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Sistema de televisión por cable




Enviado por rgbosco



    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

    1- Introducción

    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.

    2- Constitución del sistema

    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.

    4- Moduladores

    En CATV se pueden distinguir 2 tipos de
    moduladores:

    1. De frecuencia fija de salida
    2. 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.

    5- Moduladores sintonizables

    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.

    6- Generadores de tono piloto

    Son equipos cuyas señales se trasmiten a la red
    para la operación de los controladores automáticos
    de ganancia de los amplificadores.

    7- Combinadores

    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.

    8- Amplificadores

    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

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