В.3. Структура учебного пособия 8 страница

Рис. 6.11. Ретранслятор Spot

Еще одним преимуществом ретрансляторов Spot является возможность подключения локального мультиплексора для вставок местных программ. Устройства Spot выполнены на основе технологии одночастотных сетей фирмы Harris, что позволяет экономить спектр и добиваться максимальной зоны покрытия.

Помимо этого, Spot может использоваться как маломощный самостоятельный передатчик. Он хорошо подходит для организации временного вещания при проведении, в частности, культурных или спортивных мероприятий.

Все ретрансляторы серии Spot выполнены в корпусе размером 4U и содержат источник бесперебойного питания, обеспечивающий быстрый повторный запуск устройства.

6.2.2 Маломощные DVB-ретрансляторы ELTI. Фирма ELTI (Словения) производит широкий спектр маломощных ретрансляторов (gap filler) для цифрового телевизионного вещания в стандарте DVB-T. Мощность выпускаемых устройств лежит в пределах 0,5…250 Вт. Эти устройства разработаны в соответствии со стандартом ETSI EN 300744 и позволяют расширять зону покрытия цифровых телевизионных наземных вещательных сетей (рис. 6.12-6.14).

RF Filter

IF Filter

A D C

Subsampling and Filtering

60 MHz

Reference Input

Main Input

UHF LO

LMS Estimator

Adaptive Filter Estimator

Signal Monitoring

Embedded processor

AGC

USB2 Interface

Upsampling

60 MHz

Digital Processing

D A C

UHF LO

RF Filter

Рис. 6.12 Маломощный DVB-ретранслятор ELTI

On-Channel Repeater

Monitoring

DVB-T Power Amplifier

Channel Filter

Adjacent Channel Transmitter

Reference coupler

Combiner

Reference Input

Main Input

Рис. 6.13. Ретранслятор режим мониторинга

Рис. 6.14. Ретранслятор ELTI

В линейку входят следующие устройства:

· DTL 0,5W-5W (рис. 6.15);

· DTL 10W-25W;

· DTL 50W;

· DTL 100W;

· DTL 250W (рис. 6.16).

Фильтр

Понижающий конвертер

ВЧ вход

ПЧ монитор

Повышающий конвертер

Фильтр

Локальный возбудитель

Усилитель мощности

внешняя синхронизация

Фильтр

ВЧ выход

АЦП/ЦАП

Клавиатура/дисплей

ДУ

ДУ/Задержка

Источник питания

источник питания

Дополнительный возбудитель для работы в режиме MFN

Рис.6.15. Ретранслятор DTL 0,5W-5W

Ключевые свойства ретрансляторов ELTI:

· крепление в стандартную 19" стойку;

· модульная конструкция;

· широкий диапазон выходных мощностей;

· наличие широкополосного твердотельного усилителя мощности, созданного по технологии LD-MOS;

· работа в составе одночастотной (SFN) или многочастотной (MFN) сети;

· наличие системы дистанционного управления и телеметрии ETRC-ELTI.

Усилитель мощности ELTI 100W DVB-T состоит из четырех усилительных модулей GaAs и четырех модулей LD-MOS, причем в каждом из них установлено по два мощных транзистора.

Фильтр

Понижающий конвертер

ВЧ вход

ПЧ монитор

Блок предупреждения 0,5…5 Вт

Фильтр

Локальный возбудитель

Локальный возбудитель

Усилитель мощности

внешняя синхронизация

ВЧ выход

АЦП/ЦАП

Клавиатура/дисплей

ДУ

ДУ/Задержка

Источник питания

источник питания

Дополнительный возбудитель для работы в режиме MFN

Рис.6.16. Ретранслятор DTL 250W

Все модули подключены к сплиттерам/комбайнерам типа Wilkinson.

Мониторинг каждого из модулей осуществляется индивидуально при помощи устройства измерения и контроля. Усилитель мощности DVB-T подключен по интерфейсу RS-485 к общей системе мониторинга и управления. Охлаждение обеспечивается двумя вентиляторами с регулируемой скоростью вращения.

Питание усилителя осуществляется от сети напряжением 230 В. Встроенный блок питания преобразует переменное сетевое напряжение в постоянное 12 В (три выхода) и 32 В, которые питают выходные транзисторы.

Усилитель 100W DVB-T характеризуется "мягким" стартом, имеет функцию ALC (автоматическая регулировка уровня) и оснащен цепями защиты от перегрузки, отраженной мощности и перегрева.

ГЛАВА 7.

ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ И БЛОКИ ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ DVB-T ВЕЩАНИЯ

9.1. Приемные антенны индивидуального пользования

9.2. Применение антенного усилителя

9.3. Блоки цифровых телевизионных приемников

7.1. Приемные антенны индивидуального пользования

Качество приема телевизионного сигнала во многом зависит от того, какие приемные антенны применяет телезритель. Вспомним время, когда в нашей стране начало развиваться аналоговое телевизионное вещание, вспомним состояние промышленности в тот период и то, какими были доходы большинства граждан. Неудивительно, что появившиеся тогда первые приемные антенны индивидуального пользования - полуволновой диполь 1-го или 2-го каналов -сохранились на десятилетия и многие телезрители применяют их по сей день даже для приема в диапазоне ДМВ.

При цифровом вещании культура приема ТВ-сигнала обретает особо важное значение. Подавляющее большинство антенно-фидерных устройств, находящихся в пользовании у населения России, имеют небольшое усиление, низкую помехозащищенность, большие потери в кабеле снижения. Они позволяют принимать аналоговые сигналы (с невысоким качеством), но совершенно непригодны для удовлетворительного приема сигналов цифрового телевидения, особенно вблизи границ зоны обслуживания. Население России не имеет информации о том, какие приемные антенны индивидуального пользования нужно устанавливать в конкретных условиях. Кроме того, в настоящее время в продаже представлены многие модели приемных антенн, которые по ряду параметров далеко не везде могут обеспечить качественный прием сигналов цифрового телевидения. Что же касается такого параметра, как коэффициент шума телевизора (или приставки для приема сигналов цифрового телевидения), то нужно учесть, что в настоящее время в России значения этого параметра перестали нормировать, поэтому нет правовых оснований для предъявления претензии к характеристикам оборудования, поставляемого из-за рубежа или производимого в нашей стране. Следовательно, нет гарантий того, что вблизи расчетных границ зон обслуживания передающих станций будет возможен прием программ цифрового телевизионного вещания.

При планировании отечественной сети телевизионного вещания России руководствовались минимальными медианными значениями напряженности поля, вычисленными в предположении приема на многоэлементные антенны; они практически совпадают со значениями, которые рекомендует МСЭ для планирования сетей наземного цифрового телевидения. Но нужно учесть, что если предполагается прием лишь в одном из диапазонов волн (I-II, III или дециметровом), то установка индивидуальной антенны с такими параметрами не вызовет трудностей. Антенна, обеспечивающая большое усиление принимаемых сигналов в двух диапазонах (метровых и дециметровых волн), - это достаточно сложная двухэтажная конструкция, аналогичная типовой приемной антенне системы коллективного приема телевидения.

Видимо, по этой причине в России для приема цифрового телевидения устанавливают широкополосные антенны индивидуального пользования, подобные антенне типа "Дельта" (рис. 7.1).

Рис. 7.1 Антенна типа "Дельта"

Однако, эта антенна непригодна для приема сигналов цифрового телевидения вблизи расчетных границ зоны обслуживания, как это видно из данных табл.7.1.

Очевидно, что в местах, где напряженность поля близка к граничным значениям, нужно применять диапазонные антенны, обладающие более высоким усилением, чем всеволновые. Применение диапазонных антенн оправдано еще и тем фактом, что на РПС могут размещать передатчики диапазонов MB и ДМВ разной номенклатуры мощностей (где-то равной мощности, где-то мощность передатчика диапазона ДМВ будет значительно больше мощности передатчика диапазона MB, где-то меньше). Соответственно и напряженности поля этих передатчиков в месте приема также будут разными, поэтому и комплектация приемных установок, предназначенных для использования в зонах обслуживания разных отдельных РПС, будет различной.

Таблица 7.1

Параметры	Значение параметров
Диапазон МВ	Диапазон ДМВ
МСЭ	Россия	МСЭ	Россия
Коэффициент шума телевизора, дБ
Коэффициент шума приставки, дБ		Норм нет		Норм нет
Усиление приемной антенны, дБд		-1	10-12
Помехозащищенность приемной антенны, дБ

Поэтому некорректна идея создания универсальной типовой приемной установки для повсеместного индивидуального пользования в сетях цифрового телевидения (в отличие от сети аналогового вещания, в которой различие значений напряженности поля в разных диапазонах волн не столь существенно). Речь может идти о рекомендациях общего характера для комплектации приемных установок индивидуального пользования в зонах обслуживания конкретных РПС.

Вычислить значение напряженности поля, при котором допустимо использование конкретной приемной антенны, можно по формуле:

(дБ/мкВ/м).

С приближением, допустимым при практических расчетах, при приеме сигналов цифрового телевидения с модуляцией 64-QAM и скоростью внутреннего кодирования 5/6 можно принять значение коэффициента К (K ) равным:

· в диапазоне метровых волн - 49 дБ;

· в диапазоне дециметровых волн - 60 дБ.

Соответственно, зная значение напряженности поля, можно вычислить коэффициент усиления антенны, которую допустимо применить для приема в конкретном пункте, по формуле , дБд ( – наименьшее значение напряженности поля, измеренное в данном населенном пункте).

7.2 Применение антенного усилителя

Как следует из всего изложенного выше, для того чтобы сохранить возможность приема сигналов цифрового телевидения, особенно в дециметровом диапазоне волн, вблизи границ зон обслуживания передатчиков аналогового телевидения, потребуется применение установок, включающих антенные усилители (активные антенны). Распространенное мнение, что, укомплектовав приемную антенну усилителем с высоким коэффициентом усиления, можно решить все проблемы приема в местах с малыми значениями напряженности поля, справедливо лишь при соблюдении ряда условий. Если напряжение шумов антенного усилителя, поступающих на вход телевизора, будет значительно больше напряжения шумов самого телевизора, то выигрыш от применения антенного усилителя численно будет равен , дБ (N _TB и N _A – коэффициенты шума телевизора и усилителя соответственно, – коэффициент передачи фидера). Расчеты показывают, что при N _A > 3 дБ, ³ - 5 дБ и » 8 дБ увеличение коэффициента усиления (КА) антенного усилителя свыше 20 дБ не приводит к ощутимому эффекту.

Эффект от применения антенного усилителя иллюстрирует табл. 9.2 на примере нескольких вариантов построения приемной установки в диапазоне ДМВ (частота 600 МГц), в которой приведены результаты расчетов значений минимальной напряженности поля, требуемой для приема сигналов цифрового телевидения с параметрами 64-QAM-5/6.

Таблица 7.2

Вариант		N _A, дБ	K _A, дБ	G _A, дБд	η_ф, дБ	E_мин, дБ/мкВ/м
Базовый	Без усилителя	-	-			48.3
	С усилителем					41.5
	С усилителем					39.6
	С усилителем					41.3
	С усилителем					39.3

Как видно, применение простейшего антенного усилителя (вариант 1) позволяет снизить значение минимальной необходимой напряженности поля почти на 7 дБ по сравнению с базовым вариантом; увеличение коэффициента усиления свыше 20 дБ снижает значение Емин всего до 0,2-0,3 дБ. в Эффект от улучшения характеристик приемной установки прямо пропорционален уменьшению коэффициента шума антенного усилителя, снижению потерь фидера и увеличению коэффициента усиления приемной антенны. Для приема в сложных условиях рекомендуется применять многоэлементные антенны типа "волновой канал" (рис. 7.2).

При переходе на цифровой формат сигнала для сохранения охвата населения ТВ-вещанием потребуется реализовать следующий комплекс мероприятий:

· провести обследование зон обслуживания станций аналогового ТВ;

· выбрать надлежащие параметры модуляции сигнала и параметры передающей радиостанции;

Рис. 7.2. Антенна «волновой» канал

· на границе зоны обслуживания применять улучшенные приемные установки;

· развивать системы коллективного приема и индивидуального приема сигналов со спутников непосредственного ТВ-вещания;

· обязать измерять коэффициент шума при сертификации антенных усилителей, телевизоров и приставок к ним;

· при разработке планов наземных сетей цифрового телевидения определять перечень населенных пунктов, в которых могут возникнуть трудности с приемом сигналов цифрового телевидения. Информировать жителей этих пунктов о типах рекомендуемых приемных антенн (установок) и обеспечивать возможность их приобретения населением.

7.3 Блоки цифровых телевизионных приемников

Для этого рассмотрим обобщенную структурную схему интегрированного приемника-декодера IRD (рис. 7.3).

Прежде всего, надо выделить и усилить тюнером высокочастотный радиосигнал, настроиться на нужный канал и преобразовать радиочастоту в более низкую – промежуточную частоту.

Далее сигнал ПЧ демодулируется во входном блоке и преобразуется в сигнал основной полосы. Этот процесс может быть аналоговым или цифровым. В случае использования QPSK-модуляции (для спутниковой передачи) или N-QAM-модуляции (для кабельной) демодулятором входного блока выделяются два демодулированных сигнала I и Q, а при использовании OFDM-модуляции (для наземной передачи) – один многоуровневый выход.

Вслед за демодуляцией во входном блоке идет Витерби-декодирование –процесс, обратный внутреннему кодированию. При его выполнении выделяется один цифровой поток, который подвергается процедуре деперемежения для получения правильного порядка следования данных по времени. С целью выделения транспортных 188-битовых пакетов поток затем повергается процедуре декодирования Рида-Соломона. После этого этапа сигнал принимает вид транспортного потока.

Затем сигнал должен быть демультиплексирован, т.е. разделен на отдельные составляющие составного информационного потока, полученного мультиплексором.

Тюнер

Демодулятор

Витербидекодирование

Деперемежение

Декодирование Рида-Соломона

I

Q

Входной блок

АРУ

Управление

Общий интерфейс CI

Модуль PCMCIA

Выделение синхроданных

Построение таблиц PAT, CAT, PMT

PID - фильтрация

Демультиплексор транспортного потока

Микропроцессор

Управление и порты

Видео- декодер

Аудио- декодер

Декодеры

ЦАП видео

ЦАП аудио

R

G

B

R

L

На процессор сигналов звука

Рис. 7.3. Обобщенная структурная схема