Как рассчитать схему цифрового эфирного телевидения

К нам часто обращаются проектировщики с просьбой дать консультацию по расчету схемы телевидения в подъезде высотного дома, а некоторые даже хотят получить готовое решение и спецификацию к нему!
На примере 18-ти этажного дома покажем, как произвести расчет подъездной системы эфирного цифрового телевидения.
Единицы расчета:
Уровень сигнала в дБмкВ. dBuV или dBμV (русское дБмкВ) — опорное напряжение 1 мкВ.
Затухание в дБ.
dBi (русское дБи) — изотропный децибел. Обозначение применяется для описания характеристик антенны (коэффициент направленного действия, коэффициент усиления) по сравнению с гипотетической изотропной антенной, которая равномерно излучает энергию по всем направлениям.
Таблицу децибелов и соответствующих им отношения мощностей и напряжений в числовом значении можно посмотреть здесь >>

 

Расчет системы цифрового эфирного телевидения в подъезде производится согласно нормативным документам

Нормативный документ	Уровень сигнала на абонентской розетке, дБмкВ
	ДМВ (470-862 МГц)
ГОСТ 28324-89	60-83
CENELEC EN 50083-7	57-74

На практике подбор оборудования заключается в расчете уровней сигнала и затуханий в элементах системы. Уровни сигналов на абонентской розетке должны находиться в пределах, указанных в нормативных документах. Если уровень будет значительно меньше, чем указан в нормативных документах, то изображение в телевизорах не появится, если будет значительно превышать допустимый уровень, то из-за перегрузки тюнера изображение тоже не появится. Чувствительность и рабочий диапазон входных сигналов тюнеров значительно разнятся, обычно там используется система АРУ, поэтому они работают в широком диапазоне входных сигналов.

Исходные данные:
Один подъезд 18-ти этажного дома.
Число квартир на этаже - четыре.
Что нужно получить:
Уровень телевизионного сигнала на выходе телевизионной розетки в квартире более 60 дБмкВ.
Затухание в квартирном кабеле 0.2 дБ на 1 метр на высшей частоте ДМВ, затухание в квартирной розетке 0.5 дБ.
С учетом затухания в квартирном кабеле и наличии телевизоров, в количестве не менее двух, уровень сигнала на отводе ответвителя в стояке должно быть более 65-70 дБмкВ. Разница уровней сигналов на выходе ответвителей по этажам не более 12 дБ.
Для подключения в квартире двух телевизоров необходимо учитывать затухание в сплиттере SAH 204 - 4дБ, при подключении трех телевизоров SAH 306 - 6 дБ. При недостаточном уровне сигнала в розетке, менее 60 дБмкВ, понадобится квартирный (абонентский) усилитель

Пример расчета схемы для организации цифрового телевидения в подъезде 18-ти этажного дома

Рис.1. Схема разводки в подъезде 18-ти этажного дома, по четыре квартиры на этаже

Выбор антенны при проектировании цифрового телевидения в подъезде

Страна перешла на цифровое телевидение, поэтому для приема потребуются только дециметровые антенны. Метровый диапазон для цифрового эфирного телевидения не используется. Верхние частоты ДМВ диапазона занимают сотовые операторы с сигналами LTE, чтобы избежать перегрузки антенных усилителей применяют антенны со встроенным фильтром LTE, например модели "BAS-1134-P ДИАПАЗОН UHF МАКСИ" и ТВ "BAS X11102-DX MAXI" производитель РЭМО.

В проектах в качестве коллективных могут быть заложены различные антенны, в зависимости от зоны приема, количества абонентов и ветровых нагрузок. С максимальным усилением «REMO BAS X11102 MAXI-F» РЭМО, бюджетные МИР /21-60/-19 МИР АНТЕНН или подобная ей "BAS-1159-P Орбита-19" РЭМО. В тяжелых условиях эксплуатации устойчивая к ветровым нагрузкам антенна "ЛОГО-Р-12-F" РЭМО или подобные ей, но других производителей.

Рис.2. ДМВ антенны, которые могут использоваться в качестве коллективных для подъезда дома

Антенны преобразуют электромагнитны волны в электрические сигналы. Они являются источником сигнала в подъезде.
Какой уровень сигнала в дБмкВ выдают антенны на выходе? Конкретно для каждой модели это невозможно указать, многое зависит от места расположения и мощности передатчика. Однако уровень сигнала должен быть более 60 дБмкВ, чтобы подключенный непосредственно к антенне телевизор выдавал устойчивую картинку. Это даже необходимо при настройке всей системы телевидения в подъезде. Если сигнал слабый и телевизор не показывает, то в проект закладывают мачтовый усилитель. При проектировании важно знать условия приема, наличие препятствий на пути сигнала, высоту установки и мощность передатчика, на основании этих данных выбирают антенну, а при необходимости мачтовый усилитель!

При проектировании систем аналогового телевидения для выравнивания сигналов использовали телевизионные станции. В системах цифрового телевидения нет необходимости в подобных станциях, в настоящее время всего 2-3 несущих частоты у цифрового телевидения, их уровни можно выровнять 4-х канальным режекторным фильтром, которым можно еще подавлять и сигналы LTE.

Широкополосные усилители против канальных усилителей. Выбор не прост. Первым критерием является количество розеток. Немного обобщая, если количество выходов превышает 50, рекомендуется использовать канальные усилители. Широкополосного усилителя менее 10 выходов будет наверняка достаточно, если не соблюдены определенные условия. Проблема возникает, когда у нас 10-50 розеток. Главное - обеспечить для абонентов уровни выходного сигнала в их розетках не менее 60 дБмкВ и не выше 80 дБмкВ. При выборе решения следует учитывать конкретные условия приема, особенно различия в уровнях каналов в точке. Установка антенны по-разному усиливает разные частоты, и различия дополнительно увеличиваются в абонентских выходах. Расчет должен учитывать это, чтобы не приходилось выполнять эмпирическую проверку на выходах.
Если требуется высокая помехоустойчивость и имеется необходимость точного выравнивания входных сигналов, то для этой цели идеальным будет двухканальный высокоизбирательный перестраиваемый ТВ усилитель АТ420 TERRA, один блок для двух мультиплексов.

Выбор домового усилителя при проектировании цифрового ТВ в подъезде

Почти вся территория страны охвачена устойчивым сигналом DVB-T2, поэтому в большинстве случаев мачтовый усилитель не понадобится, но если объект находится в зоне неустойчивого сигнала, тогда применение мачтовых усилителей UHF диапазона AB010, AB011, AB012 TERRA является необходимостью. В этом случае в качестве домового усилителя лучше использовать усилитель HS004 TERRA, который имеет раздельные каналы для усиления, высокий коэффициент усиления, а главное, может питать мачтовый усилитель напряжением +12В.

Для стандартного варианта мачтовый усилитель не нужен, зато нужен выбор домового усилителя. В нашем варианте для 18-ти этажного дома выбираем домовой усилитель HA131 TERRA.

Максимальное усиление 36 дБ, регулировка наклона АЧХ и усиления по 20 дБ.
Для усилителей, предназначенных для работы с более чем 10 ТВ каналами в диапазоне до 862 МГц, в технических характеристиках должны быть указаны значения CTB (Composite Triple Beat), CSO (Composite Second Order) и композитной кросс-модуляции (Composite Crossmodulation). Причем эти значения определяются как максимальный выходной уровень усилителя в дБмкВ, который превышает уровень второй и третьей гармоник искажений сигнала на 60 дБ. Для усилителей до 606 МГц это значение приводится для 29 немодулированных каналов, а до 862 МГц - для 42 немодулированных каналов.
Выходной уровень IMD3=60 dB, измеряемый по стандарту DIN 45004-В, указан для 3-х немодулированных несущих неравной амплитуды.
Для HA 131 TERRA имеем

Выходной уровень IMD3=60 dB (DIN45004B)	122 дБ/мкВ
Выходной уровень CTB (EN50083-3)	106 дБ/мкВ
Выходной уровень CSO (EN50083-3)	101 дБ/мкВ

Для трех мультиплексов (три несущих) для расчета выбираем уровень 122 дБ/мкВ.

Расчет цепи распределения сигнала

На выходе усилителя имеем сигнал 122 дБмкВ. В качестве ответвителей выбираем элементы из цепочки Transmedia DL, с номиналами ответвления FA 4-8/4-10/4-12/4-14/4-16/4-18/4-20/4-22/4-24/4-26/4-28 DL, F-разъем. 

Распределение сигнала происходит по двум линиям. Уровень сигнала на выходе делителя (122-4) 118 дБмкВ.
Проходное затухание в линии: 4.5+4.0+3.0+2.5+1.8+1.5+(3х1.2) 3.6дБ = 20.9дБ. Затухание на выходе ответвителя первого этажа без учета кабеля 20.9-4.5 +10 дБ = 26.4 дБ. Затухание и в кабеле RG6: 3.0м х18х0.2 дБ =10.8дБ. Полное затухание на первом этаже 37.2 дБ.
На 18 этаже затухание на ответвителе составит 26 дБ. Разница между затуханиями на этажах будет 37.2 - 26.0 = 11.2 дБ, что вписывается в тех. задание 12 дБ.
Очевидно, что эту разницу в затуханиях можно уменьшить, если заложить кабель RG11 и ответвитель 28 дБ на 18 этаже.

Максимальный сигнал на ответвителе первого этажа будет 80.8 дБмкВ. На розетке в квартире при 10 м кабеля, (10х0,2+0.5 дБ =2.5дБ) уровень сигнала составит 78.3 дБмкВ, что вписывается в параметры по ГОСТу.
Подробный перечень оборудования и элементов разводки для телевидения в подъезде можно посмотреть здесь >>