КАБЕЛЬНЫЕ ЭКВАЛАЙЗЕРЫ

В настоящее время наблюдается тенденция расширения частотного диапазона кабельных сетей с традиционных 240 МГц до 300 МГц за счет установки современных усилителей с полным телевизионным диапазоном — 47...862 МГц. При этом операторам приходится перестраивать имеющиеся частотные эквалайзеры или разрабатывать новые с верхней частотой 300 МГц. Настоящая статья посвящена расчету оптимальных эквалайзеров с любой верхней частотой диапазона рабочих частот.

Любой коаксиальный кабель обладает частотно-зависимым ослаблением. Если на выходе головной станции (ГС) или усилителя сформировать групповой сигнал с равными амплитудами по каждому из транслируемых каналов (рис.1), то ко входу следующего усилителя или другого потребителя (оптического передатчика, разветвителя и т.п.) сигналы обязательно придут с "частотным наклоном". Большему амплитудному ослаблению будут подвержены высокочастотные каналы. Разница в амплитудах сигналов по нижнему и верхнему каналам будет зависеть от длины кабеля, его погонных потерь и разноса частот между этими каналами.

Рассмотрим простейшие частотные эквалайзеры, способные гарантировать требуемое ослабление в любых двух точках частотного диапазона (а_н и а_p на соответствующих частотах w _H и w _p рис.2) при нулевых потерях в верхней точке рабочего диапазона частот w _В и постоянстве характеристического сопротивления во всем диапазоне частот при любом вводимом ослаблении.

В большинстве случаев частотный эквалайзер представляет собой Т- образный частотно-зависимый аттенюатор постоянного входного сопротивления Rо (рис.3), обладающий нулевыми потерями на верхней частоте w _В и требуемым ослаблением на нижней w _H (а_н) и рабочей w _p (а_p )частотах. Условием постоянства входного сопротивления эквалайзера является равенство [1, 2]:

Последовательный колебательный контур L1-C1 и параллельный L2-C2 настроены на верхнюю рабочую частоту диапазона w _В.

Приведу методику расчета кабельного эквалайзера. Принципиальным отличием предлагаемой методики от (1, 2) является то обстоятельство, что расчет эквалайзера ведется через две заданные точки его ослабления — на нижней fn и центральной f (в общем случае — произвольной) частотах рабочего диапазона частот.

Пример. Требуется рассчитать кабельный эквалайзер с номинальным ослаблением в 9 дБ. Диапазон рабочих частот — 48...300 МГц (модифицированная кабельная сеть).

1. Зададимся типом используемого кабеля и рассчитаем его погонное затухание а (дБ/100 м):

Для кабеля QR540:

Для кабеля RG-11:

Для кабеля RG-6:

2. Строим требуемый частотный закон ослабления эквалайзера (считаем, что частотный закон ослабления всех типов кабелей примерно одинаков):

Для кабеля RG-11 требуемый частотный закон эквалайзера представлен на рис.4 (кривая 1).

3. На средней частоте (в общем случае любой)

по графику на рис.4 или по формуле (3) определяем требуемое ослабление эквалайзера на частоте fp (рис.2) а_р=3,64дБ(2,31).

4. Рассчитываем нормированный коэффициент П, зависящий от относительной полосы пропускания эквалайзера:

5. Вычисляем коэффициент Хц, определяющий ослабление эквалайзера на нулевой частоте (размерности — в относительных единицах):

6. Находим требуемую величину ослабления согласованного Т-образного аттенюатора на нулевой частоте:

a_o = a_н +X_н(a_н - 1) = 7,94 + 0,186(7,94 - 1) = 9,23 (9,65 дБ) (6)

7. Расчитываем номинальное значение реактивных элементов (рис 3):

8. Вычисляем значения сопротивлений резисторов Т-образного аттенюатора:

9. Для контроля строим частотную кривую ослабления эквалайзера и наносим ее на график (рис.4, кривая 2):

Как видно из рис.4, частотная зависимость ослабления рассчитанного эквалайзера несколько отличается от требуемой и по форме напоминает кривую ослабления колебательного контура. В некоторых точках величина отклонения от требуемого закона достигает 0,7 дБ. Для лучшего приближения к линейному закону, на практике контуры слабо шунтируют путем введения малой реактивности (рис.5).

Оптимизацию конкретного эквалайзера удобно моделировать с помощью программы PSPICE. Отмечу, что введение корректирующих цепей не ухудшает условие согласования (на практике k_ct.u <= 1,3 … 1,5), но вносит некоторые потери на верхней частоте диапазона рассматриваемых частот. Логично оптимизацию прекратить при достижении максимального отклонения от требуемого закона величиной 0,5 дБ.

На практике вместо фиксированного Т-образного аттенюатора удобнее использовать резистивный столбик (переменный аттенюатор) с соответствующим характеристическим сопротивлением. В этом случае реализуется переменный эквалайзер.

С.ПЕСКОВ, E-mail: peskov@vlux.ru

Литература

1. Шварц Н.3. Линейные транзисторные усилители СВЧ. — М.: Сов. радио, 1980, 368с.

2. Собенин Я.А., Кобызева Н.Н. Расчет амплитудных выравнивателей. — М.: Связь, 1970.