Оборудование и решения для операторов КТВ и IPTV
  +7(812)600-25-77
  +7(495)668-30-55
  +7(343)318-26-70
Обратный звонок

Передача сигнала между различными приборами кабельной системы с помощью коаксиального кабеля может быть эффективной только в том случае, если, кроме прочих условий, выполняется условие согласования импеданса всех элементов системы. Импедансом (impedance) называется полное сопротивление элемента системы по входу или выходу. К элементам кабельной системы относятся различные пассивные приборы (ответвители, делители) и усилители; а также сам коаксиальный кабель. Следовательно, условие согласования импеданса означает, что собственные входные в выходные сопротивления всех активных и пассивных приборов должны быть равны сопротивлению кабеля. Поскольку для кабельных систем передачи стандартное значение сопротивления кабеля принято равным 75 Ом, то и все приборы в системе должны иметь входные и выходные сопротивления, равные номинальному значению 75 Ом.

Точка кабельной системы, в которой происходит более или менее резкое изменение сопротивления, т.е. нарушается условие согласования импеданса, называется нерегулярностью. Нарушение условия согласования импеданса в кабельной системе вызывает появление отражений. Рассмотрим реальную ситуацию, когда сигнал передается по кабельной системе, включающей несколько отрезков коаксиального кабеля и несколько приборов (ответвителей, делителей, усилителей). Допустим, что в этой системе есть точки нерегулярностей, в которых полное сопротивление отклоняется от номинального значения. Местоположение этих точек пока не уточняется, поскольку важен сам факт их присутствия в системе. Физические свойства электромагнитного сигнала таковы, что, приходя в точку нерегулярности, сигнал отражается от этой точки. При этом возникает сразу две проблемы. Во-первых, часть энергии сигнала, передаваемая в нужном, прямом направлении теряется и, следовательно, эффективность передачи уменьшается. Во-вторых, отразившаяся часть сигнала, распространяясь по кабельной системе в обратном направлении, будет создавать помехи полезному первичному сигналу.

Нерегулярности могут образовываться в точках подключения кабеля к входу или выходу приборов, а также во внутренней структуре коаксиального кабеля. Нерегулярности во внутренней структуре кабеля возникают в том случае, когда кабель имеет внутренние дефекты, которые могут образоваться при производстве и прокладке кабеля. О наличии дефектов кабеля свидетельствуют резкие всплески в его амплитудно-частотной характеристике затухания. Если таких дефектов в кабеле нет, то сопротивление коаксиального кабеля можно считать примерно постоянным вдоль всего отрезка кабеля. Внутренние нерегулярности нормального кабеля незначительны и ими всегда можно пренебречь. Основные проблемы с отражениями появляются при включении в кабель каких-либо приборов, входной или выходной импеданс которых не равен полному сопротивлению кабеля. В этом случае избежать отражений не удается по двум причинам. Первая причина состоит в том, что добиться абсолютно точного равенства двух сопротивлений невозможно в принципе. Как бы близки по значению они не были, некоторое различие все-таки будет создавать слабую нерегулярность в точке их соединения. Реально здесь можно говорить только о допустимой несогласованности импеданса. Вторая причина носит чисто технологический характер. Даже при точном равенстве (предположим, что это возможно) сопротивления кабеля сопротивлению прибора появление отражения неизбежно, поскольку любое соединения кабеля с входом или выходом прибора выполняется при помощи резьбового кабельного разъема и каким бы качественным не был этот разъем, в точке соединения возникает нерегулярность. Это очевидно, поскольку в точке соединения задействованы сразу три устройства - кабель, вход прибора и разъем. Использование некачественных разъемов может испортить соединение и привести к сильному росту отражений.

Кроме этих отражений, очевидные отражения возникают на грубых нерегу-лярностях, таких как нетерминированное окончание кабеля или разрыв проводника кабеля. Для устранения отражений на нетерминированном окончании применяют специальные заглушки (терминаторы), имеющие сопротивление 75 Ом и устанавливаемые в свободное окончание кабеля. Роль заглушки та же - обеспечить равенство импедансов.

Поскольку отражения в кабельных системах неизбежны, влияние нежелательного отраженного сигнала на полезный сигнал и, в итоге на качество изображения, существует всегда. Задача разработчика состоит только в минимизации отраженной энергии или поддержании ее в допустимых пределах. Отражение вызывает в изображении тот же видимый эффект ореола или двойного контура, который возникает при многократном приеме одного и того же эфирного вещательного сигнала, отраженного от каких-либо препятствий. Отличие только в том, что влияние отражений в кабельных системах обычно не так заметно. Разберемся, каким образом отраженный сигнал влияет на работу кабельной системы.

В результате отражения от нерегулярности часть сигнала начинает распространяться по кабелю в противоположном направлении. Дойдя до входной точки начала данного участка системы, отраженный сигнал также может снова отразиться и снова изменит свое направление, на этот раз распространяясь уже в первоначальном прямом направлении, как и исходный сигнал. Следовательно, в конечную точку данного участка сети придут два абсолютно одинаковых сигнала, но, поскольку испытавший два отражения сигнал проходит более длинный путь (в три раза), чем исходный сигнал, отраженный придет туда с задержкой. Одинаковыми эти сигналы будут только по своей информационной нагрузке, но по амплитуде отраженный сигнал будет слабее. В результате поступления на вход телевизионного приемника абонента этих двух сигналов они оба будут детектированы и отображены на экране с некоторой разностью во времени. Это создаст эффект вторичного контура, смещенного горизонтально от оригинального изображения на величину, зависящую от времени задержки. На экране телевизора сперва "рисуется" первое оригинальное изображение, а затем второе задержанное изображение, которое слегка сдвинуто вправо по экрану. Насколько неприятным оказывается этот эффект для зрителя, зависит как от разности во времени между двумя изображениями, так и от амплитуды отражения. Когда задержка очень мала, то взаимное горизонтальное смещение двух изображений будет очень слабым и не заметным для зрителя, даже если отраженный сигнал имеют большую амплитуду, т.е. оба сигнала будут детектироваться и отображаться на экране, но они не будут смещены друг от друга настолько, чтобы восприниматься как два отдельных изображения.

Для оценки величины смещения примем горизонтальную линию телевизионного изображения (строку) за единицу времени, требующуюся для перемещения электронного луча по экрану слева направо. Используемый в России телевизионный стандарт SECAM устанавливает такую структуру кадра, при котором одна строка, исключая импульсы гашения и синхронизации, занимает 52,5 мкс. Если необходимо определить влияние задержки отраженного сигнала, то можно выразить ее в процентах от этого времени и сопоставить полученную величину с шириной экрана телевизора, чтобы получить значение смещения отраженного сигнала на экране в сантиметрах. Допустим, задержка составляет 0,4 % от 52,5 мкс (0,21 мкс), тогда при ширине экрана 25 дюймов (63,5 см) она выразится в смещении отраженного изображения относительно оригинального примерно на 0,2 мм.

Если отраженная энергия заключается только в какой-либо части спектра ТВ сигнала, то такое отражение называется эхом и оно будет влиять только на какой-либо компонент ТВ изображения. Если отраженная энергия присутствует во всем спектре ТВ сигнала, то явление называется собственно отражением и влияет оно на все составляющие воспроизводимого ТВ сигнала. Если отраженный сигнал распределен равномерно или почти равномерно по всему спектру телевизионного канала то на экране будет полностью воспроизводиться повторное изображение. Если нерегулярность такова, что создает отражение на частотах, занимающих только часть телевизионного спектра, то на экране появится эффект окантовки или двойного контура. Отражение или эхо всегда слабее (ниже по амплитуде), чем первичный сигнал. Когда несколько отражений одновременно присутствует в системе, обычно визуально преобладает какое-либо одно, а другие практически незаметны.

Степень повреждения телевизионного изображения зависит от совокупности двух факторов - амплитуды и задержки. Если задержка значительна, то отражение будет ясно различимо только при высокой амплитуде отраженного сигнала. Но если задержка очень мала, то даже отражение с большой амплитудой не будет создавать помех. Вообще восприятие задержки видеоинформации зрителем довольно сильно зависит от характера самой видеоинформации. Например, для алфавитно-цифровой информации отражение будет заметно гораздо сильнее, чем для быстро движущихся изображений и анимации.

Характер видеоинформации, амплитуду и временную задержку отражения трудно связать математически, поэтому на практике их связь как правило оценивается эмпирически, на основе опыта и наблюдений, т.е. с помощью субъективной оценки тестовых программ зрителями. На той же основе устанавливались стандарты для оценки влияния шума на телевизионное изображение. Эти тесты показывают, что отраженный сигнал с задержкой 500 не и уровнем на 30 дБ ниже амплитуды первичного сигнала ощущается средним зрителем, а сигнал с задержкой 500 не и уровнем на 20 дБ ниже первичного сигнала может восприниматься только некоторыми зрителями.

Величину отражений в системе передачи можно оценивать с помощью нескольких показателей, имеющих сходный физический смысл. Для оценки той доли энергии, которая была отражена от точки несовпадения импедансов (нерегулярности), было введено понятие возвратных потерь (return loss, RL). Коэффициент возвратных потерь, который также называется затуханием несогласованности - это отношение значений напряжения (или мощности) падающей и отраженной волн, которое рассчитывается по следующей формуле:

Возникновение отражений


Измеряется коэффициент возвратных потерь в децибелах. Из определения ясно, что коэффициент возвратных потерь должен быть максимален, поскольку, чем меньше отраженная энергия, тем большим числом будут выражаться возвратные потери. Чем больше возвратные потери прибора, тем более качественным является данный прибор. Допустим, что коэффициент возвратных потерь составляет 20 дБ. Это означает, любой поданный на вход этого прибора сигнал будет порождать отраженный сигнал, уровень которого на 20 дБ ниже уровня первоначального входного сигнала. Если бы возвратные потери были равны 0 дБ (наихудший случай), то это означало бы, что 100% подаваемой в кабель энергии отражается от входа прибора. Показатели возвратных потерь задаются производителем для любого прибора и кабеля в его технической спецификации.

Величина возвратных потерь для кабеля характеризуется параметром, называемым структурными возвратными потерями SRL, определение которого аналогично определению RL.

Другим показателем, с которым связана величина возвратных потерь, является коэффициент стоячей волны КСВ. В зарубежной литературе он называется SWR (standing wave ratio). Если возвратные потери были бы равны 0 дБ (наихудший случай), то SWR имеет бесконечную величину. Коэффициент возвратных потерь вычисляется через значение SWR по формуле:

Возникновение отражений


Например, коэффициент возвратных потерь 21 дБ, приблизительно соответствует значению коэффициента стоячей волны 1,2. Общепринято, что КСВ пассивных коаксиальных приборов должен быть меньше 1,3.

Кроме величин RL и SWR для кабельной системы рассчитывают еще коэффициент отражения или отношение сигнал-отражение (отношение S/R), которое показывает, на какую величину в децибелах уровень первоначального сигнала превосходит уровень отраженного сигнала в той же точке. Отношение S/R рассчитывается, как правило, не для отдельного прибора, а для участка кабельной сети. Таким образом, отношение вычисляется как разность этих двух уровней следующим образом:

 S/R = Sпад - Sотр

Коэффициент отражения измеряется тем же способом, но в процентах от уровня падающего сигнала. Далее рассмотрим отдельно возникновение отражений в коаксиальном кабеле и в точках подключения отрезков кабеля к приборам.

Создание Интернет-магазина Tvbs.ru - PHPShop. Все права защищены © 2004-2017.