częstotliwości stają się coraz bardziej zajęte. Coraz większa rozbudowa przestrzenna
sieci rozdzielczych z coraz to większą ilością abonentów powoduje wzrost
zniekształceń i zakłóceń. Stąd też przed projektantem instalacji stają coraz
poważniejsze problemy wymagające stosowania coraz nowszych technik odbioru i obróbki
sygnałów.
Stacja czołowa (główna) instalacji telewizji kablowej jest zespołem urządzeń
służących do obróbki sygnałów radiofonicznych i telewizyjnych. Przetwarzanie tych
sygnałów polega na odbiorze, ich przemianie oraz wzmacnianiu i sumowaniu w celu takiego
ich przygotowania, aby mogły być przesyłane w standardowych zakresach częstotliwości
(w tym również kanałów specjalnych) i odbierane bez problemów przez wszystkich
abonentów. W instalacjach kablowych odbiera się i rozprowadza sygnały emitowane przez
nadajniki naziemne i satelity oraz uzyskiwane w studiach z magnetowidu lub kamery
telewizyjnej.
W całej instalacji kablowej stacja czołowa tworzy samodzielną jednostkę. Tam jest
przygotowywana maksymalnie względnie optymalnie możliwa jakość odbioru. Szczególnie
przy stacjach czołowych do dużych instalacji kablowych ponoszone są ogromne nakłady na
urządzenia elektroniczne służące do obróbki sygnałów. Celem jest możliwie
najwyższy odstęp sygnał / szum, możliwie najmniejsze zakłócenia i duża oferta
programowa. Przy prostszych systemach są przewidziane odstępy ochronne między
przesyłanymi kanałami. W przypadku ekstremalnym jest realizowane jednak przesyłanie
kanałów sąsiednich z wysoką jakością i stabilnością transmisji.
Przy częstotliwościach roboczych należy w szczególności rozróżniać zakres
częstotliwości przenoszenia od 47 do 862MHz (zakres VHF/UHF) i od 47 do 450MHz (stare
instalacje do 300MHz) z włączeniem kanałów specjalnych. Przy transmisjach w kanale
zwrotnym dodatkowo wykorzystywany jest zakres częstotliwości od 4 do 30MHz (65MHz). Przy
bardzo dużych instalacjach przesyłane są również sygnały pilotujące i dane.
Obróbka sygnałów AM
W sieciach telewizji kablowych nie praktykuje się przesyłania sygnałów przesyłanych
na falach długich, średnich i krótkich (DSK-AM) zarówno ze względów technicznych,
jak i przewidywanej zajętości pasma 5-30(60)MHz przez kanał zwrotny. Za przyłączem
domowym jest jednak możliwe wprowadzenia zakresów DS odbieranych za pomocą oddzielnych
anten.
Zaś w stacjach czołowych TVK stosuje się w przypadku konieczności przesyłania
programów nadawanych w zakresach fal długich, średnich i krótkich z modulacją
amplitudową nieco inne rozwiązanie. Stosuje się mianowicie demodulator AM będący
praktycznie odbiornikiem sygnałów AM, który daje na wyjściu sygnał m.cz. Ten sygnał
jest następnie doprowadzany do odpowiedniego modulatora UKF-FM. Urządzenia takie
charakteryzują się dużą selektywnością i odpornością na zakłócenia. Oprócz
układów ARW, zapewniających duży zakres poziomów odbieranych sygnałów, przetworniki
takie są wyposażane w układy automatycznej blokady szumów w przypadku wystąpienia
małych poziomach sygnałów wejściowych. Dzięki temu w wielkich instalacjach może być
realizowane przesyłanie interesujących programów nadawanych w pasmach DSK, które nie
są stosowane w tych instalacjach.
Selektywna obróbka sygnałów UKF
W celu zapewnienia wysokiej jakości przesyłanych programów radiofonicznych UKF stosuje
się selektywną obróbkę sygnałów. Jest to szczególnie korzystne w przypadku odbioru
sygnałów z różnych kierunków. Każdemu nadajnikowi jest przyporządkowana oddzielna
antena odbiorcza.
Przy selektywnej obróbce sygnałów UKF-FM każdy nadajnik jest wybierany pojedynczo z
całkowitej mieszaniny sygnałów, przenoszony do znormalizowanej p.cz. za pomocą
przemiennika częstotliwości, selektywnie obrabiany i następnie znowu przenoszony do
zakresu UKF. Do każdego procesu obróbki kanałowej jest niezbędny taki przemiennik
częstotliwości.
Selektywna obróbka sygnałów telewizji naziemnej
W przypadku małych poziomów sygnałów antenowych są wykorzystywane szczególnie
niskoszumne wzmacniacze wstępne (przedwzmacniacze). W celu zaś uzyskania odpowiednich
poziomów sygnałów są stosowane selektywne wzmacniacze kanałowe; czasami z
automatyczną regulacją wzmocnienia. Dzięki temu można uzyskać stałe poziomy
wyjściowe sygnałów niezależne od warunków propagacji, czy zmian mocy nadawania.
Jedynie w przypadku sygnałów radiofonicznych stosuje się wzmacniacze pasmowe, przy czyn
należy podkreślić, iż dotyczy raczej małych sieci.
W celu lepszego wykorzystania dostępnych zakresów częstotliwości wykorzystuje się
przemienniki częstotliwości. Służą one do przenoszenia danego programu telewizyjnego
z jednego kanału w inny. W prostszych instalacjach, gdy nie ma szczególnych wymagań
dotyczących selektywności, spotykane są tzw. bezpośrednie przemienniki kanałowe. Dla
tych przemienników istnieje pewna ilość kombinacji niedozwolonych, przy których
występują zakłócenia. Gdy sygnały telewizyjne mają być wprowadzone do sieci
telewizji kablowej, wtedy nie jest możliwe stosowanie przemiany bezpośredniej – jest za
mało selektywna, aby zapewnić przesyłanie bez zarzutu. W przypadku pracy
sąsiedniokanałowej takie rozwiązanie jest wręcz niedopuszczalne.
Gdy programy telewizyjne są odbierane przez instalację antenową w celu przemiany i
wprowadzenia do dużej sieci kablowej, wtedy z reguły nie jest możliwa bezpośrednia
przemiana kanałowa stosowana powszechnie w małych instalacjach zbiorowych – jest za
mało selektywna, aby zapewnić przesyłanie sygnałów bez zakłóceń. Problemu nie
stwarza przemiana podwójna przez znormalizowaną częstotliwość pośrednią. Dzięki
zastosowaniu w takich urządzeniach filtrów z falą powierzchniową można uzyskać
selektywność, której za pomocą zwykłych filtrów – jak w przypadku przemiany
bezpośredniej – nie da się nigdy osiągnąć. Takie przemienniki umożliwiają
przeniesienie dowolnego kanału telewizyjnego z dowolnego zakresu do każdego innego
pożądanego kanału. Możliwa jest nawet przemiana do tego samego kanału, której sens
jest uzasadniony możliwością obróbki w zakresie p.cz. Dzięki temu jest możliwa
eliminacja zakłóceń bliskich częstotliwościowo i w wyniku możliwa również praca w
reżimie sąsiedniokanałowym. Przy czym należy pamiętać, że gdy przetwarzany kanał
należy wprowadzić do sieci z zajętością sąsiedniokanałową, mamy do czynienia z
przypadkiem ekstremalnym. Można go rozwiązać tylko za pomocą specjalnie dobieranych
filtrów z falą powierzchniową. Poważni producenci stosują filtry, które są
wielokrotnie droższe od stosowanych w odbiornikach telewizyjnych.
W sposób szerokopasmowy powinno się wzmacniać jedynie te sygnały, gdy przedtem
poszczególne kanały zostały wydzielone selektywnie. Tę funkcję spełniają filtry
kanałowe umieszczone przed wzmacniaczem szerokopasmowym. Dzięki bardzo dobrej
selektywności (filtry 3- i 4-obwodowe) możliwe jest korzystanie w paśmie UHF z
kanałów sąsiadujących tylko z odstępem jednego kanału między nimi.
Obróbka sygnałów satelitarnych
Poszczególne programy satelitarne są nadawane z dwiema polaryzacjami, aby podwójnie
wykorzystać będące do dyspozycji satelity widmo częstotliwości. Jeżeli jedna
instalacja odbiorcza ma zasilać wielu użytkowników, wówczas równolegle muszą być
odbierane obie polaryzacje. W takim przypadku w ognisku anteny stosuje się konwertery
podwójne "Dual" zawierające w sobie zwrotnicę polaryzacyjną rozdzielającą
sygnały mikrofalowe nadawane w tym samym zakresie częstotliwości z różną
polaryzacją i dwa konwertery. Coraz częściej stosuje się konwertery "Quatro"
służące do odbierania sygnałów nadawanych na różnych zakresach
częstotliwościowych. Obrazowo można je przedstawić jako dwa konwertery
"Dual", z których jeden służy do odbioru pasma dolnego, drugi zaś -
górnego.
Schemat blokowy instalacji odbiorczej telewizji satelitarnej przeznaczonej do stosowania w
stacjach odbiorczych przedstawiono na rys.1.
Rys.1. Schemat blokowy toru odbiorczego TV-SAT
Najważniejszymi wymaganiami dotyczącymi systemu konwerterów są: mały
współczynnik szumów, duża odporność na zakłócenia i odporna na warunki
atmosferyczna obudowa. Jednostka wewnętrzna składa się z następujących istotnych
elementów: rozgałęźnik wejściowy (aktywny lub bierny), tuner satelitarny
(demodulator) oraz modulator telewizyjny i przemiennik wyjściowy. Realizacja jednostki
wewnętrznej jest określona przez liczbę zasilanych abonentów, wielkość sieci
rozdzielczej, miejsce pracy (bilans cieplny) i komfort obsługi (możliwość ustawiania z
zewnątrz).
W procesie demodulacji częstotliwości pośredniej otrzymywanej z konwertera otrzymuje
się sygnał wizji, a następnie – sygnał fonii. W celu uzyskania znormalizowanego
sygnału telewizyjnego, który może być odbierany przez zwykły odbiornik telewizyjny
sygnały wizji i fonii są doprowadzane do modulatora. W ten oto sposób sygnały
satelitarne są przenoszone w postaci standardowego sygnału w.cz. w określony kanał
telewizyjny. Dla każdego programu satelitarnego jest niezbędny taki tor obróbki. Do
modulatora można oczywiście doprowadzić również sygnały z magnetowidu lub kamery
telewizyjnej.
Gdy przewidziana jest praca sąsiedniokanałowa, takim modulatorom stawia się podobne
wymagania, jak w przypadku przemienników. Fonia i wizja są modulowane oddzielnie
odpowiednio do stosowanych standardów, następnie nośne są sumowane za pomocą
sprzęgacza i doprowadzane do filtru z falą powierzchniową. Uzyskany w ten sposób
sygnał p.cz. jest doprowadzany do przemiennika przenoszącego sygnał w określony kanał
telewizyjny.
Szczególnie wyraźnie należy podkreślić, że niedopuszczalne jest stosowanie
przemienników bezpośrednich do wprowadzania sygnałów satelitarnych do sieci kablowych.
Wielu "operatorów" doprowadza(ło) sygnał występujący na wyjściu UHF
domowego tunera satelitarnego do takiego przemiennika. Sygnał z wyjścia przemiennika
jest zaś wprowadzany do sieci kablowej. Ani prymitywny modulator tunera domowego, ani
przemiennik bezpośredni nie są do tego przeznaczone. Jest to jedno z podstawowych i
najczęściej spotykanych źródeł zakłóceń i złej pracy małych sieci osiedlowych.
Jeżeli pożądany jest odbiór wielu satelitów, to odpowiednio musi być zwiększona
liczba anten parabolicznych. Przy odbiorze w systemie D2-MAC jest niezbędny po odbiorniku
satelitarnym jeszcze dekoder D2-MAC. Przy centralnym dekodowaniu programów zakodowanych
odpowiednio jeszcze descrambler.
Jednostki specjalne
W stacjach czołowych są umieszczane – poza omówionymi powyżej – dodatkowo niezbędne
do pracy względnie pożądane grupy urządzeń, jak np. generatory częstotliwości
pilotowych (sygnały dla wzmacniaczy z automatyczną regulacją wzmocnienia), generatory
obrazów kontrolnych (włączane podczas zaniku emisji nadawanych programów), odbiornik
pomiarowy poziomu z monitorem, urządzenia kontrolne m.cz., urządzenia dozorowania
(zdalnego) i oczywiście zasilacze.
Urządzenie połączeniowe
Obecnie stosuje się powszechnie obróbkę sygnałów naziemnych za pomocą przetworników
podwójnych przez częstotliwość pośrednią oraz sygnałów satelitarnych za pomocą
wysokiej klasy modulatorów i przesyłanie z zajętością sąsiedniokanałową
(przynajmniej w zakresie VHF). Przy obróbce większej ilości kanałów należy zwrócić
uwagę na jeszcze jedno bardzo ważne kryterium. Z dotychczasowych rozwiązań – znanych z
antenowych instalacji zbiorowych – łączenia wyjść wzmacniaczy lub przemienników za
pomocą tzw. wspólnej szyny, nie da się już korzystać. Chociaż w ten sposób jest
możliwe łączenie ze względnie małymi stratami. Przy pracy sąsiedniokanałowej
wprowadzane zniekształcenia byłyby zbyt wielkie. Wyjścia muszą być już łączone za
pomocą specjalnych sumatorów. Taki sumator wyjściowy wprowadza jednak nieuniknione
tłumienie. Jest ono zależne od liczby programów, które mają być doprowadzone do
wyjścia. Do sumowania stosuje się zarówno sumatory szerokopasmowe lub specjalne
wąskopasmowe (na poszczególne kanały), jak również sprzęgacze kierunkowe. Sumatory
powinny cechować się małym tłumieniem przejściowym, dużą separacją poszczególnych
wejść i możliwością rozbudowy, np. przez łączenie kaskadowe. Za sumatorem jest już
w zasadzie tylko sieć dystrybucyjna. A jeszcze dalej – abonenci.
Schemat blokowy stacji czołowej
Schemat blokowy przykładowej stacji pracującej w reżimie sąsiedniokanałowym
przedstawiono na rys.2.
Rys.2. Schemat blokowy stacji czołowej
Wyjaśnienia wymagają jedynie niektóre elementy systemu. Układy tłumienia nośnej
fonii służą do redukcji poziomu nośnej dźwięku w zakresie częstotliwości
pośrednich. Takie rozwiązanie zapewnia eliminację zakłóceń odbioru nawet przez
odbiorniki telewizyjne o słabszej selektywności. Przełączniki p.cz. służą do
dołączeniu obrazu zastępczego w przypadku awarii sygnału użytecznego, przy czym
przełączanie może być realizowane w sposób ręczny lub automatyczny. Urządzenia te
można również wykorzystywać do nadawania programów informacyjnych (komunikatów).
Aleksy Kordiukiewicz