Xtrend 1000

Přijímáme DVB-T: 3. část - slučování signálů

| Tisk

V minulém díle jsem Vám přiblížil problematiku použití zesilovačů při příjmu DVB-T. V předposledním díle vám ještě přiblížím problematiku slučování signálů z více antén – vysílačů.

Kdy je potřeba slučovat signály

Případ první: pro příjem základních českých multiplexů se dá mnohdy vystačit s jednou vhodně zvolenou anténou. Na některých místech je však signál nedostačující a proto byly dobudovány dokrývače. Ty však zpravidla fungují jen pro 1. a 2. multiplex, kdežto multiplex 3 se musí přijímat z jiného vzdálenějšího vysílače.

Případ druhý: díky naší poloze lze na mnoha místech přijímat zahraniční vysílání, často i několika multiplexů. Může jít o příjem z více směrů, opět je tedy třeba sloučit signál z více antén.

Případ třetí: k signálu DVB-T potřebujeme sloučit signál VKV-FM vysílačů nebo signál satelitní TV pro vedení jedním kabelem v domovním rozvodu.

Možné problémy

Výše jsem specifikoval tři nejběžnější důvody, kdy je potřeba sloučit různé signály. Nyní se ale podíváme na možné komplikace při slučování signálů.

Problém první - sousední nebo blízké kanály – bavíme se o běžných, individuálních rozvodech, tedy nebudeme alespoň pro začátek předpokládat použití drahých selektivních vložek nebo kanálových zesilovačů. Takže – abychom mohli úspěšně sloučit signály z různých antén, je potřeba, aby mezi slučovanými kanály byl rozestup minimálně 3 - 4 kanálů. Bude-li směr přijímaných signálů výrazně odlišný nebo bude-li rozdílná polarizace, můžeme si dovolit rozestup i nižší, ale minimálně 2 kanály. Slučování s odstupem jednoho kanálu bude již docela problém a úspěšnost bude záležet na více faktorech. Sloučení sousedních kanálů lze již považovat za téměř nemožné, bez znalostí a měřicí techniky nerealizovatelné.

Problém druhý – rozdílné úrovně signálů. Zejména při kombinaci místní příjem+dálkový příjem slučujeme často signály s velkým rozdílem úrovní. Slučovač je pasivní prvek a proto jeho použitím dojde k zeslabení signálu. U dálkového příjmu mohou být úrovně velmi nízké a průchodem přes slučovač může dojít k dalšímu zhoršení signálu – snížení úrovně, zhoršení poměru C/N. Měli by jsme co nejvíce srovnat úrovně signálu na vstupu slučovače. Čím menší rozestup slučovaných kanálů, tím více je nutné srovnání vstupních úrovní. Měření je tu jíž víceméně nutnost.

Problém třetí - „širokopásmový“ slučovač. Nedávno po mě chtěl jeden zákazník slučovač se dvěma vstupy, kdy na jednom vstupu budou kanály 21-60 a na druhém totéž. Snažil jsem se mu vysvětlit, že pro slučování signálů je to do značné míry nesmysl, zvláště, když jsem z něj po delší době „vydoloval“ na co to vlastně chce – Kojál+ORF, kanály 29,40,59 + 24,34. Přímo pro tento případ mám hotové slučovače REST/24+34 za cenu něco přes 200Kč, to se mu zdálo moc, představa zákazníka byla tak něco kolem 50Kč. Nakonec odešel a v elektře koupil T-slučovač, ještě se přišel pochlubit, jak levně koupil. O funkčnosti ale můžeme pochybovat. Za určitých okolností je použitelný kvalitní hybridní slučovač, ale ne sám o sobě, vždy v kombinaci např. s propustí pro požadovaný kanál. Problém je v několika věcech – nízké oddělní, žádná selektivita – na oba vstupy dopadá celé spektrum signálů (situace je tedy ještě horší v případě, kdy na každém vstupu je širokopásmová anténa a je malý rozdíl azimutu) a poměrně velký průchozí útlum. V případě různých „Téček“ je situace o to horší, že obsahují zpravidla jen feritovou perlu s tenkým provlečeným drátkem. O nějakých smysluplných parametrech nemůže být ani řeč.

Jak z toho ven?

1/ Vybereme přijímané kanály a vysílače tak, abychom vystačili s co nejmenším počtem antén. Vyžádá-li si to situace, nebráníme se ale použití další antény. Nedávno jsem takto realizoval jeden případ – původně jsem plánoval použít signál z Javořice (kanály 30-33-35), ale bohužel na Javořici není jihomoravské reg.vysílání. Nakonec jsem z Javořice bral kanály 33-35 a z Kojálu (značně signálově horší) jsem bral kanál 29 kvůli JM regionálkám a 59 kvůli MUX3. Úroveň z Kojálu byla sice vysoká (70dBuV) ale cBER velmi špatný (1,7E-2), kdežto z Javořice byla sice úroveň nízká – jen kolem 43dBuV ale cBER 4E-4. Bohužel, kvůli regionálnímu muxu jsem musel riskovat i příjem z Kojálu a proto tohle složitější řešení.

2/ Srovnáme úrovně signálu tak, aby na vstup slučovače přicházely v rozdílu cca 5dB max a min.úrovni kolem 50dBuV (samozřejmě, že měření je nutné, v nouzi si můžete vypomoct s útlumovými články a boxem)

3/ Používáme pro sloučení selektivní prvky

4/ Dodržujeme odstup min. 2 kanálů (lépe 3)

Podívejme se na konkrétní příklady

Obrázky někdy napoví více, jak desítky popsaných stran, tak Vám ukážu několik konkrétních příkladů.

1/ Výše popsaný případ (Kojál+Javořice), vstupní hodnoty :
Kanál 30,33,35 – vstupní úrovně 43dBuV, cBER 4E-4, kanály jsou blízko sebe, rozdíly hodnot jsou minimální, měřicí anténa BU453 a velké síto na Kojál.
Kanál 29 – úroveň 70dBuV, cBER 1,7E-2 (echo, blízká překážka)
Kanál 40 - úroveň 65dBuV, cBER 4E-2 (echo, blízká překážka)
Kanál 59 - úroveň 63dBuV, cBER 2E-2 (blízká překážka)

Úrovně z Kojálu jsou sice vysoké, ale je i vysoká chybovost, signál je degradován blízkou překážkou. Javořice je v tomto směru lepší, ale signál je slabý, bude tedy nutné zesílení. Rozvod je k 6 uč.zásuvkám, zapojení je do hvězdy.

Z Javořice vezmene 1 a 2 multiplex, třetí ne, protože potřebujeme 1.mux z Kojálu kvůli JM reg. zprávám (požadavek zákazníka). Protože příjem je na mezních hodnotách, bude jako primární signál MUX1 použita Javořice. Je jasné, že MUX3 z Javořice použít nepůjde – jde o sousední kanál, tudíž sloučení není běžně možné (do cenové představy zákazníka). Použijeme tedy signál z Kojálu, byť signálové hodnoty nejsou nic extra. Vzhledem k obsahu MUX3 není jeho příjem ani nevyhnutelně požadován. (Je s podivem, že Čra takto degradovaly parametry MUXU při současném vysílání 1programu – při 16QAM a dalších parametrech by byly problémy s příjmem toho muxu mnohem menší – takto se díky nedávné změně možnosti příjmu ještě zhoršily)

Použiji tedy dvě antény, na Javořici Alcad BU453, z ní dostanu na kanálech 33 a 35 úrovně kolem 43dBuV při velmi slušné chybovosti. Při těchto hodnotách nebudu cpát zesilovač do antény, ale použiji průběžný na kabel v půdním prostoru. Na anténě BU119 mám z Kojálu na K29 65dBuV a na K59 63dBuV.
Na účastnické zásuvce chci mít cca 65dBuV.
Rozbočení na 6 větví provedu dvojitým odbočovačem (průchozí útlum 1dB, odbočný 12dB) a dva výstupy odbočovače použiji na podkrovní zásuvky vzdálené jen 4m od odbočovače. Na průchozí výstup odbočovače zapojím rozbočovač na 4větve (útlum tedy bude cca 8,5dB). Vedení k nejvzdálenější zásuvce má 15m, útlum na vedení (Belden H121) tedy bude max.5dB na k59. Koncová zásuvka má útlum 2,5dB.

Při měření byla patrná vysoká úroveň signálu na 464MHz (CDMA 02) přicházející z antény směrované na Javořici (přes 70dBuV), z antény BU119 na Kojál nebyla patrná žádná hodnota rušivého signálu.

Energetická rozvaha:


obrázek

Omlouvám se za kvalitu obrázku, ale je to tak, jak jsem to kreslil při návrhu. Nicméně zde na tomto příkladu jsem zobrazil vše, co bylo tak nějak popsáno i v předchozích dílech. První jsou použité antény – BU453 na Javořici, pěkně srovnané úrovně, druhá BU119, kde díky nízkému zisku na K29 se mě srovnají úrovně na K29 a K59. Použití odlaďovače je z důvodu silného signálu na 464MHz, následně můžu použít běžný 20dB předzesilovač pro celé pásmo UHF, není potřeba další propust na dva kanály nebo speciální zesilovač s propustí (ocením při případném servisu – nemusím přemýšlet co kde za speciální komponent mám).

Signály z obou antén jdou do slučovače typu REST (angl. REST je zbytek, slučovač funguje tak, že v jednom vstupu má pro požadované kanály propust a ve druhém odlaďovač – propouští tedy všechny kanály mimo zbytek – v tomto případě 29,40,59.) Následuje domovní zesilovač 20dB, který ale nemá použit jiný vstup než UHF (šel by použít i obyč. průběžný zesilovač, ale domovní má připraven vstup pro VKV a cenový rozdíl je minimální, v budoucnu pak nebude potřeba další slučovač pro VKV).

Následuje rozbočení a to tak, že na všech zásuvkách mám úrovně podle výpočtu 67-72dBuV, což jsou výborné hodnoty s dostatečnou rezervou. Ve výpočtu až na jeden případ zanedbávám útlum koax. kabelů – jde o tak malé délky, že při výpočtu lze zanedbat – v celé instalaci udělá tento rozdíl necelé 2dB útlumu.

Zpět ke slučování

V konkrétním příkladu výše byl použit slučovač REST, kdy na jednom vstupu propustí kanály 29,40,59 a na druhém vstupu jsou tyto kanály odladěny. Protože však vzájemné oddělení je poměrně nízké, je takto znehodnocen kanál 30 z Javořice. Kanál 33 je již dostatečně daleko – odstup 3 kanálů (doporučené minimum) a příjem je bez problémů. Dle situace výše by stačil jen dvoukanálový REST – 29/59, ale ten bych musel vyrobit, tříkanálový pro Kojál mám skladem, protože se jedná o nejčastěji používaný v mé lokalitě. V rozvodu je tak i kanál 40 z Kojálu, ale s mnohem horšími hodnotami než Javořice.

Pokud bych netrval na použití muxu3, stačil by i jednokanálový REST pro kanál 29.

Zde byly tedy použité nejčastěji používané slučovače – tzv. „resty“. Běžně se vyrábí jako jednokanálové, dvoukanálové a tříkanálové. Vždy obsahují propusti v jednom vstupu a odlaďovače ve druhém vstupu. Jsou běžně dostupné, levné (150-350Kč) a jejich aplikaci zvládne s přijatelným výsledkem i laik (pokud dodrží alespoň dvě zásady – slučování vyrovnaných úrovní a min.kanálový odstup)

Továrně vyráběné slučovače REST:


obrázek

Všimeňte si, že např. TEROZ u svého slučovače REST udává přímo rozsah kanálů na REST vstupu – tedy odstup doporučovaných 3 kanálů od slučovaného.

V některých případech může být vhodné použití místo RESTu slučovače pásmového. Na jednom vstupu má rozsah kanálů OD-DO , poté rozestup a zase OD-DO Ten bývá konstruován jinak – zpravidla jako dolní a horní propust. Rozestup mezi pásmy je opět 3-4 kanály. Cenově jsou pásmové slučovače na úrovni RESTů, takže jejich použití neřídí cena, ale vhodnost pro konkrétní případ.

Příklad vyráběných pásmových slučovačů:
Pásmový slučovač se dvěma vstupy, první vstup je pro kanály 21-30, na druhý vstup je možné přivést signály pro kanály 35-60. Samozřejmě, že lze použít pásmový slučovač i místo RESTu, např. tento lze klidně v mnoha případech použít místo slučovače na kanál 29/REST, pokud z druhé antény nepřijímáme signál na kanálech 21-30. Jde opět o výrobek firmy Anténa, Ing.Malý z Brna.


obrázek

Pokud někomu vyloženě nevyhovuje provedení s uchycením pod třmeny, jsou k dispozici slučovače i od jiných výrobců – např. TEROZ :


obrázek

Uvedený slučovač slouží pro sloučení antén přijímajících kanály v pásmu 21-53 kanálu a na druhém vstupu pro kanály 58-69.

Osobně držím skladem pásmový slučovač 21-59 na jednom vstupu a 64-69na druhém vstupu. Jeho výhodou je použitelnost ve čtyřech případech – sloučení českého DVB-T ze všech vysílačů s vysílačem buďto Brno-MUX4 (kanál 64) nebo se slovenskými vysílači (kanál 66 Dubník, 68 Križava nebo 69 Javorina) takto mě stačí vozit jeden druh slučovače a ten je použitelný pro všechny tyto případy – když bych používal RESTy,musel bych mít skladem 4 druhy a to při občasném použití je zbytečné.

Pojďme tedy dále – jiný případ z praxe:
Sloučení DVB-T z Kojálu (kanály 29,40,59) s vysílačem Križava, DVB-T na kanále 68.
Vstupní úrovně z Kojálu na velké síto jsou kanál 29-75dBuV, 40-73dBuV, 59-69dBuV, digitální hodnoty (BER, MER) jsou vynikající, ale vstupní úroveň z Krížavy na k68 je pouhých 36dBuV, při cBER 3E-3, takže navzdory úrovni velmi slušné hodnoty, vhodné za pokus o další zpracování. Rozvod je opět k většímu počtu zásuvek.

Pro příjem z Kojálu použiji BU119, při těchto úrovních je to celkem jedno a anténa mě srovná úrovně do +/- 3dB. S Krížavou budu musel naložit jinak. Použiji anténu s co největším ziskem na horní části pásma, mohl bych klidně použít i BU119, na konci pásma má již velmi slušný zisk, při měření se úroveň pohybovala kolem 38dBuV, použiji však výkonnější MX045 (dál bych Color od Vaten, ale nemám prostor na stožáru), na této anténě mám úroveň kolem 39dBuV při cBER v řádu E-3.

Mám tedy rozdíl v úrovních přes 30dB, použití předzesilovače bude nutné. Energetickou rozvahou vychází potřebný zisk zesilovače pro cca 65dBuV na zásuvce na 27dB. Nabízí se tedy použití dvouvstupového zesilovače Alcad AM316.
Ale – vstupy jsou širokopásmové, půjde to jen tak zapojit ? Ne, na každý vstup použijeme propust pro požadované kanály. Získáme tak potřebnou selektivitu, odstraníme rušení a signály mimo TV pásmo a s výhodou použijeme nezávislou regulaci zisku na každém vstupu.


obrázek

Vidíte, že použitím vhodných prvků lze splnit požadavky na úroveň signálu celkem snadno, ale bez měření a znalosti vstupních hodnot (nejen úrovní) je to daleko horší a s nejistým výsledkem. Na případu výše mám již na vstupu domovního zesilovače srovnané úrovně, splněný odstup signálů/šum i při použití předzesilovače a vyhovují i digitální parametry. Výhodu oddělené regulace na vstupu UHF2 využiji pro nastavení větší výstupní úrovně, neboť na nejvyšším kanále bude větší útlum na koax. kabelech. Navíc později, po změně kanálů a i výkonu na naše území a tím i úrovni) nastavím snadno správné hodnoty a jedinou změnou bude výměna kanálového předzesilovače v ceně do 300 Kč.

„Ekonomická“ varianta případu výše (např. pro malý rozvod k 1-2 přijímačům):


obrázek

Výstupní úroveň je dostatečná pro rozbočení na 2-4 přijímače, použití zásuvek i běžného kvalitního koax. kabelu. Jediný zesilovač je použit na zesílení slabého signálu z antény MX045 na kanál 68. Pokud anténa přijímá jen jeden kanál, doporučuji použít vždy selektivní prvek – kanálový předzesilovač. Širokopásmovou anténu jsem použil z několika důvodů – kanály se budou měnit, nebude tedy muset dojít k výměně antény, polarizace je vertikální, takže tušivé signály se potlačí celkem účinně jen změnou polarizace a nakonec – na trhu není běžně dostupná kvalitní anténa pro tyto vysoké kanály.

No a nakonec ještě jeden případ z Brna – Příjem vysílače Hády a MUX4-O2. Z vysílače Hády mám vyrovnané úrovně na anténě BU119 cca 70dBuV, MUX4 na k64 má 55dBuV. Rozdíl v úrovních je cca 15dB, rozvod je pro malý RD s 10zásuvkami ve hvězdě. Ztráty na vedení, rozbočení, a zásuvkách vychází 22dB. Vstupní signály mají dostatečné úrovně a s rezervou splněný odstup signál/šum.

Pro řešení mám několik možností:

1- varianta na „prasáka“ aneb první co mě napadne:
Sloučím restem, zesílím průběžákem, rozbočím a pryč. Levné, dokonce i víceméně funkční.


obrázek

Pojďme se podívat na úrovňové poměry:
Z Hádů budu mít na výstupu do rozvodu 70-2+20 = 88dBuV (vstupní úroveň-utlum restu+zisk zesilovače)
Na O2muxu budu mít 55-2+20=73dBuV
Po rozbočení a ztrátách budu mít na signálech z Hádů – 88-22=66dBuV, což by šlo, na MUX4 budu mít 73-22=51dBuV, což by sice šlo, ale je to již pro některé boxy nepoužitelné.

Dále – většina průběžných zesilovačů bude pracovat na hranici možností – vybuditelnost kolem 90dBuV, takže při změnách úrovní do plusu může zakmitávat. Budete pak hledat a zjišťovat, proč to někdy blbne.

Dále – jedná se o městské prostředí – ve vzduchu bude tedy celé spektrum jiných rušivých signálů, od CDMA na 422/464MHz, po GSM, internety v různých pásmech, telemetrie a jiné datové přenosy v pásmech 466/860MHz a mnoho, mnoho dalšího rušivého smetí.

Takže zkusíme trošku přemýšlet a vymyslíme něco lepšího:

Nejprve zesílíme kanálovým zesilovačem úroveň MUXU4 – pomocí 20dB zesilovače dostaneme úroveň cca 75dBuV.Tím srovnáme úrovně (poněkud větší úroveň nebude vadit, na vyšším kanále je větší útlum na vedení), současně díky kanálovému zesilovači odstraníme vše, co nemá z antény do rozvodu přijít.

Pro sloučení použijeme tříkanálový REST pro kanály 29,40,59. Tím z antény odstraníme opět vše, mimo žádaných kanálů. Získáme tak poměrně vysokou selektivitu a na zesilovač nebudou vstupovat signály mimo žádaných 4 kanálů. Útlum tříkanálového REST slučovače bude také vyšší, cca 3 - 4 dB, takže se nebudeme tak výrazně přibližovat vybuditelnosti průběžného zesilovače.


obrázek

Pojďme se opět podívat na úrovňové poměry:
Z Hádů budu mít na výstupu do rozvodu 70-4+20 = 86dBuV (vstupní úroven-utlum restu+zisk zesilovače)
Na O2muxu budu mít 55+20-3+20=92dBuV
Po rozbočení a ztrátách budu mít na signálech z Hádů – 86-22=64dBuV, což by šlo, na MUX4 budu mít 73-22=70dBuV, což rovněž jde.

Nelíbí se mě jedna věc – úroveň na kanále 64 na výstupu z průběžného zesilovače. Nemusí to sice vadit, ale budeme opět balancovat na hraně. Zkusím třetí variantu s použitím domovníku Alcad AM316.


obrázek

Na vstupu UHF1 bude zařazena propust pro kanály 29,40,59. Odfiltrujeme tím všechny nežádoucí signály, zejména mimo pásmo UHF. Protože na vstupu je atenuátor 0-20dB a zisk zesilovače je max. 36dB, nastavím útlum na 20dB. Na výstupu tak budu mít 70-3(utlum propusti)+16=83dBuV

Na vstupu UHF použiji propust na kanál 64, důvod je stejný jako výše. Vstupní úroveň mám 55dBuV, sníženou o 1dB (útlum propusti na jeden kanál), tedy 54dBuV. Atenuátorem ve vstupu UHF2 nastavím výstupní úroveň opět na cca 83dBuV.

Po ztrátách v rozbočení a vedení mám na zásuvkách 83-22=61dBuV, což jsou skvělé úrovně pro všechny (téměř) digitální přijímače. V rozvodu ani na vstupy zesilovače není žádný nežádoucí signál.

Slučování jiných pásem

Mezi poměrně časté případy slučování patří dále sloučení UHF pásma s VKV-FM. Toto sloučení je velmi jednoduché – horní a dolní propust, pásma jsou dostatečně daleko od sebe. Protože se již snad vůbec nikde nepoužívá analog v pásmu VHF1-3, lze celkem jednoduše pro toto sloučení použít i běžný, levný slučovač VHF/UHF. Pro rozbočení na straně přijímače TV a VKV se použije běžná koncová účastnická zásuvka nebo opačně zapojený slučovač.

Další častý případ je sloučení pásma UHF (DVB-T) s pásmem satelitní mezifrekvence (950-2150MHz). Toto sloučení je opět docela jednoduché, rozestup je ale již poměrně nízký a sám jsem se setkal s problémem při slučování slabého kanálu 68 z Krížavy se sat. mezifrekvencí. Slučování se opět není ale třeba obávat, použití kvalitních prvků je na místě – přece jen pracujeme s frekvencemi v řádu GHz. Sázkou na jistotu jsou slučovače TV-SAT Alcad ME214.


obrázek

Do vstupu SAT.TV se připojí výstup z LNB nebo Diseqc přepínače, je průchozí pro napájení, do vstupu T.TV se připojí terestrická anténa (nebo např. více antén, UHF anténa sloučená s VKV anténou apod..)

Napájení předzesilovačů

Pokud je v anténě předzesilovač, nebo je použit ještě před vlastním slučovačem, je nutné použít prvky, které jsou v požadovaném směru průchozí pro napájení. Např. u výrobků Teroz/Antech je potřeba průchodnost pro napájení specifikovat v objednávce, u slučovačů firmy Anténa-Ing.Malý se zajistí připájením dodané tlumivky na plošku vedle šroubu.

Konec třetího dílu

Prozatím ano. Jak vidíte, je správné slučování signálu již docela složité, zejména bez měření. Jak jsem se snažil ukázat na posledním příkladu, je možné jeden případ řešit několika způsoby, přičemž každý může mít několik problémů v budoucnu. Při dodržení několika zásad lze však realizovat i poměrně rozsáhlé rozvody s mnoha signály. V posledním díle se ještě podívám na pokojové antény.

Radomír Kovář