INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI

TECHNIKA EMISJI I ODBIORU

Temat pracy: Wzmacniacze TV.

Grupa:

E1T1S1

Wykonali:

Ambroziak Anna

Raczyńskie Kamil

Kaczmarek Artur

Spis treści

1. Definicja wzmacniacza i jego najważniejsze parametry

1.1 Podział wzmacniaczy

1. Wzmacniacze kanałowe

   1. Wzmacnianie selektywne

   2. Wzmocnienie

   3. Poziom wyjściowy a liczba gniazd

   4. Zakłócenia z kanałów sąsiednich

   5. Wyjścia i wejścia

   6. Wzmacniacze kanałowe a szerokopasmowe

2. Wzmacniacze antenowe RTV

3. Bibliografia

1. Definicja wzmacniacza i jego najważniejsze parametry

Wzmacniacz – układ elektroniczny, którego zadaniem jest wytworzenie na wyjściu sygnału analogowego, będącego wzmocnionym sygnałem wejściowym, kosztem zużycia energii pobieranej ze źródła prądu. Wzmacniacze są budowane przy użyciu elementów aktywnych.

Najważniejsze parametry elektryczne wzmacniaczy to:

• współczynnik wzmocnienia prądowego

• współczynnik wzmocnienia napięciowego

• rezystancja (impedancja) wejściowa – określa jak bardzo wzmacniacz obciąża źródło sygnału

• rezystancja (impedancja) wyjściowa – określa jak duża część wzmocnionego sygnału zostanie „stracona” w obwodach wzmacniacza

• pasmo przenoszonych częstotliwości

• stosunek sygnału do szumu

1.1. Podział wzmacniaczy

Ze względu na parametr sygnału, który jest wzmacniany, wzmacniacze dzielone są na:

• wzmacniacze prądu,

• wzmacniacze napięcia,

• wzmacniacze mocy.

Ze względu na konstrukcję układu wzmacniacza:

• pojedynczy,

• pojedynczy równoległy,

• przeciwsobny.

Ze względu na klasę pracy wzmacniacza:

• A,

• AB,

• B,

• C.

Ze względu na rodzaj wzmacnianego sygnału elektrycznego stosuje się podział:

• wzmacniacze stałoprądowe

• wzmacniacze pasmowe

  • wzmacniacze selektywne

  • wzmacniacze szerokopasmowe

1. Wzmacniacze kanałowe

Podstawowym problem przy odbiorze programów telewizji naziemnej są duże różnice poziomów pomiędzy poszczególnymi kanałami. Zazwyczaj różnice są rzędu 10-20 dB. O ile w małych instalacjach (5-20 gniazd) taka różnica (choć nie zalecana) przeważnie nie jest problemem, to w większych instalacjach, gdzie różnica poziomów na wejściu instalacji jest powiększana poprzez zmianę tłumienia kabli w funkcji częstotliwości, u abonenta na pewno przekroczy dopuszczalną różnicę poziomu 12 dB w całym paśmie.

Dlatego w większych instalacjach (powyżej 20 gniazd) jest zalecane stosowanie wzmacniaczy kanałowych. W naszym przykładzie chcemy odebrać kanały 25, 30, 40, 51 oraz 60. Analizując widmo częstotliwości, zobaczymy, iż odbiór kanałów 30, 51, 60 nie nastręczy problemów nawet jeśli zastosujemy wzmacniacz szerokopasmowy. Natomiast kanały 40 oraz 25 mogą być zakłócone lub zaszumione.

W małej, czy średniej instalacji problem niskiego poziomu kanału 25 można byłoby rozwiązać dodając osobne anteny z przedwzmacniaczem podłączone na osobne wejścia wzmacniacza wielowejściowego np. CF-512, a do przedwzmacniacza kanału 40 dodając filtr FR-413 (zaporowy, kanałowy). Natomiast w dużej instalacji, zwłaszcza o rozbudowanym okablowaniu należy jeszcze te poziomu wyrównać, tym bardziej, że duża ilość dołączonych odbiorników generuje zakłócenia na różnych częstotliwościach.

1. Wzmacnianie selektywne

Działanie wzmacniacza kanałowego polega na selektywnym wzmocnieniu jednego (lub, w przypadku odbioru programów cyfrowych, kilku) kanałów telewizyjnych. Oznacza to, że najbardziej wzmacniany jest kanał pożądany, a pozostałe są tłumione. Podstawowe parametry wzmacniaczy kanałowych to: wzmocnienie, maksymalny poziom wyjściowy, selektywność oraz kanał roboczy. Wzmacniacze kanałowe, w porównaniu do innych rodzajów wzmacniaczy wyróżniają się znacznym wzmocnieniem, zazwyczaj wynoszącym 40-54 dB oraz bardzo wysokim poziomem wyjściowym, przekraczającym 120 dB.

1. Wzmocnienie

Najbardziej “widowiskowym” parametrem wzmacniaczy kanałowych jest ich wzmocnienie, osiągające wartości niespotykane w innych tego typu urządzeniach. Na przykład seria ZG firmy Alcad posiada wzmocnienie 53 dB. Tak duże wartości wzmocnienia (w powiązaniu z wysokim poziomem wyjściowym powyżej 120 dBuV) pozwalają na obsłużenie z takiego zestawu wzmacniaczy dużych instalacji, liczących nawet powyżej 200 gniazd, bez konieczności stosowania wzmacniaczy budynkowych.

Tak duże wzmocnienie ma też ujemne strony, przy nieprawidłowym doborze złączy czy kabli (mały współczynnik ekranowania) może być powodem wzbudzania się wzmacniacza. Dlatego należy bezwzględnie pamiętać o stosowaniu wysokiej jakości złącz i kabli. Przykładem mogą złącza F profesjonalne E80274, oraz IEC ekranowane firmy Alcad, MC-095 R90800 i HC-095 R90801 oraz kable TRISET-113 E1015_500, TRISET-113 HF E1019_100.

Z tego samego powodu nie zaleca się montażu przedwzmacniaczy, bezpośrednio na wejściu wzmacniacza kanałowego. W tym wypadku najlepiej montować przedwzmacniacz w puszce antenowej.

1. Poziom wyjściowy a liczba gniazd

Maksymalny poziom wyjściowy wzmacniaczy kanałowych decyduje, podobnie jak w przypadku innych wzmacniaczy o ilości możliwych do podłączenia gniazd oraz o wielkości instalacji. Zazwyczaj wzmacniacze kanałowe mają poziom wyjściowy 120 dBuV i więcej (na przykład seria ZG ma poziom 123,5 dB).

Warto przypomnieć, iż poziom dotyczy jednego kanału i nie zależy od ilości kanałów (gdyż każdy z nich jest obsługiwany przez jeden wzmacniacz). Można orientacyjne powiedzieć, że poziom wyjściowy 100 dBuV pozwala na budowę instalacji liczącej 20-40 gniazd, 104 dBuV 40-50 gniazd, 110 dBuV 60-80 gniazd a 120 dBuV pozwala na budowę 140-180 gniazd. Oczywiście, podstawą do wyboru wzmacniacza jest projekt instalacji.

2.4 Zakłócenia z kanałów sąsiednich

Najczęściej pojawiającym się problemem związanym ze wzmacniaczami kanałowymi, jest przeświadczenie, że pozwalają one na zapewnienie doskonałej jakości w każdych warunkach. Oczywiście tak nie jest, i wzmacniacz kanałowy podlega pewnym ograniczeniom. Czasem, występuje problem odbioru w sytuacji gdy kanał sąsiedni (niepożądany) ma wyższy czy zbliżony poziom do kanału odbieranego (pożądanego).

W tym przypadku odbiór po prostu jest niemożliwy, i żaden wzmacniacz kanałowy nie zapewni skutecznego stłumienia kanału sąsiedniego. Dla odbioru najbardziej krytyczna jest podnośna fonii kanału leżącego poniżej oraz nośna wizji kanału leżącego powyżej. Aby zapewnić poprawny odbiór, niezależny od wahań propagacyjnych, należałoby je stłumić co najmniej o 15 dB względem nośnej wizji/podnośnej fonii, co w jest niemożliwe do realizacji, gdyż odstęp między nimi wynosi zaledwie 1,5 MHz.

Przy częstotliwości sięgającej 900MHz - 1,5 MHz odstępu jest wartością niezwykle małą nie pozwalającą na budowę skutecznych filtrów czy to pasywnych, czy to aktywnych. W tym przypadku odbiór jest możliwy, tylko wtedy, gdy kanał sąsiedni ma poziom co najwyżej równy kanałowi pożądanemu oraz gdy stosuje się specjalne wzmacniacze kanałowe np. ZG-421

5. Wyjścia i wejścia

Złącza wejściowe są równoprawne, przy czym służą one do podłączenia kilku wzmacniaczy kanałowych do jednego źródła np. anteny. Także złącza wyjściowe są identyczne i służą do połączenia, zsumowania sygnałów ze wszystkich wzmacniaczy kanałowych. Poza tym z wyjść skrajnych wzmacniaczy można zasilić piony abonenckie, lub dwie linie magistralne.

Generalna zasada jest taka, iż w przypadku kiedy kilka, a co najmniej dwa wzmacniacze podłączone są do jednej anteny to ostatni w niewykorzystanym wyjściu w szeregu ma rezystor 75 omów. Kiedy jeden wzmacniacz jest podłączony do anteny, należy niewykorzystane wyjście zakończyć fabryczną zaślepką, dostarczaną wraz ze wzmacniaczem, przy czym należy uważać by nie pomylić tej która dołączana jest do wzmacniacza pracującego w UHF i tej która dołączana jest do pozostałych wzmacniaczy.

5. Wzmacniacze szerokopasmowe a kanałowe.

Wybór nie jest łatwy. Pierwszym kryterium jest ilość gniazd. Nieco generalizując, jeśli ilość gniazd przekracza 50, to zalecane jest zastosowanie wzmacniaczy kanałowych. Poniżej 10 gniazd na pewno wystarczy wzmacniacz szerokopasmowy. Problem pojawia się kiedy mamy 10-50 gniazd. Kluczowym zagadnieniem jest zapewnienie, by na gniazdach abonenckich nie występowały poziomy niższe niż 60 dBuV i wyższe niż 80 dBuV.

Przy wyborze, należy rozważyć warunki odbioru, a przede wszystkim różnice poziomów sygnałów na wejściu wzmacniacza antenowego. Instalacja antenowa różnie wzmacnia różne częstotliwości, dlatego wejściowa różnica poziomów ulega dodatkowemu zwiększeniu, dlatego musimy sprawadzić, czy po przejściu przez instalację antenową, poziomy na gniazdach abonenckich mieszczą się w granicach założonych zaleceniami.

W poprzednim Informatorze napisaliśmy, że kluczowym zagadnieniem jest zapewnienie, by na gniazdach abonenckich nie występowały poziomy niższe niż 60 dBuV i wyższe niż 80 dBuV, czyli żądamy by różnica poziomów nie przekraczała 20 dB. Większość urządzeń w instalacjach antenowych ma płaską, niezależną od częstotliwości charakterystykę. Praktycznie, jedynym wyjątkiem są kable koncentryczne.

W przypadku kanałów 6-12 problem w zasadzie nie istnieje, gdyż jest tam nadawany zazwyczaj jeden program, a na dodatek szerokość tego zakresu wynosi zaledwie 56 MHz (174-230 MHz). Trudniej sytuacja wygląda w zakresie kanałów 21-69, gdzie szerokość wynosi 392 MHz (470-862 MHz). W tym zakresie nadawane są prawie wszystkie programy, na dodatek o różnych poziomach i z różnych lokalizacji. Jeśli założyliśmy, że różnica poziomów na gnieździe nie może przekroczyć 20 dB, to różnica poziomów na wejściu w instalację nie może być większa od:

dT = 20 - a

gdzie a różnica tłumienie kabla w zakresie 470-862MHz przy długości odpowiadającej odległości do najdalszego gniazda, dT maksymalna różnica poziomów na wejściu instalacji.

Zakładając, że w mniejszej instalacji odległość nie przekroczy 40m, to stosując kabel klasy YWD 75-1,0/4,8 mamy różnicę tłumienia wynoszącą 2 dB, a przy kablu YWD 75-0,59/3,7 - 4 dB. Dlatego wzmacniacz szerokopasmowy można zastosować przy wejściowej różnicy poziomów 18 dB (20 - 2) oraz w drugim przypadku 16 dB (20 - 4).

1. Wzmacniacze antenowe RTV

Głównym zadaniem wzmacniaczy antenowych RTV jest kompensowanie tłumienia występującego między anteną i złączem odbiornika. Należy przy tym pamiętać, żeby wzmacniacz antenowy był instalowany możliwie najbliżej anteny, gdzie stosunek sygnału do szumu jest najwyższy. Wzmacniacz antenowy może również służyć do podniesienia poziomu sygnału antenowego przy zbyt małym natężeniu pola elektromagnetycznego. W przypadku urządzeń selektywnych łatwo jest wyrównywać poziomy poszczególnych sygnałów.

Przy wyborze wzmacniaczy antenowych do instalacji odbiorczej należy rozróżniać między wzmacniaczami wstępnymi umieszczanymi w bezpośredniej bliskości anteny i wzmacniaczami głównymi umieszczanymi już wewnątrz budynków. Umieszczane przy antenie przedwzmacniacze mają bardzo mały współczynnik szumów i są stosowane przy bardzo niskich poziomach antenowych. (Najlepszy współczynnik sygnał/szum jest na wyjściu anteny.) Wzmacniacze główne służą odpowiednio do wzmocnienia sygnałów w budynku, do wyrównywania wszystkich powstających w instalacji antenowej strat (tłumień) aż do urządzenia odbiorczego.

Wzmacniacze kanałowe DVB-T są stosowane przy podwyższonych wymaganiach selektywnościowych (podnoszenie poziomu sygnału pochodzącego ze słabego nadajnika telewizyjnego przy równoczesnym istnieniu silnego nadajnika bliskiego). Spotyka się wzmacniacze kanałowe w wersji na 1 kanał, jak też i wielokanałowe. W przypadku tych ostatnich coraz częściej stosuje się elektroniczne dostrajanie do poszczególnych kanałów. Najczęściej w praktyce są stosowane wzmacniacze antenowe szerokopasmowe, wielozakresowe i wielokanałowe (strojone).

Wzmacniacze antenowe rozgałęźne
Wzmacniacz szerokopasmowy AWS-143ST

Pokazany powyżej wzmacniacz antenowy AWS-143ST AMS jest przeznaczony do niewielkich domowych instalacji antenowych. Umożliwia rosnące wraz z częstotliwością wzmocnienie sygnału antenowego i jego rozdział do trzech odbiorników TV. Podział sygnału nie jest równomierny i na wyjściu A jest wyższy o 3,5-4dB od poziomu na wyjściach B i C. Stąd też sygnał z wyjścia A można przesyłać na większą odległość. Należy również pamiętać, że poziomy sygnałów doprowadzanych do wejścia tego urządzenia powinny być możliwie zbliżone do siebie. Wzmacniacz zapewnia automatyczne podłączenie zasilania +12V po kablu do przedwzmacniacza zamontowanego przy antenie. Sam również może być zasilany po kablu koncentrycznym podłączonym do wyjścia A (z oznaczeniem DC). Takie rozwiązanie wymaga zastosowania zasilacza z separatorem zasilania (zwrotnicą zasilającą).

Z kolei wzmacniacz rozgałęźny AWS-1144 AMS umożliwia wzmocnienie sygnału i jego równomierny podział do czterech odbiorników TV. Regulacja wzmocnienia odbywa się pomiędzy stopniami, co korzystnie wpływa na właściwości szumowe. Wzmacniacz antenowy AWS-1144 AMS może być również zasilany po kablu koncentrycznym (takie rozwiązanie wymaga zastosowania zasilacza z separatorem zasilania). Ponadto zapewnia automatyczne podłączenie zasilania +12V po kablu do przedwzmacniacza zamontowanego przy podłączonej antenie.

Znacznie większe możliwości stwarzają wzmacniacze wielokanałowe selektywnie strojone. Przykładem takiego urządzenia jest przedstawiony na poniższej fotografii WWK-861 firmy Telkom Telmor.

Wzmacniacz strojony wielokanałowy WWWK-861 Telmor

Wzmacniacz selektywny WWK-861 Telmor jest dedykowany do trudnych warunków odbioru sygnałów RTV, w których występują sygnały o zróżnicowanych poziomach, nadawane z kilku kierunków. Zastosowanie WWK-861 umożliwia selektywne wyrównanie poziomów odbieranych sygnałów, ma bowiem 6 przestrajanych torów kanałowych w zakresie UHF. Zastosowane rozwiązania sprawiają, że WWK-861 w sobie funkcje zwrotnicy antenowej oraz selektywnej obróbki sygnałów wejściowych. Ponadto umożliwia automatyczne wykrywanie i zasilanie przedwzmacniaczy antenowych na wejściach UHF1-UHF3.

Wzmacniacz antenowy wielokanałowy WWK-861 Telmor może być stosowany samodzielnie w antenowych instalacjach indywidualnych, jako część satelitarnej instalacji multiswitchowej lub część prostej stacji czołowej do antenowych instalacji zbiorowych. Dzięki temu może być z powodzeniem stosowany w domkach jednorodzinnych, rezydencjach, małych hotelach, pensjonatach, domach wypoczynkowych, szkołach, szpitalach itp. budynkach.

Również popularna w Polsce hiszpańska firma Televes oferuje podobne pod względem funkcjonalności urządzenie. Przedstawiony na poniższej fotografii wzmacniacz antenowy wielokanałowy Avant3 5327 jest przeznaczony do instalacji antenowych służących do odbioru sygnałów naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T. Jest on przeznaczony do trudnych warunków odbioru sygnałów RTV, w których występują sygnały o zróżnicowanych poziomach. Zastosowanie takiego wzmacniacza umożliwia odbiór tych sygnałów oraz selektywne wyrównanie ich poziomów.

Wzmacniacz strojony wielokanałowy Avant3 5327 Televes

Wzmacniacz Avant3 nr ref. 5327 Televes ma 2 wejścia UHF z dwoma ustawieniami filtrów (2-3 lub 5-0). Każdy filtr w zakresie UHF jest rozszerzalny do 7 kanałów, co umożliwia wspólne wzmacnianie sygnałów nadawanych na zbliżonych kanałach i z podobną mocą. Również selektywne wejście VHF można rozszerzyć do 28MHz. Wszystkie tory sygnałowe są wyposażone w automatyczną regulację wzmocnienia, co zapewnia stabilność sygnału wyjściowego. Wzmacniacz może być programowany za pomocą specjalnego programatora lub prostego i łatwego w obsłudze dedykowanego programu komputerowego.

1. Bibliografia:

• www.dipol.com.pl

• www.aval.com.pl