Для начала придется определиться с терминами и параметрами.

Уровень радиосигнала ТВ канала - измеряется во время передачи синхроимпульса, т.к. максимален в эти промежутки времени (важно). Как и обычное напряжение измеряется в Вольтах, но для практически удобного использования переводится в децибеллы относительно опорного уровня 1 мкВ:

т.е. математически если напряжение выражено также в мкВ, это 20lgUсигн, а 1 мкВ нужен для безразмерности. Полученный таким образом уровень записывается как дБмкВ, или для краткости, если текст заведомо про ТВ прием - просто дБ.

Также определяется и уровень шумов (среднеквадратичный или пиковый), уровни помех и т.д. Практическая польза от выражения в дБ в возможности работы с широким диапазоном величин, необходимым для описания процессов в приемной радиочастотной технике (от 3 дБ шумов до 130 дБ комбинированных радиосигналов в магистральных кабелях, что составляет более 3 млн раз по напряжению или 10^13 раз по мощности). Также удобно складывать коэффициенты усиления антенн, усилителей и вычитать коэффициенты затухания пассивных устройств (кабелей, распределительного оборудования) без необходимости операций умножения или взятия логарифмов. Кроме того есть кое-какие удобства при рассчете мощностей (т.е. реальных энергетических составляющих сигналов), но пока что предполагается, что в проектируемой системе везде применено оборудование, работающее в согласованном режиме на нагрузку 75 Ом от антенн до радиочастотного входа ТВ тюнера и везде будет достаточно выражений уровней сигналов в дБ.

Максимальный Выходной Уровень (МВУ) - максимально возможный уровень радиосигналов ТВ каналов на выходе усилительного устройства, при заданном уровне нелинейных искажений (обычно -60 дБ относительно выходного уровня, что соответствует практической незаметности искажений на выходном изображеении приемных устройств). Для практически интересных бытовым пользователям широкополосных усилителей этот параметр обычно нормируется для режима усиления двух каналов. В некоторых каталогах может быть указан МВУ в режиме усиления другого числа каналов, например 20. Если доп. примечаний нет, то пользователь должен сам посчитать число усиливаемых каналов (неважно будет ли он ими пользоваться или нет, важно, что они проходят через усилитель) и произвести перерасчет МВУ для конкретной ситуации. В общем случае это зависит от схемотехники усилительного устройства и точной формулы для всех усилителей не существует, в каталогах может быть дана таблица уменьшения МВУ в зависимости от числа усиливаемых каналов для устройств от конкретного производителя. Приближенная и достаточно оптимистичная формула:

Для приблизительной оценки - в режиме усиления 20 каналов, МВУ следует уменьшать более чем на 10 дБ.

Полезность подачи на вход ТВ тюнера максимально возможного уровня радиосигналов ТВ каналов уже была описана в тексте "Сущность проблемы качественного приема на ТВ тюнере". Теперь производится попытка описания процесса практической реализации этой идеи.

Сразу необходимо отметить, что существует также максимально возможный уровень входного сигнала, который можно подавать на вход ТВ тюнера без образования доп. искажений выходного результата. Это связано с такими параметрами как избирательность, динамический диапазон АРУ и др. При подаче черезмерно большого уровня на вход ТВ тюнера возможны искажения в виде просматривания изображения другого канала, которое обычно смещается по горизонтали из-за несинхронности задающих генераторов различных ТВ передатчиков, причем как было указано выше наибольшую амплитуду несущая ТВ канала имеет во время передачи синхроимпульсов, которые не зависят от содержания изображения, в том числе часто следующих строчных синхроимпульсов и помеха от них становится заметна раньше заметности следов изображения мешающего ТВ канала. Практически помеха от строчного синхроимпульса выглядит как достаточно широкая вертикальная полоса (отличной от основного изображения яркости, либо заполенная дополнительно волнообразными рисунками) (столб) шириной порядка 9 % ширины изображения, которая перемешается со скоростью от неск мм/с до неск см/с в любом горизонтальном направлении. При меньших степенях перегрузки ТВ тюнера возможно возникновение разнообразных помеховых структур, общим свойством которых является определенная зависимость от уровня входного сигнала (чем меньше, тем меньше, в отличие от внутренних помех от ПЭВМ - чем меньше, тем больше). В случае подачи на радиочастотный вход сигналов, значительно превышающих номинальный уровень, возможно проявление эффекта "блокирования", при котором на всех или некоторых принимаемых каналах резко повышается уровень шумов вполть до невозможности приема. Т.е. фактически или перегруженная система АРУ резко уменьшает КУ радиочастотных цепей тюнера или происходит детектирование сигнала на ранее линейных усилительных или защитных цепях и они выходят из усилительного режима либо становятся нелинейным элементом с прекращением передачи сигнала на дальнейшую обработку или внесением значительных искажений. Это возможно при вполне достижимых в бытовых условиях уровнях входного сигнала от 100 дБ и выше, причем как с примененного неподходящего усилителя так и с "черезмерно" качественной индивидуальной антенны, с которой в метровом диапазоне в условиях мощных городских передатчиков возможно получение уровней свыше 110 дБ! Также в современных качественых кабелях сигналы низкочастотных каналов затухают весьма слабо и возможна подача на вход ТВ тюнера практически 100+ дБ радиосигнала с обычной качественной антенной системы без доп усилителей, что с высокой вероятностью приведет к его перегрузке.

К сожалению имеющиеся в продаже ТВ тюнеры для эксплуатации в составе бытовых ПЭВМ, обычно не снабжаются вообще никакими техническими параметрами. В результате можно предполагать, что если они построены на основе тех же радиочастотных блоков, что и Селекторы Каналов (СК) от бытовых ТВ приемников, то имеют приблизительно такие же параметры. Предлагается следующая оценка максимально допустимого входного уровня - от 80 до 90 дБмкВ. Практически некоторые ТВ приемники типа Panasonic могут перегружаться и с 70+ дБ, а некотрые модели $ony выдерживают до 90 дБмкВ. При этом минимально необходимый уровень сигнала для получения отличного изображения (при условии отсутствия доп помех, таких как излучения работающей современной ПЭВМ либо помех по питанию) составляет всего ок 60 дБмкВ, что показывает наличие системы АРУ с динамическим диапазоном от 10 до 30 дБ (на самом деле система АРУ также работает и при уровнях менее 60 дБмкВ и ее диапазон еще шире).

Таким образом задачу применения дополнительного усилителя для повышения качества работы ТВ тюнера в составе бытовой ПЭВМ можно описать так: Из имеющегося в распоряжении пользователя комбинированного радиосигнала N ТВ каналов с неизвестным, но обычно достаточно разнообразным распределением уровня получить комбинированный радиосигнал M ТВ каналов с максимальным уровнем любого канала не более 80..90 дБмкВ и предельно большим минимальным уровнем сигнала, причем M может быть меньше N т.е. радиосигналы части ТВ каналов могут быть ухудшены ради улучшения приема других (например больше интересующих пользователя).

Фактически эта задача чем-то аналогична так часто используемому "разгону" центральных процессоров, когда в принципе стабильно работающее устройство в положенном диапазоне параметров, специально "загоняют" в крайнее положение для достижения наилучшего результата по некоторым критериям (попугаеметры, фпс и т.д.), но при этом сужается облать стабильной работы и т.д. Также и в случае применения доп усилителей пользователь фактически преднамерено "загоняет" режим работы систем ТВ тюнера в область предельно больших входных сигналов для получения наилучшего выходного изображения в текущей ситуации, но при этом значительно сужается диапазон работы системы автоматического регулирования усиления, предусмотренного конструкцией ТВ тюнера - пользователь будет вынужден в случае необходимости сам (вручную) регулировать уровни каналов раздельно или совместно. Причем как при начальной установке, так и в случае изменения параметров приходящего ЭМ излучения в случае использования индивидуальной антенной системы или в случае регулировочных работ на СКПТ (кабельном ТВ, коллективной антенне и т.д.).

Рекомендуемая технология рассчета, сборки и настройки системы:

1. Определить уровни сигналов на абонентском отводе СКПТ или на антенном вводе в квартиру в случае использования индивидуальных антенных систем. Для этого желательно или вызвать обслуживающий персонал СКПТ и пропросить провести измерения на абонентском отводе (стандартная операция, должна производиться в теории бесплатно хотя бы раз в год по заявке абонента). В принципе можно приобрести анализатор ТВ радиосигналов (от 400 у.е. до 4000 у.е.), но для разовых работ это невыгодно, либо взять в аренду, либо вызвать работников городских антенных служб по разовой заявке.

   Возможен способ оценочного определения уровней сигналов при помощи обычнго ТВ приемника и набора фиксированных аттенюаторов (3..5 шт по 1 у.е.). Его описание будет выложено дополнительно в приложении.

2. Оценить неравномерность уровней сигналов всех предполагаемых к подаче на усилитель ТВ каналов и произвести работы по сведению этой неравномерности к минимуму. Чем меньше разница уровней, тем лучших результатов можно добиться от всей идеи дополнительного усиления. В хорошем случае разница наибольшего и наименьшего уровня не должна превышать 5 дБ, но к сожалению даже стандарт на СКПТ допускает разницу уровней каналов в разных диапазонах до 12 дБ. В случае использования сигнала от СКПТ можно потребовать довести разницу уровней хотя бы до стандартных 12 дБ с помощью регулировки оборудования СКПТ. В случае использования индивидуальной антенной системы все придется делать вручную. При использовании многоантенной приемной системы, грубую подгонку уровней сигналов можно производить устанавливая аттенюаторы перед фильтром сложения разных диапазонов или по мере возможности применяя многовходовые усилители-сумматоры разных диапазонов. Это лучший, но и самый дорогой вариант. В случае использования одной широкополосной антенны можно или изменением геометрии антенны (обычно с ухудшением помехозащищенности и т.д.) попытаться добиться уменьшения уровней сигналов низкочастотных каналов или даже подбором и регулировкой симметрирующе-согласующего устройства получить требуемую АЧХ системы, но это требует значительных знаний и опыта в области антенно-фидерной техники и краткому описанию не поддается. Более реальным и часто более качественным решением является установка или набора индивидуальных режекторных фильтров на каждый из каналов, уровень которого значительно превышает уровень остальных каналов, или применение готовых многоканальных "эквалайзеров", которые позволяют оперативно подстроить АЧХ такого устройства на частотах принимаемых ТВ каналов. Например для эфирного частотного плана г.СПб такие эквалайзеры на все диапазоны выпускает фирма "Simona". В принципе пункт 2 обычно является наиболее сложным и трудоемким, и также может нуждаться в оперативной коррекции в случае изменения уровней ЭМ излучений в точке приема по различным причинам начиная от суточной и сезонной неравномерности напряженности поля и заканчивая регулировочными работами на антеннах или усилителях мощности радиотелевизионого передающего центра или установке нового мощного (или наоборот маломощного, но интересующего) передатчика нового ТВ канала. В случае использования сигнала от СКПТ в большинстве случаев хотя бы предварительная регулировка и нормализация уровней сигналов производится на головном оборудовании (централизованно), но опять же при некоторых подстройках и регулировках в распределительной системе уровни всех каналов могут изменяться в пределах до 10 дБ, что необходимо учитывать при переходе к пункту 3, а в малых СКПТ нормальный разброс уровней каналов может превышать 12 дБ.

3. Выбор и настройка усилителя. Рассчет необходимого коэффициента усиления и запасов регулировок. При нормировании уровней в большинстве случаев приходится пользоваться методом ослабления наиболее мощных сигналов, т.к. индивидуальное поканальное усиление возможно только в случае использования достаточно дорогого оборудования (от 30 до 3000 у.е. на один ТВ канал). Таким образом в большинстве случаев уровни сигналов после нормирования оказываются достаточно невысокими. Практически понижать уровни ниже 60 дБмкВ нельзя по причине неприемлемого снижения отношения сигнал/шум, и также обычно на абонентском отводе СКПТ при проектировании системы предполагается подача сигналов с уровнями от 60..70 до 80 дБмкВ (по стандарту разрешено подавать на абонентскую розетку до 84 дБмкВ, но при массовом удешевлении это встречается очень редко и кроме того существует опасность перегрузки некоторых моделей ТВ приемников). По предложенным выше параметрам ТВ тюнера решено подавать на него до 90 дБмкВ, с возможностью регулировки от 75 дБмкВ для выяснения оптимального соотношения сигнал/помехи при наибольшем возможном уроне входного сигнала для конкретного экземпляра ТВ тюнера. Также как уже было замечено в выше упомянутом тексте рекомендуется устанавливать усилитель как можно дальше от ПЭВМ как основного источника помех, и главное как можно дальше удалять от нее приемные антенны. Из этого следует, что между выходом усилителя и радиочастотным входом ТВ тюнера будет располагаться некоторый отрезок соединительного кабеля, в котором также будет происходить затухание сигнала, кроме того некоторые пользователи могут разделить усиленный сигнал на 2 или 3 части (дополнительное ослабление до 7 дБ) для подачи на ТВ приемники находящиеся в разных местах жилища. В хорошем соединительном кабеле потери на дециметровых каналах достигают от 0.18 дБ/м до 0.3 дБ/м в достаточно тонких и дешевых кабелях. Итого при наличии 10 метров кабеля между усилителем и ТВ тюнером и одного делителя на 3 затухание сигнала может составить до 10 дБ. Соотв на эту величину необходимо увеличить максимальный выходной уровень на выходе усилителя. Получается для возможности подачи на вход ТВ тюнера сигнала до 90 дБмкВ необходим усилитель с максимальным выходным уровнем не менее 100 дБмкВ в режиме усиления необходимого числа каналов, при 20 каналах усиления получается необходим усилитель, обеспечивающий 110 дБмкВ в режиме усиления двух ТВ каналов. В принципе это рассчетная максимальная величина т.к. если от большего уровня сигнала не перегрузится усилитель, то тогда перегрузится ТВ тюнер и система всеравно не будет работать качественно. Таким образом для экспериментов с дополнительным усилителем необходимо устройство, обеспечивающее как минимум 95..110 дБмкВ в режиме усиления двух ТВ каналов. Минимальному значению удовлетворяют недорогие квартирные усилители-распределители обычно содержащие встроенный делитель на 2 (от 300...400+ руб), а для максимального значения уже может потребоваться небольшой магистральный усилитель стоимостью от 30..40 у.е. и выше. Второй пункт рассчета это выбор коэффициента усиления - если предположить входные отнормированные сигналы на входе усилителя равными 60 дБ, и требуемый выходной уровень 100 дБмкВ, то необходим усилитель с коэфициентом усиления в 40 дБ. Это достаточно много и обычно такие параметры имеют специализированные многовходовые усилители для сложения сигналов разных дипапазонов от антенн и подаче выходного сигнала прямо на распределение в небольшие СКПТ, стоимость достигает 60 у.е. и выше, хотя в случае использования многоантенной индивидуальной системы это возможно наилучший вариант. В качестве более дешевого варианта можно порекомендовать последовательное включение двух более дешевых "квартирных" усилителей, между которыми удобно располагать систему для нормирования уровней каналов (режекторные фильтры, эквалайзеры и т.д.). По вопросу запаса регулировки усиления - практически все усилители, вообще имеющие регулятор усиления, имеют глубину регулирования от 15 до 25 дБ, что вполне подходит для начальных экспериментов, также в случае последовательного включения двух усилителей глубина регулировки складывается и заведомо превышает необходимые пределы. Если после полной исходной настройки окажется, что регулятор усиления находится в крайнем положении, то конечно рекомендуется подбором или типа усилителя по значению коэффициента усиления или установкой дополнительных аттенюаторов на входе (следить, чтобы ни в одной точке (с учетом внутреннего регулируемого атенюатора усилителе) уровни не снижались ниже 60 дБ !) финально отстроить систему так, чтобы (полу)оперативные регуляторы находились примерно в среднем положении. По описанным выше причинам в случае каких-либо изменений входных сигналов придется производить подстройку т.к. система исходно выстраивается практически в предельное возможное состояние, и любые увеличения сигналов приведут к резкому ухудшению изображения. Если система находится не в предельном состоянии, то пользователь не получает полного выигрыша от применения доп усилителя. В лучшем случае конечно если после повышения уровней на входе ТВ тюнера пользовтель уже будет удовлетворен качеством изображения, а в системе еще останется некоторый запас саморегулирования без перегрузки дополнительных усилителей. В случае использования многоантенной индивидуалной приемной системы и наличия значительного запаса уровня принимаемых сигналов метровых диапазонов, их можно складывать и нормировать уже после усилителя, при этом можно получить некоторый выигрыш в качестве т.к. уменьшается "канальная" нагрузка на усилитель и уменьшается число активных элементов между антенной и ТВ тюнером.