Xtrend 1000

Přijímáme DVB-T: 2. část - zesilovače a jejich použití

| Tisk

logo V prvním dílu jsem Vám přiblížil první a nejdůležitější část příjmového řetězce pro DVB-T – anténu. O anténě se říká, že je nejlepší zesilovač. Co ale když to nestačí?

Nastupuje zesilovač. Ale není zesilovač jako zesilovač. Zesilovač opět, stejně jako anténa se nerozlišuje na analogový a digitální. Zesilovač je jen vhodný nebo nevhodný pro dané použití. Volba zesilovače je ještě obtížnější, než volba antény. Aplikace zesilovače se není potřeba obávat, ale je potřeba znát úrovně signálu. Pokud úrovně signálu neznáme, je to metoda pokus-omyl a často velmi špatný výsledek. Není se ani podle čeho orientovat – ukazetele síly signálu na boxech jsou dobré leda tak pro kočku. Rozhodně ovšem ne pro změření úrovně-síly signálu. Nedávno jsem instalovat rozvod na rodiném domě, úrovně na zásuvkách byly 65dBuV a box Strong Prima ukazoval silu 95 procent. Kolik by tedy ukazoval při 50dBuV nebo při 80dBuV? Rozhodně z těchto údajů nelze vycházet.

Nejprve něco málo terorie – signál na vstupu tuneru DVB-T přijímače by měl splňovat nějaké signálové hodnoty. Jako minimální úroveň signálu se obvykle u DVB-T udává 55dBuV a maximum 80dBuV. Když se podívám do katalogu SPAUN, co mě tu leží na stole, je tam dokonce odkaz na normu EN60728-1 a hodnoty pro DVB-T (64QAM, FEC ¾) tyto:

Minimální úroveň : 45dBuV
Maximální úroveň: 74dBuV
Signál/šum : min. 25dB
BER před Viterbi : 2E-4

Zkušenost je taková, že většina boxů nemá problém při signále pod 50dBuV, pokud není signál degradován něčím jiným – např. SFN, odrazy apod... Bohužel jsou i takové boxy, které mají problém se signálem pod 60dBuV. Je tedy lepší držet úroveň na vstupu tuneru boxu právě kolem těch 65dBuV. Problém pro laiky bez zkušeností a měření je ten, že za příčinu kostkujícího obrazu vždy považují slabý signál, ale bohužel tomu tak vždy není. Použitím (často nevhodného) zesilovače pak způsobí situaci ještě horší, než bez zesilovače. Takže ještě jednou – není zesilovač pro DVB-T, není ani nic jako třeba „decentní zesilovač“. Je jen zesilovač vhodný a nevhodný.

Slabý signál přímo na anténě

Slabý signál již z antény (správně zvolené a instalované), pokud dosahuje použitelných hodnot – tedy pro v ČR užívané modulace alespoň 35dBuV při C/N kolem 25dB lze zesílit použitím předzesilovače. Signál sice nebude dosahovat úžasných parametrů, ale při vhodném boxu a celkově správně řešeném přijímacím řetězci může být ještě viceméně stabilní příjem. Předzesilovače se vyrábějí kanálové nebo pro skupinu několika kanálů, ale také širokopásmové pro celé pásmo UHF. Polské imitace předzesilovačů pro celé TV pásmo zatím nezmiňuji, vrátím se k nim později. Předzesilovač aby se naplno využil, zvláště pak při opravdu nízkých úrovních signálu je vhodné umístit co nejblíže anténě, ideálně přímo na svorky dipolu do anténní krabičky. Zesílení pro následný rozvod se již provede běžným, tzv. domovním zesilovačem)

Udávané parametry předzesilovačů jsou zisk, šumové číslo, napájecí napětí. Snažíme se o co nejnižší šumové číslo – pro DVB-T stačí kolem 2dB, nižší již nepřináší téměř žádný efekt. Přijímáme-li signál tak na hraně, že je potřeba nižší šum. číslo, nebude stejně signál stabilní. Zisk bývá kolem 20dB. Dělají se pro napájení 12 nebo 24V, ale i pro napájení 5V přímo z boxu.

Signál je dostatečný, ale mám velký rozvod, zásuvky apod...

V tomto případě se nepoužívá předzesilovač (za určitých podmínek by mohl) ale tzv. domovní zesilovač. Ten slouží pro další zesílení signálu s dostatečnou úrovní a odstupem signál/šum. Udávají se zejména parametry zisk, vybuditelnost, šumové číslo. Šumové číslo je tady již celkem bezpředmětné – je výrazně vyšší než u předzesilovačů, ale pro dané použití to nevadí. Zisk se volí podle předpokládaných ztrát v rozvodu a velmi důležitý parametr je vybuditelnost. Ta udává, jaká je maximální výstupní úroveň signálu v dbuV. Tento parametr je velmi důležitý, pokud budeme zesilovat signál s velkou vstupní úrovní, může snadno dojít k překročení této hodnoty a zesilovač je nestabilní – kmitá. V analogu se to projevuje černou obrazovkou při proladování kanálů, moaré v obraze a několikanásobném výskytu stanic na kanálech, kde nevysílají. V digitálu nevidíte nic, často ani kostečky. Box ukazuje zpravidla na většině kanálů sílu signálu 100 procent a kvalitu nula. A aby to nebylo tak jednoduché, vybuditelnost zesilovače klesá se zvětšujícím se počtem zesilovaných kanálů.

Předzesilovače

Jak již říká název, jsou použity pro zesílení slabého signálu před vlastním domovním zesilovačem. Jejich hlavní vlastností je nízké šumové číslo (do 2dB, ale i kolem 1dB a méně), malý zisk (do 20dB) ale i poměrně malá vybuditelnost. Pokud je v příjmovém místě na anténě přítomný i silný signál jiného vysílače (zatím nejčastěji analogový), je potřeba použít předzesilovač s odladovačem, nebo s omezenou šířkou pásma – přijímaných kanálů. Velký pozor je nutné dávat na mobilní internety – zejména CDMA od O2 je těsně pod 21. kanálem na frekvencích 463 - 464 MHz a často způsobuje rušení při použití širokopásmových zesilovačů a předzesilovačů. UFON je na frekvencích kolem 422 MHz, což je již dál od TV pásma, ale zato úrovně jsou často vyšší. Pozor na tyto dvě služby, bez měření se to těžko hledá a zvláště ve městech to začíná být docela problém.

Jak jsem psal výše, předzesilovač je potřeba umístit co nejblíž k anténě, ideálně na svorky antény.


obrázek

Na obrázku výše jsou průběžné zesilovače (na kabel) a předzesilovače do anténní krabičky od firmy Anténa – Ing. Malý Brno. Jsou to osvědčené a spolehlivé zesilovače s téměř nulovou poruchovostí na velkém množství zcela bezproblémových instalací.

První z nich je průběžný zesilovač pro celé TV pásmo o zisku 21dB. Je určený na kabel, uchycení pod třmeny. Není to tak úplně předzesilovač – nehodí se pro zesílení slabých signálů, ale vyžaduje určitou min. úroveň na vstupu – má vyšší šum. číslo ale větší vybuditelnost. Je ideální pro malé rozvody ke krytí ztrát na rozbočení a vedení při vstupním signálu s úrovní alespoň 50dBuV.

Druhý z nich je kanálový předzesilovač pro umístění do anténní krabice. Dělá se buďto se ziskem 20dB nebo 28dB.První z nich je osazen tranzistorem MOSFET a má velmi nízké šum. číslo. Hodí se zejména v kombinaci s kanálovou anténou pro příjem slabých signálů – např. dálkový příjem ORF nebo SK multiplexů. Silnější 28dB verze má navíc druhý stupeň s tranzistorem BFR. Má o něco větší šum. číslo, ale to až tak nevadí. Velmi zjednodušeně se dá říct, že šum dalšího stupně se projeví tolikrát méně, kolikrát předcházející stupeň zesiluje.

Poslední z nich je příklad pásmového zesilovače – konkrétně na obrázku je pro celé TV pásmu, používal jsem ho jako náhradu do polských sít místo té originální hrůzy. Ve stejném provedení se ale vyrábí i pro pásmo UHF (21. - 69. k) ale i pro část pásma (např. pro kanály 36 - 60).

Někomu se nelíbí způsob uchycení kabelu. Zde musím ovšem konstatovat, že se jedná o velmi spolehlivé provedení a navíc i při kontrole na polyskopu jsem byl velmi příjemě překvapem. Není důvod k obavám.

Předzesilovače a průběžné zesilovače ovšem vyrábí u nás celá řada firem s regionální působností, takže je z čeho vybírat a instalaci provést kvalitně s odpovídajícím komponentem.

Zesilovače domovní, průběžné

Když máme z antény signál dostatečný, ale máme rozsáhlejší rozvod, potřebujeme signál zesílit pro vykrytí ztrát na prvcích rozvodu – rozbočovačích, zásuvkách, koax. kabelech. Jak výkonný zesilovač použít je ovšem bez znalosti vstupní úrovně těžké určit. Vždy by měla předcházet tzv. energetická bilance – tedy spočítat ztráty na rozvodu. Je to celkem jednoduché, stačí znát útlumy jednotlivých komponentů (a používat kvalitní, tak aby se na udávané hodnoty dalo spolehnout), nakreslit si rozvod a spočítat – sečíst jednotlivé útlumy na trase od antény k přijímači. Vyjde nám nějaká hodnota – udává se v dB a nyní je nutné zvolit vhodný zesilovač.

Příklad – na větším RD potřebuji rozbočení na 3 větve, v každé větvi je průchozí zásuvka a koncová zásuvka. V každé větvi je celkem 20m koax.kabelu. Rozbočovač (např. TONER XGHS-3) má útlum 6,5dB, průchozí zásuvka ALCAD BM200 má odbočný útlum 10dB a na koax.kabelu 20m délky bude na nejvyšším kanále, který bude šířen v rozvodu útlum 4dB. Potřebuji tedy vykrýt ztráty 6,5 + 10 + 4dB = 20,5dB. Na koncové zásuvce bude ztráta o něco menší – přibližně o 8dB (útlum koncové zásuvky je pod 2dB, započítat musíme průchozí útlum průběžné zásuvky).

Potřebujeme tedy vykrýt ztráty přibližně 20dB, měl by tedy stačit běžný domovní zesilovač o zisku 20dB. Může se samozřejmě použít i 30dB, ale je opět nutné počítat – nebude úroveň na vstupu přijímačů příliš vysoká? Zesilovače s velkým ziskem (nad 30dB) mají zpravidla na vstupu atenuátor – frekvenčně nezávislý útlumový článek, takže se nemusí vždy využívat plné zesílení, ale často může být zesilovač s vysokým ziskem zbytečný.

Je nutné sledovat i další parametr – vybuditelnost. Je to max. možná výstupní úroveň v dBuV, kdy nedochází k nestabilitě zesilovače.

Příklad – vstupní úroveň nejsilnějšího signálu z antén je 75dBuV, vybuditelnost zesilovače je 95dBuV a zisk je 20dB. Je jasné, že sice nepřekročím max. výstupní úroveň, ale bude to celé na hraně možností. A zde jsou pak takové ty náhodné výpadky, kdy to někdy jede, někdy ne apod... Signál totiž v čase kolísá a ten 75dBuV signál může mít i v různé období i o několik dB více a na problém je zaděláno.

Aby to nebylo tak jednoduché, vybuditelnost se udává pro jeden kanál na vstupu, čím více kanálů (pozor – i nežádoucích) ja na vstupu zesilovače, tím nižší je celková vybuditelnost. Takže pokud na vstup zesilovače připojíte širokopásmovou anténu bez selektivních prvků a nacházíte se v místě s velkým počtem signálů na anténě, může se stát, že snadno překročíte max. vybuditelnost zesilovače. Pak je nutné použít selektivní propust jen pro žádané kanály (nejlepší řešení) nebo alespoň atenuátorem na vstupu snížit úrovně.

Zdá se vám to složité nebo zbytečné? Nikdo netvrdil, že to bude jednoduché a zbytečné to rozhodně není, ostatně přesvědčuji se o tom denně na montážích a opravách a když občas projdu některé diskuze na webu, vidím že tomu tak opravdu je.

Je jasné, že pro každou instalaci bude vhodné použití jiného zesilovače. Jiný zesilovač bude vhodný pro bytovku o 150 zásuvkách, jiný pro 30 zásuvek a jiný pro RD s 5 zásuvkami. Pro malé instalace se mě velmi osvědčily domovní zesilovače ALCAD řady AM. Jsou malé, mají oddělený zdroj, různý počet vstupů dle TV pásem, dají se v případě potřeby umístit přímo na stožár (vhodná krabička je součástí dodávky) a dodává se k nim kvalitní napájecí zdroj.


obrázek

Zesilovač AM316 má dva UHF vstupy a vstup pro VHF/FM, takže je vhodný do míst, kde se přijímají signály v pásmu UHF dvěmi anténami z více směrů. Do jednotlivých vstupů je nutné použít kanálovou (pásmovou) propust. VHF vstup je možné použít pro VKV anténu.


obrázek

Zesilovač AM216 má jeden UHF vstup a jeden VHF/FM vstup. V dnešní době ideální zesilovač – UHF anténa na DVB-T a VKV anténa je nejčastější kombinací na instalacích Oba dva mají regulaci vstupní úrovně 0 - 20dB. AM216 má dva výstupy – jeden přímý, druhý přes odbočovač s útlumem 15 dB. Ten se dá použít pro krátkou větev vedení nebo pro měření.


obrázek

K těmto zesilovačům se dodává originální napájecí zdroj, který má navíc rozbočovač na dvě větve. Použít lze samozřejmě i běžný adaptér do zásuvky, ale vzhledem k jejich „kvalitě“ nelze moc doporučit.

Výhodou je, že se dá umístit odděleně od zesilovače – ne často je zejména ve starší zástavbě na půdě v blízkosti antén zásuvka na 230V.

Pro větší rozvody se používají zesilovače IKUSI nebo SPAUN (ale i jiné). Mají zpravidla 1 až 3 vstupy pro UHF , pásmu VHF bývá rozdělné na I., III. Pásmo a VKV-FM. Vybuditelnost bývá vyšší než 108dBuV a zisk bývá 30 - 40dB. Zdroj je součástí zesilovačů.

Za zmínku stojí zesilovače SPAUN, resp. provedení vstupní propusti v UHF vstupu – je velmi strmá a účinně odfiltrovává vše po 21kanálem. Již kanály S38-S40 jsou zeslabeny o 20-30dB a jsou tak velmi odolné vůči dilným signálům CDMA internetu. Mají však vysoký vlastní šum a nejsou vůbec vhodné pro slabé signály na vstupu. Vynikají rovněž svojí vysokou spolehlivostí.

Imitace zesilovačů

Na trhu jsou velmi rozšířené zesilovače pod označením SWA. Jediný parametr, co se u nich udává je zisk a ten dosahuje úctyhodných hodnot – až 50dB! Jsou to ty populární polské hrůzy.


obrázek


obrázek

Jsou to tyto a delší desítky kombinací. Jejich úspěšný provoz je spíš dílem náhody. To, že nejsou stíněné bych překousl – např. ALCAD dělá rovněž zesilovače do anténní krabice nestíněné a fungují správně. Hrozné parametry má již použitý symetrizační člen. Je jasné, že pro frekvence od téměř nuly do několik set MHz to bude otázka kompromisu, ale tohle je min. po stránce útlumu šílené. Již na jeho vstupu ztrácíme cenný poměr C/N. Za sym. členem není jediná selektivní část – alespoň jednoduchá horní propust, která odfiltruje nepotřebné signály a impedančně přizpůsobí vstup na 1. zesilovací stupeň. O správném přizpůsobení druhého stupeně nemůže být rovněž řeč. Vazbu tvoží kondenzátor 1nF, takže jde jen o stejnosměrné oddělení. Výstupní třmen je velmi malý, těžko se pod něj vleze max. H121Belden, montáž tlustšího kabelu (např. H125) se stává utrpením.

Zesilovač se chová přesně naopak – obrovský zisk na začátku pásma strmě klesá s zvyšujícím se kanálem UHF pásma. Na frekvencích 422/463MHz má zisk kolem 30dB !!! Při úrovních těchto signálů na anténě – často i přes 80dBuV je zaděláno na kapitální průs...

Zesilovač je navíc díky tomu velmi nestabilní a při rozkmitání může způsobit zarušení příjmu i ostatním lidem v okolí. Je až s podivem, že se něco takového může prodávat.

Mám jako laik šanci?

Řekl bych že ano, ale poměrně malou. V ideálních podmínkách, zejména pak bez přítomnosti rušivých signálů mimo TV pásmo se dá nějakého uspokojivého výsledku dobrat. Bude to stát ale mnohem více trpělivosti, tedy času a nejspíš i nějaké prostředky navíc. Předpokládejme, že máte vybranou vhodnou anténu - v běžných elektrách vám nejspíš neporadí, bohužel často ani v jakožespeciálkách. Nejlepší bude asi montážní firma s vlastní prodejnou.

Instalujte tuto anténu na vhodné místo (z pohledu šíření elmag. vln, ne z pohledu manželky). Na tuto anténu bez jakéhokoliv zesilovače připojte přijímač a snažte se podle bargafů nastavit maximum (na nic jiného se to nehodí, jen na to maximum) Udaje jsou nicneříkající a v případě, že váš přijímač nezvládne např. echo nebo potřebuje abnormálně silný signál, může ukazatel kvality poskakovat mezi 0 - něco bez možnosti naladit programy.

Pokud jste dosáhli stabilního příjmu (na hodnoty bargafů nehleďte, jsou k ničemu), zařaďte mezi přijímač a anténu útlumový článek cca 8dB. Pokud bude příjem nyní nemožný, znamená to, že se pohybujete s úrovní signálu někde kolem 45dBuV, tedy těsně nad minimem pro většinu boxů. Pak bude asi na místě použít předzesilovač co nejblíže anténě.

Pokud po zařazení útlumového článku je signál i nadále stabilní, je na anténě dostetečný signál pro Váš přijímač. Spočítejte si energetickou kalkulaci – tedy předpokládané ztráty v rozvodu. Zařaďte útlumový článek, představující spočítané ztráty. Pokud je příjem možný na vašem přijímači i nyní, žádný zesilovač nejspíš nepotřebujete, pokud dojde k výpadku příjmu nebo je příjem nestabilní, použijte domovní nebo průběžný zesilovač odpovídajícího zisku, pro jistotu s regulací útlumu.

Pokud po připojení zesilovače je příjem horší nebo dokonce nemožný, je velmi pravděpodobné, že se do rozvodu dostává i nežádoucí signál a zesilovač rozkmitává. Jako laik nikdy neuděláte chybu, použijete-li na vstupu domovního zesilovače laděnou propust na požadované kanály. Tím se omezí průnik nežádoucích signálů a zesilujeme jen užitečné signály.

Možná zjistíte, že čas, který jste tomu věnovali není adekvátní vynaloženým nákladům. Někteří možná pochopí, že ten čas se dal věnovat oboru, který znáte a za vydělané peníze zaplatit odborníka.

A několik změřených hodnot nakonec

1/ Zesilovač z polského síta, udávaný zisk 20dB bez závislosti na frekvenci. Na zesilovači napsáno Philips. Měřeno na generátoru HP8640B a spektrálním analyzátoru HP8558B. Na vstup použit sym.člen TEROZ, do konstrukce zesilovače nebylo zasahováno.

87MHz ... 32dB ... Začátek VKVpásma
100MHz ... 32dB
200MHz ... 32dB ... Okolí TV kanálu R9 (Kojál)
300MHz ... 34dB
422MHz ... 34dB ... CDMA UFON
463MHz ... 32dB ... CDMA O2
500MHz ... 28dB
600MHz ... 24dB
700MHz ... 22dB
800MHz ... 16dB

Z tabulky je patrné, že oněch 20dB je platných pouze v části UHF pásma, směrem výše zisk klesá. Šílených zisků dosahuje zesilovač na začátku VHF pásma – přes 30dB a obrovského zisku dosahuje na zcela nežádoucích frekvencích mobilních internetů. Směrem k nejvyšším kanálům pak zisk klesá a na kanále 59 nedosahoval ano těch 20dB. Abych byl vůbec schopný změřit zesilovač bez rozkmitání, musel jsem výstupní úroveň snížit na 50dBuV. Přitom BTS CDMA běžně dosahují úrovní na tomto sítu bez zesilovače přes 75dBuV (dle vzdálenosti od BTS i výrazně více). V praxi je situace ve VHF poněkud příznivější, protože zisk této „antény“ je ve VHF minimální, Výrobce tak kompenzuje nevhodné vlastnosti antény ještě nevhodnějším zesilovačem.

2/ Závislost síly signálu na vstupní úrovni u přijímače DI-WAY2200. Použil jsem zesilovač ALCAD 905 – kanál 40 a na výstupu zesilovače jsem dal rozbočovač, který měl na vstupu zapojené útlumové články, na jeden výstup zapojený Televes H45 pro kontrolu úrovní, na druhém výstupu byl box.

45dBuV ... 50% ... Minimum pro stabilní příjem dle tech.specifikace
50dBuV ... 50%
55dBuV ... 53% ... Doporučené minimum
60dBuV ... 60%
70dBuV ... 85%
75dBuV ... 95% ... Minimální hodnota pro některé boxy.
80dBuV ... 95% ... Maximum pro tuner DW2200
90dBuV ... 95% ... Obvyklý výstup do rozvodu STA
100dBuV ... 95% ... Výstup ze zesilovače ALCAD905

Vidíte, že při překročení 75dBuV se hodnota bargrafu síly signálu již nemění, přičemž od přibližně 80dBuV strmě klesá kvalita na bargrafu a příjem byl nemožný od cca 85dBuV. V nejdůležitější části spektra úrovní (55 - 75dBuV) je ukazatel těměř nepoužitelný – hodnota síly signálu zde skokově naroste a již se téměř nemění.

V další části se můžeme podívat na problematiku slučování signálů. Vrátím se i k některým zajímavým připomínkám k prvním dvěma dílům.

Radomír Kovář