie przede wszystkim dla stacji radioamatorskich, pracujących w zakresach: 14, 21-28, 144 MHz. Zakłócenia w odbiorze wizji mogą występować przez powstanie sygnału o częstotliwości różnicowej. Sygnał o częstotliwości różnicowej nakłada się na sygnał o częstotliwości nośnej sygnału telewizyjnego fn. Czułość odbiornika telewizyjnego na zakłócenia jest 'bardzo duża. Aby uzyskać obraz w pewnej mierze wolny od zakłóceń, należy przyjąć: stosunek napięcia użytecznego do napięcia zakłóceń przynajmniej jak 50:1 (34 dB) przy najmniejszym napięciu użytecznym na odbiorniku wynoszącym 200 uV. Napięcie zakłóceń w najgorszym razie nie może być większe od 4 uV. Jest to bardzo ostry warunek, jednak w mieście bardzo często napięcie użyteczne wynosi przeciętnie jeden lub kilka miliwoltów, co przy stosunku napięcia użytecznego do napięcia zakłóceń równym 34 dB dopuszcza napięcie zakłóceń nieco wyższe. Ponadto w zakresie telewizyjnym przypadają przeważnie tylko sygnały o częstotliwości harmonicznych wyższego rzędu, których moc zakłóceń jest znacznie niższa. Tłumienie niepożądanego promieniowania podharmonicznych należy przewidywać już przy konstruowaniu nadajnika. Należy przy tym podkreślić, że nie tylko cały nadajnik, lecz także wszystkie poszczególne stopnie każdorazowo muszą być zaekranowane oddzielnie, aby ograniczyć powstawanie sprzężeń. Niesłuszne jest ekranowanie jedynie stopni powielania i generatora. Zasadniczo nadajnik powinien posiadać obwody szerokopasmowe tylko w stopniu wejściowym, natomiast stopnie powielania i wzmocnienia muszą pracować wąskopasmowo i być sprzężone między sobą, w miarę możliwości indukcyjnie poprzez filtry pasmowe dla wcześniejszego wyfiltrowania niepożądanych harmonicznych oscylatora. Odpowiednio do okoliczności zaleca się stosować filtr dolnoprzepustowy między stopniem sterującym a stopniem wzbudzającym lub mocy nadajnika. Bardzo silne harmoniczne powstają przy pracy stopnia mocy nadajnika w głębokiej klasie C. Ze względu na stratę mocy radioamator niechętnie stosuje pracę w klasie B, wolną prawie od harmonicznych, jednakże w wypadkach koniecznych powinien ją stosować. W razie niemożliwości zrezygnowania ze straty mocy nadajnika powinien on wtedy dążyć do tłumienia promieniowania harmonicznych przez staranne odsprzężenie wszystkich elektrod pomocniczych, ustawienie prawidłowego punktu pracy, ograniczenie przesterowania nadajnika i wyfiltrowanie harmonicznych na drodze między stopniem mocy a anteną. Większego znaczenia nabiera przy tym dobroć obwodu mocy. Uzyskiwana w praktyce dobroć obwodu rzędu 20 umożliwia już dobre tłumienie, które może być powiększone przez układ indukcyjnie sprzężonych obwodów. Dalszymi środkami przeciwzakłóceniowymi są: zastosowanie filtru zaporowego między kolektorem (anodą) a obwodem mocy (stanowi to zaporę tylko dla jednej częstotliwości harmonicznej lub podharmonicznej) oraz zastosowanie filtru dolnoprzepustowego, włączonego między obwód mocy a antenę. Wyjście antenowe powinno być w miarę możności niskoomowe. Zaleca się stosowanie anten symetrycznych i sprzężonych prądowo. Nadawcze stacje radioamatorskie pracują na różnych zakresach częstotliwości nieraz przy jednej antenie i zastosowaniu tzw. filtru Collinsa, umożliwiającego dopasowanie każdej anteny o dowolnej długości do każdorazowej częstotliwości pracy. Filtr ten, jako filtr dolnoprzepustowy, tłumi skutecznie promieniowanie sygnałów harmonicznych. Nie należy jednak uważać filtru Collinsa za uniwersalny środek. Do sygnałów podharmonicznych zaliczone zostały drgania pasożytnicze. Częstotliwości tych drgań nie da się obliczyć. Drgania te powstają wewnątrz poszczególnych stopni nadajnika lub między nimi, w wyniku szkodliwych sprzężeń zwrotnych pojemnościowych lub indukcyjnych, powstających wskutek niezbyt starannej konstrukcji, nadajnika i niekorzystnego prowadzenia przewodów. Miejsce powstawania drgań można wykryć za pomocą obwodu absorpcyjnego falomierza, sprawdzając wszystkie stopnie nadajnika. W przypadku trudności usunięcia drgań pasożytniczych poprzez zmianę prowadzenia przewodów, zaekranowanie poszczególnych części urządzenia lub stłumienie obwodu bazy (siatki sterującej) przez włączenie dławika, należy zastosować neutralizację odpowiednich stopni. Nie należy jednak zapominać, że każda neutralizacja połączona jest ze stratą mocy. Zakłócenia spowodowane manipulacją i przemodulowaniem nadajnika. Jedną z najczęstszych przyczyn zakłóceń stacji radioamatorskiej jest praca tej stacji na telegrafii. Zakłócenia te powstają wskutek oscylacji występujących w nadawanym znaku w chwili jego pojawienia się oraz wskutek iskrzenia na kluczu lub przekaźniku telegraficznym. Zakłócenia w pierwszym przypadku są charakteru impulsowego i mogą dawać szerokie widmo częstotliwości parzystej i nieparzystej krotności harmonicznych. Odznaczają się tym, że w chwili pojawienia się znaku powstaje niespodziewanie krótki impuls napięciowy o bardzo dużej amplitudzie. Napięcie to w odbiorniku tłumi nośną częstotliwość odbieranego sygnału i powoduje ostre, krótkotrwałe trzaski. Aby nie dopuścić do zniekształcenia znaku, należy w przewód kolektora (katodowy) stopnia mocy nadajnika wstawić dławik m.cz. W ten sposób wzrost prądu anodowego będzie zmniejszony, dzięki samoindukcji dławika. Promieniowanie zakłóceń spowodowane iskrzeniem klucza telegraficznego można ograniczyć przez równoległe włączenie do zacisków klucza szeregowo połączonego dławika z kondensatorem. Ponadto należy między klucz a przewody doprowadzające wstawić filtr dolnoprzepustowy w celu ograniczenia występowania zakłóceń w elektrycznej sieci zasilającej. Przemodulowanie nadajnika może spowodować podobne zakłócenia. Sygnał małej częstotliwości w przypadku przemodulowania zostaje silnie zniekształcony, w wyniku czego powstają liczne harmoniczne zwiększające szerokość nadawanego pasma częstotliwości. Często zdarza się jednak, że mimo zastosowania wszystkich środków przeciwzakłóceniowych w urządzeniu nadawczym poprawa odbioru nie następuje; wówczas należy zbadać przyczynę powstawania zakłóceń i przystąpić do usuwania tak zwanych zakłóceń obcych. Przy omawianiu zakłóceń własnych brano pod uwagę jedynie częstotliwości harmoniczne i podharmoniczne nadajnika. Obecnie uwzględnia się również w rozważaniach częstotliwość podstawową pracy nadajnika. Zakłócenie może występować bowiem wtedy, gdy częstotliwość podstawowa, względnie jej harmoniczne lub podharmoniczne tworzą z częstotliwością oscylatora odbiornika lub z jedną z jego harmonicznych różnicę równą w przybliżeniu częstotliwości odbieranej lub częstotliwości pośredniej zakłócanego odbiornika. Mogą wówczas powstać w stopniu przemiany odbiornika tzw. częstotliwości kombinowane, występujące przeważnie na wyjściu odbiornika jako gwizd. W przypadku pracy nadajnika na telegrafii, gwizd ten będzie przerywany w rytm znaków Morse'a, podczas gdy przy pracy na fonii występuje przesłuch modulacji. Przyczyną tych zakłóceń nie jest przy tym nadmierne promieniowanie nadajnika, lecz niedostateczna selektywność zakłócanego odbiornika lub niewłaściwa praca oscylatora odbiornika (zbyt silne sprzężenie zwrotne), albo obie przyczyny. Ograniczenie tych zakłóceń można uzyskać jedynie przez wmontowanie bezpośrednio na wejściu odbiornika zaporowego filtru pasmowego o dużej dobroci, gdyż już małe, nawet niepożądane natężenie pola, może spowodować znaczne zakłócenia wskutek mieszania i następnie wzmocnienia p.cz. w dalszych częściach odbiornika. Prace nad poprawieniem selektywności obwodów wejściowych nie zawsze dadzą spodziewany rezultat, gdyż sygnał zakłócający może się dostać bezpośrednio na obwody wejściowe. Wymaga to często dodatkowego ekranowania poszczególnych stopni wewnątrz odbiornika. Poza tym, pewnym, lecz zarazem i trudnym do wykonania sposobem ograniczenia zakłóceń jest zbudowanie w odbiorniku oscylatora, wolnego od harmonicznych. Modulacja skrośna może powstać przy równoczesnym wysterowaniu tranzystora dwoma napięciami wielkiej częstotliwości o równych lub różnych amplitudach pod warunkiem, że przynajmniej jedno z tych napięć będzie wystarczająco duże, aby spowodować pracę tranzystora na nieliniowym odcinku charakterystyki. W wyniku modulacji skrośnej powstaje przesłuch. Głębokość modulacji skrośnej jest zależna od stosunku amplitudy częstotliwości zakłócającej do częstotliwości użytecznej. Praktycznie, uwzględniając fakt, że zakresy radiofoniczne i telewizyjne leżą poza zakresami częstotliwości używanej przez radioamatorów, modulacja skrośna wystąpi najczęściej wtedy, gdy odbiornik jest nastrojony na częstotliwość bardzo silnej nadawczej radiofonicznej stacji miejscowej. Modulacja skrośna występuje w stopniach w.cz. Często efekty wzajemnej modulacji występują w obwodzie antenowym lub w przewodach przebiegających w pobliżu doprowadzeń antenowych, zwłaszcza na stykach przewodów z rynną lub dachem metalowym itp. W miejscu styku występuje tzw. efekt prostowania stykowego, wskutek czego powstają efekty podobne do mieszania się sygnałów w stopniu przemiany. Taki długi przewód lub element dachu daje efekt promieniowania wtórnego (pole elektromagnetyczne silnej stacji lokalnej wywołuje prądy w masach metalowych, które ze swej strony promieniują jak antena nadawcza). Element promieniujący oczywiście działa na antenę odbiorczą odbiornika. Usunięcie tego rodzaju zakłóceń jest bardzo trudne i praktycznie możliwe do uzyskania jedynie przez zmianę miejsca anteny względnie włączenie obwodu filtrującego bezpośrednio na wejściu odbiornika. Najbardziej podatne na zakłócenia, ze względu na niedostateczną selektywność, są odbiorniki jednoobwodowe oraz odbiorniki o wzmocnieniu bezpośrednim. Zakłócenia dają się w nich odczuwać w całym zakresie fal długich i średnich. Jednak również odbiornik superheterodynowy może być zakłócany w zakresie fal długich i średnich. Dzieje się to wówczas, gdy tłumienie sygnałów zakłócających w stosunku do sygnałów odbieranych nie jest dostatecznie duże, lub gdy odbiornik jest niewystarczająco ekranowany. Stopień wejściowy lub stopień przemiany działa tutaj wskutek przesterowania, jako prostownik. Wyprostowane napięcie sygnału zakłóceń działa na sygnał użyteczny tak, że powoduje tzw. zatykanie odbiornika. Przy pracy telegraficznej nadajnika zakłócenie występuje w ten sposób, że sygnał użyteczny będzie przerywany w takt nadawanych znaków. Energia zakłóceń dostaje się do odbiornika albo przez antenę albo przez bezpośrednie promieniowanie na odbiornik. Selektywność wejściowa może być poprawiona przez podłączenie na wejściu odbiornika filtru, a często należy równocześnie sprawdzić ekranowanie odbiornika. Najlepiej do ekranowania nadaje się samoprzylepna folia aluminiowa lub miedziana; tymi materiałami wykleja się wnętrze obwodu odbiornika. Od momentu rozpoczęcia pracy przez radioamatorów w zakresie 144 MHz obserwuje się wzrost zakłóceń spowodowanych przez promieniowanie stacji nadawczej, bezpośrednio na człony małej częstotliwości odbiornika telewizyjnego, znajdującego się tuż w sąsiedztwie. Przyczyna tych zakłóceń tkwi w niedostatecznym zaekranowaniu całego urządzenia odbiorczego i niewystarczającym zaekranowaniu lub niedostatecznym stłumieniu doprowadzeń układów wzmacniających. Takie doprowadzenie może utworzyć obwód drgań, szczególnie przy większych częstotliwościach, który wzbudzony częstotliwością zakłócającą z zewnątrz, jest przyczyną przesterowania wzmacniacza. Wskutek tego nastąpi prostowanie, które spowoduje słyszalność modulacji nadajnika radioamatorskiego w odbiorniku telewizyjnym. Skutecznym środkiem przeciwzakłóceniowym będzie tutaj w większości przypadków zaekranowanie jednego z doprowadzeń; pomóc również może stłumienie obwodu wzmaczniacza przez włączenie dławika UKF, lub opornika o małej wartości oporności. Ilość zakłóceń odbioru telewizyjnego i radiofonicznego, powodowanych przez stacje radioamatorskie, jest względnie mała w stosunku do zakłóceń pochodzących z innych źródeł, tym niemniej jednak zakłócenia te są niezwykle intensywne i bardzo trudne do usunięcia. Praktyka wykazała, że zasadniczą przyczyną zakłóceń powodowanych przez stacje radioamatorskie jest ich niezbyt dobra konstrukcja. Ten pobieżny przegląd zwalczania zakłóceń powodowanych przez stacje radioamatorskie powinien ułatwić zainteresowanym podejmowanie skutecznych środków zaradczych.



Opracowanie na podstawie artykułu inż. M. Hasika


Home

Telekomunikacja

Szumy i zakłócenia








(c) 2000 - 2019 EJK Elektronik, Jerzy Kazojć