سیستم های آنتن مرکزی
سیستم های آنتن مرکزی
سیستم های 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 القایی 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
اثر انعکاسی و القایی 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
راه کار پیشنهادی این است که از یک آنتن برای تمام گیرنده ها استفاده گردد و چون سیگنال دریافت 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 سیستمهای 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 تقسیم می گردد :
۱٫ تجهیزات ابتدایی تهیه سیگنال ( HEADEND equipment) این تجهیزات شامل آنتن و تقویت کننده فیلترها ، 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 .
۲٫ تجهیزات توزیع سیگنال ( DISTRIBUTION equipment) شامل قطعاتی چون تقسیم کننده های انشعابی یا مقسم انتهایی (SPLITTER) و تقسیم کننده عبوری یا میانی (TAP OFF) و مقاومت های انتهایی (TEMINATOR) و غیره برای تحویل سیگنال به گیرنده ها و جدا سازی ( ISOLOTION ) هر گیرنده از سیستم میباشد .
دسی بل ( db ) : مقدار سیگنال تلویزیونی را عموماً با واحد میکرو ولت اندازه می گیرند و برای سادگی محاسبات وکم شدن اعشار از دسی بل ( db ) استفاده میگردد که مقدار آن از رابطهdb = 20 log( E1/E2) محاسبه می گردد . در حقیقت دسی بل چند مرتبه بزرگ یا کوچک بودن سیگنال را نسبت به یک سطح مبنا نشان می دهد . در سیستم های MATV این سطح مبنا (E2 ) را برابر۱۰۰۰ میکرو ولت میگیرند . لذا برای خروجی ۱۰۰۰ میکرو ولت بهره برابر صفر دسی بل میشود . تمام مقادیر ضریب تقویت آمپلی فایر ها وافت های سیستم و مقادیر ایزولاسیون به db بیان می شود .
در محاسبات بر حسب دسی بل به راحتی می توان مقادیر را جمع یا تفریق کرد . در ادامه بحث ما مبنای بالا را در نظر میگیریم .
لازم به ذکر است در بعضی سیستمها ولتاژ مبنا(E2 ) را برابر یک میکرو ولت میگیرند و از رابطه db = 20 log E1 مقدار بهره را به دست می آورند و بر حسب دبی میکرو ولت بیان میکنندکه برای ولتاژ خروجی(E1) یک میکرو ولت مقدار بهره برابر صفر دبی میکرو ولت بدست می آید .
در این صورت برای مقدار مبنای ۱۰۰۰ میکرو ولت که در حالت قبلی صفر دسی بل به دست می آمد ۶۰ دبی میکرو ولت بیان میشود .
کابل های مورد استفاده در MATV : در کابل کشی سیستم MATV از کابل کواکسیال ۷۵ اهمی استفاده می گردد . این کابل ها که به آن ها کابل هم محورهم اطلاق می شود دارای یک هادی مرکزی از جنس مس می باشند که وظیفه حمل سیگنال را به عهده دارد و یک شیلد به صورت بافته مسی که دور کابل را گرفته واز اثر القا و تداخل روی سیگنال توسط عوامل خارجی جلوگیری می کند و امکان جذب مستقیم سیگنال توسط هادی مرکزی را از بین می برد . برای اتصال کابلهای کواکسیال به تجهیزات MATV از کانکتور های نوع F استفاده می گردد که بسته به نوع کابل سایز آن انتخاب می گردد . کابلهای مورد استفاده در سیستم MATV برای خطوط اصلی RG6 – RG11 – RG59 می باشد که تفاوت آن ها در مقدار افت کابل به ازای طول مشخص می باشد . برای فواصل طولانی ( بین چندین ساختمان ) و یا برای مواردی که نیاز به خاک کردن کابل باشد کابل RG11/U استفاده می گردد . داخل ساختمان نیز معمولاً برای تمام مسیرها به طور یکسان کابل RG59 به کار می رود . برای اتصال پریزها به سیستم بین تپ آف و پریز و یا بین اسپلیتر و پریز بسته به فاصله و تعداد پریزها ی مسیر از کابل های ۳C-2V و ۴/۵C-2V و ۵C-2V استفاده می گردد هرچه ضریب حرف C بالاتر باشد افت کابل کمتر است .
طراحی سیستم MATV :
طراحی سیستم توزیع
از آنجا که افت سیستم توزیع آنتن مرکزی در انتخاب تجهیزات اولیه ( HEAD END ) موثر است لذا باید ابتدا سیستم توزیع را طراحی و محاسبه نمود . قدم اول تهیه نقشه ساختمان و علامت گذاری محل پریزها و محل آمپلی فایر است . نحوه توزیع کابل ها نیز از نظر عمودی یا افقی بودن نسبت به شکل ساختمان باید تعیین شود وسپس کابل های لازم تعیین شود . از کابل کشی طولانی و کابل کشی زیگزاگ و حلقوی باید اجتناب کرد و کابل ها را حدالامکان به طور مستقیم کشید . بعد محل تپ آف ها واسپلیتر ها را تعیین می کنیم . طولانی ترین کابل یا کابل با بیشترین تعداد تپ آف ها و اسپلیتر ها را باید برای محاسبه افت سیستم درنظر گرفت . در صورت عدم اطمینان در مورد شاخه با بیشترین افت باید در چندین شاخه افت را محاسبه کرد وشاخه با بیشترین افت را انتخاب نمود .
افت های سیستم توزیع :
۱ – افت کابل ها : مقداری از سیگنال در حین عبور از کابل کواکسیال افت خواهد کرد مقدار این افت به نوع کابل مورد استفاده وفرکانس سیگنال عبوری بستگی دارد در فرکانس های بالاتر افت بیشتری وجود خواهد داشت . بهتر است افت کابل را برای بالاترین فرکانس موجود یا فرکانسی که ممکن است در آینده دریافت شود محاسبه نمود .
۲- افت اسپلیتر ها (INSERTION LOSS)) : مقدار افت در اسپلیتر عبارت است از مقدار ورودی بر حسب db منهای مقدار خروجی. به عنوان مثال این مقدار برای اسپلیتر دو راه حدود ۵/۳ db وبرای اسپلیتر ۴ راه حدود ۵/۶ الی ۲/۷ دسی بل خواهد بود . معمولاً کارخانجات سازنده مقدار این افت را برای فرکانس های مختلف در جدولی ارائه می کنند .
۳ – افت جداسازی ( ISOLATION LOSS ) (TAP LOSS) : هر تپ آف برای ایزولاسیون گیرنده ها از یکدیگر سیگنال ورودی را مقداری کاهش می دهد وآن را به خروجی فرعی می دهد این افت را افت جداسازی (ایزولاسیون ) می نامند مثلاً اگر یک سیگنال ۲۵db به یک تپ اآف با افت ایزولاسیون ۲۳db اعمال شود در خروجی فرعی مقدار ۲db سیگنال قابل دسترس خواهد بود .
۴- افت عبوری (Trough loss) INSERTION LOSS)) : هنگام عبور سیگنال از داخل تپ آف از ورودی اصلی به خروجی اصلی مقداری افت ایجاد می شود که باید مقدار آن را در محاسبات مد نظر قرار داد . مقدار این افت برای فرکانس های مختلف فرق می کند وتوسط کارخانه سازنده جدولی ارائه می گردد ولی معمولاً تپ آف های با مقدار ایزولاسیون بالا افت عبوری کمتری دارند .
نحوه انتخاب تپ آف : باید در یک سیستم MATV تپ آف هایی انتخاب شود که حداقل ۱۰۰۰ میکرو ولت را برای هر گیرنده تامین کند وایزولاسیون کافی بین گیرنده و سیستم جهت جلوگیری از تداخل ایجاد کند دریافت سیگنال بیش از ۱۰۰۰ میکرو ولت ( صفر دسی بل ) به گیرنده آسیبی نمی رساند و بسیاری از طراحان سیستم های MATV سطح خروجی های فرعی را تا ۱۰ db نیز در نظر می گیرند .
در طراحی سیستم افت ایزولاسیون آخرین تپ آف قبل از آمپلی فایر را در نظر می گیرند ودر صورت طولانی بودن مسیر بین تپ آف و دستگاه تلویزیون باید افت کابل آن را نیز در نظر گرفت .
در صورت استفاده از تپ آف های دیواری ( wall tap ) به علت کم بودن فاصله بین تپ آف و تلویزیون می توان از این افت صرف نظر کرد .
انتخاب آنتن :
سه فاکتور اساسی باید در انتخاب آنتن در نظر گرفته شود :
۱- نوع آنتن ۲- بهره آنتن ۳- جهت آنتن
۱- نوع آنتن ۲- بهره آنتن ۳- جهت آنتن
نوع آنتن با توجه به تعداد و فرکانس کانالهای مورد دریافت تعیین می گردد. جهت آنتن نیز نسبت به فرستنده تلویزیونی‌تنظیم می شود. اگر تمام فرستنده ها یا تعدادی از آن ها در یک جهت باشند از آنتن پهن باند (BROAD BAND ) استفاده می شود و اگر در جهت های متفاوت باشند از آنتن تک کانال استفاده می گردد .
انواع معمول آنتن ها عبارتند از :
VHF/UHF/FM , VHF/UHF , UHF , VHF
البته برای دریافت سیگنال FM بهتر است از آنتن جداگانه FM استفاده می گردد .بهره آنتن یک مساله مهم است باید آنتن حداقل سیگنال ۰ db رابرای ورودی آمپلی فایر مهیا نماید . در محل های با سیگنال ضعیف باید از آنتن با بهره و اندازه بزرگتر استفاده کرد .
در صورتی که باز هم سیگنال مناسب به دست نیامد مجبوریم از پری آمپلی فایر استفاده کنیم . جهت آنتن نیز باید به دقت تنظیم شود .
اگر آنتن خوب تنظیم شده باشد نسبت سیگنال هایی که با قسمت جلو آنتن دریافت می گردد به سیگنال هایی که با عقب آنتن دریافت می گردد بیشتر خواهد بود .
بر آورد سطح سیگنال :
تعیین دقیق سطح سیگنال برای طراحی صحیح سیستم مهم و اساسی است . لذا با استفاده از یک آنتن با بهره مشخص ( در صورت
امکان همان آنتنی که نصب خواهد شد ) و یک تلویزیون رنگی قابل حمل و نقل و یک میدان سنج میتوان مقدار سیگنال را در محل نصب آنتن تعیین کرد .
در محل هایی که سیگنال ضعیف است محل آنتن بسیار حساس است . ممکن است در یک محدوده ۱۵ متری تفاوت های فاحشی در مقدار سیگنال وجود داشته باشد . ارتفاع آنتن نیز در مقدار سیگنال موثر است . ولی این مطلب را باید در نظر داشت که همیشه ارتفاع بالاتر باعث ایجاد سیگنال بیشتر نمی شود بلکه باید مناسب ترین ارتفاع را با آزمایش به دست آورد .
میدان سنج نیز برای اندازه گیری سیگنال دریافت شده برای هر کانال به کار می رود.این تست باید در چند جای سایت انجام گیرد و بهترین محل برای آنتن انتخاب گردد .در صورتی که آنتن به دقت انتخاب شود حتی می تواند بعضی تداخل ها را از بین ببرد . با استفاده از تلویزیون رنگی می توان کیفت سیگنال را در هر کانال مشخص کرد ودر صورت وجود تداخل امواج اثر آن را روی تصویر مشاهده نمود .
انتخاب پیش تقویت کننده ( PRE AMPLIFIRE ) :
در محل هایی که سیگنال ضعیف است ممکن است تقویت اولیه سیگنال لازم شود .
در انتخاب پری آمپلی فایر باید چهار نکته را در نظر گرفت :
۱- پوشش باند فرکانسی
۲- بهره ( GAIN )
۳- مقدار نویز
۴- توان خروجی
۱- پوشش باند فرکانسی
۲- بهره ( GAIN )
۳- مقدار نویز
۴- توان خروجی
پری آمپلی فایر ها به صورت UHF یا VHF یا VHF/UHF ساخته شده اند بعضی از آن ها دارای مسدود کننده های موج FM هستند تا اگر دریافت FM باعث ایجاد نویز شود آن را بلوکه کنند .
پری آمپلی فایر باید سطح سیگنال کافی برای آمپلی فایر توزیع را فراهم کند . هنگام استفاده از آمپلی فایرهای تک کانال هم ممکن است یک پری آمپلی فایر لازم شود . تا سیگنال کافی برای عمل کرد صحیحAGC فراهم گردد .
مقدار نویز تولید شده توسط پری آمپلی فایر یا همان عدد نویز (noise figure ) نیز باید پایین باشد تا کیفیت سیگنال حفظ شود .
تغذیه پری آمپلی فایر که در نزدیکترین فاصله از آنتن نصب شده است از طریق یک منبع تغذیه در داخل ساختمان نیز ممکن است و پس از کاهش دادن ولتاژ به مقدار لازم توسط خطوط سیگنال به پری آمپلی فایر اعمال می شود .
توجه کنید بین منبع تغذیه و پری آمپلی فایر یک اسپلیتر معمولی قرار ندهید چون باعث اتصال کوتاه منبع تغذیه می گردد . از مبدل تطبیق امپدانس نیز نباید استفاده نمایید .
پردازش و ترکیب سیگنال :
عمل پردازش سیگنال توسط فیلترها – مسدود کننده ها – ترکیب کننده ها و تضعیف کننده ها انجام می گیرد . در صورت لزوم از مبدل فرکانس UHF به VHF نیز می توان استفاده کرد .
انتخاب آمپلی فایر
در انتخاب آمپلی فایر باید ۴ مورد را در نظر گرفت :
۱ – فرکانس و تعداد کانال های مورد دریافت
۲- افت کل سیستم
۳ – نوع سیگنال ورودی
۴- قابلیت خروجی ( مقدار خروجی )
۱ – فرکانس و تعداد کانال های مورد دریافت
۲- افت کل سیستم
۳ – نوع سیگنال ورودی
۴- قابلیت خروجی ( مقدار خروجی )
اگر کانال های هم جوار زیادی در یافت شود هر کانال برای جلوگیری از تداخل باید فیلتر شود و برای این منظور معمولاً از آمپلی فایرهای تک کانال ( STRIP ) استفاده می گردد . مقدار ورودی به علاوه بهره تقویت کننده باید از افت کل سیستم بیشتر شود ومعمولاً ۶ db نیز به این مقدار اضافه می کنند . آمپلی فایرهای تک کانال بعد از فیلتر کردن و بلوکه کردن تمام کانال های دیگر به کار می روند و دارای ۲ نوع کنترل بهره اتوماتیک ( AGC ) و دستی هستند . که نوع AGC در شرایط آب و هوایی و محیطی مختلف سطح سیگنال را ثابت نگه می دارند . آمپلی فایرها با ورودیUHF/VHF , VHF ساخته شده اند . در ضمن مقدار سیگنال ورودی به علاوه بهره تقویت کننده نباید از توان خروجی آمپلی فایر بیشتر شود . قابلیت یا مقدار خروجی آمپلی فایر مقداریست که تقویت کننده بدون برش و یا مدولاسیون عرضی می تواند تحویل دهد . بعضی از آمپلی فایرها دارای کنترل بهره و اعوجاج و نوسان وتضعیف کننده قابل تنظیم می باشند تا سطح سیگنال یکسانی را برای تمام کانال ها ایجاد کنند .
