трусики женские украина

На головну

 Підсилювачі для мереж кабельного телебачення - Комунікації і зв'язок

Підсилювачі для мереж кабельного телебачення

При побудові КСКТП, оператор (розробник) кабельних мереж опиняється в розгубленості при виборі магістральних та будинкових підсилювачів. При начебто рівність (або близькості за величиною) заявляються параметрів, ціна може відрізнятися в два і більше разів. Оскільки діючий нині ГОСТ 28324-89 (Мережі розподільні приймальних систем телебачення і радіомовлення) нормує тільки вимоги до КСКТП в цілому, а не на підсилювальні пристрої, то в даний час практично все: і постачальники, і кабельні оператори орієнтуються на європейський стандарт EN 50083, розроблений Європейським Комітетом з електротехнічної стандартизації CENELEC. Незважаючи на те що всі основні вимоги, пропоновані до підсилювальним пристроям, детально викладені в одному з розділів цього стандарту - EN 50083-3, правильний вибір підсилювального обладнання є одним з основних ключових моментів при побудові КСКТП.

Досвід побудови КСКТП показує, що всі підсилювачі можна умовно розділити на три функціональні групи:

1. антенні (щоглові) підсилювачі;

2. магістральні (лінійні) підсилювачі;

3. дистрибутивні (домовики) підсилювачі.

Якщо перша група явно виділяється за своїм функціональним призначенням, то дві останні деколи важко помітні, особливо при використанні в оптичних системах на ділянці "останньої милі". Такі підсилювачі часто стали іменувати універсальними.

На відміну від зазначеного Стандарту, розглянуті не вимоги, пропоновані до підсилювачів, а сукупність електричних і конструктивно-технологічних характеристик з їх комплексної економічною оцінкою, на які слід звертати основну увагу при виборі підсилювача. Існує старовинна, багаторазово виправдала себе приказка: те, що дорого - то мило, те, що дешево - то гнило. З чого ж складається ціна підсилювача? Постараємося розібратися в цій нелегкій питанні, попередньо освятив основні критерії вибору підсилювачів.

Рис.1

Рис.2

Максимальний рівень вихідного сигналу Umax (max. Output level) характеризує той рівень сигналу на виході підсилювача, при якому нелінійні спотворення (зазвичай другого і третього порядків) менше заданої величини (зазвичай - 60 dB по відношенню до несучої зображення). При цьому залежно від порядку нелінійних спотворень або від числа трансльованих каналів величина Umaxбудет різною. Його вимірювання здійснюється методом двох несучих (рис.1). Плавно збільшують рівень сигналу на вході підсилювача, сформованого з двох немодульованих гармонійних складових рівною амплітуди, до появи інтермодуляционних спотворень (IMD - Inter Modulation Distortion), що лежать нижче основного сигналу на 60 dB. Комбінаційні складові з'являються на частотах fi = | nfa ± mfb |. На практиці проводять оцінку продуктів спотворення тільки двох перших порядків (решта гармонійні складові різко зменшуються по амплітуді) - IMD2 і IMD3. Сума коефіцієнтів n і m (вони приймають значення 0, 1,2) визначає порядок спотворень. Наприклад, P2a = fb- fa, P2b = fa + fb, P3a = fb- 2fa (для 2fa fb), P3b = 2fb- faі т.д. Важливо відзначити, що Umax2 (для IDM2 = - 60 dB) завжди менше Umax3 (для IMD3 = - 60 dB) або IMD2> IMD3 для фіксованого U вих.

Для визначення максимального рівня вихідного сигналу при трансляції великого числа каналів згідно стандарту EN 50083-3 прийнято вести оцінку інтермодуляционних складових по композитним биениям другого - CSО (Composite Second Order) і третього - СTB (Composite Tripple Beat) порядків. При цьому встановлено, що для підсилювачів з верхньої частотою в 606 МГц випробування проводять при 29-ти каналах, а для підсилювачів з верхньої частотою в 862 МГц - при 42-х каналах. Випробовувані канали розставляються за затвердженою сітці частот, що виключає появу "чистих" каналів. Оцінку CSO і CTB проводять за найгіршим каналу. Корисно зауважити, що всі інтермодуляційні продукти розташовуються або на частоті відеонесущей поражаемого каналу (третій порядок), або відстоять від неї на відстані ± 0,25 МГц (другий порядок), або на відстані ± 0,5 МГц (третій порядок). Дана обставина полегшує їх пошук на екрані аналізатора спектра або селективним мікровольтметром при оцінці помеховой обстановки.

Максимальний рівень вихідного сигналу Umaxявляется найдорожчим параметром підсилювача в прямому і переносному сенсі цього слова. Для отримання значних величин Umaxнеобходіми дорогі потужні НВЧ транзистори, встановлювані в гібридні мікроскладення. Важливо зауважити, що вимірювання CSO і СТВ ставляться до дуже дорогим і трудомістким процесам. Не кожна фірма-виробник, навіть спеціалізується на випуску підсилювачів, може дозволити собі проведення таких випробувань (особливо в центрі сертифікаційних випробувань). У паспорті повинні приводитися рівні вихідного сигналу (строго кажучи, гарантовані, а не типові), при яких CSO <= - 60 dB і СТВ <= - 60 dB, а не вказуватися фіксовані рівні, при яких спостерігаються ті чи інші значення CTB і CSO , як це робиться деякими фірмами. Хоча слід визнати, що такий відлік простіше при вимірах.

При трансляції N сигналів, вихідний рівень підсилювача Uвихдолжен бути знижений щодо Umax3на величину DU1, легко одержувану з умови збереження сумарної потужності сигналу, що припадає на підсилювач:

U вих = Umax3-DU1 = Umax3-10lg (N / 2), dBmV (1)

Величина зменшення рівня вихідного сигналу в залежності від числа трансльованих каналів представлена ??в табл.1. У силу цього при вивченні технічної документації на підсилювачі слід звернути увагу на заявляються значення Umax3 (IMD3 <= - 60 dB, два канали) і Umaxдля СТВ <= - 60 dB (42 каналу). Різниця між ними повинна становити 13.14 dB. Якщо ця різниця вище або нижче вказаного значення, слід обережно підходити до заявлених у документації параметрам.

Залежність, аналогічна (1) для продуктів другого порядку може бути отримана з емпіричного вирази:

U вих = Umax2-DU1 (2) = Umax2- (3,5.4,3) lg (N / 2), dBmV (2)

Результати розрахунків DU1 (2) залежно від числа трансльованих каналів N також представлені в табл.1.

Рис.3

Рис.4

Максимальний рівень вихідного сигналу реверсного каналу в тій же мірі характеризує енергетичні можливості підсилювача реверсного каналу, як і прямого. Стандарт EN 50083-3 не регламентує критерії вимірювання цього рівня (методика вимірювань в стадії обговорення). Більшість фірм-виробників користуються традиційним методом двох несучих. Бажано, щоб виконувалася співвідношення Umax3> = 116.118 dBmV.

Схема вихідного каскаду відіграє важливу роль у формуванні властивостей підсилювача в цілому. До недавнього часу у вихідних каскадах в переважній більшості використовувалися інтегральні мікросхеми. Широкосмугове узгодження в таких підсилювачах досягалося за рахунок схемотехнических хитрувань. Основна увага розробників приділялася реалізації мінімального коефіцієнта відбиття при малій нерівномірності АЧХ. Збільшення вихідного рівня досягалося за рахунок використання все більш потужних НВЧ транзисторів.

Досконалість напівпровідникової технології і поява мініатюрних надширокосмугових феритових трансформаторів (на їх базі будуються спрямовані 3 dB ответвители - ПЗ) з малими втратами дозволили будувати широкосмугові підсилювачі з вихідним каскадом, зібраним по балансної схемою і виконаним за гібридної технології. За англійської термінології схеми таких підсилювачів іменуються push-pull. Структурна система балансного каскаду показана на рис.2 (вирівнювання фазових плечей враховано в конструкції ПЗ та на схемі не відображено).

До основних переваг таких підсилювачів слід віднести:

· Підвищений рівень вихідної потужності (на 3 dB при ідеальних НО);

· Високу лінійність фазочастотной характеристики;

· Високий коефіцієнт придушення всіх парних гармонік (до 20 dB і більше);

· Малий коефіцієнт поворотних втрат (return loss), гарантований властивостями АЛЕ (при рівності навантажень на вхідних затисках АЛЕ з довільним значенням іммітанса * вихідний імпеданс дорівнює опору балансної навантаження);

· *) Нагадаємо читачам:

· Імпеданс (impedance) - повний опір;

· Адмітанс (admittance) - повна провідність;

· Іммітанса (immitance) - повний опір або повна провідність.

· Коефіцієнт шуму балансного підсилювача близький (в ідеальному випадку дорівнює) коефіцієнту шуму одиночного каскаду;

кабельне телебачення підсилювач мережу

· Незалежність налаштувань вхідний ланцюга з точки зору мінімізації коефіцієнта шуму і максимізації коефіцієнта посилення. У загальному випадку мінімальний коефіцієнт шуму реалізується при іммітанса генератора, при якому не спостерігається максимізація коефіцієнта посилення. У цьому випадку вхідний коефіцієнт відбиття | Гвх | 0. Іншими словами, в балансному підсилювачі можлива реалізація мінімального коефіцієнта шуму при ідеальному узгодженні;

· Незначний перекіс АЧХ при кліматичних впливах (нульовий при рівності температурних змін іммітанса вихідних транзисторів);

· Підвищену надійність. Так, при виході з ладу одного з підсилювачів, зберігається працездатність підсилювача з пониженням коефіцієнта передачі на 6 dB;

· Простоту реалізації малої нерівномірності АЧХ за рахунок використання найпростіших дисипативних вирівнюючих ланцюгів. Монотонність АЧХ істотно спрощує її корекцію шляхом використання частотних еквалайзерів.

Настільки високі переваги підсилювачів, побудованих за балансної схемою, і зниження ціни на вихідні мікросхеми (в основному, від фірм Philips і NEC) за рахунок збільшення обсягу їх випуску, привели до масового переходу практично всіх фірм на виробництво підсилювачів такого типу. Типовий максимальний рівень вихідного сигналу таких підсилювачів становить 119-121 dBmV (IMD3 <= - 60 dB).

Подальше прагнення підвищити лінійний вихідний рівень призвело до створення двухбалансних підсилювачів (power doubler), побудованих за таким же принципом і володіють тими ж достоїнствами. Теоретично максимальний рівень вихідного сигналу підсилювачів класу power-doubler перевищує аналогічний рівень підсилювачів класу push-pull на 3 dB, практично - на 2 dB (за рахунок втрат у феритових ПЗ) і зазвичай складає 121.123 dBmV (IMD3 <= - 60 dB).

Вихідні каскади підсилювачів збираються з використанням гібридної технології, при якій більшість пасивних компонентів виконується методом тонкопленочной технології, а дискретні активні прилади й ферритові АЛЕ безпосередньо встановлюються на керамічну підкладку.

Останнім часом з метою подальшого підвищення лінійності підсилювачів стали використовувати GaAs транзистори, що володіють розширеним динамічним діапазоном (у порівнянні з кремнієвими транзисторами). При цьому використовують каскадну схему з динамічним навантаженням (схема Дарлінгтона). Прикладом можуть служити нові підсилювачі GPV851, LA86-3D (Hirschmann) і U8xx-F8-36Y (Vector), що володіють Umax3 = 124,5 dBmV.

 ТАБЛИЦЯ 1

 Число трансльованих каналів DU1 (3), dB DU1 (2), dB

 1 -3,0 -1,1

 2 0 0

 3 1,8 0,7

 4 3,0 1,1

 5 4,0 1,5

 6 4,8 1,8

 7 5,5 2,1

 8 6,0 2,3

 10 7,0 2,7

 12 8,0 3,0

 16 9,0 3,4

 20 10,0 3,8

 24 11,0 4,1

 40 13,0 4,9

 50 14,0 5,3

 60 15,0 5,6

Рис.5 Рис.6

Частотний діапазон прямого каналу визначається смугою пропускання активних елементів підсилювача - транзисторів. Старі вітчизняні підсилювачі серії УМ мають верхню частоту 240 МГц і придатні тільки для мереж з числом трансльованих аналогових каналів не більше 12-16 за умови використання головної станції (ГС), що дозволяє працювати в сусідніх (суміжних) каналах.

Однак всі зростаючі потреби населення в развлееніях та отриманні інформації призвели до того, що в Європі за останні 10 років число трансльованих каналів зросла до декількох десятків. Все це вимагало істотного збільшення пропускної здатності кабельних мереж і, в першу чергу смуги пропускання підсилювачів, яка в Європі, а тепер уже і в багатьох містах Росії, в даний час складає 47-862 МГц. КСКТП, побудовані на таких підсилювачах, дозволяють транслювати 50-70 каналів, що з урахуванням цифрового ущільнення (наприклад, шляхом використання стандарту MPEG-2) еквівалентно передачі понад 200 TV програм. Такі КСКТП володіють мінімальною вартістю в перерахунку на канал, однак вони дорожче старих мереж в перерахунку на одного абонента, тому що, по-перше, застосування більш потужних і широкосмугових сучасних підсилювачів підвищує загальну вартість обладнання, по-друге, розширення смуги призводить до скорочення довжини регенераційних ділянок і, отже, до збільшення числа підсилювачів при тій же довжині магістралі. У табл.2 представлені орієнтовні значення максимально можливого числа трансльованих каналів. Зрозуміло, що наведені значення уточнюються в кожному конкретному випадку після визначення частотного плану конвертації.

 ТАБЛИЦЯ 2

 Число трансльованих каналів

 Вид трансляції 4> Верхня частота смуги пропускання магістрального підсилювача, МГц

 +240450606862

 аналогові канали 12-16 24-32 28-42 50-70

 цифрові канали 2-3 5-8 10-14 20-30

 всього програм 18-22 30-45 50-80 100-180

Частотний діапазон реверсного каналу. При трансляції сигналів в прямому напрямку (downstream - низхідний потік), нижня частотна точка діапазону відповідає 47 МГц (частота першого телевізійного каналу європейського стандарту CCIR). При цьому ділянка діапазону 0-47 МГц виявився незатребуваним. Саме наявність цього невикористаного ділянки навело на думку про створення накладених інтерактивних систем передачі інформації. Смугу частот від 0 до початку діапазону ВI було запропоновано використовувати для передачі сигналів у зворотному напрямку від абонента до ГС. Такий канал отримав найменування реверсного (reverse channel) або зворотного (return channel) каналу. Частотний поділ прямого і реверсного каналів здійснюється шляхом включення частотних діплексеров на вході і виході підсилювачів (рис.3). Конструктивно діплексер являє собою звездообразно включені фільтр верхніх частот (ФВЧ або HP - High Pass) і фільтр нижніх частот (ФНЧ або LP - Low Pass). Іноді замість підсилювача реверсного каналу включають перемичку. Такий канал називають пасивним (passive). Його коефіцієнт передачі зазвичай не гірше - 1,0. - 1,5 dB (подвоєні втрати частотного діплексера на нижніх частотах).

До недавнього часу верхня межа реверсного каналу визначалася низькочастотної точкою спектра першого TV каналу, т.е.47 МГц. Однак, з розвитком інтегрованих мереж потреби користувачів зростали (в першу чергу, за рахунок високошвидкісного доступу в Internet і цифрової телефонії), і, відповідно, виникла необхідність у розширенні смуги реверсного каналу. Саме тому фірми-виробники перейшли до виробництва підсилювачів з різною шириною смуги прямого і реверсного каналів.

У різних кабельних мережах може знадобитися різна смуга реверсного каналу. Для зручності зміни частотного діапазону реверсного каналу бажано, щоб підсилювач мав модульну конструкцію. Така конструкція підсилювача при модернізації КСКТП дозволяє легко замінити частотні діплексера (а не весь модуль реверсного каналу) в залежності від необхідної ширини діапазону реверсного каналу без істотних витрат. Подібне рішення використано, наприклад, в лінійно / розподільних підсилювачах фірм Hirschmann, Vector, Arcodan та ін.

У реверсному каналі найбільш схильною до дії зовнішніх електромагнітних наведень виявляється низькочастотна область (5-12 МГц). Рівні зовнішніх наведень порівняти з вхідними рівнями сигналів, що транслюються, що часто на практиці (особливо у великих індустріально розвинених містах) призводить до значного зниження трансльованого відносини сигнал / перешкода (S / D) на виході підсилювача реверсного каналу.

Вимоги до ширини смуги реверсного каналу знижуються, якщо високошвидкісні магістральні лінії передачі будуються на основі волоконно-оптичних ліній зв'язку (ВОЛЗ), як це робиться у великих КСКТП (а інтерактивний сервіс економічно доцільно впроваджувати лише у великих КСКТП). Особливістю таких систем є та обставина, що сигнали реверсного каналу від оптичного приймача в напрямку до ГС передаються по окремій оптичної жилі. Це дозволяє використовувати реверсний канал з інформаційною смугою будь-якої ширини. Саме з цієї причини все знову випускаються оптичні системи передбачають діапазон реверсного каналу не менше 4-200 МГц. У безпосередній близькості від оптичного приймача (входить до складу місцевої ГС) розташовують цифрові комутатори, сервери і блоки частотно / тимчасового ущільнення цифрових сигналів. Застосування конверторів реверсного каналу, що входять до складу професійних ГС (наприклад, CSE7500, Hirschmann), дозволяє на ділянці "останньої милі" (тобто в коаксіальних ланцюгах) використовувати підсилювачі з частотним діапазоном реверсного каналу не більше 5-30.50 МГц (див. рис.4).

Рис.7 Рис.8

Діплексерная розв'язка (Decoupling between Forward / Return channel), тобто рівень розв'язки між прямим і зворотним каналами. Цей параметр рідко наводиться в паспортних даних на підсилювачі. Проте він є одним з найважливіших при впровадженні послуг інтерактивного сервісу. Рівень розв'язки визначається вибірковістю ФНЧ і ФВЧ.

Необхідна величина вибірковості ФНЧ (див. Рис.5) пояснюється простим умовою забезпечення стійкості (в першу чергу підсилювача реверсного каналу), т.к. підсилювач прямого каналу по відношенню до реверсного є петлею позитивного зворотного зв'язку. Досить виконання традиційних умов балансу фаз і балансу амплітуд, щоб підсилювач збудився. Так як коефіцієнт передачі підсилювача зазвичай не перевищує 40.45 dB, досить вибірковості ФНЧ величиною 20.25 dB.

Зовсім по-іншому стоїть питання з вибірковістю ФВЧ. Основне його призначення - перешкоджати проникненню продуктів інтермодуляції 2-го і 3-го порядків з виходу підсилювача прямого каналу на вхід підсилювача реверсного каналу. Так як крок частотної сітки становить 8 МГц (OIRT), то комбінаційні перешкоди будуть групуватися поблизу частот 8, 16, 24. ± 0,5 МГц.

Прийнявши, для визначеності, U вих = 105 dBmV (див. Рис.6), IMD = 60 dB і вибірковість ФВЧ a = 25 dB, одержимо, що рівень перешкоди, що розвивається на вході підсилювача реверсного каналу, складе 20 dBmV, що еквівалентно формуванню відносини сигнал / перешкода S / D = 50 dB при вхідному рівні сигналу реверсного каналу Uвх = 70 dBmV. При трансляції сигналів в цифрових форматах, чутливих до впливу синхронних перешкод (з урахуванням їх накопичення по магістралі), таке ставлення S / D є неприпустимим.

Враховуючи накопичений досвід впровадження послуг інтерактивного сервісу, ряд великих фірм-виробників магістрального обладнання, таких як Hirschmann, Philips, Arcodan та ін., Використовують частотні діплексера з вибірковістю не менше 40 dB (наприклад, серії GPV., LA / DA, Hirschmann; 93188 Arcodan), а в останніх моделях (GLV., GPV851, GPV841) - з гарантованою (приводиться в паспортних параметрах) вибірковістю не менше 63 dB! (Із зазначенням також часу затримки в смузі каналу).

 ТАБЛИЦЯ 3

 F, dB Тих, К0 Рш, pW Uш, dBmV

 1 75,87 0,006 -3,47

 2 171,4 0,014 0,066

 3 291,6 0,023 2,37

 4 443,0 0,035 4, 19

 6 873,5 0,069 7,14

 Серпня 1556 0,123 9,65

 Жовтень 2637 0, 208 11,94

 14 7067 0,558 16,22

 19 22980 1,82 21,34

Рис.9 Рис.10

Коефіцієнт шуму (noise factor, noise figure) характеризує рівень власних шумів підсилювача.

Згідно з визначенням EN50083-3, коефіцієнт шуму - це відношення несуча / шум на вході (C1 / N1) до несуча / шум на виході (C2 / N2) підсилювача (будь-якого активного приладу), приймаючи, що зміна несучої не залежить від шумової потужності ( тобто відсутні нелінійні спотворення):

F = (C1 / N1) / (C2 / N2) (3)

Іншими словами, коефіцієнтом шуму (або фактором шуму) є відношення потужності шуму на виході реального підсилювача Pш. р (активного приладу) до потужності шуму в тій же точці Pш. і, якби використовувався ідеальний (не додавати власної шумової потужності) підсилювач:

F = Pш. р / Pш. і. (4)

Коефіцієнт шуму є безрозмірною величиною і часто виражається в децибелах:

F [db] = 10lgF (5)

З самого визначення випливає, що коефіцієнт шуму ідеального (Не кричав він) підсилювача F = 1 (0 dB). Чим менше чисельне значення коефіцієнта шуму підсилювача, тим менший внесок він вносить у зниження відношення сигнал / шум по трасі.

Іноді на практиці користуються поняттям шумової температури (особливо при малих значеннях коефіцієнта шуму):

Tш = T0 (F-1), (6)

де Т0 = 2930К - нормальна шумова температура.

Наприклад, паспортне значення шумової температури малошумящего конвертора фірми Gardiner величиною 170К еквівалентно його коефіцієнту шуму F = 0,24 dB.

Через відому величину коефіцієнта шуму підсилювача (обов'язково приводиться в паспорті згідно EN50083-3) знаходиться шумова потужність і шумова напруга, що розвиваються на вході підсилювача в смузі пропускання П: Pш = kПТш = kПТ0 (F-1);

Uш = (kПТ0R0 (F-1)) 1/2 (7)

Uш [db] = 20lgUш,

де k = 1,38 х10-23- постійна Больцмана. Власна шумова потужність Ршусілітеля (развиваемая на його вході) не залежить від його коефіцієнта передачі, а визначається тільки його коефіцієнтом шуму F і смугою пропускання П. В табл.3 наведено залежності чисельних значень згаданих величин (Тш, Рш, Uш) від коефіцієнта шуму підсилювача для подальших розрахунків відносини несуча / шум при трансляції TV сигналів в системі кольоровості SECAM (П = 5,75 МГц). Для системи PAL (П = 4,75 МГц) величина шумової напруги повинна бути знижена на 0,83 dB. При проведенні розрахунків слід пам'ятати правило, що на вході підсилювача підсумовуються вхідна Рш. вхі власна Ршшумовие потужності (а також шумові температури), але не шумові напруги.

Якщо на вході підсилювача встановлено пасивне пристрій з втратами L (наприклад, атенюатор, еквалайзер, кабель тощо), то еквівалентний коефіцієнт шуму FS, виражений в децибелах, дорівнюватиме сумі коефіцієнта шуму підсилювача F і втрат L, виражених в децибелах, тобто FS = F + L (рис.7).

Корисно пам'ятати широко використовувану формулу Фріза, що дозволяє обчислити сумарний коефіцієнт шуму каскадно включених активних пристроїв (рис.8):

FS = F1 + (F2-1) / Kном1 + (F3-1) / Kном1Kном2 +. (Fn-1) / Kном1. Kном (n-1)

Формула (8) наочно показує, що найбільший внесок у сумарний коефіцієнт шуму вносить перший підсилювач (каскад) за умови, що його номінальний коефіцієнт посилення (з урахуванням втрат між ним і наступним підсилювачем) Кном1 "1. У силу цього достатнім коефіцієнтом посилення щоглового підсилювача є величина 15.25 dB.

Підсилювачі в кабельних мережах встановлюються з метою компенсації втрат по магістралях, тобто коефіцієнт підсилення кожного з підсилювачів дорівнює втратам від виходу попереднього до його входу. Звернувшись до формули (8), можна помітити, що при використанні ідентичних підсилювачів і рівність втрат коефіцієнту підсилення, сумарний коефіцієнт шуму ланцюжки з n підсилювачів запишеться у вигляді:

FS = 1 + n (F-1), (9)

тобто здійснюється накопичення шумів (шумової потужності) по магістралі. Фізично це означає, що по магістралі з віддаленням від ГС спостерігається зниження відношення сигнал / шум (S / N) у міру збільшення числа каскадно включаються підсилювачів.

 ТАБЛИЦЯ 4

 Пристрій S / N, dB (варіанти)

 1 2 3

 ГС 54 66 51

 УСn (5 шт.) 52,6 52,6 64,6

 Усс (1 шт.) 56,1 56,1 56,1

 S / Nвих, dB 44,7 45,2 49,2

Рис.11 Рис.12

Наведений динамічний діапазон. З аналізу співвідношень (6-9) стає ясно, що вихідна ставлення S / N підсилювача залежить від трьох чинників (див. Рис.9): рівня вхідного сигналу Pc, вхідний шумової потужності Pш. вх (спільно з сигналом характеризує вхідний відношення сигнал / шум S / Nвх) і власної шумової потужності підсилювача Pш (залежної від коефіцієнта шуму підсилювача).

Якщо на вхід підсилювача з коефіцієнтом шуму F і коефіцієнтом посилення Кномот ВЧ генератора з опором R0 = 75 Ом подати TV сигнал з рівнем Uвх, то вихідна відношення сигнал / шум буде визначатися величиною:

S / N [db] = U вих [dBmV] -Кном [dB] -F [dB] -2,41 (10)

де 2,41 dBmV - рівень теплового шуму, що розраховується з виразу:

Uш = (kT0ПR0) 1/2 (R0 = 75 Ом).

Так, наприклад, при U вих = 96 dBmV, Кном = 38 dB і F = 8 dB, на виході формується S / N = 47,59 dB. Формула (10) наочно показує, що для реалізації можливо більшого S / N необхідно вибирати підсилювачі з можливо великим рівнем вихідного сигналу при мінімальному коефіцієнті посилення і мінімальному коефіцієнті шуму. Однак при цьому необхідно враховувати, що при заданій довжині магістралі застосування підсилювачів з малим коефіцієнтом посилення призводить до збільшення їх числа і, отже, подорожчання магістрального устаткування. Хоча якість трансльованих сигналів при цьому підвищується.

Величину S / N, яка визначається по (10), часто іменують наведеним динамічним діапазоном. Цей параметр зручно використовувати при виборі підсилювального обладнання та розрахунку КСКТП.

З наведеними динамічним діапазоном пов'язане таке важливе явище, як накопичення шумів. Іншими словами: величина наведеного динамічного діапазону характеризує кількість шумів, що вносяться активними пристроями, які можуть бути накопичені по магістралі. Накопичення шумів в магістралі в основному зобов'язане активним пристроїв (підсилювачів). При використанні декількох каскадів (ГС, магістраль, стояк), вихідна ставлення S / Nвих (рис.10) легко знаходиться через відомі значення наведених динамічних діапазонів кожного з активних пристроїв: S / Nвих [dB] = - 10lg (10- (S / N) 1 + 10- (S / N) 2 + .10- (S / N) n) (11)

При каскадування n активних пристроїв (підсилювачів) з рівними S / N, вихідна ставлення S / Nвихуменьшітся на величину D = 10lgn. Для ілюстрації сказаного, в табл.4 наведені результати розрахунку вихідної відносини сигнал / шум для трьох варіантів побудови довільної КСКТП (рис.10) - з ГС першого і другого класів, а також з оптичним приймачем. У гілках використані підсилювачі з різним наведеним динамічним діапазоном. Тепловими шумами абонентських розгалужувачів TV сигналів в розрахунках можна знехтувати (похибка не перевищить десятої частки децибели).

Аналіз варіантів табл.4 переконливо показує, наскільки велика значимість наведеного динамічного діапазону. Так, при варіанті 2 в порівнянні з варіантом 1, ГС другого класу з S / N = 54 dB замінена на професійну ГС з S / N = 66 dB. В результаті вихідна ставлення S / N покращився всього на 0,5 dB. Варіант 3 демонструє використання типового оптичного приймача з вихідним ставленням S / N = 51 dB з подальшим використанням магістральних підсилювачів з підвищеним наведеним динамічним діапазоном при тому ж домовому підсилювачі. Виграш у вихідному відношенні S / Nвихочевіден. Це зайвий раз свідчить, що найдорожчим параметром є максимальний рівень вихідного сигналу Umax3, через значення якого визначається робочий вихідний рівень сигналу:

U вих. р. <= Umax3-10lg (N / 2) - 10lgn (12)

Формула (11) є вихідною для синтезу магістралей при відомих значеннях S / N, CTB і CSO ГС і будинкового підсилювача (згідно EN 50083-7 СТВS на виході абонентської розетки повинна бути не гірше 57 dB).

На рис.11 показана залежність мінімально допустимого рівня вихідного сигналу від числа послідовно включених підсилювачів GPV840 (Hirschmann) при двох значеннях коефіцієнта посилення (28 dB і 36 dB), фіксоване змінюваного шляхом виключення проміжного (2-го) каскаду посилення (зі збереженням всіх інших експлуатаційних параметрів). Графіки побудовані з використанням формул (7), (9) і (11). Аналіз цих графіків (рис.11) показує, що при використанні підсилювачів GPV840 з коефіцієнтом посилення в 36 dB їх максимальне число при каскадування становить 10. Це еквівалентно компенсації сумарних втрат величиною в 360 dB. При використанні того ж підсилювача з коефіцієнтом передачі в 28 dB, їх максимальне число при каскадування збільшується до 25, що еквівалентно компенсації втрат величиною в 700 dB! При цьому побудова виконано в припущенні, що рівень інтермодуляционних продуктів третього порядку СТВ = 60 dB, тобто залишений малий запас на аналогічні спотворення ГС, оптичної системи і будинкового підсилювача. При СТВ = 70 dB (пунктир на рис.11) nmax = 5 при Kном = 36 dB, що і рекомендовано фірмою-виробником.

Цей приклад ще раз показує важливість таких параметрів, як максимальний рівень вихідного сигналу і коефіцієнт шуму (у підсумку еквівалентно наведеним динамічному діапазону).

Коефіцієнт посилення - це параметр, на який найчастіше звертає увагу початківець оператор кабельних мереж, хоча значимість його не дуже велика.

Як вже зазначалося, меншому коефіцієнту підсилення відповідає велика величина наведеного динамічного діапазону (10), менше накопичення шумів по магістралі (11), більшу потенційне число каскадно включаються підсилювачів n і, отже, велика величина компенсації сумарних втрат L = nx Kном. Однак нераціональне збільшення числа магістральних підсилювачів призводить до невиправдано завищеними фінансових витрат.

Яка ж оптимальна величина коефіцієнта передачі підсилювача (вважається, що всі підсилювачі по магістралі ідентичні) при відомих втратах по магістралі L (легко розраховуються при заданій топології КСКТП і обраних типах розгалужувачів TV сигналів)? Постараємося відповісти на це питання. Для цього звернемося до формул (10-12) з урахуванням, що вихідний рівень кожного з магістральних підсилювачів повинен бути додатково знижений на величину:

D = (CTBM-60) / 2, (13)

де CTBM- заданий (розрахований на етапі ескізного проектування) рівень продуктів інтермодуляционних спотворень третього порядку по всій магістралі в цілому. Формула (13) наочно відображає той факт, що зниження (збільшення) вихідного рівня підсилювача на 1 dB призводить до поліпшення (погіршення) рівня CTB на 2 dB.

Вирішивши спільно (10-13) щодо кінцевої величини S / NS, отримаємо:

S / NS = A-20lg (n) - K. (14)

Тут:

A = Umax3-10lg (N / 2) - (CTBM-60) / 2-F-2,41 (15)

вихідна довідкова величина, що обчислюється на етапі ескізного проектування. Враховуючи, що втрати по магістралі L компенсуються n числом підсилювачів, кожен з яких володіє номінальним коефіцієнтом передачі Kном:

L [dB] = nKном (16)

отримаємо формулу з розрахунку S / N магістралі:

S / NS = A-20lg (L / Kном) - Кном. (17)

Аналіз (17) на екстремум щодо Kномпоказивает, що максимальне значення S / Nmaxнаблюдается при Kном = 1 неп = 8,69 dB. Хоча використання таких "золотих" підсилювачів і дозволяє реалізувати максимальну протяжність магістралей (або реалізувати максимально можливу величину S / Nmaxпрі заданих втратах L), але економічно явно не доцільно.

Рівняння (17) щодо оптимального коефіцієнта передачі підсилювача, при якому спостерігається необхідна (тобто мінімально допустима) величина S / Nтреб, в явному вигляді рішення не має. Однак воно легко вирішується графічно. Для прикладу на рис.12 представлена ??залежність S / NS = f (n) при різних значеннях втрат по магістралі L для підсилювача c Umax3 = 124,5 dBmV і F = 7 dB при трансляції 32-х каналів з СТВк = 62 dB (наприклад , GPV851, Hirschmann).

Подальший аналіз показує, що для збереження по магістралі S / NS = 44-50 dB при СТВ = 60-66 dB і F = 6-8 dB підсилювач повинен володіти оптимальним, з економічної точки зору, коефіцієнтом передачі порядку 28-38 dB. Якщо ж до магістралі висуваються жорсткі вимоги по підтриманню S / N, це коефіцієнт передачі підсилювача не повинен перевищувати 20-27 dB (наприклад, магістральні підсилювачі серії LA86-4D, Hirschmann).

Необхідно також зазначити, що деякі фірми-виробники (наприклад, FUBA, WISI, Німеччина) вказують технологічний допуск на заявляється номінальний коефіцієнт підсилення. Інші, як, наприклад, фірма Hirschmann, такий допуск не приводять, так як заявляється коефіцієнт посилення вказується з урахуванням похибки використовуваних вимірювань (тобто не більше 2,5% щодо заявляється величини). Такі значення коефіцієнтів передачі можна безпосередньо використовувати при розрахунках (без технологічного запасу).

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка