Constitución del sistema, El proceso heterodino, Moduladores, Moduladores sintonizables, Generadores de tono piloto, Combinadores, Amplificadores, Relación portadora a ruido y señal a ruido, Distorsión e intermodulacion, Sistema híbrido fibra/Coaxil.
SISTEMA DE TELEVISION POR CABLE
INDICE
- Introducción
- Constitución del sistema
- El proceso heterodino
- Moduladores
- Moduladores sintonizables
- Generadores de tono piloto
- Combinadores
- Amplificadores
- Relación portadora a ruido y señal a ruido
- Distorsión e intermodulacion
- Sistema híbrido fibra/Coaxil
Introducción
El sistema de cable nació para cubrir la necesidad de
recepción de señales de TV manifestada por aquellos lugares alejados de los
centros de emisión o separados de los
mismos por obstáculos naturales, recurriendo a la utilización de una antena
comunitaria, que ubicada a gran altura proveía de la señal que era distribuida
a toda la comunidad por un cable coaxial como vinculo.
Las redes fueron creciendo y la cantidad de canales a
trasmitir fue cada vez mayor. Se agregaron programas en vivo, desde VCR o desde
generadores de caracteres.
Finalmente fue agregada la recepción de señales vía
satélite.
Se comenzó utilizando solo los cinco canales de banda baja,
para luego ir pasando a hacer uso de las bandas altas, medias y superbanda.
En muchos casos se hizo necesario agregar un conversor de
canales externo al televisor para poder sintonizar la totalidad de los canales.
Constitución del sistema
El sistema de televisión por cable consta básicamente de un equipamiento
central que recibe el nombre genérico de cabecera (head end) y una planta
externa que suele llamarse red.
En la cabecera se centraliza la recepción y/o generación y
luego una combinación de las señales que serán distribuidas a través del sistema.
Los canales abiertos son retransmitidos por cable,
generalmente sin ser demodulados a la
banda base.
Las señales vía satélite recibidas en un receptor satelital,
son procesadas en la cabecera según sea
necesario su cambio de norma y/o su decodificación.
Las señales originadas en videoreproductores deben ser
tratadas en video y audio antes de
distribuir. El procesamiento mas difundido es mediante la utilización de correctores de base tiempo (CBT) para
reducir las inestabilidades propias de las maquinas VCR.
Una vez obtenidas todas las señales, se mezclan en un
combiner (combinador, mezclador o sumador, puede ser activo o pasivo) y de allí
sale a la red.
En la red se puede distinguir 2 tipos de tendido: red
troncal y red subtroncal. Un tercer tipo de cable de menores dimensiones se
utiliza para transportar la señal hasta el domicilio del abonado.
Debido a los bajos niveles en juego, en television por cable
es usual referirse a las tensiones y potencias no por su valor especifico, sino
con el uso del dB y del dBmV (decibel milivolt).
El procesador heterodino
Nació como solución al problema de no poder controlar los
niveles de portadora de video y audio.
El primer bloque es un conversor del canal de entrada a
frecuencia intermedia (FI). La señal de FI es aplicada a un amplificador de
buena selectividad con control automático de ganancia (CAG). La salida del
mismo es nuevamente convertida a VHF mediante un conversor de subida, saliendo
normalmente en un canal distinto que el de entrada.
Moduladores
En CATV se pueden distinguir 2 tipos de moduladores:
a)
De frecuencia fija de salida
b)
De frecuencia sintonizable de salida.
En los de frecuencia fija de salida, la señal de entrada
principal ingresa al modulador directamente o a través de una etapa de
ecualización que corrige la diferencia de amplitud en función de la
frecuencia provocada por el cable.
En la etapa moduladora se modula en AM la señal de video y
la salida de FI=45.75MHz es filtrada obteniéndose la banda lateral vestigial
utilizada en televisión. Para este filtrado suele recurrirse a filtros
piezoeléctricos de tecnología SAW (Surface Acoustic Wave) que poseen una
característica de retardo de grupo plana en toda la banda, además de excelente
estabilidad en tiempo y temperatura.
La salida de este filtro ingresa a un amplificador de FI,
cuya salida tiene acceso externo al equipo.
La señal de audio (impedancia de entrada 600Ω)
esta modulada en FM, después de pasar por una etapa de preenfasis (75ms).
Luego de modulada se filtra para eliminar armónicos no deseados y se amplifica.
Ala salida existe la misma facilidad de conexión que con el caso de video.
Ambas señales (video y audio) se combinan e ingresan a un
conversor de salida del cual se obtiene la señal de frecuencia del canal
requerido. Un amplificador permite ajustar el nivel de salida que en muchos
casos alcanza a +60dBmV (portadora de video). Finalmente, el filtro de salida
evita la emisión a la red de señales
espurias fuera de la banda del canal.
Moduladores
sintonizables
Estos equipos suelen
utilizarse como reserva en cabeceras con
moduladores de frecuencia fija de salida. Este equipo posee un conversor
de salida sintonizable para poder ser
utilizado como modulador de cualquier canal. Por ser tan versátil, no incluye
el filtro de salida, por lo cual es susceptible a las componentes de ruido que el modulador de frecuencia fija era
inmune.
Generadores de tono piloto
Son equipos cuyas señales se trasmiten a la red para la
operación de los controladores automáticos de ganancia de los amplificadores.
Combinadores
Estos equipos de
salida deben presentar una alta aislacion entre entradas y una pequeña perdida
de inserción, a fin de evitar la elevada atenuación de la señal. Los
combinadores pasivos son mas frecuentemente usados que los activos.
Amplificadores
La perdida de transmisión es la reducción en el nivel de la
señal conforme esta avanza a través de
los cables de la red. La atenuación presentada por el cable es función de la
frecuencia, lo que provoca que los canales
de frecuencias más altas sufran una mayor degradación que los canales de
frecuencias más bajas.
Estas características del sistema, atenuación y respuesta en
frecuencia, son compensadas en la red con la inclusión de amplificadores. Todos
los amplificadores hoy utilizados, se alimentan a través del mismo cable de
señal.
En la figura se muestra los bloques básicos para el
transporte multicanal: un sistema de acoplamiento adecuado, un ecualizador y el
amplificador propiamente dicho. El ecualizador
corrige la respuesta de atenuación en función de la frecuencia, también
se le llama ‘slope adj’(ajuste de pendiente).
El modulo amplificador es normalmente un integrado híbrido,
aunque también existen los de R.F. discretos.
La fuente de alimentación rectifica y regula la tensión de
alimentación. En la rama pasante para
la alimentación del próximo generador ( power through) se suele introducir un
fusible o interruptor que posibilita la
inhibición de alimentación al siguiente paso.
Cuando se requiere transmisión bidireccional hace falta
agregar amplificación en sentido inverso y filtros separadores; comúnmente este
retorno de información se hace a
frecuencias menores de 50MHz ( configuración ‘sub-split’ estandar)
También pueden
existir otros bloques no considerados hasta ahora como ser amplificadores
térmicos para compensación ante cambios bruscos de temperatura (comúnmente
lleva un termistor) y CAG de los
amplificadores.
Otro bloque de moderna inclusión es el “bridge Amplifier” (
amplificador puente) donde una etapa en paralelo con la de señal directa toma
muestras de la salida y se la amplifica
para obtener una salida de alto nivel apta para alimentar la red subtroncal.
Un ultimo bloque importante es el ‘status monitoring
system’ o sistema de monitoreo de
estados, sistema de telemedicion y
teleseñalizacion computarizado que interroga periódicamente a los
amplificadores sobre el estado de parámetros como tensiones y temperatura y los
presenta en pantalla para la toma de decisiones.
Debe quedar claro que lo expuesto hasta aquí es lo básico y
general que se puede encontrar, y que la verdadera combinación de bloques la da
cada fabricante de equipos.
Relación portadora a ruido
y señal a ruido
Como en todo sistema de comunicaciones se debe incluir un
factor de mérito que indique la calidad de la señal suministrada al usuario.
Surgen 2 importantes relaciones:
·
La relacion C/N ( carrier to noise) indicara la calidad de
la señal de R.F. transportada por el sistema.
·
La relacion S/N (signal to noise) indicara la calidad de la
señal demodulada en el receptor del abonado.
Se acepta que la distribución de ruido es uniforme en todas
las frecuencias y la contribución al ruido del sistema es independiente del
numero de canales transportados.
La relacion C/N es la relación entre los niveles de portadora de video y nivel de ruido, se
expresa en dB.
Para el caso de tener amplificadores de características
idénticas, la C/N se calcula como:
Donde el primer termino del segundo miembro representa la
relacion portadora a ruido de un solo amplificador (especificada por el
fabricante a los niveles de operación recomendados) y n es la cantidad de
amplificadores involucrados. Los amplificadores troncales son los que
prácticamente manejan esta variable debido a que sus niveles de operación son
menores que los de los subtroncales.
Si no se trabaja con los niveles recomendados por el
fabricante, se debe buscar una formula para obtener C/N correspondiente a un
amplificador de la cadena, la cual se define como:
Donde SLent es el nivel de portadora presente en la entrada
del amplificador; Eth es el umbral de ruido térmico del sistema (-59dBmV) y NF
es el factor de ruido del amplificador.
Se puede notar que la relacion C/N se degrada en 3dB cuando
se duplica el numero de amplificadores.
La relacion S/N es función de la C/N.
Distorsión e
Intermodulacion
Como un amplificador real tiene una característica de trasferencia
no lineal, este provoca algún tipo de distorsión a su salida, modificando la
forma de la señal. Respecto de la de entrada. El grado y tipo de distorsión se
clasifica según sea el orden de esta, esto es el orden de armónicas de la señal
de entrada que se generan en el mismo amplificador.
En este aspecto, es conocido en sistemas de cable la
Intermodulacion de 2do orden, que no suele afectar los sistemas de 12 canales
que por usar las bandas baja y alta solamente, no se ven influenciados por la
distorsión que cae en la banda media. Otra es la situación en sistemas de mayor
transporte de canales donde se hace uso de la banda media y la banda de UHF,
donde esta distorsión debe ser necesariamente tenida en cuenta.
Para calcular el valor de distorsión de 2do orden en un
sistema de cable, se recurre a la siguiente formula, básicamente similar a la de C/N y que depende de los
valores suministrados por el fabricante.
Se ha convenido en representar este parámetro como numero
negativo. También se puede notar que la DSO empeora en 3dB cuando se duplica el
nro. de amplificadores.
Otro tipo de distorsión, la Intermodulacion de 3er orden se
produce como resultado de la
trasferencia de grado 3 de loa amplificadores. Se incluyen en esta categoría
los batidos resultantes de 3 portadoras, la Intermodulacion entre 2 portadoras,
la generación de 3ra armónica y como caso particular la modulación cruzada.
La modulación cruzada es el resultado de la modulación de
una señal por intermedio de otra. El resultado que se observa en la pantalla
del receptor es una superposición de la señal de canal interferente sobre la
del canal seleccionado, degradando la calidad de la señal recibida. Se calcula
como
Donde MC0 es el valor de modulación cruzada especificado por el fabricante a los niveles
recomendados.
Sloper es el nivel de operación real y Slespec el nivel
especificado.
El triple batido compuesto suele ser el factor de distorsión
limitante en el comportamiento de sistemas multicanales. Se presenta con
propiedades parecidas al ruido y muchas veces no es reconocido como una
distorsión de 3er orden. CTB es un numero negativo que se calcula como:
Sistema Híbrido Fibra/Coaxil
Ha sido propuesto como un medio para el cual los operadores
de CATV pueden mejorar los sistemas existentes logrando mayores capacidades de
canales sin tener que remplazar la planta coaxial existente. La inclusión de
fibra óptica apuntaría a reducir las cascadas de amplificadores en las líneas
troncales, lográndose de esta forma, reducir la contribución al ruido de RF y
también bajar los costos de mantenimiento al ver disminuido el numero de
amplificadores.
Trabajo de investigación de :
R.G.Bosco
Ing. Electrónico
Buenos Aires
Argentina
rgbosco@hotmail.com
Monografías
