Учебное пособие 1897

При проектировании распределительной сети необходимо знать, не требуется ли подача постоянного напряжения, так как некоторые модели сплиттеров не позволяют этого делать.

Для компенсации вносимого затухания в состав сплиттера может входить усилитель. Такой сплиттер называется активным.

Принципиальная схема делителя на два представлена на рис.19,а. Он состоит из двух ферритовых сердечников с двумя отверстиями (трансфлюкторов), обмоток, резистора R и конденсатора С. На рис.19,б,в показаны принципиальные схемы делителя на три и четыре соответственно. Изза несимметричности схемы делитель на три имеет следующую особенность: на одном из выходов вносимые потери в два раза меньше, чем на двух других. Следует обратить внимание на то, что в делителях на четыре развязка между парными выходами примерно в два раза меньше, чем между непарными. В табл.13 представлены величины потерь в различных делителях.

Таблица 13 - Потери в различных делителях

В последнее время все чаще строят универсальные распределительные сети, работающие в диапазоне 5 - 2150 МГц, что позволяет передавать по ним сигналы, как эфирного телевизионного вещания, так и первой промежуточной частоты спутникового телевидения. Для реализации таких сетей необходимы соответствующие широкополосные устройства.

Особенностью приведенных схем делителей является возможность их использования (при обратном включении) в качестве широкополосных сумматоров, Однако величина потерь при этом не изменяется.

При использовании широкополосных делителей необходима так называемая «диодная развязка» по питанию, которая применяется в цепях питания (от нескольких источников, например, от спутниковых приемников) конверторов, переключателей типа поляризации и других устройств. Она несколько ухудшает электрические характеристики делителей, однако во многих случаях просто необходима.

Зарубежные и отечественные фирмы выпускают широкий ассортимент делителей для спутниковых распределительных сетей. Как правило, такие устройства изготавливаются на основе либо ферритовых элементов, либо кольцевых печатных схем. Кольцевые делители обеспечивают лучшую развязку между выходами и возможность работы с источниками сигналов

92

большой мощности. К их недостаткам можно отнести довольно большую неравномерность амплитудно-частотной характеристики.

Делители для спутниковых распределительных сетей выпускаются как с развязкой по питанию, так и без нее, В некоторых делителях питание подводится только через один выход. Стоимость делителей для спутниковых распределительных сетей сравнима со стоимостью широкополосных делителей.

При практическом использовании пассивных делителей на основе ферритовых элементов необходимо помнить, что эти приборы предназначены для работы в сетях с низким уровнем мощности. В линии с высоким уровнем мощности (например, после линейного усилителя с уровнем выхода более 120 дБ/мкВ) возможно резкое ухудшение электрических параметров делителя из-за перехода ферритовых элементов в нелинейный режим работы (насыщение). Применение специальных кольцевых делителей или, если это возможно, использование аттенюаторов обеспечивает в этих случаях лучшие результаты.

Коммутаторы (мультисвитчи)

Эти устройства предназначены для коммутации различных сигналов. Различают механические и электронные коммутаторы.

Механические переключатели позволяют производить подключение одного из двух входных сигналов. Особенностью их конструкции является значительная развязка между входами (до 90 дБ).

Электронные коммутаторы позволяют производить дистанционное переключение (например, поляризации, диапазонов частот и АР.) и различаются по типу исполнительного элемента, в качестве которого могут быть использованы:

-электромагнитное реле;

-PIN-диод;

-транзистор.

Комбинированное устройство, в состав которого входит несколько электронных переключателей, называется мультисвитчем (multiswitch).

Электромагнитное реле в зависимости от подаваемого напряжения производит соединение выхода с одним из двух входов. Такие схемы отличаются более низкой стоимостью и лучшими техническими характеристиками (хорошей развязкой между входами).

Применение PIN-диодов в качестве электронных переключателей позволяет пропускать и блокировать передаваемый сигнал. Переключение осуществляется путем изменения постоянного напряжения на p-n переходе, что увеличивает или уменьшает его внутреннее сопротивление.

Основным недостатком мультисвитчей с PIN-диодными переключателями является их чувствительность (особенно в недорогих моделях) к импульсным помехам от молний, электросварки, контактных линий электротранспорта, электропередач и др.

Всистемах коллективного приема практически не используются антенны

споворотным устройством. Для того чтобы абоненты такой сети могли при-

93

нимать сигналы с двух спутников, существуют модели мультисвитчей, в которых управление осуществляется путем изменения напряжения и подачи специального сигнала частотой 22 кГц. Интерфейс с таким выходом имеют практически все современные спутниковые приемники. Некоторые модели мультисвитчей имеют отдельный вход для подключения эфирной антенны.

Направленные ответвители (Тар)

Под направленными ответвителями понимают устройства, предназначенные для отвода части энергии сигнала от магистральной линии передачи, причем затухание сигнала в отводе (или отводах) нормируется. Нормирование затухания необходимо для выравнивания уровней сигналов в любой точке распределительной сети.

Ответвители бывают направленными и ненаправленными. Как правило, направленные ответвители выпускаются с одним, двумя или четырьмя, реже с шестью и более отводами. Направленные ответвители имеют четкое обозначение входного и выходных каналов, и подключение возможно только в указанном направлении.

Типовая принципиальная схема направленного ответвителя с одним отводом (одноплечевого) представлена на рис.20. В нем используется высокочастотный трансформатор, выполненный обычно на основе ферритового сердечника. Выбранным коэффициентом трансформации (зависит от количества витков вторичных обмоток) определяется затухание в отводе. Наиболее типичный ряд вносимых затуханий как для одноплечевых, так и для многоплечевых ответвителей следующий: 6, 8, 10, 14, 18, 20, 25, 30 дБ.

Характерной особенностью всех ответвителей является уменьшение прямых I потерь с ростом величин затухания в отводе.

Многоотводные направленные ответвители, как правило, строятся по схеме одноотводных, с добавлением соответствующих делителей мощности на

2, 3, 4 и т. д.

Рис. 20 - Принципиальная схема направленного ответвителя с одним отводом

На рис.21 представлена схема направленного ответвителя с тремя отводами. На трансформаторе Т1 собран одноплечевой ответвитель, а на трансформаторе Т2 - делитель мощности на два. Конденсаторы осуществляют необходимую частотную коррекцию.

94

Отношение сигнал/шум для телевизионного сигнала на выходе любой абонентской розетки должно быть не менее 43 дБ.

Аттенюаторы

Эти устройства предназначены для понижения уровня слишком мощного сигнала. Они включаются в кабельную линию через разъемы различных типов, например F-коннекторы. Аттенюаторы могут обеспечивать компенсацию неравномерности затухания на различных частотах, а также подавать через них постоянное напряжение.

Оконечная нагрузка

Любой выход коллективной телевизионной сети для обеспечения низкого значения коэффициента стоячей волны должен заканчиваться нагрузкой. Поэтому неиспользуемые выходы сплиттеров, диплексеров и других устройств заканчиваются специальной оконечной нагрузкой - сопротивлением 75 0м, Конструктивно она представляет собой разъем, выводы которого закорочены резистором (75 Ом).

Блокиратор постоянного напряжения

Это простое устройство, которое пропускает переменную составляющую и задерживает постоянную для изоляции различных компонентов распределительной сети от постоянного напряжения. Конструктивно он представляет собой конденсатор, установленный в разъеме.

Источник постоянного напряжения (Power Supply/Injectors) предназначен для подачи в распределительную сеть постоянного напряжения. Такое устройство может использоваться в больших системах для восстановления уровня постоянной составляющей, питания усилителей, конверторов и других устройств.

Двойной источник питания используется при подключении к конвертору с двумя выходами для переключения поляризации и изоляции конвертора от распределительной сети.

Усилители

Усилители предназначены для обеспечения требуемого уровня сигнала в конечной точке приема (на выходе абонентской розетки). Они компенсируют затухание сигнала, вносимое коаксиальным кабелем, делителем и другими устройствами.

По функциональному назначению усилители для распределительной сети можно разделить на следующие основные группы:

-антенные;

-специального назначения;

-магистральные;

96

- индивидуального пользования.

Антенные усилители предназначены для усиления слабых сигналов, поступающих с антенны (или нескольких антенн). Основное требование, предъявляемое к антенным усилителям, - обеспечение минимального коэффициента шума с целью максимизации отношения сигнал/шум на выходе.

Шумовая температура антенны зависит от частоты принимаемого канала. Для некоторых каналов на рис.22 представлены расчетные зависимости отношения сигнал/шум на выходе антенного усилителя как функции его коэффициента шума. Анализ этих зависимостей показывает, что включение малошумящего антенного усилителя в диапазонах МВ I, II нецелесообразно, так как это не приносит ощутимого выигрыша в отношении сигнал/шум. Включение же малошумящих антенных усилителей в диапазонах ДМВ очень нежелательно, потому что они позволяют значительно повысить это отношение.

Рис. 22 - Зависимость отношения сигнал/шум на выходе антенного усилителя от его коэффициента шума.

В зависимости от назначения распределительной сети и ее класса в ней могут быть установлены канальные или диапазонные антенные усилители. Канальные усилители имеют преимущество перед диапазонными в связи с меньшим значением их коэффициента шума и доступностью выравнивания амплитуд каналов по диапазонам. В диапазонных антенных усилителях на входе устанавливается реактивный диапазонный сумматор (частотный диплексер), позволяющий подключать к усилителю несколько диапазонных антенн (обычно МВ, I, II, III, РМ и ДМВ).

Как правило, антенные усилители устанавливаются в непосредственной близости от антенны (поэтому их часто называют мачтовыми). Это необходимо для уменьшения влияния потерь в кабеле и, как следствие, реализации возможно большего выходного отношения сигнал/шум. Антенные усилители имеют влагозащитное исполнение и внешнее питание, подаваемое по центральной жиле кабеля.

97

Основная функция дистрибьютерного усилителя - достижение максимального уровня выходного напряжения, достаточного для полной телефикации, как правило, одного объекта (например, жилого дома).

Линейный усилитель - это усилитель, предназначенный для компенсации затухания в линейном тракте и коррекции АЧХ линии. К линейным усилителям предъявляется требование обеспечить значительный коэффициент передачи при максимально достижимом динамическом диапазоне. Линейные усилители могут иметь в своем составе и устройство автоматического регулирования усиления (АРУ), поддерживающее постоянный уровень выходного напряжения при воздействии дестабилизирующих факторов (изменения питающего напряжения, влажности, давления, температуры окружающей среды и т. д.).

Транкинговые усилители дополнительно имеют в своем составе системные и кабельные эквалайзеры, пассивный или активный обратный канал (с обязательным полным набором всех аксессуаров), тестовые контрольные точки, фиксированные и переменные аттенюаторы. Непременным условием является возможность подключения дополнительных линейных и дистрибьютерных усилителей. Транкинговые усилители целесообразно включать в тех местах больших распределительных сетей, где организуются дополнительные субмагистрали.

Ко всем магистральным усилителям, как правило, предъявляются такие требования, как повышенная пылевлагозащищенность, возможность дистанционного питания переменным напряжением 25 - 65 В, наличие активного обратного канала и встроенных аттенюатора и эквалайзера. С помощью активного обратного канала (5-30 МГц) можно формировать так называемые интерактивные кабельные сети, предназначенные для расширения функциональных возможностей системы без прокладки дополнительных проводов.

Питание усилителя может осуществляться от источника постоянного напряжения прямо по коаксиальному кабелю, или от сети переменного тока. Большинство таких устройств работают в диапазоне первой ПЧ конвертора (950 - 2150 МГц) и устанавливаются между выходом конвертора и входом приемника.

Основными техническими характеристиками линейного усилителя являются:

-диапазон частот;

-коэффициент усиления;

-коэффициент шума;

-коэффициент интермодуляционных искажений;

-коэффициент стоячей волны.

Некоторые типы усилителей, предназначенные для компенсации затухания кабельной линии имеют неравномерную АЧХ. Как известно, с повышением частоты потери сигнала в коаксиальном кабеле увеличиваются. Поэтому для обеспечения необходимого уровня сигнала в заданном диапазоне частот такие усилители имеют больший коэффициент усиления в верхней части рабочего диапазона.

98

Применение усилителей должно осуществляться с известной долей осторожности, так как они являются дополнительным источником шумовых помех. Лучше использовать коаксиальный кабель и другие компоненты с меньшим затуханием, чем устанавливать усилители.

8.2 РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ КОЛЛЕКТИВНОГО ПРИЕМА

Для обеспечения приема спутниковых телевизионных программ сравнительно небольшим числом абонентов необходимы распределительные сети малой емкости, в которых используется специальный комплект радиотехнического оборудования. Наиболее часто на практике встречается построение сетей, обеспечивающее прием как эфирных, так и спутниковых программ. Это осуществляется, во избежание помех между спутниковыми и эфирными каналами, с помощью специального переключателя или канального сумматора.

Рассмотрим некоторые варианты построения распределительных сетей коллективного приема спутниковых и эфирных телевизионных программ.

Распределительная сеть с одним спутниковым приемником

Высокочастотный сигнал (950 - 2150 МГц) с выхода конвертора (рис.23) по коаксиальному кабелю подается на вход спутникового приемника. По этому же кабелю в конвертор поступают сигналы для управления работой поляризатора. С выхода приемника сигнал можно подавать либо непосредственно, либо через коммутатор на НЧ-вход телевизора.

Рис. 23 - Распределительная сеть с одним спутниковым приемником

99

Предусмотрено также подключение к приемнику видеомагнитофона. При подключении телевизора к широкодиапазонной антенне метрового или дециметрового диапазона необходимо соблюдать определенные требования к уровню сигнала. Если сигнал передается от удаленного источника или применяются кабели большой длины, необходимо использовать антенный усилитель.

Распределительная сеть с дальнейшей ретрансляцией

Такое построение распределительной сети может быть рекомендовано для локальной сети телевизионного вещания (рис.24). Принятый спутниковым приемником сигнал телевизионного вещания подается в модулятор. С выхода модулятора сигнал поступает либо на встроенную антенну, либо на внешнюю, установленную на крыше дома. В последнем случае модулятор, как правило, усиливают в усилителе распределительной сети. При уровне сигнала на выходе усилителя 50 дБмВ сигнал с внешней антенны можно принять простой комнатной антенной на расстоянии до 100 м. Это, в частности, позволяет не прокладывать длинные коаксиальные кабельные линии.

Рис. 24 - Распределительная сеть с дальнейшей ретрансляцией

Распределительная сеть с одним спутниковым приемником и двумя антеннами для работы в двух диапазонах

С выходов конверторов двух антенн, работающих соответственно в диапазонах 3,7 – 4,2 и 10,70 – 12,75 ГГц, сигналы по коаксиальным кабелям подаются на мультисвитч. По этому же кабелю в конвертор поступают сигналы

100