Ćwiczenie 11 Zaprojektować i zmontować instalację antenową do odbioru TV naziemnej DVB-T. Cel ćwiczenia: Materiał nauczania

Transkrypt

1 Ćwiczenie 11 Temat: Zaprojektować i zmontować instalację antenową do odbioru TV naziemnej DVB-T. Cel ćwiczenia: Zaprojektować i zmontować instalację do odbioru naziemnej telewizji cyfrowej, dokonać wyboru zestawu anten, zastosować wzmacniacz antenowy, wykonać pomiary sygnałów elektrycznych w antenowej instalacji, dokonać regulacji poziomów sygnałów antenowych, zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy przy instalowaniu i użytkowaniu urządzeń instalacji antenowej serwisowych, katalogów, internetu oraz innych źródeł zawierających dane o parametrach i charakterystykach urządzeń instalacji antenowej. Materiał nauczania Wdrożenie naziemnej telewizji cyfrowej w Polsce jest w momencie przełomowym. Włączane są kolejne multipleksy przy działających ciągle nadajnikach analogowych. Pomimo iż odbiór sygnału w standardzie DVB-T (ang. Digital Video Broadcasting Terrestrial) standard telewizji cyfrowej DVB nadawanej naziemnie. W zdecydowanej większości przypadków nie powinien wymagać wymiany zestawu antenowego stosowanego do tej pory do odbioru telewizji analogowej, praktyka pokazuje, iż w wielu sytuacjach modernizacja zestawu jest konieczna. Ma to związek ze słabszą mocą emisji wybranych multipleksów cyfrowych w okresie przejściowym, czyli jednoczesnego nadawania telewizji analogowej oraz cyfrowej. Oczywiście każdego dnia powstaje również wiele nowych lokalizacji, dla których dobrać należy odpowiedni zestaw antenowy. Rozwój techniki telewizyjnej i telekomunikacyjnej wymusza szybkie upowszechnienie nowoczesnych instalacji antenowych. Obowiązujące przepisy prawa budowlanego określają konieczność projektowania instalacji telewizyjnych tylko w budynkach wielorodzinnych. Nowoczesna instalacja zbiorcza powinna mieć możliwość podłączenia zarówno sygnałów telewizji naziemnej, jak i kablowej czy satelitarnej. Należy wykonać ją tak, aby ewentualna wymiana elementów nie wymagała remontów budowlanych (może to być konieczne w związku z rozwojem techniki cyfrowej i światłowodowej). Wewnętrzna instalacja powinna być tak zaprojektowana, by w każdym wybranym pomieszczeniu znajdowało się gniazdko umożliwiające odbiór sygnału. Projektowanie instalacji antenowych Aby instalacja antenowa została wykonana poprawnie należy dokonać ustaleń wstępnych uwzględniających charakterystykę budynku. Opracowanie koncepcji instalacji antenowej może przebiegać według następującego schematu: 1. określenie wymagań stawianych przez przyszłego użytkownika instalacji antenowej: - zakresy fal radiowych, - ilość programów TV naziemnej, 2. miejsce i sposób mocowania anten, 3. rodzaj instalacji 4. sposób prowadzenia przewodu, 5. miejsce instalacji wzmacniacza (z uwzględnieniem konieczności zasilania elektrycznego) oraz rozgałęźników i odgałęźników, 6. położenie gniazdek antenowych. Po dokonaniu ustaleń wstępnych należy dobrać elementy instalacji w zależności od jakości sygnału, ilości odbieranych programów, ewentualnych zakłóceń i wymagań użytkownika. Do podstawowych elementów naziemnej cyfrowej instalacji antenowej zalicza się: 1. anteny, 2. wzmacniacze, 3. rozgałęźniki, odgałęźniki antenowe, 4. przewody, 5. gniazdka antenowe. 6. Dekoder DVB-T lub telewizor z możliwością odbioru sygnału MPG-4. Czynniki wpływające na dobór anten I. Odległość od nadajnika / nadajników II. Ilość nadajników, oraz pasma ich pracy III. Odległość kątowa pomiędzy nadajnikami IV. Moc nadawania danego kanału 1

2 V. Kierunkowość anteny nadajnika VI. Polaryzacja VII. Przeszkody na drodze antena nadajnika-antena odbiorcza VIII. Rodzaj instalacji, do której dobieramy antenę IX. Wpływ nadajników zakłócających I. Odległość od nadajnika to kluczowy parametr jeśli chodzi o dobór anten. Wraz ze wzrostem odległości staje się konieczne stosowanie anten o coraz większym zysku energetycznym. opolskie Miasto MUX1 MUX2 MUX3 Opole Chrzelice k MHz 100 kw k MHz 100 kw k MHz 100 kw Stacje doświetlające: MUX 3 kanał 34 WIERZBICA GÓRNA dolnośląskie Miasto MUX1 MUX2 MUX3 Jelenia Góra Śnieżne Kotły Kłodzko Czarna Góra Legnica ul. Piastowska Wrocław Ślęża Wrocław Żórawina Stacje doświetlające: MUX 3 kanał 25 k MHz 100 kw k MHz 100 kw k MHz 50 kw k MHz 50 kw k MHz 50 kw k MHz 0,6 kw k MHz 100 kw k MHz 50 kw k MHz 100 kw k MHz 30 kw BARDO ŚLĄSKIE / wzg. Różańcowe DUSZNIKI ZDRÓJ / Podgórze GŁUSZYCA / Kościół JEDLINA ZDRÓJ / g. Kawiniec KARPACZ GÓRNY / ul. Spokojna KUDOWA ZDRÓJ/g. Parkowa KULIN KŁODZKI / g. Grodziec LĄDEK ZDRÓJ / g. Dzielec LUBAWKA / g. Święta LUBAWKA / Ulanowice MIEROSZÓW / wzg. Cmentarne NOWA RUDA / g. Świętej Anny RADKÓW / g. Guzowata SŁUPIEC / g. Kościelec SOKOŁOWSKO / Polana STRONIE ŚLĄSKIE / os. Morawka SZCZYTNA / g. Szczytnik SZCZYTNA / Szklana Góra ŚCIĘGNY / g. Pohulanka WALIM / g. Ostra II. Ilość nadajników. Sytuacja, w której sygnał pochodzi z jednego nadajnika jest komfortem, który jednak mamy tylko w niektórych miastach: Kraków, Warszawa, Zakopane, Olsztyn. W większości miejsc w Polsce sygnał pochodzi z kilku nadajników. Musimy zatem montować większą ilość anten kierunkowych. 2

3 W przypadku dwu lub więcej nadajników nie stosujemy anten siatkowych, ponieważ duży kąt połowy mocy (około 45stopni), spowoduje nakładanie się sygnałów pochodzących z różnych anten. III. Odległość kątowa pomiędzy nadajnikami. Jeżeli sygnał pochodzi z kilku nadajników, to należy rozważyć czy nie uda się odebrać sygnału z nich pochodzących na mniejszej ilości anten niż ilość nadajników. Aby tego dokonać musimy przyjąć, że typowa antena kierunkowa ma kąt połowy mocy 15 stopni. Jeśli zatem odległość kątowa pomiędzy nadajnikami, w miejscu instalacji jest mniejsza lub równa 15stopni to istnieje możliwość odbioru z dwóch nadajników na jednej antenie. Przykład 2 Oleśnica. Odbiór z nadajników we Wrocławiu. Pomimo mamy tutaj aż trzy nadajniki, możemy przyjąć, że kąt pomiędzy kierunkami na te nadajniki nie jest większy niż 15 stopni. Zatem w Oleśnicy wystarczą także dwie anteny jedna na VHF druga na UHF. Wrocław TVP1 TVP2 Polsat TVN TV4 Puls TVP3 kanał Moc duża duża duża średnia średnia duża duża Polaryzacja H H H H H H H Antena dookolna dookolna dookolna kierunkowa dookolna dookolna dookolna Nadajnik G. Ślęża G. Ślęża G. Ślęża Żórawina Wrocław G. Ślęża G. Ślęża Wykaz nadajników wrocławskich Przykład 3 Siechnice. Wydaje się, że można połączyć odbiór z Żórawiny i Ślęży Jednak odległość kątowa pomiędzy Wrocławiem a Górą Ślężą jest na pewno większa niż 15 stopni. Z tego względu polecamy tutaj dwie anteny na pasmo UHF i jedna VHF. IV. Moc nadawania sygnału. Programy są nadawane z różną mocą. Z tego samego nadajnika mamy często kanały nadawane z mocą 300 kw oraz 10 kw. Moc nadawanego sygnału przekłada się na zasięg. Może się wiec zdarzyć, że jedne kanały odbieramy idealnie a inne słabo, bądź w ogóle. Poziom mocy sygnału stosunek mocy której poziom określa się, do mocy odniesienia wyrażony w decybelach (db). Poziom mocy sygnału jest wyrażany w dbμv (telewizja naziemna) lub w dbmv (telewizja satelitarna). Obie jednostki wyrażają względny poziom mocy. W przypadku dbμv mocą odniesienia jest moc jaka wydziela się na rezystancji 75Ω przyłożeniu napięcia 1 μv. Poziom 0dB (1μV) zapisywany jako 0 dbμv odpowiada mocy wywoływanej napięciem 1 μv na rezystancji 75Ω. Dla telewizji satelitarnej mocą odniesienia jest moc 1 mw [dbm]. V. Kierunkowość anten nadajnika. Nie wszystkie anteny nadawcze mają charakterystykę dookolną. Z uwagi na powstawanie zakłóceń, nadawca często decyduje się na anteny, które nadają tylko w jedną stronę. VI. Polaryzacja. W niektórych miejscach w Polsce sygnały są nadawane w polaryzacji pionowej. Taka sytuacja wymusza montowanie anten w taki sposób, aby kierunek ułożenia direktorów i reflektorów był prostopadły do powierzchni ziemi. Taka sytuacja występuje zwykle dla nadajników o małej mocy (przemienników), gdzie dąży się do eliminacji wzajemnego oddziaływania nadajników. Fala z polaryzacją pionową nie zakłóca fali z polaryzacją poziomą. Przykład 6 Biłgoraj nadajnik Tarnawatka, gdzie TVP1 jest nadawany na kanale 10 w polaryzacji V. Do odbioru tego kanału stosujemy antenę VHF. Antenę montujemy tak, aby kierunek direktorów i reflektorów był prostopadły do powierzchni ziemi. VII. Przeszkody na drodze nadajnik - antena odbiorcza. Czasami zdarza się, że antena nadawcza jest przesłonięta przez inny obiekt np. góra, wysoki budynek. Może się zdarzyć sytuacja, że nie będzie możliwości odbioru kanałów naziemnych w danym miejscu, np. bardzo blisko nadajnika Przykład 7 Skawina. Odbiór z Chorągwicy jest praktycznie niemożliwy. W takiej sytuacji najlepiej udać się do lokalnego instalatora, który dysponując doświadczeniem, znajdzie optymalne rozwiązanie. 3

4 VIII. Rodzaj anten jest uzależniony od typu instalacji. Trzeba pamiętać, że jakość sygnału ulega systematycznemu pogorszeniu (maleje odstęp sygnał szum) na kolejnych etapach transmisji w instalacji. Zatem, jeżeli planujemy rozległe instalacje o duże liczbie elementów czynnych i biernych to zalecamy dobór anten z większą starannością. Przykład 8 Dobór anten przy odległości od nadajnika do 20 km. 1 odbiornik TV Instalacja zbiorowa TV Instalacja multiswitchowa mała Antena siatkowa TAK NIE NIE NIE Antena logarytmiczna A4011 Zestaw A0710+A1910 Zestaw A1116+A2682 lub A3710 TAK NIE NIE NIE TAK TAK TAK NIE TAK TAK TAK TAK Instalacja multiswitchowa duża Dobór anten w zależności od typu instalacji. IX Kanały sąsiednie. Jeżeli nastawiamy się na odbiór z kilku kierunków, a występuje konieczność odbioru sąsiedniokanałowego, to należy pamiętać, że może wystąpić problem z odbiorem. Jeżeli poziomy sygnałów na sąsiednich kanałach będą się różnić o więcej niż 3dB, to nastąpi efekt przebijania mocniejszego kanału na słabszy. Dobór anten i miejsc ich zainstalowania Dobrej jakości sygnał, na wejściu instalacji, jest podstawowym warunkiem prawidłowego zaprojektowania i wykonania instalacji antenowej. Wobec coraz bardziej skomplikowanych transmisji, coraz większych ilości zakłóceń, istotnym staje się używanie przyrządów pomiarowych, pozwalających określić parametry i jakość sygnału. Przed przystąpieniem do projektowania czy instalowania antenowej instalacji zbiorczej (AIZ) należy zmierzyć poziomy naziemnych sygnałów telewizyjnych. Pomoże to w doborze anten, wzmacniaczy oraz innych urządzeń AIZ. Pomiarów dokonuje się specjalistycznymi miernikami mocy z wykorzystaniem przykładowej anteny DL 19/ Wykonanie tych pomiarów jest konieczne, ponieważ pozwala stwierdzić najlepsze miejsce zainstalowania masztu antenowego. Miejsce zainstalowania masztu antenowego powinno uwzględniać również możliwości zamocowania jego konstrukcji do dachu. Czasze anten satelitarnych mocuje się z reguły na oddzielnych masztach. W zależności od potrzeby odbioru z jednego lub kilku kierunków do jednej czaszy można zamontować kilka konwerterów. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów dokonujemy wyboru anten naziemnych. Przy wyborze anten należy pamiętać, że dłuższa antena oznacza lepszą kierunkowość i ograniczenie odbić. Rodzaje anten: - anteny siatkowe przeznaczone do podłączenia najwyżej kilku odbiorników. Nie stosuje się ich w instalacji z multiswitchami., - anteny logarytmiczne z płaską charakterystyką i niewielkim zyskiem energetycznym, - anteny pasmowe UKF, VHF, UHF(najczęściej stosowane do instalacji zbiorczych), - anteny wąskopasmowe służą do odbioru jednego lub kilku kanałów stosowane w sytuacjach gdy występują duże różnice poziomów poszczególnych kanałów naziemnych, 4

5 Do odbioru sygnałów naziemnych wykorzystywane są anteny na zakres: UKF-FM (radio), VHF (z reguły program I TV) i UHF. W przypadku anten radiowych warto zwrócić uwagę na możliwość odbioru sygnałów w polaryzacji poziomej i pionowej. Wśród anten telewizyjnych najlepsze efekty odbioru uzyskuje się za pomocą anten YAGI-UDA. Nie oznacza to, że stosowanie anten szerokopasmowych jest wykluczone, brak odbić, silny sygnał i parametry ekonomiczne mogą skłonić do ich stosowania. Ilość anten umieszczonych na maszcie zależy od ilości programów jakie chcemy odebrać i z ilu kierunków sygnał dociera do budynku. Antenę dobiera się na podstawie kanału na jakim znajduje się program który chcemy odebrać oraz wartości sygnału jaki został zmierzony miernikiem. Antena musi być wykonana na pasmo lub kanał który chcemy odebrać a ilość elementów anteny ustala się na podstawie poziomu sygnału. Im poziom mniejszy należy zastosować antenę o większej ilości elementów (większy zysk energetyczny). Anteny kierunkowe typu YAGI-UDA - kanałowe, stosowane w szczególnie trudnych warunkach, lub w wielkich instalacjach, przede wszystkim do walki z odbiciami, wtedy każdy program może posiadać własną antenę - pasmowe, (DL 7/6-12, 11/6-12, 19/21-60, 11/21-60, ATX 91) stosowane w domkach jednorodzinnych, a także w średnich instalacjach zbiorczych - zestawy antenowe, (Polaris 14/6-12/21-60, DL 26/6-12/21-60) są stosowane w miejscach gdzie sygnał pochodzi z jednego kierunku i nie ma odbić. W oznaczeniach anten podaje się dwa parametry: - ilość elementów z których składa się antena (dipol, reflektory, direktory) - kanały telewizyjne na które została zbudowana (zależy od gabarytów dipola anteny - im mniejszy tym wyższe kanały) Przykładowe oznaczenie anten: 1. DL 4/ antena telewizyjna 4 elementowa, zakres 6-12 kanał TV 2. AVT 6/ antena telewizyjna 6 elementowa, zakres kanał TV 3. AVT 18/60 - antena telewizyjna 18 elementowa, zakres 60 kanał TV Tabela 1. Porównanie charakterystyk i parametrów anten typu YAGI pracujących w IV-V zakresie UHF 5

6 6

7 Po zamontowaniu anten na maszcie należy ponownie zmierzyć sygnały z anten i porównać z wartościami podanymi w tabeli 2. Porównanie to pozwoli na odpowiednie dopasowanie pozostałego sprzętu. Podłączenie instalacji antenowej do instalacji odgromowej budynku W polskim prawie budowlanym nie ma wymogu wykonywania instalacji odgromowych na budynkach, których powierzchnia dachu w rzucie poziomym nie przekracza 200m 2 (większość domów jednorodzinnych), pozostawiając tą kwestię indywidualnej decyzji właściciela. Uderzenia pioruna, w odległości nawet kilkuset metrów od budynku, na każdym metrze kabla antenowego lub energetycznego może zaindukować impuls napięcia o wartości nawet 1kV. Biorąc pod uwagę, że kable antenowe mają długość przynajmniej kilku metrów, istnieje realna możliwość powstania niszczącego impulsu o napięciu przynajmniej kilku kv, wywołanego niedalekim uderzeniem pioruna. Impuls wywołany uderzeniem pioruna, zaindukowany w kablu antenowym, może wniknąć do instalacji wewnątrz budynku. W rezultacie zniszczeniu może ulec np. odbiornik TV, po czym impuls ten może przeniknąć do wewnętrznej instalacji elektrycznej budynku, gdzie płynąc po przewodzie zerowym lub uziemiającym może dokonać zniszczenia wszystkich podłączonych urządzeń, dlatego też kwestia odpowiedniego uziemienia instalacji antenowej jest niezwykle istotna. [2] Zestaw antenowy do odbioru DVB-T z dwóch nadajników Instalacja dla obszarów o silnym poziomie sygnału (nadajniki dużej i średniej mocy oddalone do około 20km) Podział sygnału na 2 odbiorniki; rozwiązanie "balkonowe". Odpowiedz na pytania. 1. Co należy ustalić przed wykonaniem naziemnej cyfrowej instalacji antenowej DVB-T? 2. Z jakich podstawowych elementów składa się naziemna cyfrowa instalacja antenowa? 3. W jakich jednostkach wyraża się poziom mocy sygnału w naziemnej cyfrowej instalacji antenowej? 4. Co określa iloraz S/N? 5. Jakie rodzaje anten stosuje się do odbioru TV naziemnej? 6. Z jakich elementów zbudowana jest antena YAGI-UDA? 7. Co oznacza opis anteny DL 17/21-60? 8. Jaką antenę należy zastosować dla słabych sygnałów? 9. W jakim celu maszt antenowy podłącza się do uziemienia? 7

8 Zespół Szkół Mechanicznych w Namysłowie EKSPLOATACJA URZĄDZEŃ ELEKTRONICZNYCH Temat ćwiczenia: Zaprojektować i zmontować instalację antenową do odbioru TV naziemnej. Cel ćwiczenia: Imię i nazwisko Nr ćw. 11 Data wykonania Klasa 2TE/Z Samoocena Grupa Zespół OCENY Wykonanie Ogólna PLAN DZIAŁANIA Ćwiczenie 1 Pomiar poziomu sygnałów TV naziemnej. 1) Przestrzegać przepisy BHP 2) ustalić na jakich kanałach nadawane są programy TV naziemnej w danym regionie, 3) Lokalizator nadajników telewizji naziemnej DVB-T wpisz kod pocztowy miejscowości Twoje NADAJNIK NADAJNIK NADAJNIK NADAJNIK położenie geograficzn e Namysłów KOD POCZTOW Y 0 N 0 E Mux:.. Kanał:.. Częstotliwość:. Szerokość kanału: MHz Moc ERP:.. kw Polaryzacja:.. Transmisja: Mux:.. Kanał:.. Częstotliwość:. Szerokość kanału: MHz Moc ERP:.. kw Polaryzacja:.. Transmisja: Mux:.. Kanał:.. Częstotliwość:. Szerokość kanału: MHz Moc ERP:.. kw Polaryzacja:.. Transmisja: 4) przygotować anteny na pasmo VHF i UHF zamontować kabel, 5) zapoznać się z instrukcją obsługi dekodera DVB T, 6) wykonać na drugim końcu kabla przyłącze zgodne z wejściem dekodera sygnałów ( siła i jakość dla kanałów MHz i MHz) Mux:.. Kanał:.. Częstotliwość:. Szerokość kanału: MHz Moc ERP:.. kw Polaryzacja:.. Transmisja: 8

9 7) zmieniając położenie anteny ustalić miejsce w którym należałoby zamontować antenę (najsilniejszy sygnał), zanotować poziom sygnału w tabeli, Kanał\ poziom sygnału SIŁA % JAKOŚĆ % ILOŚĆ PROGRAMÓW ) ustalić polaryzację sygnału (pozioma jeśli uzyskano maksymalny sygnał dla poziomego ustawienia dipola lub pionowa dla pionowa dla pionowego ustawienia dipola), 9) w miejscu wyznaczonym wcześniej dokonać pomiaru poziomu sygnałów pozostałych programów, 10) wyniki zanotować w tabeli, 11) porównać otrzymane wyniki z wartościami minimalnymi podanymi w materiale nauczania, 13) zaprezentować wyniki z wykonanego ćwiczenia, 14) dokonać oceny ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: anteny pasmowe UKF, VHF i UHF, symetryzatory, kabel koncentryczny 75Ω, miernik poziomu sygnałów telewizji naziemnej, instrukcje obsługi w/w sprzętu, przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, papier, WNIOSKI I SPOSTRZEŻENIA Odpowiedz na pytania. 1. Co należy ustalić przed wykonaniem naziemnej cyfrowej instalacji antenowej DVB-T? 2. Z jakich podstawowych elementów składa się naziemna cyfrowa instalacja antenowa? 3. W jakich jednostkach wyraża się poziom mocy sygnału w naziemnej cyfrowej instalacji antenowej? 4. Co określa iloraz S/N? 5. Jakie rodzaje anten stosuje się do odbioru TV naziemnej? 6. Z jakich elementów zbudowana jest antena YAGI-UDA? 7. Co oznacza opis anteny DL 17/21-60? 8. Jaką antenę należy zastosować dla słabych sygnałów? 9. W jakim celu maszt antenowy podłącza się do uziemienia? 9