Parabola.cz

TV/Spektrální analyzátor

Následující článek o měřící technice bude věnován měřícímu přístroji TV analyzéru FSM-640 od známé španělské firmy ALCAD, tradičního výrobce komponentů pro realizaci společných a individuálních anténní rozvodů.




▲ Obr č. 1 - ALCAD FSM-640




▲ Obr č. 2 - ALCAD FSM-640


Jedná se o moderní profesionální měřící přístroj vyšší cenové kategorie, určeného svou konstrukcí i pro práci v terénu. Výrobcem je francouzská firma Sefram, známá svými profesionálními měřícími přístroji už mnoho let. FSM-640 může oslovit především montážní firmy, které se zabývají montážemi, údržbou a servisem systémů digitální televize v moderní normě DVB. Také lze měřit parametry analogové televize a rádia.




▲ Obr č. 3 - ALCAD FSM-640


V testované verzi nebylo možné zobrazit obraz analogové TV, ani zvuk, stejně jako u analogového rádia v pásmu VKV. Měřící přístroj ALCAD FSM-640 je možné na přání zákazníka dodatečně rozšířit o měření digitálního rozhlasového standardu DAB+ v pásmu VHF, WiFi signálů, měření signálu v optických rozvodech. Lze implementovat modul pro záznam, přehrávání a diagnostiku datového toku na ASI rozhraní a také modul GPS.

Charakteristika

Testovaný model FSM-640 umožňuje měřit DVB signál v satelitním, pozemním i kabelovém režimu. Přístroj je vybaven lithiovým akumulátorem a svojí konstrukcí je určen i pro práci v náročném terénu. V satelitní sekci je samozřejmostí možnost měřit signál transpondérů vysílajících v moderním standardu DVB-S2 a v pozemní sekci umí přístroj měřit i signál v nastupujícím standardu DVB-T2. V kabelovém provozu umožňuje měřit jen v zavedeném standardu DVB-C. Frekvenční rozsah měřícího přístroje FSM-640 je 45-865MHz pro pozemní a kabelovou sekci a 900-2200MHz pro měření satelitního mezifrekvenčního signálu. Přístroj je vybaven dekodéry MPEG2 a MPEG4/AVC pro zobrazení videa na 10palcovém TFT širokoúhlém displeji.




▲ Obr č. 4 - ALCAD FSM-640, měřící přístoj na krku montéra




▲ Obr č. 5 - ALCAD FSM-640, měřící přístoj na krku montéra


Ovládání přístroje je prováděno výhradně přes velký kapacitní dotykový displej(220x128mm). Přístroj zobrazuje spektrum signálu v reálném čase, měří analogové a digitální parametry měřeného signálu, zobrazuje konstelační diagram digitálních modulací, zároveň zobrazí důležité technické parametry A/V signálu. Měří a zobrazuje modulační chybovost MER pro jednotlivé nosné OFDM signálu (MER by Carrier), měří impulsní odezvu a odrazy terestrických signálů.




▲ Obr č. 6 - ALCAD FSM-640, DiseqC - ovládání LNB


Přístroj je vybaven jedním CI slotem pro vložení CA modulu, na displeji tak lze sledovat i kódované programy. Technik může s přístrojem nastavit natáčecí zařízení pro satelitní příjem, může také odesílat povely DiseqC 1.0 a DiseqC 1.1( i jejich kombinace) pro ovládání monobloků, přepínacích relé i DiseqC kaskád. Pro profesionální práci je k dispozici nástroj pro vytvoření individuálních plánů s vybranými kmitočty a kmitočtovými kanály, z tohoto seznamu lze kdykoliv provést dávkové měření všech důležitých parametrů. Výsledky dávkových měření v podobě protokolů (Datalogerů) lze exportovat přes USB rozhraní na připojenou paměť, či interní paměť přístroje. Otisky obrazovky všech měření lze kdykoliv uložit na připojené USB medium ve formátu *.bmp.




▲ Obr č. 7 - ALCAD FSM-640, konektory


Na pravé boční straně jsou veškeré konektory. Přístroj je vybaven jedním měřícím vstupem s konektorem v bajonetovém provedení o impedanci 75 ohm (možnost osadit redukcemi F, IEC a BNC). Nechybí dva USB porty (provedení A a mini) pro instalaci FW, pro export měřicích protokolů a ukládání otisků obrazovky. Na pravé boční straně lze ještě nalézt konektor pro napájení přístroje a dobíjení akumulátoru a konektor RJ45 pro připojení do sítě.




▲ Obr č. 8 - ALCAD FSM-640, CI rozhraní - ventilátor


Na levé boční straně se nachází otvor CI rozhraní pro vložení CA modulu respektive dekódovací karty a ventilátor pro chlazení vnitřního prostoru přístroje.

OSD menu nemá českou ani slovenskou verzi, uživatel musí zvolit jiný jazyk, např. angličtinu, němčinu, francouzštinu, italštinu, španělštinu, švédštinu, finštinu nebo nizozemštinu.

Základní vlastnosti a funkce

- měření DVB-T, DVB-T2, DVB-H, DVB-C, DVB-S, DVB-S2, analog
- digitální měření - úroveň, C/N, MER, CBER, VBER, LDPC, BCH, Noise margin, neopravené pakety, echo, MER by carrier
- analogová měření - úroveň, S/N, zobrazení synchronizačního pulsu
- demodulace a zobrazení videa MPEG-2 a MPEG-4/H.264AVC
- CI slot pro vložení dekódovacího modulu a karty
- rychlá spektrální analýza
- rozpoznání satelitní pozice podle NIT tabulky a rychlá identifikace satelitu podle specifických frekvencí
- echo analýza DVB-H/T/T2 signálu v reálném čase
- měření MER by Carrier v režimech DVB-T/T2/H
- konstelační diagram s funkcí ZOOM
- vysoká citlivost v terestrickém pásmu
- paměť pro uložení měření, export měření a kopií obrazovky na USB paměť
- baterie s provozní dobou 3 hodiny (odběr 250mA)
- ochranný obal a dva popruhy pro přenášení a práci
- hmotnost 3,0kg
- rozměry přístroje 220x280x80mm
- velký širokoúhlý 10" barevný kapacitní dotykový LCD displej
- rozměry displeje 125x220mm
- rozlišení displeje 1280x800pixelů

Doplňkové funkce (option):

- měření Wi-Fi signálu v kmitočtovém pásmu 2412-2484MHz
- záznam, přehrávání a analýza transportního toku na ASI rozhraní.
- měření signálu v optických rozvodech
- měření signálu rozhlasového standardu DAB+

Výbava, popis přístroje

Měřící přístroj FSM-640 je koncipován jako přenosný, je vybaven výkonným lithiovým (Li-ion) akumulátorem(70W). Skříň přístroje je velmi odolná, vyrobena z litinového materiálu. Přístroj je dodáván v kvalitním ochranném obalu z materiálu podobnému tvrdému molitanu, potaženým černou textilní tkaninou. Na skříň přístroje lze upnout dva popruhy pro stabilní uchycení přístroje kolem krku montéra i v náročných venkovních podmínkách.




▲ Obr č. 9 - ALCAD FSM-640, příslušenství


Součástí výbavy je vedle měřícího přístroje ještě napájecí a dobíjecí adaptér ze sítě 100-240VAC/50Hz, dvě konektorové redukce do měřícího vstupu v provedeni BNC a F. Manuál v českém jazyce nebyl k dispozici. Na internetu lze stáhnout podrobný manuál v několika světových jazycích.




▲ Obr č. 10 - ALCAD FSM-640, přepravní brašna


Do základní výbavy patří ještě přepravní brašna z odolného nylonového materiálu a kovová destička pro lepší mechanickou stabilitu přístroje při práci v terénu(opěrka o hrudník). Žádné měřící kabely, ani další doplňky nejsou součástí základního balení.

Čelnímu panelu dominuje opravdu velký LCD barevný kapacitní displej o úhlopříčce 25cm (10palců) s rozlišením 1280x800 pixelů. Vstupní měřící konektor v základním bajonetovém provedení umožňuje zašroubovat klasickou konektorovou redukci s různými koncovkami (F, IEC, BNC). Dále se zde nachází konektor pro připojení DC adapteru (15V/5A), dva konektory USB, ethernetová přípojka, HDMI konektor a tlačítko pro zapnutí a vypnutí přístroje. Ke vložení CA dekódovacího modulu je k dispozici CI rozhraní s plastovým krytem, který má otvor pouze pro dekódovací kartu. Na pravé straně je ještě připraveno místo pro konektory BNC v případe použití modulu pro práci na ASI rozhraní.

Nastavení

▲ Obr č. 11 - ALCAD FSM-640, nastavení


K nastavení jazyka menu bylo možné zvolit angličtinu, němčinu, francouzštinu, italštinu, holandštinu, španělštinu, finštinu a švédštinu. Jako měřící jednotku lze zvolit dBuV, dBmV, V nebo dBm. V přístroji byli přednastaveny kmitočtové plány, které nebyly pro práci v České republice vhodné. Jednoduše si lze plány přímo v přístroji vytvořit do společného seznamu pro satelitní, pozemní i kabelové sekce, detailně podle potřeby montéra v konkrétní oblasti, či jakékoliv specifické instalaci takto připravené plány velice usnadňují následnou práci. Z takto připravených plánů lze jednoduchým způsobem spustit tvorbu měřícího protokolu. Pro tvorbu protokolu je možné nastavit rámce úrovní parametrů, podle kterých bude přístroj klasifikovat následné výsledky měření jako vyhovující, či nevyhovující. Montážní technik si podle svých požadavků může nastavit grafické pozadí displeje, hlasitost zvukového doprovodu, hlasitost zvukové signalizace stisku tlačítek na displeji, jas, kontrast a barevnou sytost displeje.

Koncepce ovládání – měření parametrů – nejvyužívanější funkce

▲ Obr č. 12 - ALCAD FSM-640, HOME menu




▲ Obr č. 13 - ALCAD FSM-640, měření DVB-T


Po zapnutí přístroje se objeví obrazovka s informacemi o HW a SW výbavě přístroje, z úvodní obrazovky lze pokračovat do čtyřech různých prostředí. První prostředí lze popsat jako HOME, kde najdeme všechny důležité měřící a diagnostické funkce přístroje, druhé prostředí nabízí ukládání dat na USB medium, či do paměti přístroje a ukládání settingů, třetí ikona spouští prostředí nastavení DiseqC režimu, nastavení LNB a napájecí napětí předzesilovačů a poslední ikona aktivuje měření signálu v režimu tzv. vše v jednom (měřené parametry-spektrum signálu-náhledové okno MPEG-informace o programu). Tyto čtyři ikony se na displeji na identickém místě objevují ve všech měřících prostředích, tak se montér může velmi rychle orientovat v široké škále funkcí přístroje.




▲ Obr č. 14 - ALCAD FSM-640, upravený plán pro DVB-T




▲ Obr č. 15 - ALCAD FSM-640, kanálový seznam pro DVB-T a DVB-T2


Do kmitočtového plánu (settingu) pro satelitní měření nelze uložit žádný DiseqC povel. DiseqC porty i hodnotu napájecího napětí předzesilovačů pro pozemní sekci lze nastavovat až při samotném měření.




▲ Obr č. 16 - ALCAD FSM-640, AUTOSET - automatické měření


Lze spustit rovněž automatické měření pomocí funkce AUTOSET. Jakékoliv měřící prostředí s údaji na displeji lze exportovat p podobě otisku obrazovky (hardcopy) na připojené USB medium, nebo do paměti přístroje.

Měření parametrů signálu

▲ Obr č. 17 - ALCAD FSM-640, měřící okno DVB-S2




▲ Obr č. 18 - ALCAD FSM-640, měřící okno DVB-T2


Měření parametrů signálu začíná prostředím, které lze popsat jako „vše v jednom“.
V této úvodní obrazovce lze najednou sledovat měřené analogové i digitální parametry signálu v levém horním rohu (úroveň resp. výkon RF, odstup C/N resp. S/N, BER před korekcí, BER za korekcí, neopravené pakety, Modulační chybovost - MER, Noise Margin resp. Link Margin). V pravém horním rohu je zobrazeno část kmitočtového spektra, kde je vidět právě měřený signál(multiplex, transpondér). V dolním levém rohu je náhledové okno videa (MPEG2, MPEG4) a v pravém dolním rohu se po chvíli objeví informace o vybraném programu z měřeného signálu (název, rozlišení, datový tok, počet snímků, kompresní algoritmus videa a zvuku). Stisknutím displeje v konkrétních částech tohoto prostředí se posuneme do další stránky už konkrétního měření (měření signálu, spektrální analýza, náhledové okno, přehled programů)

Spektrální analýza

Frekvenční rozsah měřícího přístroje FSM-640 je 45-865MHz pro pozemní a kabelovou sekci a 900-2200MHz pro měření satelitního mezifrekvenčního signálu.




▲ Obr č. 19 - ALCAD FSM-640, spektrální analýza - satelitní sekce


Měření a zobrazení spektra signálu je rychlé, přesné a přehledné. Měřený kmitočtový rozsah lze měnit ručně pomocí přednastavených kmitočtových plánů, dodatečně pak v celém kmitočtovém pásmu po koordinovaných kmitočtových kanálech, nebo ručně po zadaných kmitočtech na číselné klávesnici displeje. Ručně lze měnit rozmítaný kmitočtový rozsah (SPAN). Nejvhodnější referenční úroveň a útlumový článek na vstupu pro přehledné zobrazení spektra signálu si nastavuje přístroj nejdříve automaticky, poté lze obě hodnoty ručně změnit. V závislosti na zvoleném rozsahu rozmítání spektra (SPAN) přístroj automaticky upravuje šířku pásma filtru (RBW), jeho hodnota je průběžně zobrazována na displeji.




▲ Obr č. 20 - ALCAD FSM-640, spektrální analýza - pozemní a kabelová sekce


Vertikální rozlišení měřené úrovně lze nastavit na hodnotu 2, 5, nebo 10dB na dílek. Maximální dynamika měřeného signálu na displeji je 60dB, měřící rozsah přístroje je 20-120dBuV v terestrické sekci a 30-110dBuV v satelitní sekci. V satelitní sekci je k dispozici nástroj pro zjištění informace o zobrazeném spektru signálu transpondéru. Lze tak zjistit informaci o měřené satelitní pozici, názvu družice a provozovatele transpondéru a jeho ID. Samostatně lze využívat funkci kursoru, kterým lze popojíždět ve spektru nezávisle na nastavení zobrazení spektra. Lze tak zjistit eventuální hodnotu úrovně a kmitočtu signálu ve spektru, kde se právě kursoru nachází. Ve spektrální analýze jsou nepřetržitě zobrazované kmitočty zobrazeného spektra na obou krajích displeje, kmitočet v pozici kursoru, rozmítaný rozsah (SPAN), kmitočet signálu v pozici kurzoru, kmitočtový kanál, aktuální hodnota vstupního atenuátoru (auto, 0-50dB), rozlišení na dílek ve vertikální, rovině, k dispozici je v grafu spektra i obvyklá orientační mřížka. Zobrazené spektrum signálů lze okamžitě uložit jako obrázek do paměti přístroje, nebo na připojené USB medium ve formátu *.bmp. Součástí spektrální analýzy v terestrické sekci je utilita pro simulaci vložení LTE filtru do signálové cesty, ve které se nacházejí signály standardu LTE800. Po aktivaci simulace se na displeji v grafu kmitočtového spektra objeví červená linka, která naznačuje, jak bude spektrum po skutečném vložení LTE filtru upraveno.

Náhledové okno - zobrazení programů

▲ Obr č. 21 - ALCAD FSM-640, MPEG náhledové okno


Přístroj umožňuje zobrazit video v digitálních standardech DVB-S, S2, T, T2, H a C s použitou kompresí MPEG2, MPEG4/AVC, ve standardním i vysokém rozlišení. Audio doprovod přehrává ve formátech MPEG1 L1/L2, HE-AAC, AAC, Dolby Digital a Dolby Digital plus. Pro zobrazení kódovaných programů je třeba vložit do CI slotu potřebný CA modul s dekódovací kartou. Lze zobrazit kompletní programový obsah multiplexu, nebo satelitního transpondéru. U zobrazovaného programu lze sledovat název stanice, formát videa i zvuku. V tomto režimu je k dispozici navíc možnost nastavení obrazových parametrů displeje (datový tok a rozlišení videa).

Zobrazení konstelačních diagramů digitálních modulací

▲ Obr č. 22 - ALCAD FSM-640, digitální modulace 8PSK u transpondéru DVB-S2




▲ Obr č. 23 - ALCAD FSM-640, digitální modulace 64QAM ve standardu DVB-T2 rakouské platformy SimpliTV


Měřící přístroj ALCAD FSM640 umožnuje ve všech měřících digitálních sekcích zobrazovat konstelační diagram použitých modulací. Lze tak zjišťovat a odstraňovat spoustu specifických problémů při práci se signály v normě DVB. V okně lze sledovat kompletní diagram s rozhodovací mřížkou a pomocí funkce ZOOM se lze zaměřit na jednotlivé čtvrtiny diagramu. Při zobrazení diagramu je současně k dispozici měření důležitých digitálních parametrů signálu(MER, BER před korekcí, BER za korekcí, poměr neopravených paketů PER a informace o základních nastaveních DVB modulátoru). I tuto obrazovku lze ve formátu *.bmp uložit do interní paměti přístroje, nebo na připojenou USB paměť.

Impulsní odezva

▲ Obr č. 24 - ALCAD FSM-640, měření impulsní odezvy kanálu DVB-T (echo)




▲ Obr č. 25 - ALCAD FSM-640, statistika impulsní odezvy DVB-T signálu v SFN


Pro terestrické měření (DVB-H/T/T2) je k dispozici měření impulsní odezvy a echa signálu. Zde je možné sledovat přítomnost všech signálů jedno-frekvenční sítě (SFN), nebo jejich odrazů od terénních překážek, které se v daný okamžik objevili na svorkách měřící antény. Přístroj umí změřit rozdíl úrovně jednotlivých impulsů od hlavního signálu. Lze zjistit časový, nebo vzdálenostní odstup všech odrazů najednou. Měřící rozsah lze měnit pomocí funkce Zoom. Všechny impulsy lze odečítat z grafu i z vytvořené tabulky, včetně údajů rozdílu úrovně signálu a časovému/vzdálenostnímu odstupu od hlavního signálu.

MER by Carrier

▲ Obr č. 26 - ALCAD FSM-640, modulační chybovost po nosných frekvencích


Samostatná podstránka měření parametrů signálu se věnuje měření modulační chybovosti pro jednotlivé nosné kmitočty kanálu OFDM (MER by Carrier). Na displeji lze sledovat průběh modulační chybovosti přes celý kmitočtový kanál. Lze odhalit, v jaké části kanálu se nachází případné rušení a zkusit ho například změnou orientace antény eliminovat. Rychlost zobrazování grafu MER by Carrier lze zvolit v šesti časových intervalech.

Měřící protokoly

▲ Obr č. 27 - ALCAD FSM-640, měřící protokol rozvodu DVB-T a DVB-T2


Měřící přístroj FSM-640 je určen pro profesionální práci, proto je vybaven i funkcí pro tvorbu měřicích protokolů (Dataloggerů). Kompletní měřicí proces se po výběru vhodného kmitočtového plánu aktivuje stiskem příslušného tlačítka na displeji přístroje. Měřicí protokol obsahuje tabulku s důležitými parametry všech kanálů, nebo transpondérů, které jsou přednastaveny ve zvoleném kmitočtovém plánu. V nastavovacím menu měřícího protokolu lze zvolil i časový cyklus pro automatické opakování měřícího procesu. V tabulce jsou poté přehledně barevným rámečkem odlišeny naměřené údaje, které jsou v normě pro kvalitní signál, od údajů pod a nad touto hranicí. Hotový měřicí protokol lze exportovat do počítače ve formátu například pro editor MS Excel, nebo ho lze uložit jako otisk obrazovky (hardcopy) na připojené USB medium jako soubor *.bmp.

Další praktické zkušenosti

Kompletní nabíjecí cyklus ze stavu, kdy nelze přístroj zapnout až do plného nabití, trval necelé dvě hodiny. Výdrž akumulátoru při práci byl testován v satelitní sekci při napájení univerzálního QUAD LNB Inverto a přepínacího relé s celkovým okamžitým odběrem proudu 220mA(18V horizontální polarizace). Po necelých třech hodinách tohoto provozu se objevila na displeji varovná informace o nízkém stavu napětí akumulátoru a s touto informací na displeji přístroj pracoval deset minut a pak se vypnul. Tato varovná informace nepříjemně překážela v orientaci na displeji.




▲ Obr č. 28 - ALCAD FSM-640, měření signálu rádia na VKV pásmu




▲ Obr č. 29 - ALCAD FSM-640, měření kmitočtového kanálu DAB+ multiplexu




▲ Obr č. 30 - ALCAD FSM-640, statistika vybraných satelitních transpondérů


Vlastnosti spektrální analýzy jsem prakticky prověřil na měření spektra signálu ve standardu DAB+, analogového rádia v pásmu VKV a logicky i v režimech digitální pozemní a satelitní televize. Směrování antény pro získání nejvyššího odstupu užitečného signálu od šumu bylo bezproblémové a rychlé. Bezproblémové bylo měření signálu rozhlasové stanice v pásmu VKV. Při instalaci VKV antény má montér na displeji přístroje k dispozici údaj o úrovni signálu a odstupu užitečného signálu proti šumu a pozadí (S/N). V pravém horním rohu je opět zobrazen průběh spektra rozhlasové stanice s vyznačenými body, mezi kterými je měřen odstup S/N.

Měření neznámého satelitního signálu

▲ Obr č. 31 - ALCAD FSM-640, označení signálu neznámého transpondéru na pozici 7E (NIT)




▲ Obr č. 32 - ALCAD FSM-640, zjišťování informací o transpondéru z NIT tabulky




▲ Obr č. 33 - ALCAD FSM-640, zjištěné NIT informace




▲ Obr č. 34 - ALCAD FSM-640, měření parametrů původně neznámého přenosového kanálu na pozici 7°E


Dobře funguje i velmi užitečná funkce zobrazování NIT (Network Info Table) pro zjišťování informací o neznámém signálu. Například v kmitočtovém spektru družice, na které vysílají přenosové kanály s neznámými parametry (SR, modulace) stačí kurzorem ve spektru najet na vrchol obálky transpondéru a na displeji zmáčknout ikonu NIT. Přístroj po několika vteřinách zobrazí NIT informace a hned je možné přejít do měření digitálních parametrů a zjištěná digitální modulace a symbolová rychlost je už nastavena.

Shrnutí

ALCAD FSM-640 je moderním měřícím přístrojem dostupným na českém trhu. Umožňuje profesionální práci na systémech digitální a analogové televize. Lze měřit příjmové parametry v normách DVB-S/S2, DSS, DVB-T/T2, DVB-H a DVB-C. Základní parametry lze měřit ve standardních analogových televizních normách i v rozhlasovém vysílání v pásmu VKV. Přístroj vyniká velice rychlou a přesnou spektrální analýzou na sedmipalcovém TFT displeji. V digitálních standardech lze sledovat konstelační diagram použitých modulací. V terestrickém režimu lze měřit impulsní odezvu a modulační chybovost jednotlivých nosných frekvencí OFDM kanálu. Pro měření a práci v satelitní sekci je k dispozici podpora protokolů DiseqC 1.0, 1.1 a pro nastavování natáčecích zařízení. Pro profesionální práci je model FSM-640 připraven i k možnosti vytvářet měřící protokoly. Veškeré měřící prostředí a naměřené hodnoty na displeji lze pohodlně v podobě otisku obrazovky uložit na připojenou paměť v USB konektoru, nebo přímo do interní paměti přístroje. Přístroj lze aktualizovat přes PC, nebo pomocí USB paměti.

V základním provedení přístroje lze měřit v tomto kmitočtovém rozsahu pouze výkon na kmitočtovém kanále a odstup C/N. Kmitočtový rastr pro DAB+ je přístroji už vytvořen.






▲ Obr č. 35 - ALCAD FSM-640, profesionální měřící přístroj


Přístroj jsem měl k dispozici na testování 14 dní a jako uživatel přístrojů Rover a KWS jsem měl v počátku s ovládáním přístroje ALCAD trochu problémy dané odlišnou koncepcí ovládacího menu, po krátké době jsem si na toto prostředí zvykl a začalo mi být sympatické.

Měřící přístroj ALCAD FSM-640 zapůjčila k testování firma ANTECH Břeclav.

Saxon