Proiectarea Unei Retele de Televiziune Prin Cablu

=== l ===

INTRODUCERE

În ultimii ani, sistemele de televiziune au înregistrat o dezvoltare foarte puternica, astfel ca în prezent se manifestă sub trei forme:

televiziune terestră;

televiziune prin satelit;

3.televiziune prin cablu.

Televiziunea prin cablu, sau CATV este o noțiune mai greu de definit deoarece nu reprezintă, așa cum pare la prima vedere, o simplă tehnologie electronică de distribuire a programelor TV, ci definește un fenomen complex, cu foarte multe și puternice implicații în cele mai diverse domenii de activitate umană.

Sistemele de televiziune prin cablu oferă o serie de avantaje referitor la recepția unor programe de televiziune, transmise terestru, în zone ecranate unde recepția individuală este greu de realizat sau foarte costisitoare.De asemenea recepția anumitor programe TV transmise prin satelit, uneori este costisitoare datorită poziției orbitale a satelitului, sau recepția unor programe codatecare pentru un sistem de recpție individual necesită un aparat în plus.

Sistemele de televiziune prin cablu se încadrează în toate normele internaționale privind canalele și benzile de frecvență fiind compatibile cu cele corespunzătoare televiziunii terestre.Pentru televiziunea terestră benzile de frecvență alocate prin convenții internaționale sunt:

gama FIF (foarte înaltă fecvență), VHF:

– banda I : 48MHz 68MHz;

– banda III : 175MHz 230MHz;

– gama UIF (ultra înaltă frecvență), UHF:

– banda IV: 470MHz 600MHz;

– banda V: 600MHz 860MHz.

Telviziunea prin cablu utilizează cu precădere gama FIF dar s-au mai introdus special pentru acest tip de televiziune încă două benzi de frecvență L(lower channels), U(upper channels) tot în gama FIF, astfel că grila benzilor de frecvență corespunzătoare televiziunii prin cablu devine:

– banda I : 48MHz 68MHz;

– banda L : 100MHz 175MHz;

– banda III : 175MHz 230MHz;

– banda U : 230MHz 300MHz.

În prezent în Europa există două organizații internaționale CCIR ( Comitetul Consultativ International de Radiocomunicații) și OIRT ( Organizația Internațională de Radio și Televiziune) pe baza cărora s-au dezvoltat mai multe norme de televiziune cum ar fi:

standardul B și C european;

standardul B Italia;

standardul D OIRT;

standardul E Franța;

standardul I Irlanda;

standardul L Franța.

Rețeaua CATV asigură un număr mult mai mare de programe recepționate, față de sistemele de recepție terestră, din acest punct de vedere fiind egalată sau chiar depășită numai de o instalație complexă de recepție TV satelit.Toate programele TV cablu sunt livrate pe un singur cablu, putând fi disponibilizate la mai multe prize de semnal într-un apartament.Această facilitate este notabilă și prin aceea că elimină manipulările mufelor de antenă la intrarea receptorului TV, situație incomodă și chiar deranjantă, întâlnită curent în cazul instalațiilor de recepție TV individualăsau colectivă cu mai multe cabluri de coborâre.

Numărul de canale(programe) TV care pot fi transmise printr-o rețea CATV este cuprins între circa 15 pentru o rețea simplă și 100 la rețelele complexe.Numărul canalelor recepționate depinde evident și de parametrii receptorului TV sau ai convertorului CATV utilizat de abonat.Informațiile distribuite prin CATV pot fi diverse, în afara programelor TV și radio, prin rețea putând fi distribuite și o altă înteagă gamă de informații de interes particular sub diferite forme de prezentare.

La îceputul activității unei rețele CATV, cel puțin la prima vedere, abonatul și operatorul au interese comune – creearea rețelei.Pe parcurs, de obicei, între cei doi parteneri încep să apară divergențe de interes care pot fi mai mult sau mai puțin puternice.Abonatul dorește și solicită în consecință de la operator cât mai multe informații, la o calitate cât mai ridicată și la costuri cât mai mici, pe când operatorul are tendința de a urmări un singur interes: beneficiul.

O caracteristică importantă a sistemului CATV este accea că se adresează unor comunități bine determinate teritorial cât și sub aspect cultural sau al afinitaților.

Repartiția canalelor conform normelor de televiziune B și C europene referitor la televiziunea prin cablu sunt prezentate în tabelulu de mai jos:

Lărgime Purtătoare Purtătoare

Bandă Canal bandă imagine sunet

[MHz] [MHz] [MHz]

I E2 45 54 48,25 53,75

I E3 54 61 55,25 60,75

I E4 61 68 62,25 67,75

L S1 104 111 105,25 110,75

L S2 111 118 112,25 117,75

L S3 118 125 119,25 124,75

L S4 125 132 126,25 131,75

L S5 132 139 133,25 138,75

L S6 139 146 140,25 145,75

L S7 146 153 147,25 152,75

L S8 153 160 154,25 159,75

L S9 160 167 161,25 166,75

L S10 167 174 168,25 173,75

III E5 174 181 175,25 180,75

III E6 181 188 182,25 187,75

III E7 188 195 189,25 194,75

III E8 195 202 196,25 201,75

III E9 202 209 203,25 208,75

III E10 209 216 210,25 215,75

III E11 216 223 217,25 222,75

III E12 223 230 224,25 229,75

U S11 230 237 231,25 236,75

U S12 237 244 238,25 243,75

U S13 244 251 245,25 250,75

U S14 251 258 252,25 257,75

U S15 258 265 259,25 264,75

U S16 265 272 266,25 271,75

U S17 272 279 273,25 278,75

U S18 279 286 280,25 285,75

U S19 286 293 287,25 292,75

U S20 293 300 294,25 299

În cazul acestei norme de televiziune pentru toate benzile de frecvență, frecvența intermediară are următorii parametrii:

– lățime de bandă: 33,15 40,15 MHz;

– purtătoare imagine: 38,9 MHz;

– purtătoare sunet: 33,4 MHz.

Pe baza rețelei CATV se construiește infrastructura care are atât de multe implicații sociale.În același timp, o rețea CATV are un caracter foarte dinamic, structura sa fiind într-o continuă modificare în sensul creșterii performanțelor și a numărului de servicii și facilități oferite, pentru că, nu trebuie uitat, fenomenul CATV este o creație a lumii libere, legea cererii și a ofertei reglementându-i funcționarea.

Prin natura lor, rețelele de CATV au la bază o structură tehnică tipizată.Diferențe mari de principiu apar numai între rețelele CATV din faze diferite de dezvoltare a sistemului, în rest diferențele apar numai în ceea ce privește dimensionarea rețelei și rezolvările tehnice de amănunt.

Pentru televiziunea prin cablu se utilizează mai puțin gamaUIF, dar sunt țări unde există deja rețele de televiziune prin cablu pe care se transmit semnale TV în gama UIF.

În prezent televiziunea prin cablu se supune tuturor dezvoltărilor tehnicii moderne, făcând posibilă creșterea calității imaginii transmise. Tocmai de aceea în acest domeniu se are în vedere transmiterea semnalelor TV prin fibre optice care tind să înlocuiască sistemele pe cablu coaxial actuale.

Capitolul 1.

NOȚIUNI GENERALE

1.1 NIVELURI ȘI ATENUĂRI

În tehnica actuală se utilizează frecvent, pentru tensiune și putere, exprimări logaritmice.Avantajul acestor exprimări constă în reprezentarea diagramelor de tensiune și putere prin segmente liniare față de caracteristicile ridicate pe scară liniară, de exemplu pentru un amplificator. Totodată se mai pot determina valorile absolute de amplitudine și fază, precum și crearea unei imagini de ansamblu a valorilor de nivel.

Nivel absolut

Nivelul de putere absolut este definit prin relația următoare:

Lp=10lg[dBmW]

Astfel o putere de 1W va fi exprimată prin nivelul de putere de 1dBW, respectiv o putere de 1mW va fi exprimată prin nivelul de putere de 1dBmW.

Nivelul absolut de tensiune este defint prin relația:

Lu=20lg[dB(0,775V)]

Tensiunea de 0,775V este tensiunea ce trebuie dezvoltată pe o impedanță de 600Ώ astfel încât pe aceasta să se dezvolte o putere de 1mW.În mod similar se poate exprima nivelul de tensiune de 1dBV pentru o tensiune de 1V, respectiv 1dBμV pentru tensiunea de 1μV.În mod curent va fi folosit nivelul de tensiune 1dBμv pentru că nivelurile de tensiune utilizate ca ordin de mărire depășesc sute de μV.

Funcție de impedanța de lucru Z, nivelurile absolute de putere și tensiune pot fi exprimate prin relația de mai jos:

L=Lu+10lg [dB]

De exemplu pentru o putere de 1mW avem L=0dBmW și:

Lu=0dB sau U=0,775V și Z=600Ώ

Lu= – 9,03 dB sau U=0,274V și Z=75Ώ

Nivel relativ

Prin valoare raportată se înțelege exprimarea unei mărimi prin împărțire la nivelul absolut.Cel mai mult acesta se utilizează în exprimarea nivelului de putere ș i tensiunea față de un punct de referință al sistemului, punct în care valoarea nivelului relativ este de 0dBr.

Nivelul relativ de putere se exprimă cu ajutorul relației:

LPr=10lg[dB]

În mod similar se definesc nivelul relativ de tensiune.

Nivelul relativ rezultă astfel cxa diferență între nivelul punctului de măsură și nivelul punctului de referință al sistemului.Valoarea nivelului relativ se poate măsura când, în punctul de referință avem un semnal de 0dBr corespunzător nivelului de putere 0dBmW.

Raport semnal zgomot

Raportul semnal zgomot ponderat se definește pentru un zgomot de joasă frecvență, ca diferența dintre nivelul de semnal L și nivelul ponderat al zgomotului L:

(C/N)ponderat=LS-LG=10lg [dB]

În general în tehnica de înaltă frecvență raportul semnal zgomot reprezintă diferența dintre nivelul semnalului și nivelul zgomotului fiind definit de relația:

C/N=LS-LN=10lg[dB]

Raportul semnal zgomot se poate preciza pentru semnale modulate ca raportul semnal zgomot al semnalului util cât și ca arportul semnal zgomot al purtătoarei, ambele fiind exprimate în dB.

Puterea de zgomot a unei componente rezistive este dependentă de frecvență conform relației:

PR=k·T·Δf

unde PR puterea zgomotului termic, T temperatura absolută, Δf banda de frecvență, k=1,38·10 W/Hz·K constanta lui Boltzmann.

Din relația precedentă se poate deduce densitatea spectrală de putere de zgomot:

PR=[]

Considerăm un cuadripol ca în figura 1.1 următoare:

Fig. 1.1

Presupunem că impedanța caracteristică a dipolului este Z0 iar generatorul și sarcina se cuplează adaptat, adică ZQ=Z0, ZL=Z0.

Puterea zgomotului echivalentă la ieșirea cuadripolului este:

PS2=PPS1

PR2=PPR1+P2Z

unde p reprezintă amplificarea în putere, PS1 puterea de semnal la intrare, PS2 puterea de semnal la ieșire, PR1 puterea zgomotului la intrare, PR2 puterea zgomotului la ieșire, P2Z putere de zgomot suplimentară la ieșire din cauza surselor de alimentare.

Factorul de zgomot F al cuadripolului este dat de relația:

F=

F=10lgF[dB]`

și reprezintă raportul puterilor semnal/zgomot la intrare (PS/PR)1 și la ieșire (PS/PR)2, iar FZ reprezintă un factor de zgomot suplimentar datorat surselor de alimentare.

Puterea de zgomot la ieșire se mai poate scrie:

PR2=P·PR1=P·F·k·T0·Δf

1.1.4Atenuarea

Atenuarea reprezintă diferența de putere între două puncte ale unui sistem de transmisie și este definită prin relația:

a=L1-L2=10lg

Considerând impedanțele Z1 și Z2 în punctele 1 respectiv 2 unde se dezvoltă puterile P1 și P2 se poate determina atenuarea și din diferența tensiunilor de intrare (pct.1) și ieșire (pct.2) cu relația:

a=LU1-LU2+10lg

DISTORSIUNI LINIARE

Într-un sistem pot apărea douătipuri de distorsiuni:

-distorsiuni liniare;

-distorsiuni neliniare.

Un sistem de transmisie liber distorsionat este definit pentru o atenuare constantă a sistemului(sistem cu caracteristică liniară) și constă într-o modificare a fazei semnalului proporțională cu frecvența acestuia.O astfel de distorsiune conduce doar la întârzierea semnalului recepționat față de cel emis cu un timp , denumit timp de întârziere (delay time) și depinde de amplificarea sau atenuarea semnalului de către sistem.

1.2.1 Distorsiuni de atenuare

Se consideră cuadripolul din figura 1.1.

Atenuarea de transmisie este exprimată ca diferența între puterea maximă a sursei și puterea debitată pe sarcină la ieșirea cuadripolului.

aB=PQ-PL=20lg

Atenuarea de inserție este exprimată ca diferența între puterea debitată de sursă pe sarcină și puterea debitată pe sarcină la ieșirea cuadripolului.

aE=PQL-PL=20lg

Din relațiile (1.15) și (1.16) se observă că pentru a micșora aceste două atenuări este necesar ca ZL=ZQ.În general se ia în calcul, respectiv în aplicațiile practice ZL=ZQ=600 sau ZL=ZQ=75.

Dacă prin cuadripol se propagă o undă atunci atenuarea undei se definește funcție de impedanțele undei(ZW1 și ZW2) și de intensitățile acesteia(U1 și U2) prin relația:

aW=20lg

Pentru a micșora atenuarea undei este necesar ca ZW1=ZW2 ceea ce conduce la relația:

a=20lg

Ditorsiunile de atenuare reprezintă diferența dintre atenuarea măsurată la o frecvență de lucru f și atenuarea măsurată la o frecvență de referință f.

a=a(f) – a(f0)

Distorsiuni de timp de întârziere

Se consideră cuadripolul prezentat în fig.1.1.Datorită modificării fazei semnalului, la propagarea prin cuadripol( semnalul este afectat de distorsiuni liniare) apare o modificare a fazei semnalului proporțională cu frecvența, modulul acestuia rămânând constant.Această modificare poartă denumirea de fază de transmisie și este definită prin:

H(j)=H(j)earg{H(j)}

B=arg{H(j)}

B=arctg()

Pentru a reduce valoarea fazei de transmisie este necesară egalarea impedanțelor ZL și ZQ sau acestea să fie reale. Pentru ZL=ZQ sau ZL,ZQR expresia fazei de transmisie devine:

B=arctg(UQ) – arctg(U2)

această relație arată că faza de transmisie se determină ca diferența fazelor inițiale a tensiunii sursei respectiv a tensiunii de sarcină.

Similar dacă prin cuadripol se propagă o undă avem diferența între fazele inițiale a intensităților undei din primul și al doilea mediu de propagare.

W=arctg(U1) – arctg(U2)

Dacă prin cuadripol se propagă un semnal sinusoidal de frecvență constantă datorită modificării fazei semnalului apare un timp de întârziere de fază proporțional cu faza de transmisie și invers proporțional cu frecvența semnalului.

p=

Dacă la propagarea prin cuadripol modificarea fazei semnalului se face dependent de frecvență, apare un timp de întârziere de grup direct proporțional cu variația fazei semnalului funcție de frecvență și invers proporțional cu variația frecvenței.

g=

Diagramele de variație a fazei semnalului funcție de frecvență și a timpului de întârziere de grup sunt prezentate în figura următoare:

Fig. 2

Considerăm cuadripolul o linie de transmisie, un cablu, dacă atenuarea acestuia și timpul de întârziere de grup nu depind de frecvență atunci linia de transmisie sau cablul nu introduc distorsiuni. Pentru sistemele ce introduc distorsiuni datorită timpului de propagare degrup, se folosesc circuite corectoare a timpului de întârziere de grup.

Distorsiunile introduse de timpul de întârziere de grup se pot exprima funcție de timpul de propagare de grup calculat la o frecvență de referință fr prin relația:

g=g(f) – g(fr)

unde f reprezintă frecvența la care se face măsurarea.

1.3DISTORSIUNI NELINIARE

Distorsiunile neliniare se datorează caracteristicii de transfer neliniare a sistemului parcurs de semanal.

Distorsiunile neliniare caracteristice sistemelor de transmisie apar în două situații:

-când funcția de transfer depinde de nivelul semnalului;

-când în sistem apar frecvențe noi ca combinații între frecvențele semnalului.

În comparație cu distorsiunile liniare, distorsiunile neliniare sunt mai greu de eliminat.

1.3.1Distorsiuni cauzate de un semnal cu o singură componentă de frecvență utilă

Se consideră la intrarea cuadripolului din figura 1.1 un semnal de frecvență f1, la ieșirea cuadripolului se obține un semnal care, pe lângă frecvența f1, mai conține armonici ale acesteia. Notând cu U valoarea efectivă a semnalului de la ieșire iar cu Un valorile efective a armonicilor de ordin superior lui f1 se poate defini factorul de distorsiuni armonice k:

K=

Factorul de distorsiuni se poate exprima în procente. Pentru a exprima nivelul distorsiunilor se introduce o mărime de calcul ak care depinde de factorul de distorsiune k:

ak=20lg

Se poate defini un factor parțial de distorsiune (factor de distorsiuni de ordinul n) prin relația:

kn=

Nivelul armonicilor din semnal față de fundamentală (frecvența f1) se poate exprima cu relația:

akn=20lg

În figura 3 se prezintă spectrul de armonici din semnal iar în figura 4 se ilusrează akn, care se poate citi direct cu ajutorul analizorului spectral.

Fig. 3 Fig.4

LUn reprezintă nivelul armonicii n, care este cu akndB mai mică decât fundamentala.

Distorsiuni cauzate de un semnal cu două componente de frecvență utile

Se consideră aplicat la intrarea cuadripolului din figura 1.1 un semnal ce conține două componente de frecvență f1 și f2. Fiecare componentă va produce la ieșire armonici de ordinul n astfel spectrul semnalului va fi dat de nf1, nf2. Pe lângă aceste armonici mai apar combinații liniare, armonicile frecvențelor f1 și f2, conducând la apariția armonicilor de ordin superior. Acestea pot fi exprimate cu ajutorul relației:

fk=mf1nf2, (m,n=0,1,2,…)

În cazul acestui tip de distorsiuni apar doi factori care caracterizează aceste distorsiuni (se va defini doar primul factor, cel de-al doilea fiind definit analog):

-factor de distorsiune cauzat de diferența frecvențelor;

-factor de distorsiune cauzat de suma frecvențelor.

Considerăm două componente de frecvențe f1, f2 cu amplitudini egale U1, U2 și necorelate.

Fig. 5

Factorul de distorsiune de ordinul II este definit de relația următoare:

d2=

De asemenea se mai poate defini factorul de distorsiune de ordinul III cu relația:

d3=

Atenuarea componentelor spectrale de ordin superior față de componentele de frecvență f1 și f2 funcție de factorul de distorsiune este:

ad=20lg

1.4INTERMODULAȚII

Intermodulațiile sunt distorsiuni neliniare care apar datorită neliniarității caracteristicii de transfer a sistemului. Acestea se referă în mod esențial la semnale modulate în amplitudine. Și în cazul intermodulațiilor se definește un factor de distorsiune denumit factor de intermodulație. Considerăm două semnale de frecvență f1 și f2 ce parcurg un sistem neliniar. În figura 6 se prezintă diagrama intermodulațiilor de ordin II și III.

Fig. 6

Intermodulațiile de ordin II se calculează cu relația de mai jos:

iar intermodulațiile de ordin III cu relația următoare:

Atenuarea unei componente de intermodulație reprezintă cu cât componenta rezultată este mai mică decât nivelul semnalului:

Dacă se aplică un semnal de test ce conține o componentă de frecvență ridicată denumită “tensiune de măsură” (f2) și o componentă de frecvență mai scăzută denumită “tensiune deviatoare” (f1) la intrarea unui sistem neliniar de transmisie se pot observa pe ecranul unui analizor spectral două zone, una mai îngustă și una mai largă corespunzătoare zonei cu componente de intermodulații.

1.5 REFLEXII. FACTOR DE REFLEXIE

Considerăm o linie de transmisie cu impedanța caracteristică Z, și la intrarea acesteia se conectează un generator de impedanță Z0 dacă impedanța caracteristică a sistemului este diferită de cea a generatorului, atunci apare o undă directă Ud și o undă reflectată Ur. Raportul dintre unda reflectată și unda directă se numește factor de reflexie și se calculează cu relația:

r=

Totodată se poate determina atenuarea de reflexie ca inversul coeficientului de reflexie:

ar=20lg

Când unda reflectată ajunge în fază cu cea directă rezultă o tensiune maximă UM în linie egală cu suma modulelor undelor directe și reflectate sau o tensiune minimă Um egală cu diferența modulelor undelor directe și reflectate luând naștere unde staționare. Se definește raportul de undă staționară ca fiind raportul între valoarea maximă și minimă a tensiunii din linia de transmisie.

UM=Ud+Ur

Um=Ud – Ur

s=SWR=

unde r reprezintă raportul de undă staționară (Standing Wave Ratio SWR).

Factorul de adaptare este definit ca inversul raportului de undă staționară.

Considerăm linia din figura de mai jos:

Fig. 7

Coeficienții de reflexie la intrarea linie și la ieșirea liniei sunt:

rQ=; rL=

Considerăm o linie cu pierderi. Coeficientul de atenuare lineică al liniei este notat cu și se măsoară în dB/m. Dacă l este lungimea liniei atunci atenuarea a devine:

a=l [dB]

Pentru această linie factorul de reflexie la intrare devine:

O linie cu pierderi atenuează undele reflectate, aceasta fiind un motiv pentru care este mult utilizată în practică.

Factorul de reflexie reprezintă o măsură a absorbției de putere activă în linia de transmisie. Puterea transportată Pt la ieșirea liniei este proporțională cu puterea injectată Pi în linie, factorul de proporționalitate fiind pătratul factorului de reflexie.

Pi=r2Pt

Diferența dintre puterea injectată Pi și puterea transportată Pt este o măsură a puterii absorbite în linie:

P=Pt – Pi=Pt(l – r2)

Capitolul 2.

Elemente componente ale unei rețele CATV

2.1 Generalități

O rețea de televiziune prin cablu trebuie să se încadreze în anumite limite prescrise și să respecte unele specificații generale cum ar fi:

1. banda de frecvență utilizată pentru transmisie: 55300MHz;

2. impedanța nominală: 75;

3. temperatură de operare: +2060C;

4. putere radiată maximă(la 3m distanță) : 10-10W ;

5. tensiune alimentare-elemente active : 220V/50Hz;

6. grad de protecție: IP 54(cerințe speciale)

IP67(în general) ;

7. mod de fixare a cablului coaxial: -cu conductor interior și clemă;

-cu înveliș exterior(fixare etanșă); Elementele specifice unei rețele CATV sunt:

1. distribuitoare pasive de bandă largă ;

2. divizoare pasive de bandă largă ;

3. amplificatoare cu 1 sau 2 căi de transmisie ;

4. cabluri coaxiale ;

5. surse de alimentare ;

6. capuri de rețea (HEADEND).

În continuare se vor prezenta aceste elemente componente a rețelelor CATV.

2.2 Distribuitoare pasive de bandă largă

Funcția distribuitoarelor (Splitter-e) este de a împărți semnalul present la intrarea acestuia în două, trei sau patru părți uniforme. Aceste elemente datorită construcției lor pot fi utilizate pentru multiplexarea semnalului, parametrii acestuia rămânând nesschimbați.

Distribuitoarele pasive de bandă largă sunt construite din transformatoare hibride cu ferită, de bandă largă cu egalizarea balansului între ieșiri și corecția răspunsului în frecvență. Pierderile de inserție scăzute și dimensiunile mici ale transformatoarelor hibride oferă facilități unice pentru realizarea acestor distribuitoare. Toate ramurile divizorului sunt realizate pe o placă de circuit imprimat realizat din fibră de sticlă laminată, placată pe o singură față. Protecția internă necesară în timpul transportului și instalării este dată de polistiren ce asigură dispunerea în carcasă, protecția mecanică și climatică.

Carcasa distribuitoarelor pasive de bandă largă este prevăzut cu conectoare de cablu coaxial (de exemplu PM 11 care este cel mai răspândit tip de conector în Europa).

În continuare se prezintă câteva modele de distribuitoare pasive de bandă largă utilizate în televiziunea prin cablu :

1. distribuitor pasiv de bandă largă cu două ieșiri :

-model tip : LSP-3D ;

-model nr.: TR-5630/L006;

-atenuare pentru ambele ieșiri: dB;

-decuplare între ieșiri: 30dB;

-pierdere de întoarcere: 20dB;

simbolul pentru acest distribuitor este:

Fig. 8

2. distribuitor pasiv de bandă largă cu patru ieșiri:

-model tip: LSP-7D:

-model nr.: TR-5639/L007;

-atenuare pentru ambele ieșiri: dB;

-decuplare între ieșiri: 22 dB;

-pierdere de întoarcere: 20 dB;

simbolul pentru acest tip de distribuitor este :

Fig. 9

Interpretarea codului de model :

Fig. 10

2.3 Divizoare pasive de bandă largă

Ca și în cazul distribuitoarelor și acestea sunt utilizate pentru distribuirea semnalului din banda de 55300MHz. De asemenea divizoarele sau distribuitoarele direcționale de semnal au mai multe ieșiri de semnal, dar spre deosebire de distribuitoare, nu toate ieșirile au aceeași atenuare față de intrare. Din acest punct de vedere ieșirile se împart în două categorii. Prima categorie este constituită dint-o singură ieșire denumită ieșire principală sau de linie (caracterizată printr-o atenuare mică de circa 12dB denumită atenuare de inserție) și a doua categorie o constituie restul ieșirilor denumite ieșiri secundare sau ramuri (caracterizată printr-o atenuare mare, în general mai mare de 10 dB).

Construcția acestora se bazează pe transformatoare hibride realizate cu ferite. Prin construcție se asigură o pierdere de inserție specifică tipului de TAP pentru ieșirea principală.

Caracteristicile mecanice sunt identice ca cele prezentate în paragraful anterior.

În continuare se prezintă câteva modele de divizoare pasive de bandă largă utilizate în televiziunea prin cablu.

1. divizor pasiv de bandă largă cu o singură ramură:

-model tip: LDT-10S;

-model nr.: TR-5630/L022/V2;

-atenuare corespunzătoare ramurii: 10dB;

-pierdere de inserție: 0,8dB;

-atenuare inversă: 25dB;

-pierdere de întoarcere: 20dB.

Fig. 11

2. divizor pasiv de bandă largă cu o singură ramură:

-model tip: LDT-13S;

-model nr.: TR-5630/L022/V3;

-atenuare corespunzătoare ramurii: 13dB;

-pierdere de inserție: 0,7dB;

-atenuare inversă: 28dB;

-pierdere de întoarcere: 20dB.

Fig. 12

3. divizor pasiv de bandă largă cu două ramuri:

-model tip: LDT-10D;

-model nr.: TR-5630/L021/V1;

-atenuare corespunzătoare ramurii: 10,3dB;

-pierdere de inserție: 2dB;

-atenuare inversă: 24dB;

-pierdere de întoarcere: 20dB;

-decuplare între ramuri: 24dB.

Fig. 13

4. divizor pasiv de bandă largă cu două ramuri:

-model tip: LDT-13D;

-model nr.: TR-5630/L021/V1;

-atenuare corespunzătoare ramurii: 13,3dB;

-pierdere de inserție: 1dB;

-atenuare inversă: 30dB;

-pierdere de întoarcere: 20dB;

-decuplare între ramuri: 24dB.

Fig. 14

Interpretarea codului de model :

Fig. 15

2.4 Amplificatoare de linie pentru o cale de transmisie

Amplificatoarele de linie pentru o cale de transmisie sunt destinate amplificării semnalelor din banda 47300MHz. Aceste amplificatoare permit obținerea la ieșirea lor a unui semnal de nivel constant în toată banda de frecvență. Schema bloc a unui amplificator de linie este:

Fig. 16

În schema prezentată se deosebesc patru blocuri ce alcătuiesc amplificatorul de linie. Alimentarea se face direct de la rețeaua de 220V/50Hz, redresarea și stabilizarea făcându-se intern. La intrare se află conectat un atenuator echilibrat care are atât la intrare cât și la ieșire impedanța de 75, impedanță caracteristică rețelei. Schema de principiu a unui atenuator calibrat este prezentată în figura următoare:

Fig. 17

Acest atenuator poate realiza o atenuare între 020dB.

Al doilea bloc este caracterizat de reglajul de tilt fiind denumit bloc de tilt sau pe scurt TILT. Acest bloc introduce o atenuare între intrare și ieșire de 1dB la frecvența de 300MHz. Pentru frecvențele sub 300MHz, TILT-ul introduce o atenuare mai mare, după cum este necesar în sistem. Datorită atenuărilor diferite, în general pentru cabluri (elementele de distribuție introducând o atenuare constantă în toată gama de frecvență), între frecvențele mai joase și cele mai ridicate, la intrarea amplificatorului pot apărea diferențe semnificative între nivelul la 300MHz și cel de 55MHz. La frecvențe ridicate(300MHz), atenuarea este mai mare, deci un nivel mai scăzut, iar la frecvențe scăzute(55MHz), atenuarea este mai mică, deci un nivel mai ridicat. Presupunem că la intrarea amplificatorului se aduce un semnal care la frecvența de 300MHz are nivelul de 71dBV (atenuatorul de intrare fiind reglat pentru 0dB), iar pentru frecvența de 55MHz, considerăm trei situații, referitoare la nivelul de intrare: Ui55=75dBV, Ui55=80dBV, Ui55=85dBV.

Amplificatorul este realizat pe baza unui circuit integrat hibrid care asigură caracteristici performante în toată gama de frecvență. Circuitul integrat asigură un câștig tipic de 33dB, și este realizat în tehnică push-pull. Acestă tehnică este avantajoasă în cazul multicanal de transmisie TV, unde această construcție suprimă efectiv produșii de intermodulații de ordinul II, pe când cei de ordinul III sunt scăzuți, astfel rezultând diferențe minime între nivelul semnalului și nivelul de intermodulații, iar distorsiunile datorate armonicii a doua sunt minime. Totodată circuitul integrat asigură un factor de zgomot scăzut 6dB în banda de frecvență de 40300MHz, permițând realizarea unui factor de zgomot total al amplificatorului de 8dB.

Amplificatorul este montat într-o carcasă de aluminiu. Componentele discrete sunt montate pe aceeași placă de circuit imprimat cu sursa proprie de alimentare și circuit integrat. Circuitul integrat, datorită temperaturii ridicate a joncțiunii, este prevăzut cu un radiator ce se fixează direct pe carcasa amplificatorului, prevăzută cu nervuri de răcire, asigurând o stabilitate cu temperatura de până la 60oC.

În continuare se prezintă un exemplu de amplificator din seria amplificatoarelor de linie: LEA-300; LEA-300D; LBA-300; LBA-300D.

LEA-300 este amplificatorul de bază al seriei ce conține un atenuator independent de frecvență, potențiometru de tilt, ambele reglaje putându-se efectua manual în mod continuu.

Parametrii tehnici ai acestui amplificator sunt:

-număr de ieșiri: 1;

-reglaj manual atenuator: minim 1dB;

-reglaj manual tilt: minim 16dB;

-câștig: maxim 32dB;

-răspuns în frecvență: dB;

-pierdere de întoarcere la intrare: 18dB;

-gamă dinamică: 63dBV;

-putere absorbită de rețea: max 14W/220V%AC 50Hz2Hz;

-domeniu temperatură lucru: -20oC60oC.

Acest tip de amplificator este prevăzut cu conectoare de cablu coaxial.

Spre deosebire de acest amplificator, LEA-300D este prevăzut la ieșire cu un distribuitor de semnal, restul parametrilor rămânând identici, cu excepția câștigului de 28dB.

Interpretarea codului de model:

2.5 Amplificatoare de linie pe două căi de transmisie

Aceste amplificatoare se caracterizează prin posibilitatea de a amplifica două semnale cu benzi de frecvență diferite în cele două sensuri după cum se observă și din schema de principiu prezentată mai jos:

Fig. 18

unde MSC reprezintă un control manual de înclinare, iar Ac reprezintă un atenuator controlat în tensiune a cărui atenuare se obține din prescrierea nivelului la ieșirea amplificatorului, prin intermediul buclei de reacție realizate cu un tap și blocul de control automat al nivelului. În structura acestui amplificator se observă două blocuri de amplificare de tipul celor prezentate în paragraful anterior. Primul bloc delimitat de in1-diplexor1-Ac-A1-diplexor2-out1 stabilește amplificarea pe direcția downstream încadrată în banda 55300MHz, iar al doilea bloc delimitat de in2-diplexor2-A2-diplexor1-out2 determină amplificarea pe direcția upstream încadrată în banda 530MHz. Din punct de vedere funcțional și constructiv fiecare bloc este identic cu amplificatorul prezentat în paragraful anterior. Diplexoarele reprezintă un grup de filtre care au rolul de a separa banda de frecvență superioară de cea inferioară. Atenuatorul Ac este un atenuator realizat cu diode PIN. La ieșirea atenuatorului cu diode PIN este plasat un bloc de reglare manuală a înclinării MSC, bloc ce reduce erorile, datorate diferenței între nivelul la 300MHz și 55MHz, sub 1dB. Prin tap-ul (cu atenuare de 10dB) dela ieșirea amplificatorului se preia o parte de semnal necesară blocului de control automat al nivelului ce conține la intrare un filtru în /4 urmat de un integrator. Acest etaj de control automat al nivelului furnizează atenuatorului cu diode PIN Ac o tensiune continuă proporțională cu amplitudinea semnalului de la ieșirea amplificatorului A1. Performanțele acestui etaj de control automat al nivelului sunt dependente de temperatură, deci se impune corecția cu temperatura utilizând un detector de temperatură.

Nivelul semnalului prin cablu se poate modifica cu temperatura, datorită dependenței cu temperatura a atenuării cablului. Pentru a realiza corecția acestei variații de nivel în rețea se introduc două purtătoare pilot amplasate la capetele benzii de frecvență utilizate, una de frecvență ridicată, iar alta de frecvență scăzută. Aceste două purtătoare sunt transmise către stația centrală și sunt obținute cu ajutorul unor oscilatoare bazate pe bucle PLL (Phase Locked Loop) a căror frecvență de intrare este preluată de la generatorul de purtătoare a stației centrale. În diferite puncte din rețea, aceste purtătoare pilot sunt testate automat, în vederea reglării nivelului de la ieșirea amplificatorului ținând cont de variația cu temperatura.

În continuare se prezintă două astfel de amplificatoare de linie pentru două căi de transmisie: LEA-2W-PS220, LEA-2W-PS42. aceste amplificatoare sunt identice, cu precizarea că LEA-2W-PS42 este alimentat de la o sursă în comutație de tensiune, iar LEA-2W-PS220 de la o sursă liniară de tensiune.

Date tehnice:

-bandă de frecvență:

-upstream direction: 511 sau 532MHz;

-downstream direction: 47304MHz;

-pierdere de întoarcere la intrare: minim 18dB;

-pierdere de întoarcere la ieșire: minim 18dB;

-domeniu de reglaj manual nivel: minim 18dB;

-domeniu de reglaj manual tilt:

-upstream direction: minim 8dB;

-downstream direction: minim 16dB;

-domeniu de reglaj automat nivel: minim 10dB tipic 12-15dB;

-dependență de temperatură a reglajului nivelului: 0,5dB

pentru domeniul de temperatură: -2060oC;

-viteză de creștere a reglajului nivel: 4dB/s;

-tensiune stabilizată intern: V;

-curent absorbit: maxim 470mA;

tensiune alimentare rețea:

2.6 Cabluri coaxiale

Cablul coaxial este o linie de transmisie realizată din două conductoare concentrice. În figura următoare se prezintă o vedere de ansamblu a unui astfel de cablu coaxial:

Fig. 19

Cele două conductoare concentrice (conductorul central și tresa metalică) sunt separate între ele printr-un material plastic cu proprietăți dielectrice și izolatoare foarte bune. Tresa metalică este învelită de manta realizată din PVC sau polietilenă. Există cabluri cu mai multe trese metalice și dielectrici, acestea fiind destinate unor aplicații mai speciale (pretențioase). Tresa metalică este realizată din cupru lițat împletit, realizând un ecran. Unele modele de cabluri dielectrice au un dielectric ce păstrează un spațiu gol, între conductorul central și manta. Cele mai utilizate, în general, sunt cablurile cu dielectric compact. Conductorul central poate fi realizat din cupru masiv sau din fire de cupru lițate. Conductorul central realizat din cupru masiv are pierderi mai mici decât cel din cupru lițat. Performanțele cele mai ridicate le asigură cablurile cu conductor central masiv, dielectric compact din polietilenă spongioasă iar conductorul exterior (tresa metalică) este o folie metalică sudată longitudinal.

Secțiunea unui cablu coaxial este prezentată în figura de mai jos:

Fig. 20

unde D este diametrul conductorului exterior (tresa metalică) iar d este diametrul conductorului central.

Impedanța caracteristică Z0 a unui cablu coaxial este dată de relația următoare:

Se observă că impedanța unui cablu coaxial depinde în mod esențial de diametrele conductoarelor și nu de lungimea acestuia. Impedanța unui cablu coaxial este mică, sub 100. În rețelele de televiziune prin cablu, impedanța este de 75.

Constanta de propagare a unei linii de transmisie caz particular: cablu coaxial este:

=+j

unde reprezintă constanta de atenuare, [Nep/m](1 Nep=0,68dB);

reprezintă constanta de fază, [rad/m].

Constanta de atenuare, în cazul unei conductanțe lineice G scăzute, este dată de relația:

unde R reprezintă rezistența lineică a liniei (cablului).

De exemplu cosiderăm un cablu coaxil cu :

-rezistența lineică R=6,9/m;

-impedanța caracteristică Z0=75, rezultă o constantă de atenuare:

=0,046Nep/m=0,0315dB/m=3,15dB/m.

Cablurile coaxiale, din punt de vedere al ecranării sunt caracterizate de coeficientul de ecranaj SM. Dacă prin cablu avem un semnal de amplitudine dată, iar lângă cablu se pune o antenă adaptată, de aceeași lungime de undă cu semnalul de radiofrecvență din cablu, diferența dintre nivelul semnalului din cablu și nivelul semnalului indus în antenă reprezintă coeficientul de ecranaj SM.

În continuare se prezintă două exemple de cabluri coaxiale folosite în rețelele CATV:

1. F11 SSYM

-atenuare300MHz: 7,38dB/100m;

-atenuare55MHz: 3,15dB/100m;

-coeficient de ecranaj pt. 50450MHz: 85dB;

-coeficient de variație cu temperatura al atenuării: 0,1%/oC.

2. F660 BVM

-atenuare300MHz: 11,64dB/100m;

-atenuare55MHz: 5,25dB/100m;

-coeficient de ecranaj pt. 50450MHz: 75dB;

-coeficient de variație cu temperatura al atenuării: 0,1%/oC.

Capitolul 3.

1. STAȚIA CENTRALĂ HEADEND

Stația centrală sau capul de rețea (HEADEND) reprezintă elementul principal al unei rețele CATV și reprezintă echipamentul conectat între antenele de recepție aeriene sau sursele de semnal interne și sistemul de distribuție a semnalului. Echipamentul tipic conține amplificatoarele semnalului preluat de la antene, convertoare de frecvență, generatoare de purtătoare și sistemul de control asistat de microprocesor.

În principiu, schema unei stații „ cap de rețea” conține, pentru recepția unei emisiuni terestre, un receptor VHF sau UHF, după caz, urmat fiind de un modulator Tv și de un combinor care permite însumarea mai multor emisiuni recepționate pe un același traseu. La ieșirea combinorului se poate monta un filtru trece bandă, care permite separarea grupului de canale formate la ieșirea altor combinori similari. În cazul recepției unor emisiuni de pe satelit, fascicolul de canale recepționate este adus la un distribuitor de înaltă frecvență, care permite distribuirea canalelor recepționate dorite, la receptoarele corespunzătoare de satelit, de la care se trece la modulatoare Tv, cu un traseu ulterior similar cu cel parcurs de către programele recepționate de la stațiile terestre.

Numărul de programe satelitare și terestre recepționate și prelucrate pentru a fi transmise pe traseul comun al rețelei de distribuție depinde de posibilitățile de recepție în amplasamentul stației cap de rețea și este limitat superior de parametrii de intermodulație și de raportul semnal/zgomot, parametrii admiși pe rețea și la priza de utilizator. Ieșirile filtrelor de bandă se însumează într-un combinor comun. La ieșirea comună, generală a acestuia, se obține fascicolul de canale în forma în care se va transmite în rețea de către abonați. Pentru a permite transmiterea pe mai multe trasee magistrale, ieșirea combinorului comun se poate conecta la un distribuitor care realizează repartizarea fascicolului de canale alcătuit pe mai multe cabluri magistrale.

Pe traseele magistrale de cabluri se pot insera, din loc în loc, amplificatoare de bandă largă. Cu ajutorul acestora, nivelul semnalului în rețea este menținut în limitele corespunzătoare, deși fiecare amplificator introdus realizează simultan cu amplificarea semnalului și o înrăutățire a semnalului semnal/zgomot și are contribuția sa proprie la intermodulațiile din rețea. Totodată, prin combinarea corespunzătoare a caracteristicilor de amplificare a amplificatoarelor inserate pe liniile magistrale se poate compensa, cel puțin parțial, atenuarea semnalului pe care o introduce segmentul de cablu magistral montat între două amplificatoare și care crește exponențial cu frecvența. Din liniile magistrale, în puncte convenabil alese, prin intermediul unor distribuitori sau splittere se separă semnalele dirijate pe cablurile secundare. Deoarece distribuitoarele sunt dispozitive neselective cu frecvența, întreg fascicolul de canale format la stația cap de rețea și transmis pe traseele magistrale se va regăsi și pe liniile secundare și va ajunge până la distribuitorul de abonat. Este evident că, dacă din anumite motive nu se dorește ca o parte dintre programele transmise pe linia magistrală să ajungă la grupul de utilizatori conectați la o linie secundară de distribuție, la intrarea în linia secundară de distribuție se pot monta filtre de cale care să realizeze rejectarea semnalelor nedorite pe traseul considerat. Același procedeu se poate realiza, în principiu, și la ieșirea din linia secundară. În general însă, filtrele performante de înaltă frecvență reprezintă componente relativ scumpe și utilizarea lor poate fi evitată prin introducerea unor procedee de codare-decodare a programelor, conform cărora întreg pachetul de canale format la stația cap de rețea se transmite până la priza de abonat iar canalele care au un caracter special de difuzare sunt codate, astfel încât utilizatorul le poate obține doar dacă are acces la cheia de decodare a programelor.

Nivelurile de intrare la echipamentele de recepție ale stației cap de rețea trebuie asigurate în conformitate cu cerințele pe care le prezintă fabricantul de echipament. Aceasta înseamnă selectarea tipului de antenă folosit pentru recepție și punerea sa în concordanță cu atenuarea pe cablul coaxial care conectează antena cu echipamentul de recepție, astfel încât nivelul semnalului necesar la intrarea în echipamentul de recepție să fie asigurat. Selectarea tipului de antenă și caracteristicilor acesteia mai pot fi dictate și de condițiile de recepție în amplasamentul stației. De exemplu, uneori este necesar să se evite recepția nedorită a unor câmpuri perturbatoare pe o anumită direcție, caz în care este necesar să se ia măsuri pentru ca antena să realizeze o atenuare suplimentară pe direcția considerată. Semnalul recepționat de către fiecare echipament al stației cap de rețea este transpus pe un canal de televiziune din normele D sau B, dacă transpunerea are loc în banda de frecvențe de până la 300MHz (pe canalele atribuite pentru transmiterea prin radiodifuzare precum și pe canalele speciale, destinate doar transmisiunilor pe cablu) sau pe un canal din norma G (pe unul din canalele speciale cuprinse între 300MHz și 446MHz destinate transmisiunilor pe cablu, sau pe unul dintre canalele cuprinse între 470MHz și 790MHz). În toate cazurile, din planul de utilizare a canalelor pentru transmiterea pe rețea, se evită folosirea acelor canale care în zona în care este amplasată rețeaua CATV sunt folosite pentru transmiterea prin radiodifuzare a unor programe de televiziune locale. Se evită, de asemenea, pentru transmiterea pe rețea, folosirea canalelor de televiziune care se suprapun peste canale de radiodifuziune sonore din benzile UUS, folosite pentru radiodifuzare terestră în zona de amplasare a rețelei de CATV. Cu aceste condiții îndeplinite, prima acțiune în calcularea unei rețele CATV este stabilirea numărului de canale de televiziune și eventual radiodifuziune, care vor fi ocupate pentru transmisiunea pe rețea, precum și distribuția acestora în spectru, cu respectarea constrângerilor de folosire a canalelor pentru amplasamentul considerat.

La stația cap de rețea este necesar să fie asigurată valoarea impedanței de intrare, adică adaptarea impedanței de lucru a antenei cu a cablului de coborâre care realizează conectarea între echipamentul de recepție și antenă. De obicei, impedanța cu care se lucrează în rețele CATV este 75, impedanță pe care trebuie să o aibă cablurile, distribuitoarele și amplificatoarele folosite.

O rețea de distribuție poate să conțină, în principiu, trasee, magistrale, linii secundare și linii locale. Pentru fiecare dintre acestea, tipul de cablu coaxial folosit poate fi diferit, cu condiția ca, pe porțiunea folosită, tronsonul de cablu să satisfacă următoarele criterii:

-impedanța cablului să fie cea stabilită ca impedanță de lucru a rețelei;

-atenuarea liniară introdusă de acestea să permită menținerea nivelului de semnal pe traseul respectiv la valori mai mari decât nivelul minim admis pe tronsonul considerat;

-atenuarea de ecranare a cablului să fie mai mare decât valoarea necesară pentru a realiza ecranarea necesară.

Ramificarea rețelei, alimentare cu program a linilor secundare sau a liniilor de abonat, se realizează prin intermediul unor circuite distribuitoare de bandă largă, montate în punctul de ramificare. Pot exista două situații:

-folosirea unor circuite de divizare a semnalului în părți egale; puterea de semnal incidentă la intrarea dispozitivului este împărțită în părți egale (două până la opt părți egale). Procedeul se poate folosi în punctele terminale ale unor tronsoane magistrale. Dacă se adoptă varianta de distribuitor cu împărțirea puterii în două părți egale, semnalul la intrarea în fiecare dintre liniile cuplate la ieșirea distribuitorului va fi cu aproximativ 3dB mai mic decât semnalul de la intrarea distribuitorului. Un exemplu de astfel de dispozitiv este cuplorul de 3dB. Avantajul folosirii unor cuploare de 3dB pentru împărțirea puterii de semnal în două părți aproximativ egale îl reprezintă obținerea unui nivel de semnal relativ ridicat la intrarea liniei de ieșire din cuplor. Dezavantajul principal al folosirii cuploarelor de 3dB pentru divizarea semnalului constă în faptul că, o defecțiune pe una dintre liniile de ieșire conectate la cuplor se resimte asupra liniei de ieșire rămasă nedefectă, precum și asupra liniei de intrare a distribuitorului;

-folosirea de distribuitoare, cu extragerea din semnalul transportat pe linia principală a unei fracțiuni stabilite. Se utilizează cuploare cu valori uzuale de cuplaj de 6,10,20dB, funcție de nivelul de semnal necesar la ieșirea cuplată. Cu cât cuplajul este mai slab (valoarea sa absolută este mai mare), influența comportării liniei conectate prin cuplaj asupra liniei principale (linia din care, cu ajutorul circuitului de divizare, se extrage semnalul necesar) este mai redusă. Pentru cuplaje de ordinul a 20dB efectul este practic nesesizabil, iar pentru cuplaje de 10dB efectul este, în cele mai multe cazuri, nesemnificativ. Evident, prin folosirea unor distribuitoare cu cuplaje slabe, nivelul obținut la intrarea în linia cuplată scade, deci amplificarea realizată pe linia respectivă va trebui să fie mai mare.

Fig. 21

Fiecare canal conține un receptor individual, un demodulator și un remodulator. Demodulatoarele furnizează la ieșire semnalul video de 1VVV și semnalul audio însoțitor. Receptoarele de intrare sunt echipate cu echipamente de reglaj automat al nivelului cu limitare de nivel, bazate pe detecția nivelului semnalului modulat, asigurându-se o calitate superioară semnalului audio-video. Semnalele audio-video remodulate sunt transmise sistemului de distribuție prin cuploare direcționale.

În continuare se prezintă un exemplu de HEADEND STC 800 cu parametrii cei mai importanți:

-număr de canale: 8;

-bandă de frecvență intrare satelit: 9501750MHz;

-frecvențe intrare terestre: FIF: C2C4, C5C12;(CCIR)

R1R12(OIRT);

UIF: C21C60;

-acord fin: 125KHz;

-nivel intrare: 4780dBV;

-frecvență intermediară: 479,5MHz;

-bandă FI comutabilă: 16/24MHz;

-bandă de bază: 20Hz10MHz;

-bandă video: 20Hz5MHz;

-deviație de frecvență: 16/22,5MHz;

-polaritate: pozitivă/negativă;

-bandă audio: 40Hz15KHz;

-purtătoare sunet: 5,00…9.99MHz;

-FI sunet purtătoare principală: 280KHz;

-FI sunet subpurtătoare: 130KHz;

-dezaccentuare: 50s/75s;

-frecvențe de ieșire: FIF: C2C4, C5C12, S6S20;

-nivel ieșire: 110dBV;

-consum: 70W;

-temperatură ambiantă: -20oC50oC.

3.1 Determinarea nivelului de intermodulații din rețea

Intermodulațiile care se produc în rețeaua de distribuție pe cablu a programelor sunt datorate în principal neliniarităților componentelor active existente în rețea. Intermodulațiile pe ansamblul rețelei se determină prin însumarea contribuției fiecărui element neliniar conținut între capul de rețea și priza de utilizator. Pe fiecare traseu intermodulația se calculează până la priza de utilizator. Matematic, valoarea nivelului intermodulației reprezintă raportul, exprimat în dB, inter nivelul semnalului util și nivelul produselor de intermodulație într-un punct considerat din rețea, în caz particular, la priza de utilizator. Deși poate fi de interes, determinarea produselor de intermodulație la fiecare bornă de utilizator, totuși un asemenea mod de abordare nu este practic util, dat fiind cantitate mare de calcule necesare și în cele mai multe cazuri, inutilitatea unor asemenea informații. Pentru analizarea informațiilor rețelei, este însă necesară cunoașterea cel puțin a valorii nivelului intermodulației în cazul cel mai defavorabil care poate exista în rețeaua considerată. Uzual, normele de funcționare ale rețelelor, determinate de performanțele de ansamblu impuse, stabilesc un nivel maxim al nivelului intermodulației, care nu trebuie depășit în nici un punct al rețelei. Deci, este suficient să se stabilească punctele rețelei pentru care acest nivel se estimează să fie maxim și să se determine nivelurile de intermodulație în aceste puncte, cu condiția ca acestea să nu depășească limitele admise. În cazul în care există depășiri, acestea trebuie eliminate, fie printr-o reconfigurare a rețelei, fie prin utilizarea unor componente de rețea care să permită menținerea nivelului de intermodulație în limitele admise.

Într-o rețea, produsele de intermodulație sunt generate de elementele neliniare. Astfel, în conformitate cu structura generală prezentată pentru rețeaua de distribuție, singurele elemente capabile să realizeze produsul de intermodulație sunt stația cap de rețea și amplificatoarele de semnal inserate între aceste stații și utilizatori, deci prin evidențierea amplificatoarelor se realizează și stabilirea surselor de produse de intermodulație în rețea.

Produsele de intermodulație ale unui amplificator sunt funcție de punctul de funcționare în care se situează operarea amplificatorului. Nivelul de intermodulație la bornele de intrare ale receptorului reprezintă însumarea produselor de intermodulație realizate de către fiecare amplificator în parte, întâlnit pe traseul dintre capul de rețea și utilizator:

unde s-a utilizat notația generică PXMA care reprezintă raportul purtătoare pe produse de intermodulație pentru un amplificator oarecare. Prin „stație” se înțelege stația cap de rețea, iar „ai” reprezintă amplificatorul i din lanțul de amplificare considerat.

În rețelele uzuale de distribuție pe cablu se utilizează, de obicei, două sau trei tipuri de amplificatoare, funcție de tronsonul de rețea pe care sunt instalate. Pe lângă amplificatoarele de linie magistrală și amplificatoare de linie secundară se pot adăuga, în unele cazuri speciale, amplificatoare de casă (abonat). Fiecare dintre tipurile de tronson se realizează, de obicei, cu un tip corespunzător de amplificator. De regulă nivelurile de intrare, respectiv nivelurile de ieșire pentru un același tip de amplificator (de linie magistrală, de linie secundară, etc.) sunt menținute aproximativ constante. În acest caz relația de mai sus devine:

în care prin indicele „m” s-a notat tipul de amplificator pentru linia magistrală, prin indicele „s” tipul de amplificator pentru linia secundară și prin indicele „l” tipul de amplificator local (de casă) și prin Nm, Ns, Nl, s-au notat numărul de amplificatoare pe linia magistrală, numărul de amplificatoare pe linia secundară, respectiv numărul de amplificatoare de casă. În mod uzual, numărul de amplificatoare de casă, Nl, într-o rețea este 0 sau 1.

Valorile PXMA utilizate în calculul relațiilor de mai sus reprezintă valori de catalog sau valori deduse din valorile de catalog pentru fiecare tip de amplificator. Valoarea de catalog este indicată pentru un anumit punct de funcționare al amplificatorului iar utilizarea acestuia în alt punct de funcționare implică modificarea corespunzătoare a valorii de calcul folosite. Astfel, dacă pentru un amplificator este cunoscută valoarea de catalog pentru PXM, valoare notată prin PXMc, valoarea real utilizată în relațiile de mai sus, notată generic prin PXMA, este reprezentată prin relația:

unde prin OLNOM se notează nivelul de ieșire al amplificatorului iar prin OLMAX nivelul maxim de ieșire indicat în catalog pentru tipul de amplificator respectiv. În relația de mai sus intervine și numărul de canale transmise de amplificatorul respectiv. Astfel „P” reprezintă numărul de canale transmise de către amplificator iar „p” este numărul de canale pentru care catalogul prezintă valoarea PXMc (valoare de catalog).

O valoare acceptabilă pentru nivelul de intermodulație în rețea, pentru punctele cele mai defavorabile este de ordinul a 55dB.

3.2 Stabilirea raportului semnal/zgomot în rețea

În anumite puncte ale unei rețele de distribuție pe cablu a semnalelor de radiodifuziune și de televiziune este necesară determinarea valorii raportului semnal/zgomot. Calculul este necesar pentru a se estima calitatea semnalului în diferite puncte ale rețelei și în mod particular la priza de utilizator. Raportul semnal/zgomot nu trebuie să scadă în nici un punct al rețelei sub o valoare minim admisibilă determinată din condițiile de calitate a semnalului. Deoarece zgomotul pe un traseu al rețelei se cumulează, este ușor de înțeles că, pe orice traseu ales între stația cap de rețea și priza de abonat, valoarea cea mai defavorabilă se obține la priza de abonat.

Modul de analiză al traseului între capul de rețea și priza de abonat este același cu cel utilizat pentru analiza intermodulațiilor în rețea. Se pun în evidență cele patru secțiuni ale traseului și anume: capul de rețea, tronsonul de linie magistrală, tronsonul de linie locală și secțiunea de amplificare de casă (dacă există). Calculul raportului semnal/zgomot se face luându-se în considerație puterea semnalului și puterea zgomotului. Se poate scrie deci expresia generală a raportului semnal/zgomot pe un traseu oarecare sub forma:

S/Zgtotal =

Însumarea se realizează luând în considerare toate amplificatoarele aflate pe traseul cuprins între stația cap de rețea și punctul în care se analizează raportul semnal/zgomot. În cazul în care este respectată împărțirea formală a traseului pe secțiuni iar pe fiecare secțiune de traseu, amplificatoarele funcționează cu niveluri de intrare apropiate, expresia de mai sus devine:

unde pentru Nm, Ns, Nl s-au notat numărul de amplificatoare pe linia magistrală, pe linia secundară și de amplificatoare de casă iar prin S/Zgam, S/Zgas, S/Zgal, s+au notat respectiv rapoartele semnal/zgomot pentru tipul de amplificator de linie magistrală, linie secundară și amplificator local utilizați. Prin transformări elementare relația de mai sus devine:

unde S/Zgstație, S/Zgm, S/Zgs, S/Zgl reprezintă contribuția la raportul semnal/zgomot la priza de utilizator al stației cap de rețea, respectiv al secțiunilor de linie magistrală, linie secundară și linie locală aflate pe traseul considerat. În relația de mai sus raportul semnal/zgomot pentru fiecare secțiune de linie este legat de raportul semnal/zgomot al tipului de amplificator utilizat și de numărul de amplificatoare din lanț prin relația:

S/Zgsect=S/Zga – 10logN

unde prin S/Zgsect s-a notat raportul semnal/zgomot realizat pe o anumită secțiune de linie iar prin N numărul de amplificatoare de același tip, care sunt utilizate pe secțiunea respectivă de linie. De exemplu, în cazul secțiunii de linie magistrală, relația de mai sus devine:

S/Zgm=S/Zgam – 10 logNm

și în mod similar pentru celelalte secțiuni de traseu. Raportul semnal/zgomot pentru un tip de amplificator este un parametru care se dă în cataloage, iar valoarea efectiv utilizată pentru calcul rezultă din relația:

S/Zga=NS – NRzg – NRR

în care prin NS s-a notat nivelul de semnal utilizat de către amplificatorul respectiv pentru care se obține un anumit factor de zgomot NRzg iar NRR reprezintă zgomotul produs de impedanța de referință a traseului pe care este

montat amplificatorul, un caz particular valoarea pentru R este 75.

3.3 Determinarea puterii radiate de rețea

Deoarece nici o componentă a rețelei pe care se transportă semnalele de la stația cap de rețea până la receptor nu este ideal ecranată, în apropierea rețelei va fi radiat un câmp electromagnetic nedorit, care va fi perturbator pentru echipamentele de radiocomunicații aflate în vecinătatea rețelei. Este necesar să se verifice valoarea câmpului electromagnetic radiat în diferite puncte ale rețelei. Dacă valoarea calculată depășește o limită admisă ca acceptabilă, este necesar să se ia măsuri, pentru ca în secțiunea de calcul a rețelei, valoarea să fie sub limita admisă. Componentele cele mai susceptibile de a produce radiații perturbatoare sunt distribuitoarele de semnal și cablurile, dacă se presupune că amplificatoarele și stația cap de rețea sunt corespunzător izolate, deci este rațional ca radiația parazită să se evalueze în vecinătatea acestor componente. În cele mai multe cazuri, fabricanții de cabluri menționează în prospecte valoarea factorului de ecranare, deci se poate calcula puterea radiată dacă se cunoaște nivelul de semnal în cablu în zona de calcul. Uzual, pentru puterea radiată de către componentele rețelei se fixează, ca limită superioară acceptabilă din punct de vedere al radiațiilor parazite, valoarea de 100pW.

Se pot adopta două moduri de calcul, unul optimist și altul pesimist. În modul de calcul optimist, fiecare canal transmis în rețea se consideră ca fiind independent, deci calculul se realizează pentru puterea transmisă pe rețea pe un canal. În calculul pesimist, mai apropiat de realitate și mai prudent, se consideră că puterile transmise pe fiecare canal în parte se însumează în rețea și că, deci, trebuie considerat efectul global realizat prin însumarea puterilor.

În cazul în care canalele transmise pe rețea sunt considerate independente, calculul puterii de radiație se face ținând seama de factorul de ecranare al fiecărui element care produce câmp radiat precum și de nivelul de semnal pe canal la elementul considerat:

Ppert=Psemnal-Fecr

Unde Ppert reprezintă puterea perturbatoare realizată, Psemnal este puterea transmisă pe canalul util prin rețea, prin elementul de calcul iar Fecr este factorul de ecranare al elementului de rețea pentru care se calculează radiația perturbatoare. În mod obișnuit, valorile de putere sunt exprimate în dB în raport cu o unitate de referință (comandabil W sau mW) iar factorul de ecranare este exprimat în dB.

Dacă se cunoaște tensiune corespunzătoare semnalului transmis în rețea și impedanța caracteristică a cablului coaxial se poate calcula, pe diferite secțiuni ale cablului, puterea de semnal:

Psemnal=

Unde prin Umax s-a notat tensiunea maximă a semnalului și prin Z0 impedanța caracteristică a cablului sau a elementului de distribuție.

În cazul „pesimist” de evaluare a puterii radiate, se presupune că puterile pentru fiecare semnal în parte se însumează. Deci puterea utilizată pentru calcul va fi:

Ptotal=NPsemnal

Unde prin N s-a notat numărul de canale (programe) transportate prin rețea.

3.4 Calculul nivelului semnalului în rețea și a compensării în bandă

Pentru determinarea comportării semnalului în rețea este necesar să se analizeze atenuarea introdusă de diferitele elemente pasive (cabluri, distribuitoare) conectate între ieșirea unui amplificator (sau a capului de rețea) și intrarea următorului amplificator (sau priza de abonat). Deoarece atenuarea cablurilor crește cu frecvența, este indicat să se efectueze calculul la mai multe frecvențe din bandă, cel puțin la marginile benzii de lucru, pentru a se stabili dacă nivelul de semnal în rețea nu scade sub nivelul admis, sau dacă, la ieșirea amplificatoarelor acesta nu depășește valoarea acceptată ca maxim în rețea. Totodată este necesar ca variația nivelului de semnal într-o bandă dată să nu fie mai mare decât o limită admisă ca acceptabilă. În general, atenuarea introdusă de distribuitoare este relativ constantă cu frecvența, variațiile prezentate nedepășind valori de ordinul fracțiunilor de secundă. Deci contribuția principală la variația nivelului în bandă, în rețea, o au cablurile de distribuție și amplificatoarele. Nivelul de semnal asigurat la priza de utilizator, pentru toate canalele din bandă, trebuie să fie menținut în anumite limite determinate din condițiile de bună funcționare a receptorului. Dacă semnalele transmise în rețea de la capul de rețea au același nivel sau niveluri apropiate, este necesar să se realizeze o compensare a atenuărilor diferite (la diferite frecvențe) introduse de cablurile de distribuție. Cunoscându-se caracteristicile de amplificare ale amplificatoarelor, compensarea se realizează astfel încât valorile de semnal pentru fiecare canal din bandă să se încadreze în limitele acceptate.

3.5 Calculul radiției rețelei

Conform specificțiilor Ministerului Comunicațiilor, puterea radiată în orice punct al rețelei CATV trebuie să nu depășească valoarea de 10-10W.

Într-o rețea CATV orice element(amplificator, distribuitor, splitter, tap, cabluri) este considerat un dipol în /2 care emite un câmp radiat. Puterea maximă de 10-10W, emisă de dipol, ce are o impedanță de 75, la 3m distanță rezultă un câmp de 23,4V/m. Această situație corespunde zonei de câmp apropia care scade cu puterea a treia față de dipol.

Tensiunea maximă indusă în dipol(tensiune în gol) corespunzătoare puterii de 10-10W este dată de :

Dacă dipolului i se aplică o sarcină adaptată, atunci tensiunea scade la jumătate, adică cu 6dB, deci U=33dBV.

Orice element de rețea este caracterizat printr-un factor de ecranare SM exprimat în dB. Valoarea acestui factor este furnizată de producătorul elementului și are o valoare 75dB, pentru toate elementele de rețea CATV, în gama de frecvențe 50450 MHz.

Pentru a putea calcula radiația, este necesară tensiunea radiată Uradiat ce se poate determina în funcție de nivelul utilizat (se ia în calcul valoarea maximă), pentru componenta în cauză, și de factorul de ecranare, cu relația:

Câmpul radiat la 3m distanță de element se poate determina print-o relație de proporționalitate, funcție de câmpul maxim radiat admis 23,4V/m și de tensiunea radiată corespunzătoare puterii maxime radiate admise 10-10W astfel:

[V/m]

Componentele de rețea (amplificatoare, distibuitoare, etc.) se vor introduce în carcase metalice ceea ce conduce la o creștere a factorului de ecranare SM cu 5 până la 10dB. Pentru conectarea cablurilor se utilizează conectoare și mufe ce au un factor de ecranare 75dB. De asemenea toate ieșirile neutilizate, capete de linii, trebuiesc închise cu rezistențe terminale de 75, realizând astfel o adptare optimă și micșorând pericolul de apariție a radiațiilor și reflexiilor în aceste puncte.

Capitolul 4.

Bibligrafie proiect

1.Specificațiile privind rețelele de distribuție a programelor audiovizuale prin cablu Ministerul Comunicațiilor ;

2.ȘTEFAN VICTOR NICOLAESCU – Rețele de distribuție a programelor prin cablu, Editura Matrix Rom București, 1999 ;

3.EDMOND NICOLAU – Manualul inginerului electronist Radiotehnica vol.1, Editura Tehnică București, 1987 ;

4.Catalog 1990, 1991, 1992 RECEIVING ANTENAAS KATHREIN ;

5.Liviu Dumitru – Televiziunea prin cablu, Editura Teora, 1995 ;

6.Building components of cable television distribution networks – Instruction manual.