Технології та зв'язок -> Принципи постороения систем багатоканального телебачення MMDS
Системи MMDS (Microwave Multipoint Distribution Service) отримали в останні роки широке поширення як альтернатива класичним кабельним мережам, в яких розподільна мережа будується за рахунок прокладки коаксіальних або оптичних кабелів. Уже кілька років система MMDS працює в Воронежі. Антена воронезького MMDS передавача встановлена телевізійній щоглі ОРТПЦ. Сигнал з прийнятною якістю приймається на відстані до 10 кілометрів (за умов прямої видимості). Передаються 24 телеканалу. Для їх трансляції використовується груповий MMDS передавач потужністю близько 100 Вт.
Застосування MMDS має ряд незаперечних переваг перед кабельними мережами.
- Чи не потрібна дорога прокладка підземних або повітряних кабельних ліній.
- Система MMDS в порівнянні з кабельною мережею більш компактна і мобільна, не вимагає змісту великого штату співробітників для експлуатації та ремонту мережі.
- Мережа на основі MMDS розгортається всього за кілька днів.
- Для розширення мережі в межах зони обслуговування передавача MMDS не потрібно перепроектування або переробка передавального обладнання.
- При необхідності розширення зони обслуговування досить або збільшити потужність передавача, або збільшити висоту підвіски антени.
- При виникненні технічної або комерційної необхідності система може бути в короткі терміни демонтована і встановлена в іншому місці або продана.
Як видно з блок схеми, система складається в найпростішому випадку з групи модуляторів (по числу каналів), суматора і конвертора-передавача. На вхід системи можуть бути подані сигнали з прийомних телевізійних антен метрового або дециметрового діапазону, зі супутникової приймальної системи або сигнал місцевої телевізійної студії. Кожна з програм, поданих на вхід системи, конвертується таким чином, щоб можна було сформувати груповий сигнал з шириною смуги до 200 МГц, що дозволяє в загальному випадку передавати до 25 телепрограм. Далі груповий сигнал фільтрується і конвертується в діапазон 2500 - 2700 МГц, посилюється і подається на передавальну антену. Оскільки прийом сигналу на цих частотах можливий тільки в межах прямої видимості, дуже важливо розмістити передавальну антену на достатній висоті для якісного обслуговування необхідної території.
Приймальна частина обладнання виконана дуже компактно. Вона складається з невеликої прийомної антени і понижуючого конвертера, який переносить груповий сигнал з діапазону 2,5-2,7 ГГц в необхідний діапазон метрових або дециметрових хвиль (найбільш часто використовуються конвертори конвертують в початок або кінець ДМВ - діапазону). Так як при передачі застосовується амплітудна модуляція, прийнята в ефірному телебаченні, на виході приймального конвертера виділяються сигнали телевізійних програм в звичайному вигляді. Вихід конвертера можна підключити безпосередньо до телевізора абонента (при індивідуальному прийомі), до будинкової розподільчої мережі (при багатоповерховій забудові) або до входу головної станції локальної кабельної мережі, якщо встановити антену на кожен будинок неможливо).
Радіус зони обслуговування передавача MMDS
Радіус зони обслуговування системи MMDS визначається висотою підвісу передавальної антени, потужністю передавача, кількістю переданих каналів, втратами в антенно-фидерном тракті і коефіцієнтами посилення передавальної і приймальні антен. Технічно можна реалізувати зону обслуговування в радіусі 50 - 60 км. Передавачі MMDS бувають групові та одноканальні. Групові передавачі роблять зазвичай потужністю від 50 до 200 Вт. При цьому можна домогтися гарантованої зони обслуговування до 20 км.
Групові передавачі MMDS
Для обслуговування зони радіусом до 10 км доцільне застосування одного багатоканального (групового) передавача. Для збудження такого передавача використовується набір телевізійних модуляторів, які формують сигнал в діапазоні МВ (222-350 МГц). Сигнали модуляторів складаються звичайним комбайнером (сумматором) і подаються на вхід багатоканального передавача, в якому груповий сигнал конвертується в діапазон 2,5 - 5,7 ГГц і посилюється. Такі системи мають малі вага і габарити, коштують набагато дешевше, ніж канальні, і дозволяють отримати вихідну потужність до 4 Вт на канал.
Як збудників можуть бути використані будь-які телевізійні модулятори, що формують АМ сигнал з частково пригніченою нижньою бічною смугою. Замість модуляторів і комбайнера можна підключити до входу багатоканального передавача кабельну головну станцію, налаштувавши її лінійки на потрібні канали. Однак для того, щоб повністю виключити перехресні перешкоди, особливо в разі використання сусідніх ТВ каналів, модулятори повинні бути синхронізовані єдиним опорним сигналом.
Багатоканальні передавачі не рекомендується використовувати для трансляції цифрових телевізійних програм в MPEG-2 або передачі даних (наприклад, Internet). Для передачі великих потоків даних в смузі стандартного телевізійного каналу використовується багаторівнева квадратурного-амплітудна модуляція (QAM), дуже чутлива до нелінійних спотворень тракту. Досягнути прийнятного рівня нелінійних спотворень при роботі в широкій смузі на кількох каналах вкрай складно і не завжди вдається.
Одноканальні передавачі MMDS
Для отримання великої вихідної потужності (більше 5 Вт на канал), а також для організації цифрових видів сервісу (Internet, трансляція цифрових програм телебачення і радіо) необхідно використовувати системи з канальними передавачами. У таких системах сигнал кожного телевізійного каналу конвертується в діапазон 2,5 - 2,7 ГГц і посилюється до номінальної потужності окремим передавачем. Вихідні сигнали канальних передавачів складаються хвилеводним комбайнером безпосередньо на вході антенно-фідерного тракту. Такі системи коштують досить дорого, але саме вони знайшли найбільше застосування в Європі і Сполучених штатах завдяки кращим якісними показниками (в порівнянні з груповими системами), придатності для передачі сигналів з QAM і високої надійності. Для збудження канальних передавачів немає необхідності формувати телевізійний сигнал в діапазоні МВ, з виходу модуляторів знімається сигнал проміжної частоти 38,9 МГц. Який потім конвертується безпосередньо в діапазон MMDS (2500 - 2700) МГц.
Передавальна антена діапазону 2,5 ГГц є вертикальною Фазовані антенні грати. Разом з радіопрозорим кожухом антена має діаметр приблизно 0,2 м і висоту від 1,5 до 4 м (в залежності від коефіцієнта посилення). Як правило, застосовуються антени з круговою (в горизонтальній площині) діаграмою спрямованості. Посилення антени досягається звуженням діаграми спрямованості у вертикальній площині. Чим більше коефіцієнт посилення антени, тим більше її розміри і, відповідно, вартість. Всеспрямована (в горизонтальній площині) антена зазвичай має коефіцієнт посилення близько 12дБ. Іноді застосування всенаправленной антени недоцільно - наприклад, в приморських містах, які зазвичай займають вузьку смугу вздовж берега, або в тому випадку, якщо передавальну станцію MMDS з яких-небудь причин можливо розмістити тільки поза передбачуваної зони обслуговування. Для таких випадків застосовується одна або кілька спрямованих антен, щоб створити діаграму спрямованості заданої форми.
Елементи волноводного тракту
На частотах діапазону 2,5 ГГц загасання сигналу в волноводном тракті значно, тому, для того, щоб підвести потужність від передавача до антени з мінімальними втратами, доводиться застосовувати спеціальні коаксіальні фідери з повітряним діелектриком, а при великій довжині тракту - жорсткі хвилеводи. Вартість таких фідерів часто порівнянна з вартістю самого передавача. Для електричного і механічного з'єднання таких ліній з антеною і передавачем використовуються спеціальні роз'єми і перехідники.
Через складний рельєф місцевості або висотної забудови можуть виникнути "мертві зони", в яких пряма видимість передавальної антени не забезпечується. Для охоплення мовленням таких зон використовуються ретранслятори. Ретранслятор є невеликою необслуговується приймально-передавальну систему, що складається з прийомної антени, широкосмугового малошумні підсилювача і передавальної антени. Сигнал випромінюється ретранслятором на тій же частоті, на якій і прінімается.Чтоби виключити перешкоди абонентам, що знаходяться в зоні обслуговування і ретранслятора, і основного передавача, передача програм з ретранслятора організовується в інший поляризації. Як передавальної антени використовуються секторная антена через специфічну діаграми спрямованості для покриття заданого сектора з рівномірним розподілом щільності потоку електромагнітних хвиль. Місце установки і потужність ретранслятора вибираються, виходячи з розмірів зони його обслуговування.