Podstawy projektowania instalacji zbiorczych TV

Rozwinięcie prezentowanego poniżej tekstu znaleźć można w artykule "Dostosowanie Antenowych Instalacji Zbiorczych (AIZ) do odbioru Naziemnej Telewizji Cyfrowej DVB-T"

Podstawowe wymagania dotyczące parametrów sygnału

| Podstawowe wymagania dotyczące parametrów sygnału | Etapy projektowania sieci |

| Zalecenia projektowe | Podstawowe pojęcia | Przykłady obliczeń |

Pomiarów należy dokonać miernikiem poziomu.

zalecany minimalny poziom na wyjściu gniazda abonenckiego Uabmin 62 dBuV (zależy od pasma)
zalecany maksymalny poziom na wyjściu gniazda abonenckiego Uabmax 80 dBuV (zależy od pasma)
minimalny odstęp sygnału do szumu S/Nmin 43dB (TV), 55dB (FM–stereo)
minimalny odstęp sygnału do szumów (produktów) intermodulacyjnych S/Imin 60dB, wymusza redukcję (obniżenie) maksymalnego poziomu na wyjściu wzmacniacza zgodnie z Tabelą 1

Tabela 1. Redukcja poziomu wyjściowego wzmacniacza w zależności od liczby kanałów.

liczba programów	2	3	4	5	6	7	8	12	16	20	24	28	36
redukcja poziomu [dB]	0	2	3,5	4,5	5	5,5	6	8	9,5	10,5	11,5	11,7	12,5

wszystkie programy powinny mieć taki sam poziom mocy
maksymalna różnica poziomów różnych sygnałów

- 3dB (dla sąsiednich kanałów)
- 6dB (w dowolnym paśmie o szerokości 60 MHz)
- 10dB ( w całym zakresie częstotliwości)

minimalna separacja pomiędzy dwoma odbiornikami - 44dB.
wszystkie parametry instalacji powinny być zachowane przez 95% czasu
zysk anten w przedziale częstotliwości kanału telewizyjnego i zakresu UKF-FM nie powinien zmieniać się o więcej niż 0,5 dB.

Etapy projektowania sieci:

| Podstawowe wymagania dotyczące parametrów sygnału | Etapy projektowania sieci |

| Zalecenia projektowe | Podstawowe pojęcia | Przykłady obliczeń |

1) Pomiar poziomów sygnału na wejściu wzmacniacza, na końcu kabla antenowego (pomiarów można dokonać miernikiem poziomu np. TM 3000 R10502, jego celem jest ustalenie, czy poziom jest wystarczający (Tabela 2) aby przy danym wzmocnieniu wzmacniacza można było uzyskać zakładany poziom w gniazdku abonenckim. W razie potrzeby stosujemy przedwzmacniacz antenowy.

Tabela 2. Minimalny poziom sygnału na wejściu wzmacniaczy wejściowych.

Zakres odbioru	UKF–FM (mono)	UKF–FM (stereo)	UKF–FM (stereo Hi–Fi)	TV I	TV II	TV III	TV IV	TV V
Minimalny poziom sygnału [dBmV]	43	51	61	53	53	54	55	56

2) Rozpoznanie miejsc w których możliwe jest umieszczenie urządzeń (wzmacniacze, odgałęźniki), jak również możliwości poprowadzenia przewodów.

3) Wybór rodzaju sieci, jest uwarunkowany dostępnością ciągów technologicznych, a przede wszystkim, założeniami dotyczącymi takich cech sieci jak: zapewnienie możliwości kontroli dostępu do sieci (pakietyzacja), czy dostępność zasilania.

4) Zgodnie z wybranym rodzajem sieci tworzymy jej schemat. Dla sieci odgałęźnej należy na każdej kondygnacji umieścić odgałęźnik, uwzględniając różnice poziomu na różnych piętrach poprzez stosowanie odgałęźników o różnych stopniach tłumienia sprzężenia i wtrącenia. Dla sieci rozgałęźnej odgałęźniki umieszczamy w jednym miejscu, który jest wspólny dla wszystkich pięter. Wszystkie klatki schodowe łączymy rozgałęźnikiem, względnie, jeśli liczba abonentów w klatce schodowej jest duża to stosujemy dodatkowe wzmacniacze. Powstaje wtedy instalacja dwustopniowa. Miejsce umieszczenia odgałęźnika powinno być w równej odległości od wszystkich dołączonych abonentów.

5) Obliczenie tłumienie L od wyjścia wzmacniacza budynkowego do wyjścia gniazda abonenckiego. Obliczenia wykonujemy aż do znalezienia tłumienia minimalnego Lmin (zazwyczaj jest to najbliższe wzmacniacza gniazdo) i maksymalnego Lmax (najdalsze gniazdo). Jeśli Lmin i Lmax jest niezgoda z zaleceniami należy skorygować plan sieci.

6) Do tłumienia L dodajemy wartość poziomu Uabmin oraz 3 dB rezerwy, pozwalającej na ewentualne dołączenie dwóch odbiorników. Otrzymaliśmy poziom Uba na wyjściu wzmacniacza.

7) Wartość maksymalnego poziomu wyjściowego wzmacniacza Ubamax otrzymamy pod dodaniu do Uba poprawki (Tabela 1) związanej z redukcją zniekształceń intermodulacyjnych, oraz 3 dB rezerwy, dzięki czemu w przyszłości można nawet dwukrotnie zwiększyć ilość programów przesyłanych w sieci kablowej.

8) Teraz należy dokonać regulacji zestawu wzmacniaczy kanałowych, aby dla wszystkich programów uzyskać identyczne poziomy napięcia.

Zalecenia projektowe:

| Podstawowe wymagania dotyczące parametrów sygnału | Etapy projektowania sieci |

| Zalecenia projektowe | Podstawowe pojęcia | Przykłady obliczeń |

w obrębie jednego odcinka wzmacniającego od punktu A do punktu B (wzmacniacz oraz wszystkie elementy tłumiące, aż do następnego wzmacniacza lub telewizora) wypadkowe wzmocnienie musi być równe zero, czyli różnica wzmocnienia A dB uzyskanego dzięki wzmacniaczowi oraz tłumienia wprowadzanego przez sieć L dB być równe zero, (L dB - A dB = 0),

Ilustracja pojęcia odcinka wzmacniającego

ze względu na zwiększone tłumienie przewodów dla większych częstotliwości należy stosować albo korektory, albo wzmacniacze z korekcją tłumienie kabla
jeżeli w sieci jest więcej niż jeden wzmacniacz połączony kaskadowo, to także musimy to uwzględnić podczas obliczania poprawki na zniekształcenia intermodulacyjne, przez dodatkowe obniżenie poziomów wyjściowych o 3 dB przy podwojeniu liczby wzmacniaczy, (2 wzmacniacze o 3 dB, 3 wzmacniacze o 4,7 dB, 4 – 6 dB, 4 – 6,9 dB)

należy obliczyć wypadkowe szumy sieci i odnieść je do S/Nmin, orientacyjnie prawidłowo zaprojektowane sieci zbiorcze z jednym wzmacniaczem posiadają współczynnik szumów tylko nieco większy niż typowy odbiornik telewizyjny, co oznacza iż pogarszają jakość sygnału w małym stopniu

nie powinno się stosować rozgałęźników do podziału sygnału pomiędzy wiele odbiorników, brak dopasowania odbiorników w całym zakresie częstotliwości oraz zakłócenia emitowane przez odbiornik mogą powodować zakłócenia innych odbiorników, odgałęźniki posiadają większą separację pomiędzy wyjściami abonenckimi, co zmniejsza przenikanie zakłóceń do innych odbiorników

sygnały UKF przesyłamy łącznie jako jeden kanał, a w obliczeniach uwzględniamy tylko sygnał najsilniejszy
raczej nie powinno się stosować wzmacniaczy pasmowych jako wzmacniaczy wejściowych, ze względu na możliwość wzmacniania sygnałów niepożądanych
należy stosować osobne anteny dla każdego programu, względnie grupować programy o zbliżonym poziomie

generalnie dla zakresu VHF stosuje się anteny o mniejszym zysku energetycznym, niż w zakresie UHF

wskazane jest by programy rozmieszczać z odstępem jedno– lub dwukanałowym (np. kanały 50, 52, 54, 56, 58 lub 51, 54 itp.), chyba że jest zbyt wiele programów, przy braku odstępu mogą pojawić się zakłócenia powodowane przez kanały leżące obok siebie, szczególnie w telewizorach starszej generacji, nie posiadających wystarczająco filtru pośredniej częstotliwości o wystarczającej selektywności, może pomóc wtedy ręczne dostrojenie się do kanału, aż do otrzymania dobrego obrazu, przy jego braku poziomowanie sieci musi być szczególnie dokładne

Pojęcie odstępu pomiędzy kanałami telewizyjnymi

najwłaściwsze są gniazda pasmowe, a nie szerokopasmowe, gdyż te wprowadzają większe tłumienie i nie zapewniają dobrej separacji pomiędzy wyjściami, np. pomiędzy telewizorem a radioodbiornikiem
nigdy nie zostawiamy wyjść urządzeń bez obciążenia, dotyczy to także ostatnich gniazd w sieci przelotowej, chyba że stosowane są specjalne gniazda końcowe

nigdy nie zostawiamy nie podłączonych wejść urządzeń, zwłaszcza jeśli są tylko sumowane z pozostałymi sygnałami, przykładem są wejścia sygnałów zewnętrznych we wzmacniaczu w zestawach do zbiorczego odbioru telewizji satelitarnej, wyjątkowo, jeżeli nieużywane wejścia posiadają dedykowaną regulację wzmocnienia to ustawia się ją na minimum, a wejście można zostawić nie podłączone

stosując wiele przedwzmacniaczy antenowych należy pamiętać o sprawdzeniu czy wydajność zasilacza jest wystarczająca, a napięcia zasilające prawidłowe, gdyż są czasem wymagają one zasilania napięciem 24 V
w dużych sieciach, o długich kablach jest wskazane stosowanie przemiany kanałowej w celu uniknięcia rozprowadzania programów na kanałach zajmowanych przez nadajniki naziemne

anteny i ich maszty muszą być bezwzględnie uziemione, to samo dotyczy wzmacniaczy i elementów instalacji takich jak odgałęźniki i rozgałęźniki
warto ustawić poziom programów UKF niższy o 10dB od programów telewizyjnych
sieć musi być obliczona, w przeciwnym wypadku mamy małą szansę by osiągnąć dobrą jakość

jeśli w sieci jest przesyłamy więcej niż 2 programy to obniżamy poziomy wyjściowe o 3dB przy podwojeniu liczby programów, o ile instrukcja wzmacniacza nie podaje inaczej
należy unikać rozprowadzania sygnałów w podanych parach kanałów

Tabela 3. Zestawienie nie zalecanych par kanałów (zakresów).

Sygnały zakłócające w kanale (zakresie)	1 TV	2 TV	UKF–FM	6 TV	7 TV	8 TV
Numer kanału zakłócanego	4	5	3	10	11	12

W przypadku rozprowadzania sygnałów w parach wymienionych w Tabeli 3 należy zwiększyć odsprzężenie pomiędzy dwoma sąsiednimi odbiornikami do wartości powyżej 54 dB, a wymienionych w tabeli 4 do wartości powyżej 50 dB. W obydwu przypadkach separację można zmniejszyć o tyle ile faktyczny poziom sygnału zakłócanego jest większy niż poziom minimalny.

Tabela 4. Zestawienie nie zalecanych par kanałów.

Zakłócający	Zakłócany
1	3,6,28,39,49,50,60
2	5,8,23,35,47,59
3	12,34,48
4	23,39,54
5	27,44,60
6	42
7	45
8	48
9	51
10	54
11	57
12	60
21	26
22	27
:	:
numer kanału zakłócanego jest o 5 wyższy niż kanału zakłócającego
:	:
54	59
55	60

Podstawowe pojęcia

| Podstawowe wymagania dotyczące parametrów sygnału | Etapy projektowania sieci |

| Zalecenia projektowe | Podstawowe pojęcia | Przykłady obliczeń |

O antenowych instalacjach zbiorczych (AIZ) można mówić w zasadzie wtedy, gdy wyrównywanie tłumienia sieci abonenckiej jest realizowane za pomocą jednego (centralnego) zestawu wzmacniaczy. W tym centralnym zestawie może być przy tym zastosowane kaskadowanie wzmacniaczy.

W przeciwieństwie do AIZ, sieci telewizji kablowej (TVK) odznaczają się tym, iż do wyrównywania tłumienia całej sieci musi być stosowanych wiele wydzielonych zestawów wzmacniaczy, rozmieszczonych w różnych miejscach sieci. Dodatkową cechą wielkich instalacji jest ich wielopoziomowość, czyli inaczej mówiąc struktura drzewiasta.

Antenowa instalacja zbiorowa (AIZ) – system odbioru i rozprowadzania sygnałów radiodyfuzyjnych w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej lub w grupach budynków sąsiadujących ze sobą.

Poziom mocy sygnału (poziom lub poziom sygnału) – stosunek mocy której poziom określa się, do mocy odniesienia wyrażony w decybelach (dB). Mocą odniesienia jest moc wywołana przez napięcie o wartości 1mV na rezystancji 75W . Poziom mocy jest zatem stosunkiem napięcia wywołującego moc do napięcia odniesienia 1mV (na rezystancji 75W ) wyrażonym w decybelach. Poziom 0dB (1mV) zapisywany jako 0 dBmV, odpowiada mocy wywoływanej napięciem 1mV na rezystancji 75W.

Inne poziomy mocy przy tych założeniach wyznacza się ze wzoru

P=20logU

gdzie: U – napięcie na rezystancji 75W wyrażone w mV.

Poziom sygnału radiofonicznego wyraża się wartością napięcia sinusoidalnego sygnału nośnego, zaś sygnału telewizyjnego – skuteczna wartością napięcia sygnału nośnego w szczytach impulsów synchronizujących.

Poziom natężenia pola – wartość natężenia pola wyrażona w decybelach (dB) w stosunku do natężenia 1mV/m, zapisywana w jednostkach (dBmV/m).

Maksymalny poziom wyjściowy – maksymalny poziom sygnału na wyjściu (na każdym jeśli jest więcej niż jedno) elementu czynnego, obciążonego impedancją znamionową, ograniczony wartością zniekształceń intermodulacyjnych lub skrośnych.

Rodzaje AIZ:

z jednym wzmacniaczem
z dwoma wzmacniaczami

Antenowa instalacja zbiorowa z jednym wzmacniaczem – antenowa instalacja zbiorowa, o liczbie do około 200 gniazd, w której do wzmacniania sygnałów jest przeznaczony jeden wzmacniacz lub jeden zestaw wzmacniający, instalacja przeznaczona jest dla budynków małych lub średnich

Antenowa instalacja zbiorowa z dwoma wzmacniaczami połączonymi kaskadowo - antenowa instalacja zbiorowa, o liczbie do około 1000 gniazd, w której wzmacnianie sygnałów odbywa się dwustopniowo, za pomocą kaskadowo połączonych wzmacniaczy lub zespołów wzmacniających zlokalizowanych w znacznej odległości od siebie, instalacja przeznaczona jest dla budynków dużych i grup budynków sąsiadujących ze sobą.

Typu AIZ:

AIZ z siecią rozdzielczą typu rozgałęźnego (gwiaździstego) o liczbie około 10-15 (a nawet 100-200) gniazd, o dobrych parametrach użytkowych, małe różnice poziomów pomiędzy poszczególnymi abonentami, skupienie elementów w niewielkiej liczbie miejsc

Sieć rozgałęźna

AIZ z siecią rozdzielczą typu odgałęźnego (nieprzelotowego), o liczbie do około 100- 200 gniazd, łatwa w budowie, z dobrą separacją abonentów

Sieć odgałęźna

Sieć przelotowa

AIZ z siecią rozdzielczą typu przelotowego o liczbie do około 100-200 gniazd, o znaczeniu historycznym, spotykana w blokach, bez możliwości pakietyzacji, często wykorzystywała gniazda odgałęźne z rezystorami, najczęściej pasmo było ograniczone do 230 MHz lub 606 MHz

AIZ z dwoma wzmacniaczami połączonymi kaskadowo (dwupoziomowa) o liczbie do około 1000 gniazd

Sieć dwupoziomowa

AIZ z siecią rozdzielcza typu mieszanego, z wyszczególnionych typów AIZ mogą być tworzone systemy mieszane, najczęściej spotykana w dużych budynkach lub sieciach

Podział wzmacniaczy stosowanych w AIZ:

– w zależności od zakresu częstotliwości roboczych:

wzmacniacz kanałowy – wzmacniacz sygnałów jednego kanału TV lub zakresu UKF–FM
wzmacniacz zakresowy – wzmacniacz sygnałów jednego zakresu TV
wzmacniacz wielozakresowy – wzmacniacz sygnałów dwu lub więcej zakresów TV
wzmacniacz szerokopasmowy – wzmacniacz sygnałów co najmniej dwóch zakresów TV, o ciągłej charakterystyce przenoszenia w obrębie pasma częstotliwości obejmującego te zakresy

– w zależności od sposobu regulacji wzmocnienia:

wzmacniacz bez regulacji wzmocnienia
wzmacniacz z ręczną regulacją wzmocnienia
wzmacniacz z automatyczną regulacją wzmocnienia

– w zależności od umieszczenia w sieci:

wzmacniacz wejściowy
wzmacniacz końcowy

– w zależności od sposobu zasilania:

wzmacniacz z zasilaniem miejscowym
wzmacniacz z zasilaniem zdalnym

Podział gniazd abonenckich w zależności od przeznaczenia do określonego typu sieci rozdzielczej:

gniazdo abonenckie przelotowe – o dużej wartości tłumienia odgałęzienia (sprzężenia), przeznaczone do stosowania w onie abonenckim jako pośrednie gniazdo pionu
gniazdo abonenckie końcowe – o dużej wartości tłumienia odgałęzienia (sprzężenia), przeznaczone do stosowania w pionie abonenckim jako ostanie gniazdo pionu, wyposażone w rezystor zakończeniowy
gniazdo abonenckie nieprzelotowe – o małej wartości tłumienia sygnału, przeznaczone do stosowania na końcu każdej linii abonenckiej

Przemiana kanałowa – przesuniecie programu z kanału pierwotnie zajmowanego na dowolny inny, np. kanał 28 na kanał 10.

Zastosowanie:

uniknięcie rozprowadzania programów na tych samych kanałach co wykorzystywane przez telewizję naziemną, pozwala to na zmniejszenie zakłóceń wywoływanych przez przenikanie sygnałów z zewnątrz
wykorzystanie kanałów o niższych częstotliwościach, często jedynych dostępnych w starych instalacjach dostosowanych jedynie do I, II, III i czasem IV zakresu

zmiana częstotliwości z zakresu pierwszej pośredniej częstotliwości satelitarnej (od LNB do tunera satelitarnego, 950 MHz - 2150 MHz) w celu uporządkowania planu częstotliwości, a także dla uniknięcia kolizji częstotliwości przy przesyłaniu programów z różnych satelitów i polaryzacji w sieci jednoprzewodowej bez użycia multiswitch’y

Rozprowadzanie programów radiowych UKF–FM, gdzie wszystkie programy radiowe są grupowane w jednym paśmie, najczęściej tak zwanym górnym (CCIR), lub coraz rzadziej w tak zwanym dolnym (OIRT).

Przemiana kanałowa umożliwia:

zgrupowanie pewnych programów, by móc stosować filtry pakietowe, pozwalające niektórym abonentom na dostęp jedynie do części programów. Zazwyczaj jest to spotykane w dużych sieciach kablowych, gdzie mogą być dostępne różne zestawy programów, zawsze podstawowym pakietem jest zestaw programów telewizji naziemnej
zwiększenie zasięgu sieci przez zwolnienie wyższych częstotliwości

Programy AM nie są obecnie rozprowadzane w instalacjach zbiorczych, chyba że po zmianie rodzaju modulacji na FM i przeniesieniu ich do pasma UKF. Zapewnia to odpowiednią jakość sygnału, niemożliwą do osiągnięcia przy transmisji programów w paśmie podstawowym, a także zwolnienie częstotliwości poniżej 50 MHz dla transmisji danych w kanale zwrotnym.

Przykład przemiany

Źródła:

PN 79/T–05210 Antenowe instalacje zbiorcze. Ogólne wymagania i badania
PKNMiJ Warszawa 1980
Załącznik nr.21 do rozp. Ministra Łączności z dnia 4 IX 1997 Wymagania techniczne dotyczące elementów składowych telewizji kablowej, Warszawa 1997

Przykłady obliczeń sieci rozgałęźnej i odgałęźnej

| Podstawowe wymagania dotyczące parametrów sygnału | Etapy projektowania sieci |

| Zalecenia projektowe | Podstawowe pojęcia | Przykłady obliczeń |