Instalacja zbiorcza z odbiorem z dwóch nadajników DVB-T2 - test anten DIPOL SMART i wzmacniacza kanałowego TERRA

W niniejszym artykule przedstawione zostały rzeczywiste wyniki pomiarów oraz sposób konfiguracji wzmacniacza kanałowego przy realizacji zbiorczej instalacji telewizji naziemnej DVB-T2 na około 70 gniazd końcowych. Ze względu na specyficzne warunki odbioru - 2 nadajniki, mocniejszy bliżej, słabszy dalej, zestaw antenowy oparto na antenach serii DIPOL SMART.
Do pomiarów wykorzystane zostały podstawowe funkcje najnowszego z linii mierników Signal, tj. ST-6986. Wykorzystano m.in. pomiar mocy sygnału, współczynnika błędu modulacji MER oraz funkcję obrazowania widma częstotliwości w paśmie UHF.
Efektem końcowym prac było uzyskanie równego poziomu sygnału dla wymaganych częstotliwości na wyjściu wzmacniacza. Na poniższych grafikach przedstawiono końcowe widmo częstotliwościowe sygnałów na wzmacniaczu oraz mierniku sygnału. W dalszej części artykułu opisano krok po kroku dojście do tego etapu.
Widmo częstotliwościowe we wzmacniaczu kanałowym Terra
Widmo częstotliwościowe na mierniku Signal
Główne założenia instalacji i koncepcja jej realizacji
Główne założenia instalacji:
  • odbiór 5 multipleksów DVB-T/DVB-T2 z dwóch nadajników. 4 multipleksy z z lokalnego nadajnika o mocy 100 kW (odległość 12 km), 1 multipleks z nadajnika o mocy 50 kW oddalonego o 50 km.
  • dystrybucja sygnału w zbiorczej instalacji telewizyjnej liczącej około 70 odbiorników.
Rozwiązanie:
  • zastosowanie zestawu antenowego składającego się z dwóch anten DIPOL SMART: model CITY dla odbioru lokalnego, model HORIZON dla odbioru z odległego nadajnika,
  • antena CITY pracująca w trybie pasywnym, antena HORIZON w zależności od parametrów odbieranego sygnału pracująca w trybie pasywnym lub aktywnym,
  • wykorzystanie wzmacniacza kanałowego TERRA PA420T w celu wyrównania poziomu sygnału dla wszystkich multipleksów oraz dystrybucji sygnału w instalacji zbiorczej.
Sprzęt wykorzystany podczas instalacji:
  • antena Dipol SMART City A2010
  • antena Dipol SMART Horizon A2230
  • wzmacniacz kanałowy Terra PA420T R82516
  • miernik sygnału Signal ST-6986 R10210
Antena telewizyjna DIPOL SMART CITY DVB-T2
Antena DIPOL SMART CITY A2010
Antena telewizyjna DIPOL SMART HORIZON DVB-T2
Antena DIPOL SMART HORIZON A2230
Wzmacniacz kanałowy PA420T FM+UHF+2xVHF/UHF TERRA z AGC programowany cyfrowo
Wzmacniacz kanałowy Terra PA420T R82516
Miernik sygnału DVB-T/T2(HEVC 10 bit)/C oraz DVB-S/S2 ST-6986 z wbudowanym tunerem, analizatorem widma oraz testerem optycznym
Miernik sygnału Signal ST-6986 R10210
Weryfikacja parametrów odbieranego sygnału za pomocą miernika Signal ST-6986.
Nadajnik nr 1 – odległość 12 km, moc 100 kW:
  • kanał 21 (474 MHz) MUX4,
  • kanał 22 (482 MHz) MUX3,
  • kanał 25 (506 MHz) MUX TVP,
  • kanał 43 (650 MHz) MUX 1.
Nadajnik nr 2 – odległość 50 km, moc 50 kW:
  • kanał 36 (594 MHz) MUX 2.
Ze względu na niewielką odległość miejsca odbioru od mocnego nadajnika, do odbioru kanałów z nadajnika nr 1 wykorzystano antenę DIPOL SMART CITY A2010 pracującą w trybie pasywnym. Wyniki pomiarów wykonanych za pomocą miernika Signal ST-6986 R10510 przedstawiono na poniższych zrzutach ekranowych:
Parametry odbiorcze są bardzo dobre. Dla multipleksów DVB-T2 (kanały: 21, 25, 43) uzyskano identyczną wartość współczynnika błędu modulacji MER wynoszącą 32,4 dB. Dla multipleksu DVB-T (kanał 22) wartość MER wyniosła 30,1 dB. W obu przypadkach uzyskane wartości są gwarancją poprawnego odbioru. Moc odbieranego sygnału wyniosła średnio 70 dBuV, co również zapewnia duży margines bezpieczeństwa odbioru.
Przy ustawieniu anteny CITY na nadajnik numer 1, odbiór MUX 2 (kanał 36) z nadajnika nr 2 okazał się niemożliwy. Ze względu na dystans 50 km oraz dużą odległość kątową między nadajnikami nie pomogło również przełączenie anteny CITY w tryb aktywny.
Spektrum częstotliwości (miernik ST-6986) dla anteny CITY skierowanej na nadajnik numer 1. Wyraźnie widoczne wyższe poziomy dla kanałów: 21,22, 25 oraz 43. Dla wybranego za pomocą markera kanału 36 z nadajnika numer 2 rejestrowana jest śladowa moc sygnału.
W związku z tym zestaw antenowy powiększony został o drugą antenę – DIPOL SMART Horizon A2230. Skierowanie jej na nadajnik nr 2 zaowocowało poprawnym odbiorem już w trybie pasywnym:
Widmo częstotliwości pokazuje znaczny wzrost mocy sygnału na kanale 36 z nadajnika numer 2 w stosunku do pierwszej anteny (CITY) skierowanej na nadajnik numer 1. Antena Horizon odbiera również sygnały ze zlokalizowanego względnie blisko nadajnika numer 1, przy czym ze względu na ustawienie jej na nadajnik numer 2, moc tych sygnałów jest niższa niż w przypadku anteny CITY.
Zaznaczyć należy, że uzyskana w trybie pasywnym względnie niska moc sygnału dla kanału 36. (poniżej 40 dBuV) może owocować problemami z odbiorem przy słabszej pogodzie. Ponadto, mając na uwadze chęć zastosowania wzmacniacza kanałowego PA420T Terra w celu dystrybucji sygnału do 70 odbiorników, należy wziąć pod uwagę fakt, że wymagany minimalny poziom sygnału na wejściu wzmacniacza to 50 dBuV. Zasadne jest wobec tego przełączenie anteny Horizon w tryb aktywny poprzez podanie napięcia DC 12 V na wbudowany w puszkę antenową wzmacniacz.
Moc sygnału wzrosła o 22 dB – do poziomu 58 dBuV. Jest to już moc, która powinna zapewnić stabilny odbiór oraz co równie ważne – moc wystarczająca do podania jej na wejście wzmacniacza Terra PA420T. Warto zauważyć, że przełączenie anteny w tryb aktywny nie pogorszyło jakości odbieranego sygnału – współczynnik MER pozostał na niezmienionym poziomie (27,9 dB).
Tak ustawiony i skonfigurowany zestaw antenowy gotowy jest do podłączenia do wzmacniacza kanałowego.
Zdecydowano się na wybranie modelu PA420T Terra ze względu na wbudowany zasilacz. Dodatkowe wejście UHF wykorzystać można w przyszłości, np. w celu podłączenia sygnału z modulatora (integracja systemu TV z systemem CCTV, itp.).
Podłączenie i konfiguracja wzmacniacza kanałowego Terra PA420T
Cyfrowy dwukanałowy wzmacniacz DVB-T z AGC at420 TERRA - wyprzedaż
Do podłączenia anteny Horizon wykorzystano wejście IN 1, do podłączenia anteny CITY wykorzystano wejście IN 2.
Wzmacniacz PA420T posiada możliwość zasilania przedwzmacniaczy antenowych zarówno na wejściu numer 1, jak i na wejściu numer 2 (oznaczenie DC OUT).
Do konfiguracji wzmacniacza wykorzystano aplikację TerrNet. Możliwości aplikacji oraz sposób konfiguracji wzmacniaczy kanałowych Terra przedstawiono szczegółowo na tym filmie:

Przed włączeniem napięcia DC OUT na wejściu IN 1, upewniono się, że odbierany przez antenę Horizon sygnał na kanale 36 ma zbyt słabą moc, aby pobudzić do pracy układ AGC wzmacniacza.
W tym celu dla wejścia IN 1 wybrano filtr na kanał 36, po czym przełączono się na graficzną wizualizację spektrum częstotliwości. Słupek zielony oznaczający moc sygnału na wejściu pokazał 50 dBuV. Jest to minimalna wartość sygnału jaka prezentowana jest w graficznym interfejsie aplikacji. Wszystkie sygnały o mocy niższej niż 50 dBuV (w tym przypadku 36 dBuV) będą są prezentowane w ten sposób. Słupek czarny to ustawiony na wzmacniaczu poziom wyjściowy (100 dBuV).
Zgodnie z przewidywaniami wzmacniacz nie działa poprawnie. Poziom sygnału dla kanału 36 jest zbyt niski, aby poprawnie wysterować układ wzmacniający. Potwierdzeniem tego faktu (oprócz braku sygnału na wyjściu) jest migająca czerwona dioda Error na obudowie urządzenia.
Przełączenie anteny Dipol SMART Horizon w tryb aktywny wymaga jedynie włączenia zasilania na wejściu IN 1 wzmacniacza.
Konfiguracja wejścia IN 1 wzmacniacza: kanał 36, włączone zasilanie przedwzmacniacza.
Po włączeniu przedwzmacniacza poziom moc sygnału wejściowego wzrosła do poziomu około 60 dBuV i osiągnęła wymagane minimum (50 dBuV). Wzmacniacz działa poprawnie.
Do skonfigurowania pozostało wejście IN 2, do którego podłączona została antena CITY skierowana na lokalny nadajnik emitujący MUXy na kanałach: 21, 22, 25 oraz 43.
Pełna konfiguracja wejść wzmacniacza PA420T Terra dla dwóch anten UHF podłączonych do wejść IN1 oraz IN2.Wejście IN1 – antena Dipol Horizon pracująca w trybie aktywnym, wejście IN2 – antena Dipol City pracująca w trybie pasywnym.
Zakładając tłumienie sygnału na poziomie około 40 dB przy podziale na 70 odbiorników, poziom wyjściowy wzmacniacza ustawiono na 100 dBuV. Wzmacniacz wyrównał moc dla wszystkich kanałów. Wbudowany układ AGC odpowiada za stabilizację sygnału wyjściowego w przypadku wahań mocy sygnałów wejściowych. Parametry potwierdzone zostały również pomiarem za pomocą miernika – moc kanałów: 21,22,25,43 oraz 36 została wyrównana do około 100 dBuV. Parametry jakościowe nie uległy pogorszeniu.