آشنایی با سیستمهای آنتن مرکزی

آشنایی با سیستمهای آنتن مرکزی

در ساختمان هایی که تعداد زیادی گیرنده تلویزیونی وجود دارد (مانند هتل ها و برج های مسکونی) در صورتی که بخواهیم برای هر گیرنده یک آنتن مجزا نصب نماییم مشکلاتی مانند موارد ذکر شده در زیر بروز خواهند کرد:

محدودیت فضایی پشت بام برای نصب تعداد زیادی آنتن
اثر انعکاسی و القا یی آنتن ها بر یکدیگر
هزینه بالای نصب آنتن برای تک تک گیرنده ها و سیم کشی آنتن تا گیرنده
از بین رفتن زیبایی ظاهر ساختمان و به وجود آمدن جنگلی از آنتن ها
حجم بالای سیم کشی آنتن ها تا گیرنده نیز مشکلاتی به وجود خواهد آورد

با توجه به موارد ذکر شده راه کار پیشنهادی این است که از یک آنتن برای تمام گیرنده ها استفاده گردد و چون سیگنال در یافت شده توسط این آنتن برای تمام گیرنده ها کافی نخواهد بود لذا از تجهیزاتی برای افزایش مقدار سیگنال و توزیع آن بین گیرنده ها استفاده می کنیم.عملی کردن این راه کار با استفاده از تجهیزات سیستم ها ی آنتن مرکزی (MATV) (MASTER ANTENNA TV) انجام می پذیرد. از این سیستم ها به عنوان (CATV) (COMMUNITY ANTENNA TV) نیز نامبرده می شود. یک سیستمMATV مجموعه ای از تجهیزات اولیه سیگنال تلویزیونی و تجهیزات پردازش و تقویت سیگنال و توزیع آن از طریق کابل های کواکسیال بین گیرنده های تلویزیونی است و هدف از برقراری آن مهیا کردن سطح سیگنال مناسب را برای هر گیرنده جهت دریافت تصویری با کیفیت قابل قبول می باشد. تجهیزات سیستم MATV به دو دسته اصلی صفحه بعد تقسیم می گردد:

1- تجهیزات ابتدایی تهیه سیگنال ( HEADEND equipment)

این تجهیزات شامل آنتن و تقویت کننده *****ها ، مبدل های فرکانسی ، تله موج ها و مچینگ ها می باشد که برای پردازش سیگنال تلویزیونی و رساندن آن به اندازه و کیفیت مطلوب برای گیرنده ها به کار می روند .

2- تجهیزات توزیع سیگنال ( DISTRIBUTION equipment)

شامل قطعاتی چون تقسیم کننده های انشعابی يا مقسم انتهایی (SPLITTER) و تقسیم کننده عبوری يا میانی (TAP OFF) و مقاومت های انتهایی (TEMINATOR) و غيره برای تحویل سیگنال به گیرنده ها و جدا سازی ( ISOLOTION ) هر گیرنده از سیستم می باشد

دسی بل ( db ) :

مقدار سيگنال تلويزيونی را عموماً با واحد ميكرو ولت اندازه می گيرند و برای سادگی محاسبات وكم شدن اعشار از دسی بل ( db ) استفاده می گردد كه مقدار آن از رابطهdb = 20 log( E1/E2) محاسبه می گردد.

در حقيقت دسی بل چند مرتبه بزرگ يا كوچك بودن سيگنال را نسبت به يك سطح مبنا نشان می دهد . در سيستم های MATV اين سطح مبنا (E2 ) را برابر1000 ميكرو ولت ميگيرند لذا براي خروجي 1000 ميكرو ولت بهره برابر صفر دسي بل ميشود. تمام مقادير ضريب تقويت آمپلی فاير ها و افت های سيستم و مقادير ايزولاسيون به db بيان می شود . در محاسبات بر حسب دسی بل به راحتی می توان مقادير را جمع يا تفريق كرد. در ادامه بحث ما مبناي بالا را در نظر ميگيريم.لازم به ذكر است در بعضي سيستمها ولتاژ مبنا(E2 ) را برابر يك ميكرو ولت ميگيرند و از رابطه db = 20 log E1 مقدار بهره را به دست مي آورند و بر حسب دبي ميكرو ولت بيان ميكنندكه براي ولتاژ خروجي (E1) يك ميكرو ولت مقدار بهره برابر صفر دبي ميكرو ولت بدست مي آيد. در اين صورت براي مقدار مبناي 1000 ميكرو ولت كه در حالت قبلي صفر دسي بل به دست مي آمد 60 دبي ميكرو ولت بيان ميشود.

كابل های مورد استفاده در MATV

در كابل كشی سيستم های MATV از كابل كواكسيال 75 اهمی استفاده می گردد . اين كابل ها كه به آن ها كابل هم محور هم اطلاق می شود دارای يك هادی مركزی از جنس مس می باشند كه وظيفه حمل سيگنال را به عهده دارد و يك شيلد به صورت بافته مسی كه دور كابل را گرفته واز اثر القا و تداخل روی سيگنال توسط عوامل خارجی جلوگيری می كند و امكان جذب مستقيم سيگنال توسط هادی مركزی را از بين می برد . برای اتصال كابل های كواكسيال به تجهيزات MATV از كانكتور های نوع F استفاده می گردد كه بسته به نوع كابل سايز آن انتخاب می گردد . كابل های مورد استفاده در سيستم MATV برای خطوط اصلی RG6 – RG11 – RG59 می باشد كه تفاوت آن ها در مقدار افت كابل به ازای طول مشخص می باشد . برای فواصل طولانی ( بين چندين ساختمان ) و يا برای مواردی كه نياز به خاك كردن كابل باشد كابل RG11/U استفاده می گردد . در داخل ساختمان نيز معمولاً برای تمام مسيرها به طور يكسان كابل RG59 به كار می رود . برای اتصال پريزها به سيستم بين تپ آف و پريز و يا بين اسپليتر و پريز بسته به فاصله و تعداد پريزها ی مسير از كابل های 3C-2V و 4/5C-2V و 5C-2V استفاده می گردد هرچه ضريب حرف C بالاتر باشد افت كابل كمتر است. در شكلهاي صفحه بعد سه نوع كابل

طراحی سيستم MATV

الف : طراحی سيستم توزيع

از آنجا كه افت سيستم توزيع آنتن مركزی در انتخاب تجهيزات اوليه ( HEAD END ) موثر است لذا بايد ابتدا سيستم توزيع را طراحی و محاسبه نمود . قدم اول تهيه نقشه ساختمان و علامت گذاری محل پريزها و محل آمپلی فاير است . نحوه توزيع كابل ها نيز از نظر عمودی يا افقی بودن نسبت به شكل ساختمان بايد تعيين شود وسپس كابل های لازم تعيين شود . از كابل كشی طولانی و كابل كشی زيگزاگ و حلقوی بايد اجتناب كرد و كابل ها را حدالامكان به طور مستقيم كشيد . بعد محل تپ آف ها واسپليتر ها را تعيين می كنيم . طولانی ترين كابل يا كابل با بيشترين تعداد تپ آف ها و اسپليتر ها را بايد برای محاسبه افت سيستم درنظر گرفت . در صورت عدم اطمينان در مورد شاخه با بيشترين افت بايد در چندين شاخه افت را محاسبه كرد وشاخه با بيشترين افت را انتخاب نمود .افت های سيستم توزيع:

1- افت كابل ها : مقداری از سيگنال در حين عبور از كابل كواكسيال افت خواهد كرد مقدار اين افت به نوع كابل مورد استفاده وفركانس سيگنال عبوری بستگی دارد در فركانس های بالاتر افت بيشتری وجود خواهد داشت . بهتر است افت كابل را برای بالاترين فركانس موجود يا فركانسی كه ممكن است در آينده دريافت شود محاسبه نمود .

2- افت اسپليتر ها (INSERTION LOSS)) : مقدار افت در اسپليتر عبارت است از مقدار ورودی بر حسب db منهای مقدار خروجی. به عنوان مثال اين مقدار برای اسپليتر دو راه حدود 5/3 db وبرای اسپليتر 4 راه حدود 5/6 الی 2/7 دسی بل خواهد بود . معمولاً كارخانجات سازنده مقدار اين افت را برای فركانس های مختلف در جدولی ارائه می كنند .

3- افت جداسازی ( ISOLATION LOSS ) (TAP LOSS) : هر تپ آف برای ايزولاسيون گيرنده ها از يكديگر سيگنال ورودی را مقداری كاهش می دهد وآن را به خروجی فرعی می دهد اين افت را افت جداسازی (ايزولاسيون ) می نامند مثلاً اگر يك سيگنال 25db به يك تپ اآف با افت ايزولاسيون 23db اعمال شود در خروجی فرعی مقدار 2db سيگنال قابل دسترس خواهد بود .

4- افت عبوری (Trough loss) INSERTION LOSS)) : هنگام عبور سيگنال از داخل تپ آف از ورودی اصلی به خروجی اصلی مقداری افت ايجاد می شود كه بايد مقدار آن را در محاسبات مد نظر قرار داد . مقدار اين افت برای فركانس های مختلف فرق می كند وتوسط كارخانه سازنده جدولی ارائه می گردد ولی معمولاً تپ آف های با مقدار ايزولاسيون بالا افت عبور ی كمتری دارند .

نحوه انتخاب تپ آف : بايد در يك سيستم MATV تپ آف هایی انتخاب شود كه حداقل 1000 میکرو ولت را برای هر گيرنده تامين كند وايزولاسيون كافی بين گيرنده و سيستم جهت جلوگيری از تداخل ايجاد كند دريافت سيگنال بيش از 1000 ميكرو ولت ( صفر دسی بل ) به گيرنده آسيبی نمی رساند و بسياری از طراحان سيستم های MATV سطح خروجی های فرعی را تا 10 db نيز در نظر می گيرند . در طراحی سيستم افت ايزولاسيون آخرين تپ آف قبل از آمپلی فاير را در نظر می گيرند ودر صورت طولانی بودن مسير بين تپ آف و دستگاه تلويزيون بايد افت كابل آن را نيز در نظر گرفت . در صورت استفاده از تپ آف های ديواری ( wall tap ) به علت كم بودن فاصله بين تپ آف و تلويزيون می توان از اين افت صرف نظر كرد .

انتخاب آنتن :

سه فاكتور اساسی بايد در انتخاب آنتن در نظر گرفته شود :

1- نوع آنتن 2- بهره آنتن 3- جهت آنتن

نوع آنتن با توجه به تعداد و فركانس كانال های مورد در يافت تعيين می گردد. جهت آنتن نيز نسبت به فرستنده تلويزيونی‌تنظيم می شود. اگر تمام فرستنده ها يا تعدادی از آن ها در يك جهت باشند از آنتن پهن باند (‌BROAD BAND ) استفاده می شود و اگر در جهت های متفاوت باشند از آنتن تك كانال استفاده می گردد . انواع معمول آنتن ها عبارتند از :

VHF/UHF/FM , VHF/UHF , UHF , VHF

البته برای دريافت سيگنال FM بهتر است از آنتن جداگانه FM استفاده می گردد .بهره آنتن يك مساله مهم است بايد آنتن حداقل سيگنال 0 db رابرای ورودی آمپلی فاير مهيا نمايد . در محل های با سيگنال ضعيف بايد از آنتن با بهره و اندازه بزرگتر استفاده كرد . در صورتی كه باز هم سيگنال مناسب به دست نيامد مجبوريم از پری آمپلی فاير استفاده كنيم . جهت آنتن نيز بايد به دقت تنظيم شود . اگر آنتن خوب تنظيم شده باشد نسبت سيگنال هايی كه با قسمت جلو آنتن دريافت می گردد به سيگنال هايی كه با عقب آنتن دريافت می گردد بيشتر خواهد بود .

بر آورد سطح سيگنال :

تعيين دقيق سطح سيگنال برای طراحی صحيح سيستم مهم و اساسی است . لذا با استفاده از يك آنتن با بهره مشخص ( در صورت امكان همان آنتنی كه نصب خواهد شد ) و يك تلويزيون رنگی قابل حمل و نقل و يك ميدان سنج میتوان مقدار سيگنال را در محل نصب آنتن تعيين كرد . در محل هايی كه سيگنال ضعيف است محل آنتن بسيار حساس است . ممكن است در يك محدوده 15 متری تفاوت های فاحشی در مقدار سيگنال وجود داشته باشد . ارتفاع آنتن نيز در مقدار سيگنال موثر است . ولی اين مطلب را بايد در نظر داشت كه هميشه ارتفاع بالاتر باعث ايجاد سيگنال بيشتر نمی شود بلكه بايد مناسب ترين ارتفاع را با آزمايش به دست آورد . ميدان سنج نيز برای اندازه گيری سيگنال دريافت شده برای هر كانال به كار می رود.اين تست بايد در چند جای سايت انجام گيرد و بهترين محل برای آنتن انتخاب گردد . در صورتی كه آنتن به دقت انتخاب شود حتی می تواند بعضی تداخل ها را از بين ببرد . با استفاده از تلويزيون رنگی می توان كيفت سيگنال را در هر كانال مشخص كرد ودر صورت وجود تداخل امواج اثر آن را روی تصوير مشاهده نمود .

انتخاب پيش تقويت كننده ( PRE AMPLIFIRE ) :

در محل هايی كه سيگنال ضعيف است ممكن است تقويت اوليه سيگنال لازم شود . در انتخاب پری آمپلی فاير بايد چهار نكته را در نظر گرفت :

1- پوشش باند فركانسی 2- بهره ( GAIN ) 3- مقدار نويز 4- توان خروجی

پری آمپلی فاير ها به صورت UHF يا VHF يا VHF/UHF ساخته شده اند بعضی از آن ها دارای مسدود كننده های موج FM هستند تا اگر دريافت FM باعث ايجاد نويز شود آن را بلوكه كنند . پری آمپلی فاير بايد سطح سيگنال كافی برای آمپلی فاير توزيع را فراهم كند . هنگام استفاده از آمپلی فايرهای تك كانال هم ممكن است يك پری آمپلی فاير لازم شود . تا سيگنال كافی برای عمل كرد صحيحAGC فراهم گردد . مقدار نويز توليد شده توسط پری آمپلی فاير يا همان عدد نويز(noise figure ) نيز بايد پايين باشد تا كيفيت سيگنال حفظ شود . تغذيه پری آمپلی فاير كه در نزديكترين فاصله از آنتن نصب شده است از طريق يك منبع تغذيه در داخل ساختمان نيز ممكن است و پس از كاهش دادن ولتاژ به مقدار لازم توسط خطوط سيگنال به پری آمپلی فاير اعمال می شود . توجه كنيد بين منبع تغذيه و پری آمپلی فاير يك اسپليتر معمولی قرار ندهيد چون باعث اتصال كوتاه منبع تغذيه می گردد . از مبدل تطبيق امپدانس نيز نبايد استفاده نماييد .
پردازش و تركيب سيگنال :
عمل پردازش سيگنال توسط *****ها – مسدود كننده ها – تركيب كننده ها و تضعيف كننده ها انجام می گيرد . در صورت لزوم از مبدل فركانس UHF به VHF نيز می توان استفاده كرد .
انتخاب آمپلی فاير :
در انتخاب آمپلی فاير بايد 4 مورد را در نظر گرفت :
1- فركانس و تعداد كانال های مورد دريافت
2- افت كل سيستم
3- نوع سيگنال ورودی
4- قابليت خروجی ( مقدار خروجی )
اگر كانال های هم جوار زيادی در يافت شود هر كانال برای جلوگيری از تداخل بايد ***** شود و برای اين منظور معمولاً از آمپلی فايرهای تك كانال ( STRIP ) استفاده می گردد . مقدار ورودی به علاوه بهره تقويت كننده بايد از افت كل سيستم بيشتر شود ومعمولاً 6 db نيز به اين مقدار اضافه می كنند . آمپلی فايرهای تك كانال بعد از ***** كردن و بلوكه كردن تمام كانال های ديگر به كار می روند و دارای 2 نوع كنترل بهره اتوماتيك ( AGC ) و دستی هستند . كه نوع AGC در شرايط آب و هوايی و محيطی مختلف سطح سيگنال را ثابت نگه می دارند . آمپلی فايرها با ورودیUHF/VHF , VHF ساخته شده اند . در ضمن مقدار سيگنال ورودی به علاوه بهره تقويت كننده نبايد از توان خروجی آمپلی فاير بيشتر شود . قابليت يا مقدار خروجی آمپلی فاير مقداريست كه تقويت كننده بدون برش و يا مدولاسيون عرضی می تواند تحويل دهد . بعضی از آمپلی فايرها دارای كنترل بهره و اعوجاج و نوسان وتضعيف كننده قابل تنظيم می باشند تا سطح سيگنال يكسانی را برای تمام كانال ها ايجاد كنند