MARIAN POKORSKI MULTIMEDIA ACADEMY ABC TECHNIKI SATELITARNEJ ROZDZIAŁ 12 TECHNIKA POMIAROWA www.abc-multimedia.eu
MULTIMEDIA ACADEMY *** POLSKI WKŁAD W PRZYSZŁOŚĆ EUROPY
OD AUTORA Wprowadzenie Technika pomiarowa nie należy do najłatwiejszych działów w tej książce i wymaga daleko idących przemyśleń i rozważań nad strukturą tego rozdziału. Bez skomplikowanych wzorów i schematów blokowych trudno wyjaśnić metody i sposoby analizy pomiaru sygnału wysokiej częstotliwości. Sygnał wysokiej częstotliwości nie jest rejestrowany przez ludzkie zmysły. Nie widać go, nie słychać, nie czuć i nie jest odczuwalny przy dotyku przewodu, w którym płynie, chyba, że jego moc jest bardzo duża. To czszmi nasuwa pytanie czy w ogóle istnieje? By zobaczyć jego wartość, częstotliwość, polaryzację, kształt i szereg innych parametrów, a przede wszystkim móc ingerować w jego wartości, potrzebne są urządzenia, które potrafią zmienić jego niewidzialność w organoleptyczny obraz i dźwięk. Do tego służą przyrządy pomiarowe niskiej i wysokiej częstotliwości. Ich gama jest bardzo różnorodna, od prostych wskaźników pokazujących poziom sygnału, ale nie jego wartość, poprzez proste przyrządy pomiarowe ze wskazaniem jego wartości i obrazu, mierniki semiprofesjonalne, do profesjonalnych mierników i analizatorów widma, których cena przekracza często wartość 10.000. Czy w codziennej pracy wystarczają proste wskaźniki? Stosując je można ustawić indywidualną antenę tak dalece dobrze, że wielu niewtajemniczonych nie będzie widziało mniejszych lub większych wad w obrazie na ekranie swojego telewizora. Osobiście zalecam przyrządy pomiarowe, na których można zmierzyć, określić i zobaczyć podstawowe parametry sygnału cyfrowego. W tym tomie opiszę różne typy i rodzaje przyrządów pomiarowych stosowanych w technice multimedialnej, a szczególnie satelitarnej, naziemnej i kablowej. Profesjonalni producenci przyrządów pomiarowych proponują uniwersalne mierniki wysokiej częstotliwości dla wszystkich opcji pomiarowych; analogowych i cyfrowych, na których można nie tylko zobaczyć mierzony sygnał, ale także obraz telewizyjny, często z jego parametrami. Marian Pokorski 3
12. Technika pomiarowa 12.1. Dokładność i precyzja W technice pomiarowej obowiązują dwie generalne zasady; 1. PRECYZJA 2. PRAWIDŁOWA INTERPRETACJA POMIARÓW. Proszę pamiętać, że dokonanie pomiaru to tylko 25% naszej pracy, 75% to jego analiza i interpretacja. Trzymanie się tych zasad jest główną zaletą każdego technika i inżyniera serwisu. Szukanie skomplikowanych uszkodzeń w instalacjach lub sieciach multimedialnych może być tylko wtedy owocne, kiedy potrafimy prawidłowo interpretować wynik naszego pomiaru. Często kilka prostych pomiarów może szybko wskazać rodzaj i miejsce uszkodzenia w instalacji, które bez nich może kosztować wiele czasu. 12.2. Podstawy techniki pomiarowej w technice multimedialnej Jak samo słowo MULTI sygnalizuje, że technika multimedialna to wiele mediów pracujących w różnych pasmach częstotliwości i różnych systemach. Od niskiej częstotliwości pasma akustycznego, poprzez fale radiowe w zakresach długich, średnich i krótkich, zakres radia UKF i radia DAB+, telewizji naziemnej i kablowej, pierwszej pośredniej częstotliwości satelitarnej do różnych pasm wykorzystywanych przez satelity. Wymaga to różnych przyrządów pomiarowych, a przede wszystkim wiedzy i doświadczenia. Erę techniki multimedialnej opartej na programach emitowanych przez satelity analogowo pożegnaliśmy 30. kwietnia 2012 roku i to bezpowrotnie. Jej miejsce całkowicie zastąpi technika cyfrowa. Przy budowie analogowych instalacji satelitarnych i naziemnych wystarczały proste przyrządy pomiarowe ze wskazaniem poziomu sygnału. Anteny satelitarne można było ustawić na maksymalny wychył wskaźnika lub maksymalną ilość świecących diod. Przy odpowiednio silnym sygnale z satelity stosunek sygnału do szumu był nieistotny. Diametralnie zmieniło się pojęcie pomiarów instalacji i sieci w momencie wprowadzenia techniki cyfrowej, a szczególnie HDTV, 3D i A4. Tutaj pomiar poziomu sygnału już nie wystarcza. 4
12.2.1. Zakresy częstotliwości w technice multimedialnej Zakres niskiej częstotliwości pasma akustycznego (16...20.000 Hz). Zakres fal długich, średnich i krótkich (30...30.000 khz). Radio UKF (88...104 MHz). Telewizji naziemnej (47...790 MHz). Telewizji kablowej (5...790 MHz). Pierwsza pośrednia satelitarna (950...2150 MHz). Pasmo satelitarne Ka (10,7...12,75 GHz). Poniżej tabela pasm i częstotliwości stosowanych w technice multimedialnej. ad. A Pasmo częstotliwości akustycznej obejmującej zakres 16...20.000 Hz. Jego pomiary wykonywane są jedynie przez producentów i podawane w katalogowych kartach z parametrami technicznymi. ad. B Pasmo fal długich, średnich i krótkich, wykorzystywanych dla techniki radiowej coraz rzadziej wykorzystywany przez radiosłuchaczy z uwagi na jakość i podaż programów. 5
Prawie całkowicie wyeliminowane w standardowych wieżach stereofonicznych można znaleźć jedynie w prostych odbiornikach radiowych i specjalnych odbiornikach stosowanych przez krótkofalowców. Wprawdzie w instytutach naukowych przeprowadzane są próby nad cyfryzacją programów emitowanych na falach długich, średnich i krótkich, jednak na dzień dzisiejszy to jeszcze daleka przyszłość. Stąd przyrządy pomiarowe należą do grupy specjalnych, a pomiary wykonywany są wyłącznie przez krótkofalowców i służby specjalne. ad. C Pasmo częstotliwości RTV obejmujące zakres 5...790* MHz, jest najpopularniejszym, wykorzystywanym przez telewizją kablową, naziemną telewizję analogową i cyfrową oraz radio UKF. Przyrządy uniwersalne i specjalistyczne wyposażone są w ten zakres częstotliwości w raz z wszystkimi opcjami dla techniki analogowej i cyfrowej. Z uwagi na cyfryzacją mediów i potrzebą wykonywania wielu pomiarów, nie stosowanych dotychczas w technice analogowej, wymagane są specjalne przyrządy pomiarowe dostosowane do nowej techniki. ad. D Pierwsza pośrednia częstotliwość satelitarna obejmująca zakres częstotliwości 950...2150 MHz podlega tym samym zasadom jak pasmo RTV opisane w punkcie C i zostanie dokładnie opisane w następnych rozdziałach. * W punkcie ad. C użyłem zamiast pasma 5...862 MHz innego 5...790 MHz. To oczywiście nie jest błąd. Wprowadzenie nowego zakresu dla lądowych systemów radiokomunikacji ruchomej/stałej, który obejmuje zakres 790...862 MHz, czyli kanały 61...69. To oczywiście zmniejszyło przedział pasma UHF, które obecnie wynosi 470...790 MHz, czyli kanały 21...60. 6
12.2.2. Rodzaje przyrządów pomiarowych Przyrządy pomiarowe stosowane w technice multimedialnej dzielimy na cztery grupy: A. Wskaźniki, które wprawdzie nie są przyrządami pomiarowymi bo nie wskazują nam rzeczywistych wartości pomiarowych, a jedynie nieokreśloną wielkość sygnału (szukacze) lub stan aktualnych połączeń sterujących konwerterami i multiswitchami (napięciem, częstotliwością 0/22 khz, poleceniami DiSEqC) w instalacji satelitarnej. W nowoczesnej technice cyfrowej stosowanie tego typu mierników, z uwagi na brak możliwości pomiaru parametrów cyfrowych, mija się z celem. B. Przyrządy uniwersalne, do których należą przyrządy pomiarowe dysponujące możliwością pomiaru wszystkich parametrów, tak w technice analogowej i cyfrowej. Podstawowa wersja uniwersalnego przyrządu pomiarowego powinna mieć możliwości: pomiaru sygnału emitowanego w technice analogowej i cyfrowej, podgląd obrazu mierzonego kanału, pomiaru sygnałów: satelitarnego, telewizji naziemnej, telewizji kablowej, radia UKF i kanału zwrotnego, ocenę IDs i standardu cyfrowego, odbiór kodowanych programów z kieszenią CI, analizę widma częstotliwości, automatyczne ustawienie potrzebnych parametrów, 7
automatyczne szukanie kanałów, pomiar poziomu i mocy sygnału, MER, rezerwę systemową i BER równocześnie, DiSEqC 1.2 dla multiswitchów, silników dla obracania anteny i SatCR (UNI- CABEL - system), Konfigurację i wydruk protokółu pomiarów z oprogramowaniem i dużą pamięcią. Przykładem takich mierników jest rodzina EXPLORER firmy PROMAX. D. Przyrządy specjalistyczne, Do nich należą przyrządy pomiarowe o wąskim zakresie pomiarów dla jednego rodzaju medium. Mogą to być mierniki wyłącznie dla telewizji kablowej z kanałem zwrotnym, albo instalacji satelitarnych, telewizji naziemnej, telewizji IP lub pomiaru instalacji światłowodowych. Charakteryzują je małe gabaryty, waga, poręczność oraz cena. G. Przyrządy profesjonalne. Do profesjonalnych przyrządów pomiarowych należą analizatory widma, różnego rodzaju generatory sygnałów i szumów, mierniki impedancji i mocy oraz wiele innych. Używane są przez konstruktorów, gdzie wymagana jest duża dokładność i instytucje kontrolujące nadawców i produkty producentów. Na przytoczonym zdjęciu pokazany jest analizator widma. 8