logo-samandehi مقاله ای از تیم بلر الکترونیک در باره انتن مرکزی


مقاله آنتن مرکزی:

آنتن مرکزی چیست:

آنتن مرکزی به سیستمی اطلاق می شود که تشکیل شده است از گیرنده ( آنتن) ها, تقویت کننده ها (آمپلیفایر) , تضعیف کننده (attenator) , کابلها , اتصالات و غیره. که برای دریافت امواج فرستاده شده از صدا و سیما و تقسیم آن بین چندین مصرف کننده یا تلویزیون


در ساختمانهایی که تعداد واحد های مسکونی و یا تلویزیونهای زیادی وجود دارد برای دریافت شبکه های تلویزیونی با مشکلات زیر مواجه می شویم:

تعداد آنتن های روی بام بسیار زیاد می شود

هزینه خرید آنتن برای هر یک گیرنده تلویزیونی زیاد می شود.

نمای ساختمان یا بام بسیار زشت و زننده میشود.

تعداد مسیر های عبور کابل بسیار زیاد و ژیچیده می شود.

عیب یابی و برطرف کردن ایراد در این موارد بسیار سخت, زمان بر و پر هزینه می باشد.

تاثیر امواج دریافتی آنتن ها در یکدیگر

و موارد دیگر

برای این منظور وبرای رفع این مشکلات, سیستم آنتن مرکزی راه حل های ساده ای پیش روی مصرف کننده ها قرار داده تا علاوه بر حل تمامی مشکلات بالا هزینه برآوردی نیز کاهش یافته و مقرون به صرفه باشد.

نکات مهم برای ترسیم سیستم آنتن مرکزی:

افت کابلها بصورت قرار دادی حدود 12 دسیبل در هر 100 متر می باشد.

افت سیگنال در تقسیم کننده های عبوری حدودا 2 دسیبل

افت سیگنال در تقسیم کننده ها 4 دسیبل

افت های سیستم توزیع :

۱- افت کابل ها : مقداری از سیگنال در حین عبور از کابل کواکسیال افت خواهد کرد مقدار این افت به نوع کابل مورد استفاده و فرکانس سیگنال عبوری بستگی دارد در فرکانس های بالاتر افت بیشتری وجود خواهد داشت . بهتر است افت کابل را برای بالاترین فرکانس موجود یا فرکانسی که ممکن است در آینده دریافت شود محاسبه نمود .

۲ – افت اسپلیترها (INSERTION LOSS) : مقدار افت در اسپلیتر عبارت است از مقدار ورودی بر حسب db منهای مقدار خروجی. به عنوان مثال این مقدار برای اسپلیتر دو راه حدود ۵/۳ db و برای اسپلیتر ۴ راه حدود ۵/۶ الی ۲/۷ دسی بل خواهد بود . معمولا کارخانجات سازنده مقدار این افت را برای فرکانس های مختلف در جدولی ارائه می کنند .

۳ – افت جداسازی : ( TAP LOSS) ( ISOLATION LOSS ) : هر تپ آف برای ایزولاسیون گیرنده ها از یکدیگر سیگنال ورودی را مقداری کاهش می دهد وآن را به خروجی فرعی می دهد این افت را افت جداسازی (ایزولاسیون ) می نامند مثلا اگر یک سیگنال ۲۵db به یک تپ آف با افت ایزولاسیون ۲۳db اعمال شود در خروجی فرعی مقدار ۲db سیگنال قابل دسترس خواهد بود .

۴ – افت عبوری ( INSERTION LOSS)(Trough loss ) : هنگام عبور سیگنال از داخل تپ آف از ورودی اصلی به خروجی اصلی مقداری افت ایجاه می شود که باید مقدار آن را در محاسبات مد نظر قرار داد . مقدار این افت برای فرکانس های مختلف فرق می کند و توسط کارخانه سارنده جدولی ارائه می گردد ولی معمولا تپ آف های با مقدار ایزولاسیون بالا افت عبوری کمتری دارند .

نحوه انتخاب تپ آف : باید در یک سیستم MATV تپ آف هایی انتخاب شود که حداقل ۱۰۰۰ میکرو ولت را برای هر گیرنده تامین کند و ایزولاسیون کافی بین گیرنده و سیستم جهت جلوگیری از تداخل ایجاد کند دریافت سیگنال بیشتر از۱۰۰۰ میکرو ولت ( صفر دسی بل ) به گیرنده آسیبی نمی رساند و بسیاری از طراحان سیستم های MATV سطح خروجی های فرعی را تا ۱۰ db نیز در نظر می گیرند . در طراحی سیستم افت ایزولاسیون آخرین تپ آف قبل از آمپلی فایر را در نظر می گیرند و در صورت طولانی بودن مسیر بین تپ آف و دستگاه تلویزیون باید افت کابل آن را نیز در نظر گرفت . در صورت استفاده از تپ آف های دیواری ( wall tap ) به علت کم بودن فاصله بین تپ آف و تلویزیون می توان از این افت صرف نظر کرد .

انتخاب آنتن :.

سه فاکتور اساسی باید در انتخاب آنتن در نظر گرفته شود .

۱ – نوع آنتن

۲ – بهره. آنتن

۳ – جهت آنتن

نوع آنتن باتوجه به تعداد و فرکانس کانال های مورد دریافت تعیین می گردد. جهت آنتن نیز نسبت به فرستنده تلویزیونی تنظیم می شود. اگر تمام فرستنده ها یا تعدادی از آن ها در یک جهت باشند از آنتن پهن باند ( BROAD BAND ) استفاده می شود و اگر در جهت های متفاوت باشند از آنتن تک کانال استفاده می گردد . انواع معمول آنتن ها عبارتند از :

VHF UHF VHF/UHF VHF/UHF/FM

البته برای دریافت سیگنال FM بهتر است از آنتن جداگانه FM استفاده می گردد .بهره آنتن یک مساله مهم است باید آنتن حداقل سیگنال ۰db را برای ورودی آمپلی فایر مهیا نماید . در محل های با سیگنال ضعیف باید از آنتن با بهره و اندازه بزرگتر استفاده کرد . در صورتی که باز هم سیگنال مناسب به دست نیامد مجبوریم از پری آمپلی فایر استفاده کنیم . جهت آنتن نیز باید به دقت تنظیم شود . اگر آنتن خوب تنظیم شده باشد نسبت سیگنال هایی که با قسمت جلو آنتن دریافت می گردد به سیگنال هایی که با عقب آنتن دریافت می گردد بیشتر خواهد بود .

برآورد سطح سیگنال :

تعیین دقیق سطح سیگنال برای طراحی صحیح سیستم مهم و اساسی است . لذا با استفاده از یک آنتن با بهره مشخص ( در صورت امکان همان آنتی که نصب خواهد شد ) و یک تلویزیون رنگی قابل حمل و نقل و یک میدان سنج میتوان مقدار سیگنال را در محل نصب آنتن تعیین کرد . در محل هایی که سیگنال ضعیف است محل آنتن بسیار حساس است . ممکن است در یک محدوده ۱۵ متری تفاوت های فاحشی در مقدار سیگنال وجود داشته باشد . ارتفاع آنتن نیز در مقدار سیگنال موثر است . ولی این مطلب را باید در نظر داشت که همیشه ارتفاع بالاتر باعث ایجاد سیگنال بیشتر نمی شود بلکه باید مناسب ترین ارتفاع را با آزمایش به دست آورد . میدان سنج نیز برای اندازه گیری سیگنال دریافت شده برای هر کانال به کار می رود.این تست باید در چند جای سایت انجام گیرد و بهترین محل برای آنتن انتخاب گردد . در صورتی که آنتن به دقت انتخاب شود حتی می تواند بعضی تداخل ها را از بین ببرد . با استفاده از تلویزیون رنگی می توان کیفت سیگنال را در هر کانال مشخص کرد و در صورت وجود تداخل امواج اثر آن را روی تصویر مشاهده نمود .

انتخاب پیش تقویت کننده ( PRE AMPPFIRE ) :

در محل هایی که سیگنال ضعیف است ممکن است تقویت اولیه سیگنال لازم شود . در انتخاب پری آمپلی فایر باید چهار نکته را در نظر گرفت .

۱ – پوشش باند فرکانسی

۲ – بهره (GAIN)

۳- مقدار نویز

۴ – توان خروجی

پری آمپلی فایر ها به صورت UHF یا VHF یا VHF/UHF ساخته شده اند بعضی از آن ها دارای مسدود کننده های موج FM هستند تا اگر دریافت FM باعث ایجاد نویز شود آن را بلوکه کنند . پری آمپلی فایر باید سطح سیگنال کافی برای آمپلی فایر توزیع را فراهم کند . هنگام استفاده از آمپلی فایرهای تک کانال هم ممکن است یک پری آمپلی فایر لازم شود . تا سیگنال کافی برای عمل کرد صحیح AGC فراهم گردد . مقدار نویز تولید شده توسط پری آمپلی فایر یا همان عدد نویز( figure noise ) نیز باید پایین باشد تا کیفیت سیگنال حفظ شود . تغذیه پری آمپلی فایر که در نزدیکترین فاصله از آنتن نصب شده است از طریق یک منبع تغذیه در داخل ساختمان نیز ممکن است و پس از کاهش دادن ولتاژ به مقدار لازم توسط خطوط سیگنال به پری آمپلی فایر اعمال می شود . توجه کنید بین منبع تغذیه و پری آمپلی فایر یک اسپلیتر معمولی قرار ندهید چون باعث اتصال کوتاه منبع تغذیه می گردد . از مبدل تطبیق امپدانس نیز نباید استفاده نمایید .


انتخاب آمپلی فایر :

در انتخاب آمپلی فایر باید ۳ مورد را درنظر گرفت :

۱- فرکانس و تعداد کانال های مورد دریافت

۲ – افت کل سیستم

۳- نوع سیگنال ورودی

اگر کانال های هم جوار زیای دریافت شود هر کانال برای جلوگیری از تداخل باید فیلتر شود و برای این منظور معمولا از آمپلی فایرهای تک کانال ( STRIP ) استفاده می گردد . مقدار ورودی به علاوه بهره تقویت کننده باید از افت کل سیستم بیشتر شود ومعمولا ۶db نیز به این مقدار اضافه می کنند . آمپلی فایرهای تک کانال بعد از فیلتر کردن و بلوکه کردن تمام کانال های دیگر به کار می روند و دارای ۲ نوع کنترل بهره اتوماتیک ( AGC ) و دستی هستند . که نوع AGC در شرایط آب و هوایی و محیطی مختلف سطح سیگنال را ثابت نگه می دارند . آمپلی فایرها با ورودی UHF/VHF , VHF ساخته شده اند .در

ضمن مقدار سیگنال ورودی به علاوه بهره تقویت کننده نباید از توان خروجی آمپلی فایر بیشتر شود . قابلیت یا مقدار خروجی آمپلی فایر مقداریست که تقویت کننده بدون برش و یا مدولاسیون عرضی می تواند تحویل دهد . بعضی از آمپلی فایرها دارای کنترل بهره و اعوجاج و نوسان وتضعیف کننده قابل تنظیم می باشد تا سطح سیگنال یکسانی را برای تمام کانال ها ایجاد کنند .

محاسبه یک سیستم نمونه :

برای یک ساختمان پنج طبقه می خواهیم سیستمی را طراحی کنیم که دارای دوشاخه اصلی می باشد ودر هر مسیر پنج تپ آف وجود دارد . افت های ایزولاسیون را برای تپ آف های هر دو شاخه یکسان در نظر می گیریم ولی در یک سیستم با شاخه های نا برابر باید محاسبات را بر اساس شاخه با افت بیشتر انجام دهیم . اولین قدم تعیین افت های سیستم است :

۱ – افت کابل ها : برای این سیستم کابلی را در نظر می گیریم که افت آن در هر ۱۰۰ فوت برابر ۴٫۲db است . لذا باتوجه به اینکه کل مسیر از اسپلیتر تا آخرین تپ آف ۱۹۰ فوت است:

۴٫۲X1.9= 8db= افت کابل

۱ – افت اسپلیتر : چون اسپلیتر مورد استفاده دو راه است لذا افت آن را ۵/۳ دسی بل در نظر می گیریم .

۲ – افت عبوری تپ آف ها : اگر افت ایزولاسیون را برابر ۱۷db بگیریم به طور متوسط می توان افت عبوری تمام تپ آف ها راه. ۷db در نظر گرفت و در نتیجه برای پنج تپ آف در مسیر داریم :

۰٫۷×۵ = ۳٫۵ db = افت عبوری تپ آف ها

۳ – افت ایزولاسیون تپ آف : آخرین تپ آف را با افت ایزولاسیون ۱۲db انتخاب می کنیم. باتوجه به مقدار موارد بالا افت کل سیستم برابر خواهد بود با:

۲۷db= 8 + 3.5 + 3.5 + 12= افت جدا سازی + افت عبوری + افت اسپلیتر + افت کابل ها

نحوه تعیین آمپلی فایر :

باید آمپلی فایری را انتخاب نماییم که بتواند به افت ۲۷db سیستم غلبه کند معمولا ۶db نیز اضافه تر در نظر می گیرند . بنابراین باید آن آمپلی فایر ۳۳db باید استفاده نماییم ولی باتوجه به آمپلی فایرهای موجود ساخته شده یک آمپلی فایر ۳۰db را انتخاب می کنیم.

انتخاب اسپلیتر .

در این سیستم چون از اسپلیتر دو راه استفاده شده است لذا افت اسپلیتر را ۳،۵ دسی بل در نظر می گیریم . مقدار سیگنال در خروجی های اسپلیتر که ورودی هر شاخه می باشد برابر خواهد شد :۳۰-۳٫۵=۲۶٫۵db

انتخاب تپ آف ها :

برای این سیستم سه نوع تپ آف را درنظر می گیریم :

۱ – تپ آف با افت ایزولاسیون ۲۳db و افت ۰٫۳db

۲ – تپ آف با افت ایزولاسیون ۱۷db و افت عبوری۰٫۹db

۳ – تپ آف با افت ایزولاسیون ۱۲db و افت عبوری ۰٫۹db

در انتخاب تپ آف باید سعی کنیم در صورتی که مقدار سیگنال اجازه دهد از تپ آف با بالاترین مقدار افت ایزولاسیون استفاده کنیم تا افت عبوری کمتری داشته باشیم .

تعیین اولین تپ آف: چون سیگنال خروجی از اسپلیتر ۲۶٫۵db است بعداز عبور از ۵۰ فوت کابل که مقدار افت آن برای ۱۰۰ فوت ۴٫۲ دسی بل است درنتیجه برای ۵۰ فوت ۲٫۱ دسی بل است مقدار آن ۲۶٫۵-۲٫۱=۲۴٫۴db می شود .این مقدار ورودی اولین تپ آف است . درصورت استفاده از تپ آف با مقدار افت ایزولاسیون ۲۳db مقدار سیگنال تغذیه شده به گیرنده تلویزیونی برابر ۲۴٫۴-۲۳=۱٫۴db به دست می آید.این مقدار بیش ازهزار میکرو ولت (صفر دسی بل ) است . باتوجه به اینکه افت عبوری این تپ آف معادله.۰٫۳ است لذا خروجی آن برابر خواهد بود :۲۴٫۴-۰٫۳=۲۴٫۱db

تعیین تپ آف های بعدی نیز به همین شیوه ادامه می یابد .

(۳۰/۱۰۰)۴٫۲=۱٫۳db افت کابل تا تپ آف دوم

۲۴٫۱-۱٫۳=۲۲٫۸ ورودی تپ آف دوم

برای تپ آف دوم تپ آف با مقدار ایزولاسیون ۱۷db انتخاب می گردد :

۲۲٫۸-۱۷=۵٫۸db مقدار خروجی فرعی تپ آف ۲

=۲۲٫۱(افت عبوری)۲۲٫۸-۰٫۷ مقدار خروجی اصلی تپ آف ۲

= ۲۰٫۸db(افت کابل) ۲۲٫۱-۱٫۳ مقدار ورودی تپ آف ۳

انواع تداخل و روش های از بین بردن آن :

۱ – تداخل مدولاسیون عرضی : این نوع تداخل در خروجی آمپلی فایرها و پری آمپلی فایرها در مواقعی که مقدار خروجی از حد معین شده تجاوز کند ( OVER LOAD ) اتفاق می افتد . اثر آن به صورت تداخل ۲ یا چند کانال باهم ظاهر می شود و اطلاعات تصویر یک کانال روی دیگری به صورت خطوط عمودی یا افقی و تصویر نگاتیوی جاروب شده ظاهر می گردد . این تداخل با کمک آنتن های جهتی بالا و با استفاده از فیلترها و تضعیف کننده های سیگنال تداخل کننده حذف شود . چون همیشه قویترین سیگنال باعث تداخل می گردد لذا با تضعیف کننده می توان آن را کاهش داد .

۲ – اعوجاج حاصل از اضافه بار :این اعوجاج در آمپلی فایرهای تک باند اتفاق می افتد و به صورت تصویری خیلی تاریک و با کنتراست بالا و خطوط روشن نا منظم روی تصویر ظاهر می گردد . در این حالت سیگنال اعمال شده با آمپلی فایر چنان قوی است که آمپلی فایر در ناحیه غیر خطی کار می کند و موج حاصل صدا و تصویر با هم تداخل می کنند . در نهایت این اضافه بار باعث از دست رفتن سنکرونیزاسیون تصویر و پارگی در تصویر می گردد . با استفاده از کاهش سیگنال توسط تضعیف کننده می توان این اعوجاج را بر طرف کرد .

۳ – تداخل کانال های هم جوار :این تداخل ناشی از غلبه سیگنال قوی یک کانال بر سیگنال ضعیف کانال مجاور است و به آن اثر HERRINGBONE گفته می شود . کانال مجاور کانالی است که درست بعد از کانال دیگر است مانند کانال ۲ و ۳ . این اثر را می توان با قوی تر کردن کانال ضعیف یا تضعیف کانال قوی هر کدام که مناسب تر باشد از بین برد .

۴ – اثر تداخلی CO-CHANNEL : این تداخل در صورتی ایجاد می شود که دو ایستگاه فرستنده در دو شهر مختلف از یک فرکانس همسان برای یک کانال استفاده نمایند . روی تلویزیون دو تصویر مختلف یکی روی دیگری ظاهر می شود . با آنتن های جهتی بالا (HIGH DIRECTIONAL) می توان این مسئله را رفع کرد .

۵ – تداخل ناشی از خطوط برق : این تداخل ناشی از میدان اطراف سیم های برق با ولتاژ بالا است . برای از بین بردن آن باید آنتن را دور از خطوط برق نصب کرد . بالون ۳۰۰ به ۷۵ اهم بین آنتن و سیستم MATV را نیز باید تا حد امکان نزدیک به ترمینال های آنتن نصب کرد تا القای میدان مغناطیسی خطوط برق روی سیم زج به حداقل برسد. زمین کردن صحیح سیستم نیز از تداخل ناشی از خطوط برق جلوگیری می کند .

سه علت برای ایجاد شبح یا سایه در تصویر وجود دارد:

۱ – گرفتن سیگنال های منعکس شده توسط آنتن

۲ – جذب مستقیم سیگنال توسط گیرنده تلویزیونی یا خطوط انتقال سیگنال

۳ – نصب غیر صحیح تجهیزات .

سیگنال های منعکس شده از ساختمان ها و برج ها و مخازن و کوه ها می توانند باعث ایجاد سایه در تصویر شوند . این امواج منعکس شده چند میکروثانیه بعداز سیگنال اصلی به آنتن می رسند وباعث ایجاد تصویر دوم کم رنگ در سمت راست تصویر اصلی می شوند با تنظیم دقیق تر جهت آنتن می توان آن را حذف کرد . در موارای نیز سیگنال به طور مستقیم توسط تکه کوتاه زوج ۳۰۰ اهمی بین ترمینال های آنتن و بقیه تجهیزات جذب شده وایجاد شبح در تصویر می نماید . این اثر در محل های با سیگنال قوی بیشتر اتفاق می افتد و سیگنال گرفته شده چند میکرو ثانیه قبل از سیگنال اصلی نمایش داده می شود . برای رفع این اثر باید از سیم جفت ۳۰۰ اهمی حد الامکان استفاده نگردد و یک بالون در نزدیکی ترمینال های آنتن نصب گردد ودر بقیه مسیر از کابل کواکسیال استفاده شود . همچنین با نصب مسدود کننده در سیستم های بزرگ و قوی کردن سیگنال گرفته شده توسط آنتن این سیگنال ضعیف در مقابل آن اثر خود را از دست می دهد . با تبدیل کانال به یک کانال غیر مجاور نیز می توان این تداخل را حذف کرد .روش های غیر فنی نصب تجهیزات مانند استفاده نکردن از ترمیناتورها و محکم نکردن صحبح اتصالات که باعث عدم تطبیق امپدانس می گردد نیز باعث بروز این مشکل می شود .


در صورتی که آمپلی فایر توریع بیش از یک ورودی VHF یا UHF داشته باشد می توان با سیگنال RF را از خروجی ویدئو به آمپلی فایر وصل کرده و یک سیستم ویدئو مرکزی برقرار کرد .

سیستم های ماهواره مرکزی (MSTV):

این سیستم ها معمولا در هتل هایی که مجوز لازم را دارند برقرار می گردند واز تجهیزاتی نظیر دیش – سویچر و LNB های چند خروجی و آمپلی فایر مخصوص فرکانس های ماهواره ای استفاده می کنند .

برای نصب سیستم های ماهواره مرکزی دو روش وجود دارد که در ادامه به شرح آنها می پردازیم :

۱ – استفاده از رسیورهایی با توانایی پخش چند کانال بصورت همزمان :

در این روش از ال ان بی هایی با ۶ خروجی استفاده می شود و برای هر ۶ کانال یک دیش نیاز است ، رسیورهایی که بعنوان سرور در این مدل استفاده می شوند معمولا توانایی دریافت و پخش ۶ کانال را بصورت همزمان دارند.

در هر طبقه با استفاده از یک دستگاه آمپلی فایر سیگنال ها تقویت شده و سپس به چندن بخش تقسیم می شود .

مزایا و معایب :

تعداد رسیور کمتر و جعبه محافظ کوچکتر

محدودیت قطعات یدکی در صورت خرابی های احتمالی

از کار افتادن ۶ کانال در صورت از کار افتادن یک دستگاه

۲ – روش استفاده از چندین رسیور :

در این روش چندین رسیور بصورت حلقه ای به یکدیگر متصل شده و سپس خروجی آنها به دستگاهی به نام head end amppfier داده می شود . در هر طبقه از یک دستگاه آمپلی فایر جهت تقویت سیگنالها و در صورت لزوم از یک دستگاه تقسیم کننده برای داشتن خروجی های بیشتر استفاده می گردد .

مزایا و معایب :

دسترسی آسانتر به قطعات یدکی

توسعه پذیری آسان

نیاز به فضای بیشتر جهت نصب و پیاده سازی