1- 2- Constitución del sistema 3- El proceso heterodino 4- Moduladores 5- Moduladores sintonizables 6- Generadores de tono piloto 7- Combinadores 8- Amplificadores 9- Relación portadora a ruido y señal a ruido 10- Distorsión e intermodulacion 11- Sistema híbrido fibra/Coaxil
El sistema de cable nació para cubrir la necesidad de recepción de señales de TV manifestada por aquellos lugares alejados de los centros de emisión o separados de los mismos por obstáculos naturales, recurriendo a la utilización de una antena comunitaria, que ubicada a gran altura proveía de la señal que era distribuida a toda la comunidad por un cable coaxial como vinculo. Las redes fueron creciendo y la cantidad de canales a trasmitir fue cada vez mayor. Se agregaron programas en vivo, desde VCR o desde generadores de caracteres. Finalmente fue agregada la recepción de señales vía satélite. Se comenzó utilizando solo los cinco canales de banda baja, para luego ir pasando a hacer uso de las bandas altas, medias y superbanda. En muchos casos se hizo necesario agregar un conversor de canales externo al televisor para poder sintonizar la totalidad de los canales.
El sistema de televisión por cable consta básicamente de un equipamiento central que recibe el nombre genérico de cabecera (head end) y una planta externa que suele llamarse red. En la cabecera se centraliza la recepción y/o generación y luego una combinación de las señales que serán distribuidas a través del sistema. Los canales abiertos son retransmitidos por cable, generalmente sin ser demodulados a la banda base. Las señales vía satélite recibidas en un receptor satelital, son procesadas en la cabecera según sea necesario su cambio de norma y/o su decodificación. Las señales originadas en videoreproductores deben ser tratadas en video y audio antes de distribuir. El procesamiento mas difundido es mediante la utilización de correctores de base tiempo (CBT) para reducir las inestabilidades propias de las maquinas VCR. Una vez obtenidas todas las señales, se mezclan en un combiner (combinador, mezclador o sumador, puede ser activo o pasivo) y de allí sale a la red. En la red se puede distinguir 2 tipos de tendido: red troncal y red subtroncal. Un tercer tipo de cable de menores dimensiones se utiliza para transportar la señal hasta el domicilio del abonado. Debido a los bajos niveles en juego, en television por cable es usual referirse a las tensiones y potencias no por su valor especifico, sino con el uso del dB y del dBmV (decibel milivolt).
0dBmV=1mV a través de 75Ω
3- El procesador heterodino
Nació como solución al problema de no poder controlar los niveles de portadora de video y audio.
El primer bloque es un conversor del canal de entrada a frecuencia intermedia (FI). La señal de FI es aplicada a un amplificador de buena selectividad con control automático de ganancia (CAG). La salida del mismo es nuevamente convertida a VHF mediante un conversor de subida, saliendo normalmente en un canal distinto que el de entrada.
En CATV se pueden distinguir 2 tipos de moduladores:
- De frecuencia fija de salida
- De frecuencia sintonizable de salida.
En los de frecuencia fija de salida, la señal de entrada principal ingresa al modulador directamente o a través de una etapa de ecualización que corrige la diferencia de amplitud en función de la frecuencia provocada por el cable.
En la etapa moduladora se modula en AM la señal de video y la salida de FI=45.75MHz es filtrada obteniéndose la banda lateral vestigial utilizada en televisión. Para este filtrado suele recurrirse a filtros piezoeléctricos de tecnología SAW (Surface Acoustic Wave) que poseen una característica de retardo de grupo plana en toda la banda, además de excelente estabilidad en tiempo y temperatura.
La salida de este filtro ingresa a un amplificador de FI, cuya salida tiene acceso externo al equipo.
La señal de audio (impedancia de entrada 600Ω) esta modulada en FM, después de pasar por una etapa de preenfasis (75m s). Luego de modulada se filtra para eliminar armónicos no deseados y se amplifica. Ala salida existe la misma facilidad de conexión que con el caso de video.
Ambas señales (video y audio) se combinan e ingresan a un conversor de salida del cual se obtiene la señal de frecuencia del canal requerido. Un amplificador permite ajustar el nivel de salida que en muchos casos alcanza a +60dBmV (portadora de video). Finalmente, el filtro de salida evita la emisión a la red de señales espurias fuera de la banda del canal.
Estos equipos suelen utilizarse como reserva en cabeceras con moduladores de frecuencia fija de salida. Este equipo posee un conversor de salida sintonizable para poder ser utilizado como modulador de cualquier canal. Por ser tan versátil, no incluye el filtro de salida, por lo cual es susceptible a las componentes de ruido que el modulador de frecuencia fija era inmune.
Son equipos cuyas señales se trasmiten a la red para la operación de los controladores automáticos de ganancia de los amplificadores.
Estos equipos de salida deben presentar una alta aislacion entre entradas y una pequeña perdida de inserción, a fin de evitar la elevada atenuación de la señal. Los combinadores pasivos son mas frecuentemente usados que los activos.
La perdida de transmisión es la reducción en el nivel de la señal conforme esta avanza a través de los cables de la red. La atenuación presentada por el cable es función de la frecuencia, lo que provoca que los canales de frecuencias más altas sufran una mayor degradación que los canales de frecuencias más bajas.
Estas características del sistema, atenuación y respuesta en frecuencia, son compensadas en la red con la inclusión de amplificadores. Todos los amplificadores hoy utilizados, se alimentan a través del mismo cable de señal.
En la figura se muestra los bloques básicos para el transporte multicanal: un sistema de acoplamiento adecuado, un ecualizador y el amplificador propiamente dicho. El ecualizador corrige la respuesta de atenuación en función de la frecuencia, también se le llama ‘slope adj’(ajuste de pendiente).
El modulo amplificador es normalmente un integrado híbrido, aunque también existen los de R.F. discretos.
La fuente de alimentación rectifica y regula la tensión de alimentación. En la rama pasante para la alimentación del próximo generador ( power through) se suele introducir un fusible o interruptor que posibilita la inhibición de alimentación al siguiente paso.
Cuando se requiere transmisión bidireccional hace falta agregar amplificación en sentido inverso y filtros separadores; comúnmente este retorno de información se hace a frecuencias menores de 50MHz ( configuración ‘sub-split’ estandar)
También pueden existir otros bloques no considerados hasta ahora como ser amplificadores térmicos para compensación ante cambios bruscos de temperatura (comúnmente lleva un termistor) y CAG de los amplificadores.
Otro bloque de moderna inclusión es el "bridge Amplifier" ( amplificador puente) donde una etapa en paralelo con la de señal directa toma muestras de la salida y se la amplifica para obtener una salida de alto nivel apta para alimentar la red subtroncal.
Un ultimo bloque importante es el ‘status monitoring system’ o sistema de monitoreo de estados, sistema de telemedicion y teleseñalizacion computarizado que interroga periódicamente a los amplificadores sobre el estado de parámetros como tensiones y temperatura y los presenta en pantalla para la toma de decisiones.
Debe quedar claro que lo expuesto hasta aquí es lo básico y general que se puede encontrar, y que la verdadera combinación de bloques la da cada fabricante de equipos.
9- Relación portadora a ruido y señal a ruido
Como en todo sistema de comunicaciones se debe incluir un factor de mérito que indique la calidad de la señal suministrada al usuario. Surgen 2 importantes relaciones:
- La relacion C/N ( carrier to noise) indicara la calidad de la señal de R.F. transportada por el sistema.
- La relacion S/N (signal to noise) indicara la calidad de la señal demodulada en el receptor del abonado.
Se acepta que la distribución de ruido es uniforme en todas las frecuencias y la contribución al ruido del sistema es independiente del numero de canales transportados.
La relacion C/N es la relación entre los niveles de portadora de video y nivel de ruido, se expresa en dB.
Para el caso de tener amplificadores de características idénticas, la C/N se calcula como:
Donde el primer termino del segundo miembro representa la relacion portadora a ruido de un solo amplificador (especificada por el fabricante a los niveles de operación recomendados) y n es la cantidad de amplificadores involucrados. Los amplificadores troncales son los que prácticamente manejan esta variable debido a que sus niveles de operación son menores que los de los subtroncales.
Si no se trabaja con los niveles recomendados por el fabricante, se debe buscar una formula para obtener C/N correspondiente a un amplificador de la cadena, la cual se define como:
Donde SLent es el nivel de portadora presente en la entrada del amplificador; Eth es el umbral de ruido térmico del sistema (-59dBmV) y NF es el factor de ruido del amplificador.
Se puede notar que la relacion C/N se degrada en 3dB cuando se duplica el numero de amplificadores.
La relacion S/N es función de la C/N.
10- Distorsión e Intermodulacion
Como un amplificador real tiene una característica de trasferencia no lineal, este provoca algún tipo de distorsión a su salida, modificando la forma de la señal. Respecto de la de entrada. El grado y tipo de distorsión se clasifica según sea el orden de esta, esto es el orden de armónicas de la señal de entrada que se generan en el mismo amplificador.
En este aspecto, es conocido en sistemas de cable la Intermodulacion de 2do orden, que no suele afectar los sistemas de 12 canales que por usar las bandas baja y alta solamente, no se ven influenciados por la distorsión que cae en la banda media. Otra es la situación en sistemas de mayor transporte de canales donde se hace uso de la banda media y la banda de UHF, donde esta distorsión debe ser necesariamente tenida en cuenta.
Para calcular el valor de distorsión de 2do orden en un sistema de cable, se recurre a la siguiente formula, básicamente similar a la de C/N y que depende de los valores suministrados por el fabricante.
Se ha convenido en representar este parámetro como numero negativo. También se puede notar que la DSO empeora en 3dB cuando se duplica el nro. de amplificadores.
Otro tipo de distorsión, la Intermodulacion de 3er orden se produce como resultado de la trasferencia de grado 3 de loa amplificadores. Se incluyen en esta categoría los batidos resultantes de 3 portadoras, la Intermodulacion entre 2 portadoras, la generación de 3ra armónica y como caso particular la modulación cruzada.
La modulación cruzada es el resultado de la modulación de una señal por intermedio de otra. El resultado que se observa en la pantalla del receptor es una superposición de la señal de canal interferente sobre la del canal seleccionado, degradando la calidad de la señal recibida. Se calcula como
Donde MC0 es el valor de modulación cruzada especificado por el fabricante a los niveles recomendados.
Sloper es el nivel de operación real y Slespec el nivel especificado.
El triple batido compuesto suele ser el factor de distorsión limitante en el comportamiento de sistemas multicanales. Se presenta con propiedades parecidas al ruido y muchas veces no es reconocido como una distorsión de 3er orden. CTB es un numero negativo que se calcula como:
11- Sistema Híbrido Fibra/Coaxil
Ha sido propuesto como un medio para el cual los operadores de CATV pueden mejorar los sistemas existentes logrando mayores capacidades de canales sin tener que remplazar la planta coaxial existente. La inclusión de fibra óptica apuntaría a reducir las cascadas de amplificadores en las líneas troncales, lográndose de esta forma, reducir la contribución al ruido de RF y también bajar los costos de mantenimiento al ver disminuido el numero de amplificadores.
Título: sistema de television por cable Categoría: tecnologia Resumen: descripcion y principios del sistema de television por cable, Palabras claves: sistemas de cables, CATV, moduladores, combinadores, amplificadores
Trabajo enviado y realizado por: R.G.Bosco Ing. Electrónico Buenos Aires Argentina