ABC TECHNIKI SATELITARNEJ

MARIAN POKORSKI
SAT ACADEMY
ABC
TECHNIKI
SATELITARNEJ
ROZDZIAŁ 5
WZMACNIACZE
www.abc-multimedia.eu
MULTIMEDIA
ACADEMY
***
POLSKI WKŁAD
W PRZYSZŁOŚĆ
EUROPY
OD AUTORA
Wprowadzenie
Wzmacniacz jest elementem aktywnym i służy do wzmocnienia sygnału wysokiej częstotliwości niosącym informacje o obrazie, dźwięku i polecenia sterujące. W technice multimedialnej stosuje się różne wersje
wzmacniaczy uzależnione od medium i częstotliwości w jakiej pracuje:
»» Wzmacniacze telewizji satelitarnej pracują w zakresach 10,7...12,75 GHz i
950...2150 MHz.
»» Wzmacniacze telewizji naziemnej pracują w zakresie 174...790 MHz.
»» Wzmacniacze telewizji kablowej pracują w zakresach 5...65 MHz i
174...790 MHz.
»» Wzmacniacze dla radia UKF pracują w zakresie 88...118 MHz.
»» Wzmacniacze telewizji multimedialnej pracują w zakresie 5...2150 MHz.
»» Wzmacniacze w odbiornikach radiowych i i urządzeniach niskiej częstotliwości pracują w zakresie 16...30.000 Hz.
»» Wzmacniacze dla techniki światłowodowej.
W każdej z tych wersji spotykamy kilka odmian bardziej lub mniej skomplikowanych. O wszystkich rodzajach i odmianach wzmacniaczy zapoznamy
się w tym rozdziale.
Marian Pokorski
ABC TECHNIKI MULTIMEDIALNEJ
Copyright 2013 by Marian Pokorski * MULTIMEDIA ACADEMY
3
WZMACNIACZE
5. Wzmacniacze
5.1. Zasada działania wzmacniacza wysokiej częstotliwości
W technice multimedialnej stosuje się bardzo szeroką gamę wzmacniaczy wysokiej częstotliwości, jednak zasada ich działania jest identyczna. Zadaniem
wzmacniacza jest wzmocnienie sygnału do poziomu użytecznego możliwie z jak
najniższym poziomem szumów i najmniejszymi zniekształceniami.
Grafika nr 5.1
Schemat blokowy wzmacniacza w.cz
Na grafice nr 5.1 przedstawiłem schemat blokowy wzmacniacza WHO-929 firmy Telkom-Telmor. Tego typu wzmacniacze wykorzystuje się jako dystrybucyjne w profesjonalnych, multimedialnych sieciach telewizji kablowej. Jego zasada
działania jest identyczna jak zasada wszystkich innych wzmacniaczy stosowanych w technice multimedialnej.
Wzmacniacz posiada dwa tory. Tor wysokiej częstotliwości dla pasma VHF i UHF,
przy czym w zależności od zastosowania kanału zwrotnego, ma różne zakresy:
47…862, 55…862, 75…790 lub 87…862 MHz. Kanał zwrotny można użyć jako
pasywny lub aktywny dla retransmisji Internetu, telefonii. I tutaj stosuje się różne
pasma: 5…30, 5…42, 5…55, 5…65 MHz.
4
ABC TECHNIKI MULTIMEDIALNEJ
Copyright 2013 by Marian Pokorski * MULTIMEDIA ACADEMY
WZMACNIACZE
W przyszłości kanał zwrotny zostanie wykorzystany do wielu usług interaktywnych i to nie tylko w technikach osiedlowych (ciepłownictwo, woda, gaz), ale także bezpośredni naszym życiu codziennym (obsługa elektronicznych urządzeń w
gospodarstwie domowym, kontakt z lekarzami w wypadkach ciężkich chorób
lub automatyczne alarmowanie straży pożarnej w wypadku pożarów, a przede
wszystkim w usługach internetowych z telefonią włącznie).
W tym wzmacniaczu zastosowano przelotowe wejście pozwalające podłączyć
dodatkowo inne wzmacniacze. Wejście dla toru w.cz. jest zarazem wyjściem
dla kanału zwrotnego. Tłumiki i korektory częstotliwości znajdują się na wejściu
wzmacniacza jak i między stopniami. Producent zastosował tutaj elementy nieuregulowane, które dobiera się w trakcie pomiarów przy uruchamianiu wzmacniacza. Dzięki takiemu rozwiązaniu wzmacniacze są bardziej stabilne i mniej
awaryjne.
Elementy wzmacniające zbudowane są na półprzewodnikach hybrydach własnej
konstrukcji.
5.2. Podstawowe parametry wzmacniacza
Przy projektowaniu i budowie instalacji multimedialnych, w których przewidziany
jest odbiór telewizyjnych i radiowych programów naziemnych należy dokonać pomiarów sygnału. Pomoże nam to w wyborze rodzaju wzmacniacza, jeżeli zajdzie
taka potrzeba. Przy czym nieodzowna jest tutaj znajomość ich parametrów. W
tym rozdziale przedstawię i omówię ich najważniejsze.
ad. 1. Zakres częstotliwości.
Zakres częstotliwości wzmacniacza uzależniony jest od typu lub części instalacji antenowej.
»» Odbiór radiowych programów naziemnych obejmuje zakres UKF (88...108
MHz). Ten typ wzmacniacza stosuje się bardzo rzadko. Częściej zakres
UKF jest zintegrowany z wzmacniaczem pasmowym (47...470 MHz) lub
szerokopasmowym (47...790 MHz).
»» Odbiór telewizyjnych programów naziemnych obejmuje zakres (174...790
MHz).
»» Odbiór telewizyjnych i radiowych programów w sieciach telewizji kablowej
obejmuje zakres (65...790 MHz wraz z kanałami specjalnymi i Hyperbandu).
»» Odbiór telewizyjnych i radiowych programów satelitarnych obejmuje zakres 950...2150 MHz.
ABC TECHNIKI MULTIMEDIALNEJ
Copyright 2013 by Marian Pokorski * MULTIMEDIA ACADEMY
5
WZMACNIACZE
6
Jedn.
Przykład
MHz
47...862
1
Zakres częstotliwości pracy
2
Wzmocnienie
dB
40
3
Nierównomierność charakterystyki
wzmocnienia
dB
± 0,75
4
Maksymalny poziom wyjściowy – DIN
45004B
dBuV
129
5
Maksymalny poziom wyjściowy (CENELEC 42)
- CTB 60 dBc
- CSO 60 dBc
dBuV
114
114
6
Wejściowy tłumik
dB
0...20
7
Wejściowy korektor preemfazy
dB
0...20
8
Międzystopniowy tłumik - moduł
dB
0…10
9
Międzystopniowy korektor preemfazy
dB
0…10
10
Wyjścia pomiarowe - wejście/wyjście
-
2
11
Współczynnik szumów
dB
<6
12
Dopasowanie dla wszystkich wej. / wyj:
- w zakresie częstotliwości 5 – 40 MHz
- w zakresie częstotliwości 40 – 862 MHz
- w zakresie częstotliwości 950 – 2400 MHz
dB
20
20 @ 40 MHz – 1,5/oct.
20 @ 40 MHz – 1,5/oct.
13
Typ złącza wejściowego
14
Liczba wyjść
15
Typ złącz wyjściowych
16
Napięcie zasilania
V
230 V lub 12V
17
Pobór mocy
W
15
18
Zasilania
19
Pobór prądu
A
2
20
Prąd obciążenia wyjściowego (maksymalny)
A
6
21
Klasa ochrony
-
IP64
22
Temperaturowy zakres pracy
°C
-20…+ 60
23
Waga
kg
1,2
24
Gabaryty (S x W x G)
mm
196 x 134 x 86
F lub 5/8 lub PG11
1
F lub 5/8 lub PG11
Sieć 230 V
lub 24…65 / 50 – 60
(sinus lub trapez)
ABC TECHNIKI MULTIMEDIALNEJ
Copyright 2013 by Marian Pokorski * MULTIMEDIA ACADEMY
WZMACNIACZE
ad. 2. Wzmocnienie
Ten parametr podaje ilokrotnie zostaje wzmocniony sygnał podany na wejście
wzmacniacza. Standardowo podaje się wzmocnienie w jednostkach logarytmicznych; decybelach. Przykładowo; 40 decybelowy wzmacniacz zwiększa sygnał 100 razy. Wzmocnienie, w zależności od typu wzmacniacza, mieści się
w zakresie 12...45 dB.
ad. 3. Nierównomierność charakterystyki wzmocnienia
W zależności od wzmacniacza i jego zastosowania mamy różne pasma częstotliwości. Zadaniem wzmacniacza jest wzmocnienie sygnału równomiernie
w całym paśmie. Producent, w karcie katalogowej parametrów podaje nierównomierność procentowo, która mieści się w zakresie ± 0,75...2%.
ad. 4. Maksymalny poziom wyjściowy – DIN 45004B
Norma DIN45004B, określa, że minimalny odstęp poziomu sygnału użytecznego od poziomu zakłóceń musi być ≥ 60 dB, we wszystkich metodach pomiarowych, dla wzmacniaczy szerokopasmowych stosowanych w sieciach TV
kablowej.
Tak sformułowane wymaganie, wymusza na producentach urządzeń dla telewizji kablowej, podawanie poziomu maksymalnego, dla którego spełniony jest
odstęp od zakłóceń ≥ 60 dB.
W nowoczesnych wzmacniaczach ten parametr nie jest już używany i zastąpiony przez CSO i CTB.
ad. 5. Maksymalny poziom wyjściowy (CENELEC 42)
»» CSO 60 dBc - Composite Second Order (Złożone produkty intermodulacyjne drugiego rzędu.) jest informacją: Do jakiego maksymalnego sygnału
można wysterować wzmacniacz by różnica między sygnałem użytecznym i zakłócającym była równa lub większa od 60 dB. W tym wypadku
producent stosuje metodę dwóch sygnałów
»» CTB 60 dBc - Composite Triple Beat (Złożone produkty intermodulacyjne
trzeciego rzędu) jest informacją: Do jakiego maksymalnego sygnału
można wysterować wzmacniacz by różnica między sygnałem użytecznym i zakłócającym była równa lub większa od 60 dB. W tym wypadku
producent stosuje metodę trzech sygnałów
ad. 6. Wejściowy tłumik
Regulowany tłumik na wejściu pozwala zmniejszyć poziom sygnału na wyjściu wzmacniacza. W języku potocznym, nazywany jest błędnie regulatorem
wzmocnienia.
ABC TECHNIKI MULTIMEDIALNEJ
Copyright 2013 by Marian Pokorski * MULTIMEDIA ACADEMY
7
WZMACNIACZE
ad. 7. Wejściowy korektor preemfazy
Poziom sygnału dochodzącego z długiej linii kablowej jest zróżnicowany na
skutek różnicy jego tłumienności uzależnionej od częstotliwości. Wysokie częstotliwości są więcej tłumione jak niskie. Powoduje to szereg zniekształceń
przy ich wzmocnieniu. Przy pomocy korektora preemfazy można całe pasmo
częstotliwości ustawić, teoretycznie na jednym poziomie.
ad. 8. Międzystopniowy tłumik
Tłumik na wejściu wzmacniacza wprowadza szumy. Innym rozwiązaniem jest
wprowadzenie tłumika między stopniami wzmocnienia. Jest to optymalne rozwiązanie, jednak niezbyt często stosowane.
ad. 9. Międzystopniowy korektor preemfazy
Podobnie jak w wypadku tłumika międzystopniowego, preemfaza między stopniami jest lepszym rozwiązaniem.
ad. 10. Wyjścia pomiarowe - wejście/wyjście
Profesjonalne wzmacniacze wyposażone są w punkty pomiarowe, na ich
wejściu i wyjściu. Ma to duże znaczenie w dużych sieciach multimedialnych z
dwóch powodów; nie przerywa odbioru programów u abonentów oraz pozwala na ustawienie poziomu sygnału i deemfazy przy normalnej pracy i pełnym
obciążeniu wzmacniacza. Pomiary na bezpośrednim, nieobciążonym wyjściu
nie odpowiadają rzeczywistej pracy wzmacniacza.
ad. 11. Współczynnik szumów
Podzespoły elektroniczne (tranzystory, hybrydy) wytwarzają szumy, które
pogarszają jakość obrazu i dźwięku. Zadaniem konstruktora jest dobranie
elementów wzmacniających o możliwie jak najmniejszych szumach. Stosując
nowoczesne elementy wzmacniające można uzyskać współczynnik szumów
poniżej 7 dB.
ad. 13. Typ złącza wejściowego
Typ złącza wejściowego uzależnione jest od zastosowania wzmacniacza. W
małych wzmacniaczach budynkowych, stosuje stosuje się złącza typu „F”, w
wzmacniaczach telewizji kablowej F, 5/8 lub PG1.
ad. 14. Liczba wyjść
Z reguły wzmacniacze antenowe posiadają jedno wyjście, do którego podłącza się bezpośrednio abonenta lub system rozgałęziający dla wielu abonentów. W sieciach telewizji kablowej i w dużych instalacjach multimedialnych
stosuje się wzmacniacze z dwoma wyjściami, które są podłączone do dwóch
wzmacniających stopni końcowych lub rozgałęźnika.
8
ABC TECHNIKI MULTIMEDIALNEJ
Copyright 2013 by Marian Pokorski * MULTIMEDIA ACADEMY