Расчёт коаксиального тракта

 Сейчас, когда весь эфир пестрит множеством частот и форматов передачи телевизионного сигнала, часто задают вопрос – а нужны ли вообще ТВ-антенны. Сигнал со спутника можно принять везде, качество несравненно лучше. Аналогично и с цифровым ТВ.
 Но не забывайте – сколько программ одновременно включено, столько должно быть приёмных трактов. Конечно, использование мультисвича позволяет уменьшить количество конверторов и спусков, но проблема с количеством каналов приёма остаётся. Если здание имеет много помещений, на приём ставят многоканальный приёмник, от которого модулированные сигналы расходится по помещениям. Получается, что как при использовании приёмных антенн, так и при включении ТВ-сеть сигналов со спутниковых приёмников, нужна кабельная сеть. Длина линий может превышать сотню метров.
 Приходится решать проблему прокачки сигнала и оптимизации конфигурации сети.
  На каждый антенный кабель РК-75 / RG6 в документации есть контрольные значения погонного затухания. На каталогах приводится затухание на частоте 800мГц или 2150мГц, в зависимости от того, для чего предназначен кабель.
Для разветвления сигнала применяются сплиттеры, выполненные в виде отдельных изделий, или в виде розеток. Сплиттеры бывают с равномерным разделением сигнала на 2, 3, 4, 6, 8 выходов,

бывают проходные с 1, 2, 4, 6, 8 отводами.

  Затухание сигнала на отводах сплиттера и на длине кабеля выражают в логарифмической форме, т.е. в децибелах (db). В каталогах для сплиттеров указано затухание на выводах, кратно десятичному логарифму 2 или 3, т.е. 3.1 или 4.8. Обычно эти числа «округляют» до 4 и 6, включая перестраховку на технологические потери в разъёмных соединениях. На этикетке сплиттера пишут, в каком частотном диапазоне он работает. Если в диапазоне частот ТВ-вещания, написано 800мГц, если в диапазоне ТВ-вещания и на промежуточной частоте спутникового ТВ, написано 2150мГц.
 При разделении сигнала пополам потеря составляет -4дб, если на три равные части, - 6дб, на 4 части – 8дб.
 В конфигурации кабельной сети также используются ответвители. Ответвители бывают с одним ответвлением -6дб, -8дб и так далее до -24дб, бывают с двумя ответвлениями по -8дб и более и т.д. Розетка представляет собой проходной сплиттер с отводом. Отводы бывают -4дб на оконечных розетках и от -6дб до -24дб на проходных. Оконечная розетка – это ничто иное, как сплиттер, к одному из выходов подключен терминатор – заглушка с сопротивление 75ом.

 Обычно в заграничных розетках установлен разъём для диапазона FM. При покупке таких розеток надо быть особо внимательным. В каталогах фирм-производителей указывают, для какого стандарта вещания изготовлена розетка. Если для европейского, то такая розетка не пропускает в ТВ-тракт третий ТВ-канал 78мГц – он вырезается FM-фильтром. Поэтому надо уточнить, приспособлена ли эта розетка к нашему стандарту вещания. В фирмах, торгующим ТВ-оборудованием все розетки подходят к нашим стандартам, более того, они могут продаваться без внешнего оформления. В непрофильных магазинах – электротоваров, строительных материалов –этому просто могут не придать значения.

 
  Погонное затухание в коаксиальном кабеле зависит от частоты и снижается с повышением частоты. Так, для кабеля формата RG-6 потери на частоте 2150мГц достигают 27…31дб, на частоте 800мГц - 19...21дб, для RG-11 – 13дб на 800мГц, для промежуточного варианта SAT-501 – 26дб.
 Коаксиальные кабели в последнее время часто делают из стали с покрытием из меди, но как показывает опыт, это не снижает его потребительские свойства – на рабочих частотах благодаря скин-эффекту определяющим оказывается именно внешний тонкий слой меди. 
 Кстати, коаксиальный кабель имеет погонную ёмкость порядка 13пФ/м. Эта цифра может оказаться полезной при поиске разрывов.

Итак, что мы имеем. Кабель, съедающий 3дб на каждых 12 метрах длины. Разветвители, в зависимости от конфигурации подсаживающие сигнал на величину от 2дб на проходе и 8дб на четырёх-кратном разветвлении. Далее – простая арифметика.
 

Например, техническое задание – четырёхуровневый загородный дом, 13 телевизоров. Каждый телевизор должен получить уровень сигнала не менее 60дбмкВ, но не более 90дбмкв. 

Выбираем самую удалённую (в смысле потерь) точку.
  Тракт прохождения сигнала в рассматриваемой линии на рисунке показан синим цветом. Оконечная розетка с затуханием -4дб. Линия 12 метров. Разветвитель на 4 направления (-8дб). Магистральный кабель 12м метров. На магистральном кабеле на двух верхних этажах нанизаны два проходных сплиттера с затуханием на проходе 2.5 и  4.5дб, и на мансардном этаже врезан ещё один ответвитель с затуханием на проходе 2дб. Антенный усилитель выдал на «Звезде» (порядка 800мГц) 82дбмкВ и 102дбмкв на НТВ (192мГц). Уровни сигнала остальных каналов находятся в створе максимального и минимального уровней.

Кстати, для проверки уровня сигнала на различных частотах используется прибор, типа такого.

 Считаем: 2+2+1+2.5+1+4.5+1+8+3+4=29дб – это потеря в тракте.
 Считаем дальше – что должен выдать антенный усилитель для получения сигнала на выходе линии 60дбмкв? 60+29=89дбмкВ – много, антенный усилитель выдаёт только 82.
  Для подкачки ставим усилитель (магистральный, домовый…). У всех усилителей этого класса есть два регулятора – усиление и регулировка АЧХ (амплитудно-частотная характеристика). Регулировка АЧХ сводится к завалу более низких частот по отношению к высшим частотам рабочего диапазона регулятором Slope.

 Иногда используются двухполосные усилители, усиливающие раздельно частоты метрового и дециметрового диапазонов, они называются Split Amplifier.

В нашем примере максимальный уровень сигнала - в метровом диапазоне на частоте 192мГц. Очевидно, при максимальном усилении этот сигнал перегрузит домовый усилитель 102+28=130дбмкв, что больше максимального допустимого уровня усилителя. Здесь надо прибегнуть к помощи имеющегося в усилителе регулятора ослабления частот метрового диапазона.
При конфигурации, приведённой в рассматриваемом примере, домовый усилитель есть смысл ставить после мансардного ответвления. Обычно в больших загородных домах домовый усилитель ставится в слаботочном щите на третьем или на мансардном этаже.
Следует отметить, что в зависимости от конкретного места, расстояния от телебашни, направления, некоторые каналы могут приниматься очень плохо, и никакое усиление исправить положение не поможет. В лучшем случае, проблемный канал будет работать, как источник информации, не более.
 Ориентироваться в расчётах надо на самый слабый канал в ДМВ-диапазоне с качественным сигналом. В приведённом примере это 800мГц. Если в принятом канале присутствуют повторы изображения, двоения, характерные волнообразные серии штрихов от близко расположенной высоковольтной линии – эти помехи относятся к категории неустранимых.
 В случае, если Вы хотите замешать в телевизионный тракт сигнал от телекамеры, квадратора, видеодомофона, небходим модулятор. Модулятор должен работать в диапазоне свободных частот, на которых не ведётся телевизионное вещание. В загородных домах обычно свободны частоты от 215 до 400мГц. В загородных домах замешивать сигнал с модулятора следует перед домовым усилителем. В городских квартирах все частоты обычно заняты кабельным вещанием, поэтому при необходимости замешивания сигнала от телекамеры необходимо тщательно просканировать весь диапазон вещания. Мне однажды попался объект в центре Москвы, где всё кабельное вещание велось только на частотах дециметрового диапазона.
Ещё одна рекомендация для городских квартир – чтобы сигнал от телекамер или квадратора не уходил в общую сеть, на входе в квартиру ставится буферный усилитель, а сигнал с модулятора замешивается после него.
Вопрос о смешивании сигналов ТВ и сигнала промежуточной частоты спутникового вещания.
 Если конфигурация имеет лучевую структуру, то проблем обычно не бывает. В мультисвиче есть вход для ТВ-сигнала, и с выходов идёт смешанный сигнал в диапазоне до 2.4гГц. В конце каждой линии ставится розетка, в которой сигнал делится на ТВ и SAT. Такие розетки бывают с двумя или с тремя разъёмами.
Если конфигурация тракта более сложная, с проходными розетками, с разветвлениями, спутниковую и телевизионную сети лучше выстраивать отдельно. Дело в том, что спутниковая сеть по сути своей интерактивна, тюнер (ресивер) получает информационный сигнал, но отправляет сигналы, управляющие частотой и поляризацией. Поэтому сплиттеры должны иметь проход по питанию, но тогда возникнет следующая проблема – в конфликте управляющих напряжений 14 и 18 В всегда будет «выигрывать» 18 В. Поэтому для спутниковой системы всегда лучше планировать лучевую конфигурацию.

Как правильно ставить F-разъёмы. Если не наработана достаточная сноровка в правильной зачистке коаксиального кабеля ножом, можно использовать специальный инструмент. Внутри рабочей зоны имеются два ножа, регулируемые по рабочему радиусу. Один срезает внешнюю изоляцию, второй оплётку и внутренний изоляционный слой.

Хочу обратить внимание на специфику откусывания центральной жилы кабеля - откусывать надо так, чтобы конец центральной жилы имел форму зубила. Для этого кусачки надо располагать пологим урезом рабочей кромке к кабелю. Это имеет большое значение при вставлении центральной жилы в подпружиненную пару контактных лепестков в F-разъёмном соединении. Особенно, если центральная жила стальная.

Корпуса F-разъёмов имеют, как минимум четыре внутренних размера. На самом деле, надо подбирать партию разъёмов к конкретному кабелю. При этом какая-то партия лучше подходит к RG-59, какая-то к SAT-703 и.т.д., при этом маркировка на всех разъёмах - для RG-6.

Разъём должен навинчиваться на внешний изоляционный слой кабеля плотно, обеспечивая надёжный контакт с отвёрнутой наружу оплёткой и фольгой. При этом оплётка и фольга не должны быть срезаны. В большинстве случаев приходится применить небольшой уплотняющий сло изоляционной ленты.

F-разъём привинчивается к сплиттерам, бочкам, штекерам или ослабителям. Ослабитель применяется при необходимости уравнивания сигналов в сложных конфигурациях.

F-разъёмы используются также в низкочастотных цепях - иногда в видео- и аудио-тракте предпочтительно использование кабеля типа RG-6. На фотографии приведены примеры использования F-соединения на разъёмах RCA и BNC

В заключение, ещё один пример. Городская квартира. Этаж 6/17. Три комнаты, кухня , холл. Пять телевизоров. Заказчик хочет смотреть везде кабельное телевидение, НТВ-плюс и Армянский канал с Eutelsat. Хозяин - Барин.

На крыше на вентиляционной шахте установлены две антенны - диаметром 0.9м с конвертором Twin с круговой поляризацией для приёма НТВ-плюс, и 1.2м с конвертором с четырьмя выходами для приёма со спутника Hot Bird. Размеры антенн взяты с запасом в расчёте на потери в длинных линиях 45м от антенн до мультисвичей. 

Через технический этаж жгут из шести кабелей SAT703 вводится в вертикальный кабельный канал (стояк) в подъезде и пропускается до 6-этажа. Организационно сложно - у всех угловые пары квартир отдделены дополнительной дверью - но ничего, удалось протащить. На этаже у заказчика установлены два мультисвича. Первый - с 2 входами и шестью выходами для НТВ-плюс, второй с 4 входами и 8 выходами для Hot Bird. Поскольку точек только 5, было задействовано по 5 выходов. Мультисвич с четырьмя спутниковыми входами имеет дополнительный вход для ТВ-сигнала. Внутри проводится смешивание сигналов, таким образом в антенную сеть попадает смешанный сигнал ТВ+SAT. Пары выходов мультисвичей через коммутаторы DiSEqC были соединены с розетками. Длина линий  - от 12 до 20 метров. Розетки - оконечные с F-разъёмом для подключения телевизионной аппаратуры и спутникового тюнера. Два квадратора с сигналами от 8 скрытых телекамер через модуляторы были также подключены на ТВ-вход мультисвича.