Учебное пособие 1897

радиовещательных станций, и номеронабиратель. Конвертор выпол нен на одном транзисторе и трех полупроводниковых диодах. Номеро - набиратель имеет вид телефонного аппарата. В специальном ТВ приемнике, разработанном для кабельного телевидения, он вмонтирован в лицевую панель приемника. В этом случае приемник не имеет орган ов настройки и является очень простым и дешевым: канал изображен ия состоит из усилителя, детектора и. видеоусилителя, а канал звукoвoгo сигнала ограничивается одним УЗЧ (используются сигналы, передаваемые не на несущей звука fзв = 3,44 МГц, а непосредственно в звуковом спектре 12...15000 Гц). При использовании транзисторных ретрансляционных усилителей, питаемых по кабелю и расположен ных через каждые 1,2 км, удаление ТВ приемника от распределитель ной коробки может достигать 8 км.

Каждая распределительная станция обслуживает район города площадью около 0,5 км2. В этом районе проживают 300—3500 семей. Так как некоторые семьи имеют два телевизора, то число включенных в распределительную сеть телевизоров может составлять 450 —5000. Все программы, передаваемые по различным видеопарам, имеют о дну и ту же несущую, поэтому биений между несущими б ыть не может. В то же время вследствие нелинейности кабельных усилителей или приемной аппаратуры возможны биения между второй гармоникой несущей звука 2fзв = 6,88 МГц и несущей изображения fн = 7,94 МГц

ВКанаде уровень внедрения систем КТВ почти на 25 % выше, чем

вСША причем используется наиболее современная структура систем КТВгнездовая, с более короткими линиями связи и соответст венно лучшем качеством сигналов. От головной станции к нескольким гнездовым подстанциям сигнал передается по коаксиальной супермагистрали (о 25 мм) или РРЛ очень высокой пропускной способности (несущая частота 12 или 15 ГГц; ΔF до 500 МГц; L до 10...15 км; Модуляция обычно амплитудная).

Платные каналы КТВ на головной станции подвергаются скремблированию (обычно это подавление синхросигнала и инверсия видеосигнала ПСИВ) с целью предотвращения приема программ абонентами не желающими оплачивать услуги. При этом значительно снижается общая мощность несущей и уровень продуктов интермодуляции. Поэтому способ ПСИВ широко используется в системах с большой загрузкой как для ее уменьшения, так и для скремблирования сигнала. Таким путем сигнал делается почти неразборчивым, пока он не будет дескремблирован у абонента.

Схема построения системы КТВ в соответствии с ГОСТ 11216 -83 имеет древовидную структуру и изображена на рисунке 33. Она состоит из головной станции, где сигналы обрабатываются, преобразуются по частоте и усиливаются, и распределительных сетей: магистральных сетей (линий) МС, субмагистральных сетей CMC и домовых распределительных сетей ДРС, подсоединяемых к МС и CMC с

131

помощью направленных ответвителей (ответвителей магистральных ОМ). Абонентские разветвители РА и коробки КА служат для подсоединения абонентских отводов к линиям ДРС и ТВ и УКВ ЧМ приемникам.

Существенным недостатком КТВ является необходимость установки промежуточных магистральных усилителей (УМ) в MС и СМС примерно через каждые 0,5... 1 км. Усилители могут устанавливаться и перед линиями ДРС (УД — домовой усилитель). Для каждого ТВ канала устанавливается отдельная приемная антенна. Кроме программ эфирного вещания от местных ТЦ на пункт распределения ТВ программ (ТВ узел связи или головная станция) поступают также программы по кабельным, радиорелейным и спутниковым линия связи. Блоки дистанционного питания БП обеспечивают питание усилителей PC через кабель.

Рис. 33. Система КТВ с древовидной схемой построения РС

12.3. ГОЛОВНАЯ СТАНЦИЯ

Рассмотрим принципы построения и основные технические характеристики разработанных в нашей стране комплексов оборудований различных серий для головных станций КТВ (СГ).

Первая система на промышленном оборудовании серии 100 сдана в эксплуатацию в 1986 г. Головная станция серии 100 предназначена для приема до пяти ТВ программ одновременно в ТВ диапазонах МВ и ДМВ и до шести программ УКВ ЧМ радиовещания в диапазоне 66...73 МГц, однократного преобразования ТВ каналов в стандартный канал диапазонов MB и последующей передачи в кабельную сеть протяженностью до 1,5 км (четыре ступени усиления) с числом абонентов от нескольких сотен до нескольких тысяч. Структурная схема станции приведена на рисунке 34, где 1—канальный фильтр; 2 — аттенюатор; 3 — трансформатор; 4 — синтезатор частот; 5 — цепь автоматической регулировки амплитуды; б — блоки питания; 7 — блоки генераторного

132

оборудования, вырабатывающего опорное напряжение с частотой 110 МГц для работы АРУ магистральных усилителей и 125 кГц для синтезаторов ТВ конверторов; 8 — конвертор телевизионный; 9 —блок канального усилителя; 10

—блок усилителя УКВ ЧМ вещания (без АРУ);11 —электронный аттенюатор; 12

—усилитель канальный; 13 — преобразователь частоты; 14 — цепь автоматической регулировки уровня (АРУ);15 — направленный ответвитель; 16

—устройство ввода питания; 17 — ответвитель магистральный. Сигналы различных каналов объединяются с помощью устройства сложения, реализованного на канальных и диапазонных фильтрах.

Рис.34. Структурная схема СГ серии 100

Пример условного обозначения головной станции: СГ -105- 1/12,3/7,8/4,11/2,33/9,(А2), где первая цифра — принадлежность к серии 100, вторая - "1" или "О" - с пилот-сигналом или без него; третья цифра — число принимаемых ТВ программ; после тире — перечисление номеров конвертируемых (через дробь) или усиливаемых ТВ каналов. После условного обозначения СГ в скобках указывается номер зажима для подключения магистрального кабеля: А1, А2 или A3 — под кабель типа РК-75-17, РК-75-11 или РК-75-9 соответственно.

Номинальный входной уровень не менее 70 дБ/мкВ для ТВ каналов и 60 дБ/мкВ — для УКВ ЧМ вещания. Выходные уровни сигналов: 106±ЗдБ/мкВ — для ТВ каналов и 100±ЗдБ/мкВ— для УКВ ЧМ. Габаритные размеры

630x480x240 мм; масса 37кг.

Головная станция серии 200 (1987 г.) предназначена для систем с числом абонентов от 2 до 10 тыс. с подачей ТВ сигнала по кабелю на расстояние до 4 км (8,9 ступеней усиления). Структурная схема станции приведена на рисунке

35.

133

Принятый на канальную антенну радиосигнал через ступенчатый аттенюатор (дБ) подается на вход ДС; при необходимости вместо аттенюатора включается антенный усилитель.

Рис.36. Структурная схема ПП станции СГ-200

После двухконтурной избирательной цепи, четырехкаскадного апериодического усилителя и детектора сигнал поступает на индикатор уровня БА. Результаты сравнения размаха видеосигнала с опорным напряжением отображаются с помощью светодиодов на лицевой панели конвертора. Предусмотрено пять оценочных градаций: —10, —5,0 (норма —70 дБ/мкВ), +5, +10 дБ. Необходимые коррективы можно внести входным аттенюатором.

Входной трехкаскадный апериодический усилитель (ВхУ) имеет избирательные LC-цепи на входе и выходе и обеспечивает избирательность по зеркальному каналу не менее 50 дБ.

В первом диодном кольцевом балансном смесителе (См 1) осуществляется преобразование частоты сигналов принимаемого канала на промежуточную частоту (31.5…38 МГц).

На входе УПЧ включен аттенюатор на p-i-n диодах, регулируемый АРУ. С увеличением управляющего напряжения (от 2 до 10В) сопротивление p-i-n диодов уменьшается и сигнал проходит с минимальным ослаблением. Усилитель — двухкаскадный, между каскадами включен фильтр на ПАВ. Для ТВ сигналов на 1,5 МГц ниже и на 8 МГц выше несущей изображения обеспечивается избирательность не менее 25 дБ.

В См2 сигналы ПЧ преобразуются в частотный диапазон выбранного канала. Частоты fr1, и fr2 на оба смесителя поступают от синтезатора частоты

(СЧ).

135

На входе выходного усилителя (ВыхУ) установлен канальный LC-фильтр канала конвертирования. Усилитель — апериодический четырехкаскадный на транзисторах КТ939А с повышенной линейностью характеристик. Все каскады симметричны и охвачены глубокой комбинированной ООС по постоянному и переменному токам. После согласующего трансформатора (Т) сигнал подается на блок сложения (БС) (см. рисунок 35), а часть его ответвляется в систему АРУ (детектор и однокаскадный усилитель постоянного тока на операционном усилителе). Предусмотрена возможность отключения системы АРУ и переход на ручное управление.

Пример условного обозначения головной станции: СГ-215-06, где первая цифра — принадлежность к серии 200; вторая цифра — наличие генератора пилот-сигнала; третья цифра — число принимаемых каналов; четвертая и пятая цифры — вариант комбинации приемопередатчиков. Габаритные размеры станции, мм: 500x540x1800, масса 170 кг.

Новый комплекс аппаратуры для распределительных приемных сетей телевидения и КТВ (серия 300), разработанный в ПО «Горизонт» взамен оборудования серий 100 и 200, имеет улучшенные технико-экономические показатели, позволяет создавать приемные PC телевидения различных классов и категорий сложности — от простых (десятки, сотни абонентов) СКПТ до сложных двусторонних систем КТВ (до 20000 абонентов и более). Предусмотрены возможности передачи на СГ сигналов системы дистанционного контроля и сопряжения с оборудованием спутникового вещания, линиями ВОЛС и РРЛ. В состав аппаратуры входят: станция (усилитель) антенная, станция головная модулятор телевизионный, усилители линейные, ответвители магистральные, разветвители абонентские, блок питания дистанционный, аппаратура диагностики и контроля, кодер/декодер платного ТВ.

12.4.РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ

Основными элементами PC являются коаксиальные кабели, усилители, магистральные ответвители (ОМ), абонентские разветвители (РА) и абонентские коробки (КА).

Коаксиальные кабели. Как правило, в СКТВ полоса частот прямой передачи (от станции к абоненту) 50…300 МГц (частотные диапазоны 48,5…66, 76…100, 100…174, 174…230 и 230…294 МГц), полоса частот обратной передачи (от абонента к станции) 5…30 МГц, а протяженность линий МС и CMC составляет несколько десятков километров. Для линий МС и CMC разработаны специальные коаксиальные кабели с изоляцией из сплошного или пористого полиэтилена, диаметром внутреннего проводника 1,74…3,75 мм с алюминиевым (толщиной 1,2… 1,4 мм) или медным (0,18 мм) внешним проводником и наружным диаметром кабеля 15,3…22,2 мм, например РК-75-

136

17-14С, РК-75-11-31С. Затухание кабелей в диапазоне MB не превышает 50 дБ/км.

Для линий ДРС и абонентских линий наиболее предпочтительны кабели РК-75-11-11С (вместо РК-75-9-13), РК-75-4-11, РК-75-4-113, РК-75-4-37, РК- 75-3,7-31 и др. с затуханием на частоте 200 МГц 49(92), 1170,120,98 и 114 дБ/км соответственно.

Допустимое затухание кабелей на частоте 200 МГц должно быть не более 25 дБ/км для МС КТВ, в пределах 25… 130 дБ/км для CMC и линий ДРС и в пределах 130…210 дБ/км для абонентских линий. В справочниках указывается величина коэффициента затухания α0 на частоте измерения f0 при температуре 20°С, а также температурный коэффициент затухания α0t. Тогда коэффициент затухания αf на произвольной частоте и коэффициент затухания αft при любой температуре можно вычислить по формулам

Усилители. Линейные магистральные усилители серии 100 и 200 (например, УМ-101/220, УМ-201/220, УМ-111-60, УМ-221-60) выпускаются на рабочий диапазон частот 40…240 МГц с одним и двумя входами, с автоматической регулировкой усиления и наклона АЧХ (АРУиН) или без нее, с питанием от сети 220 В и по коаксиальному кабелю напряжением до 60 В — всего восемь вариантов. Все они имеют единый прочный водонепроницаемый корпус и выполнены в блочно-модульной конструкции, что обеспечивает удобство смены модулей При обслуживании и ремонте усилителей. Потребляемая мощность 33…40 В*А. Структурная схема самого насыщенного магистрального усилителя (двухвыходного с АРУиН) приведена на рисунке 37. Другие типы получаются путем исключения ряда блоков из этой схемы.

С магистральной линии сигнал поступает на входную плату, которая обеспечивает согласование входа усилителя с радиочастотным кабелем, а также его питание от дистанционного блока питания по радиочастотному кабелю, для чего служат цепи обвода питания На плате имеется контрольное гнездо для контроля входных сигналов, а

Рис. 37.Структурная схема УМ

137

также разъемы для установки сменных аттенюаторов выравнивателей, назначение которых — обеспечить заданный уровень сигнала на выходе усилителя и компенсировать неравномерное АЧХ коаксиального кабеля. С входной платы сигнал поступает блок основного усилителя У1, состоящего из предварительного усилителя (ПУ), аттенюаторов усиления и наклона и мощного оконечного усилителя (ОУ).

С целью уменьшения нелинейных искажений обе ступени усиления собраны по двухтактной схеме на транзисторах, работающих в режиме А. В ПУ применены транзисторы КТ-399А с коэффициентом шума Кш ≤ 2 дБ; в каждом из плеч по два каскада, собранных по схеме с общим эмиттером (ОЭ). В ОУ, работающем в режиме большого сигнала, использованы транзисторы КТ-939А, специально разработанные для усилителей с малой нелинейностью амплитудной характеристики; в каждом из плеч транзисторы включены по каскадной схеме.

Вусилителях с АРУиН на аттенюаторы подаются управляющий напряжения

сблока автоматических регулировок. В остальных усилителях эти аттенюаторы управляются постоянными напряжениями определяемыми положением ручной регулировки, и используются для плавной регулировки усиления и наклона. Регуляторы усиления выполнены на p-i-n диодах; регулятор наклона АЧХ — из частотно зависимых RС-цепей, управление параметрами которых также осуществляется с помощью p-i-n диодов.

Блок дополнительного усилителя У2 предназначен для обеспечения второго выхода УМ, требуемого часто при проектировании СКТВ древовидного типа. Схема усилителя У2 практически повторяет схему выходного усилителя блока У1. Выходные платы обеспечивают согласование выходов усилителей с радиочастотным кабелем и имеют контрольные гнезда для контроля выходных сигналов. На этих платах имеются также цепи обвода питания (L2C2 и L3C3), аналогичные одноименной цепи во входной плате. Кроме того, с выходной платы основного усилителя часть мощности сигнала ответвляется на входы блока дополнительного выхода и блока АРУиН. Уровень сигнала на основном выходе составляет 117...120 дБ/мкВ, на дополнительном -116дБ/мкВ.

Блок АРУиН обеспечивает поддержание постоянного рабочего уровня сигнала при действии дестабилизирующих факторов на магистральной линии СКТВ. Схема АРУиН работает по контрольным уровням пилот-сигналов, поступающих с СГ по кабелю. В блоке АРУиН выделенные частоты пилот-сигналов усиливаются, детектируются и сравниваются с опорным сигналом.

Принципиальным отличием усилителя серии 100 от усилитѐля серии 200 является отсутствие устройства автоматического наклона АЧХ и дополнительного усилителя.

Принципиальная схема домового усилителя (УД-101, УД-201) подобна

схеме УМ, за исключением введения дополнительного (третьего) каскада усиления во входном усилителе вместо схемы АРУиН вследствие этого коэффициент усиления УД возрос до 35 дБ (для УМ - 18...28 дБ). При этом на входе УД добавлен аттенюатор для плавной регулировки усиления на резистивном делителе. Уровень сигнала на выходе 117... 119 дБ/мкВ.

138

Пример условного обозначения усилителей: УМ-222/60 — усилитель магистральный серии 200 (первая цифра — 2) с двумя выходами (последняя цифра перед дробью — 2), с АРУиН (средняя цифра трехзначного числа — 2), с подачей напряжения питающей сети 30...60 Впо магистральному кабелю (число после дроби — 60); УМ-111/220 — усилитель магистральный серии 100(1) с одним выходом (1), с АРУ (1) и питанием от сети переменного тока 220 В (220); УД-101

— усилитель домовой серии 100 (1) с одним выходом (1), без автоматических регулировок (0) и питанием от сети переменного тока 220 В.

Ответвители. Мощность сигналов в магистральных и субмагистральных линиях ответвляется с помощью магистральных направленных ответвителей ОМ, представляющих собой мостовые устройства на трансформаторах с ферритовыми сердечниками. В зависимости от варианта исполнения ответвители выпускаются с одним или двумя отводами непереходным ослаблением к отводам 3,6,10,13,16 дБ. Это необходимо для обеспечения достаточно равных уровней сигналов на отводах ОМ, включаемых в разных точках соединительных линий МС и CMC.

Ответвители широко используются также для деления ВЧ сигналов в необходимых пропорциях в распределительных сетях СКТВ, например на выходе УД для подачи сигналов на различные, вертикальные соединительные линии ДРС (см. рисунок 33). Кроме того, учитывая обратимость ОМ, они используются для сложения ВЧ сигналов, поступающих в PC от различных источников.

Пример условного обозначения магистральных ответвителей: ОМ101/3, ОМ-102/6 и т.д. Цифра после дроби означает переходное затухание ВЧ сигнала от входа к отводам, дБ; цифра перед дробью — число отводов. Проходное затухание от входа к выходу в пределах 0,8...3дБ. '

Разветвители. Абонентские разветвители (РА) обеспечивают распределение мощности по абонентским отводам. В зависимости от варианта исполнения РА имеют переходное затухание между входом и каждым из отводов 10,13,16,22 дБ (для выравнивания уровней сигналов у абонентов). Разветвители построены подобно ОМ по трансформаторным схемам на основе ферритовых сердечников. Конструктивно РА выполняются в корпусах (негерметичных, с учетом условий установки РА) двух типов — на два и четыре отвода.

Пример условного обозначения абонентских разветвителей: РА-102/10 — на два отвода, переходное затухание от входа к отводам 10 дБ; РА-204/22 — на 4 отвода, α = 22 дБ. Проходное затухание от входа к выходу — в пределах 0,8...3 дБ.

Абонентские коробки (КА). На конце абонентской линии включается КА с двумя развязанными выходами для подключения ТВ и УКВ приемников (КА102). Коробка так же, как ОМ и РА, выполнена по трансформаторной схеме с использованием ферритовых сердечников и по схеме подобны ОМ-101/6, а конструктивно - в корпусе из ударопрочного полистирола, в котором укреплена печатная плата.

139

Библиографический список

1.Мамаев Н.С. Спутниковое телевизионное вещание. -М.: Радио и связь.1995.109 с.

2.Пясецкий В.В. Прием спутникового телевидения.-Минск.1992.210 с.

3.Артюшенко В.М. Бахарев В.А. Топеха Ю.Л. Шелухин 0.И.

4.Биркмайер С. Основные положения кодирования видеосигнала по стандарту МРЕG-2 для техники, кино и телевидения.1996.-№12. 123 с.

5.Бушминский И.П., Тюхтин М.Ф. Приемные системы спутникового телевидения.- М. «Радио и связь».89с.

6.Дворкович А.В., Дворкович В,П., Зубарев Ю.Б. и др. цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений. -М.: HAT. 300 с.

7.Козырев Н.Д. Антенны космической связи. -М: «Радио и связь»,1990.

60 с.

8.Левченко В.Н. Спутниковое телевидение в вашем доме. - СПб.: «Полигон».1997. 55 с.

9.Покрас А.М., Цирлин В.М., Кудеоров Г. Н. Системы наведения антенн наземных станций спутниковой связи. - М.: «Связь», 1976. 198 с.

10.Ю. Пономаренко А,Б. Спутниковое телевидение.-М.:МГОУ, 1992. 200

с.

11.Характишвили Н.Г, Кумыш Э.И., Епанченков В.Ю. Зумбуридзе 0.Г. Спутниковое телевидение. Новые методы передачи .-М.: «Радио и связь»,1993. 178 с.

12.Наитии В.А. Пясецкий В.B. Kaк принимать телепередачи со спутников.-М.: «Солон-Р»,1999. 129 с.

13.Мамаев Н.С. Спутниковое телевизионное вещание: Приемные устройства.-М. : «Радио и связь», «горячая линияТелеком» 2000. 205 с.

14.Джакония В. Е. Телевидение. – М. Горячая линия-Телеком.2002.640 с.

140