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