Mạng truyền hình cáp thường sử dụng dải tần từ 5 MHz đến 860 MHz, theo tiêu chuẩn Châu Âu (ETSI), phân kênh 7, 8 MHz. Trong đó dải tần của tín hiệu Forward từ 86 MHz đến 860 MHz, dải tần của tín hiệu Reverse từ 5 MHz đến 47 MHz. Do kênh tần số của mạng CATV trải rộng và trùng với dải tần số của một số nghiệp vụ vô tuyến điện, nên ở cự ly khá nhỏ và mức tín hiệu rò rỉ của mạng CATV đủ lớn có thể gây can nhiễu cho thiết bị thông tin vô tuyến điện hoạt động cùng tần số.
Với các kết quả khảo sát ở trên và qua thực tế xử lý nhiễu tại Trung tâm cho thấy, khả năng gây can nhiễu của các phát xạ rò rỉ từ khuếch đại mạng cáp đồng trục của hệ thống mạng truyền hình cáp là rất lớn.
Cụ thể trong vụ can nhiễu cho EVN tại Nam Định, mức phát xạ tại khuếch đại gây nhiễu địa chỉ số 118 Hùng Vương, ở khoảng cách 10m, thu được là 45.58 dBµV/m/tần số 456.240 MHz, BTS bị nhiễu đặt tại số 146 Hùng Vương, cách bộ khuếch đại khoảng 40m.
Với vụ nhiễu gây ra cho Taxi Việt Phương tại Hải Phòng, mức tín hiệu gây nhiễu đo được là khoảng 20dBµV/tần số 154.500 MHz, tương đương cường độ trường khoảng 46.15 dBµV/m. Với mức tín hiệu như thế, tất cả các taxi đi qua khu vực này trong vòng bán kính 50m đều mất liên lạc, chỉ thu được tiếng sôi, ù của tín hiệu hình của truyền hình tương tự.
Vụ can nhiễu của EVN tại Hải Phòng tháng 10/2008, các BTS Hai Bà Trưng, Lạch Tray, Chi nhánh điện Lê Chân, Trần Nguyên Hãn bị nhiễu. Đo tại BTS các điểm này thu được tín hiệu ngoài mức cụ thể như sau:
Stt Điểm đo Mức tín hiệu/tần số
1 Lạch Tray - 91.67 dBm/ 455.250 MHz
2 Hai Bà Trưng - 96.31 dBm/ 455.250 MHz
3 CND Lê Chân - 91.08 dBm/455.250 MHz
4 Trần Nguyên Hãn -92.3 dBm/455.250 MHz
Sử dụng xe đo semifixed Thomson CSF của Pháp, tiến hành đo tại khảo sát tại số 266I Trần Nguyên Hãn có đặt hộp khuếch đại truyền hình cáp gần BTS bị nhiễu thu được tín hiệu phát xạ trên tần số 455.250 MHz với mức cao nhất là 45 dBµV/m. Các điểm còn lại cũng thu được tín hiệu phát xạ từ các bộ khuếch đại truyền hình cáp trên tần số trên. Sau khi truyền hình cáp Hải phòng có biện pháp kỹ thuật khắc phục và tắt kênh tín hiệu đang phát tại tần số 455.250 MHz, nhiễu của EVN Hải Phòng được giải quyết.
Vấn đề đặt ra là vậy với mức và điều kiện cụ thể như thế nào thì các phát xạ rò rỉ từ khuếch đại truyền hình cáp có thể gây can nhiễu cho mạng thông tin VTĐ khác. Theo tiêu chuẩn châu Âu (ETSI) giới hạn của nhiễu bức xạ từ mạng viễn thông hữu tuyến được quy định:
- Trong dải tần 30 MHz đến 230 MHZ với khoảng cách đo là 10m thì giới hạn cường độ trường của tín hiệu rò rỉ được quy định tối đa là 30dBV/m;
- Trong dải 230 MHz đến 1000 MHz, khoảng cách đo là 10m thì giới hạn là 37dBV/m,
Nếu tín hiệu rò rỉ vượt quá mức cường độ trường trên thì mạng hữu tuyến cần được sửa chữa. Theo tiêu chuẩn ngành TCN 68-193:2000, các thiết bị thoả mãn các giới hạn trên có thể sử dụng trong môi trường ở nhà. Môi trường ở nhà là môi trường tại đó các máy thu truyền thanh, truyền hình quảng bá có thể sử dụng được trong phạm vi 10m tính từ các thiết bị nói trên. Với mức cường độ trường 37dBV/m ở khoảng các 10 mét tương đương với mức tín hiệu khoảng – 99 đến -101.2 dBm, ở dải tần số 800 – 1000 MHz. Thiết bị của hệ thống GSM 900, DCS 1800, PCS 1900 có độ nhạy thu thấp nhất là – 104 dBm.
Với các thiết bị có độ nhạy cao hơn thì khả năng bị can nhiễu từ mạng truyền hình cáp là nhiều hơn. Những đánh giá cụ thể được trình bày kỹ hơn ở phần sau.
4.3.1 Do phát xạ mạch in bộ khuếch đại.
Về lý thuyết, tín hiệu có công suất là P sau khi đưa vào bộ khuếch đại được khuếch đại lên một hệ số k theo tính toán và đầu ra sẽ thu được tín hiệu ra có công suất kP. Khi đó hiệu suất của bộ khuếch đại sẽ đạt 100%. Trường hợp này là lý tưởng, trên thực tế hiệu suất của bộ khuếch đại không thể đạt đến 100%, một phần tín hiệu đã bị tổn hao do các nguyên nhân sau:
- Trong mạch khuếch đại thường có nhiều bộ lọc được cấu tạo bởi nhiều mạch cộng hưởng. Bên cạnh đó việc thiết kế mạch in hoặc chất lượng linh kiện sử dụng thiết kế mạch không hoàn hảo, khi có dòng điện chạy qua sẽ tạo ra các thành phần điện dung ký sinh, kết hợp với các phần tử linh kiện trong mạch khuếch đại cũng tạo ra các mạch cộng hưởng. Bản thân mạch in là một thể loại anten dẫn xạ có tên là anten mạch in. Về lý thuyết nếu kích thước của các linh kiện trong mạch và mạch in so sánh được với bước sóng thì bản thân các mạch cộng hưởng trên cũng đóng vai trò như một phần tử bức xạ năng lượng điện từ. Trong dải tần số từ 30MHz đến 860 MHz truyền hình cáp đang dùng, kích thước linh kiện và độ dài đường dẫn trong mạch in có thể không so sánh được với bước sóng, tuy nhiên thiết kế của bộ khuếch đại lại thoả mãn điều kiện giảm nhỏ kích thước chấn tử dẫn xạ khi kết hợp với các phần tử tích cực là mạch khuếch đại. Do đó kết hợp giữa các mạch cộng hưởng, phần tử khuếch đại, các linh kiện trong mạch và mạch in sẽ tạo thành một tổ hợp phát xạ tín hiệu rò rỉ ra bên ngoài.
4.3.2 Nguyên nhân do phối hợp trở kháng
Một số công ty truyền hình cáp sử dụng các thiết bị của nhiều nhà sản xuất trên mạng truyền dẫn. Việc phối hợp trở kháng giữa các thiết bị không đồng bộ sẽ khó khăn hơn so với việc sử dụng thiết bị đồng bộ của một hãng. Đây cũng là một nguyên nhân gây ra hiện tượng rò rỉ tín hiệu do phối hợp trở kháng không tốt ở các điểm kết nối.
Trong quá trình thi công lắp đặt thiết bị, tiếp xúc giữa các kết nối không tốt do kỹ thuật thi công kém như: việc siết không chặt các điểm kết nối hoặc thiết bị bị lỗi, méo do va đập làm cho phối hợp trở kháng không tốt cũng là nguyên nhân gây rò rỉ tín hiệu.
4.3.3 Do các đầu connector bị hở
Khuếch đại đường trục (khuếch đại Trunk) thường có nhiều đầu ra sử dụng cho việc khuếch đại tín hiệu và rẽ nhánh. Đôi khi chúng chỉ được sử dụng cho mục đích khuếch đại nên có một số đầu ra không được sử dụng. Nếu các đầu ra này không được bao bọc che chắn tốt bằng tải giả 75 Ω thì cũng là một điều kiện để tín hiệu phát xạ ra ngoài không gian.
4.3.4 Nguyên nhân do tiếp đất thiết bị
Theo khuyến cáo của các nhà sản xuất thiết bị, do việc sản xuất thiết bị không thể đạt đến độ lý tưởng, nên để tránh tín hiệu rò rỉ ra không gian bên ngoài thì thiết bị khi triển khai trên mạng phải được đặt kín trong lồng Faraday và được tiếp đất theo
tiêu chuẩn tiếp đất của thiết bị thông thường (điện trở tiếp đất 25 Ω). Trên thực tế hầu hết các bộ khuếch đại triển khai trên mạng cáp đều không được tiếp đất theo khuyến cáo.
4.3.5 Các nguyên nhân khác
Thiết bị triển khai trên mạng thường được đặt ngoài trời nên bị ảnh hưởng nhiều của thời tiết. Mỗi thiết bị chỉ hoạt động tốt trong một điều kiện nhiệt độ nhất định. Khi trời quá nóng, nhiệt độ vượt ra ngoài điều kiện này, các linh kiện trong khuếch đại sẽ bị ảnh hưởng, hoạt động không đúng đặc tính hoặc khuếch đại được bảo quản che chắn không tốt, bị ngấm nước cũng sẽ làm cho chất lượng bộ khuếch đại giảm đi gây ra rò rỉ tín hiệu
Việc thiết kế tuyến không hợp lý cũng gây rỏ rỉ tín hiệu. Thường các bộ chia và tap được bố trí sau bộ khuếch đại. Có một số điểm triển khai trên mạng, bộ chia, tap đặt cách khuếch đại khoảng 1 đến 2m. Với khoảng cách này, nếu bộ chia không được che chắn điện từ trường tốt, sẽ trở thành anten dẫn xạ tín hiệu ra ngoài không gian và mức tín hiệu rò rỉ sẽ lớn, khả năng vượt chuẩn là rất cao.
Ngoài những nguyên nhân trên, quá trình đo kiểm cho thấy, nếu cáp đồng trục bị hư hỏng ở vị trí gần với khuếch đại thì mức tín hiệu rò rỉ từ cáp cũng vượt ngưỡng rất cao.
4.4 Biện pháp khắc phục
Từ những nguyên nhân phân tích ở trên, cùng với việc đo kiểm và kết quả xử lý khắc phục hiện tượng vượt ngưỡng cho phép của các phát xạ rò rỉ trên mạng cáp đồng trục của hệ thống mạng truyền hình cáp, chúng tôi đưa ra một số biện pháp khắc phục như sau:
1. Đối với nguyên nhân do thiết kế mạch in và linh kiện kém chất lượng thì có thể khắc phục theo khuyến cáo của nhà sản xuất thiết bị, đặt khuếch đại trong lồng Faraday kín và tiếp đất ngoài cho bộ khuếch đại.
2. Có biện pháp cách nhiệt và bảo quản khuếch đại phù hợp với điều kiện ẩm ướt để tăng tuổi thọ của khuếch đại.
3. Khuyến cáo nên sử dụng thiết bị đồng bộ của một hãng có uy tín.
4. Thường xuyên kiểm tra lại các kết nối và bao bọc các kết nối hở bằng tải giả và cao su chuyên dụng. Khi phát hiện các đầu nối không đảm bảo tiêu chuẩn hoặc hỏng phải thay thế ngay.
5. Tiếp đất ngoài cho các bộ khuếch đại, các thiết bị chia theo đúng tiêu chuẩn tiếp đất đối với các thiết bị viễn thông triển khai trên mạng lưới.
6. Tăng thêm lớp che chắn bằng các hộp cách điện và tiếp đất nhiều tầng.
Nếu các biện pháp trên sau khi thực hiện vẫn không khắc phục được hiện tượng rò rỉ tín hiệu thì phải có biện pháp thay thế khuếch đại.
4.5 Đánh giá vùng, kênh tần số có khả năng bị can nhiễu cần đo kiểm [19]
Trong các mạng truyền hình cáp có sử dụng bộ khuếch đại đường truyền ( trunk amplifier) thường có phân bố dải tần từ 5 MHz đến 65 MHz cho đường lên (upstream direction) và dải tần từ 65 MHz đến 860 MHz dành cho đường xuống (downstream direction). Hình vẽ dưới đây là một ví dụ về phân bố dải tần trong hệ thống CATV [19]
Như vậy, với dải tần số đường xuống downstream CATV từ 65 MHz đến 860 MHz, các bức xạ rò rỉ từ các bộ khuếch đại truyền hình cáp - Trunk Amplifier có thể gây can nhiễu cho các nghiệp vụ thông tin vô tuyến điện hoạt động trong dải tần này. Do đó dải tần số cần đo kiểm bức xạ can nhiễu EMC của các mạng truyền hình cáp phải thực hiện từ 65 MHz đến 860 MHz.
Để đánh giá sự ảnh hưởng của bức xạ truyền hình cáp đối với các nghiệp vụ thông tin vô tuyến điện trong dải tần từ 65 MHz đến 860 MHz, cần phải căn cứ vào các đặc điểm của từng nghiệp vụ và có ít nhất các thông số như sau:
Loại nghiệp vụ thông tin vô tuyến điện
Dải tần số sử dụng
Cường độ trường mong muốn tối thiểu
Căn cứ vào các nghiên cứu đánh giá về tương thích điện từ trường của CATV trong nước và nước ngoài và thực tiễn giải quyết can nhiễu vô tuyến điện liên quan đến bức xạ can nhiễu của truyền hình cáp trên địa bàn khảo sat trong thời gian qua, các nghiệp vụ và dải tần số có thể bị ảnh hưởng can nhiễu từ truyền hình cáp như sau:
4.5.1 Nghiệp vụ lƣu động hàng không
Tại Châu Âu, theo báo cáo của Electronic Communication Committee –ECC cũng đã xảy ra nhiều vụ can nhiễu vô tuyến điện từ bức xạ của hệ thống truyền hình cáp đến nghiệp vụ lưu động hàng không. Các can nhiễu này không chỉ xuất phát từ các nguồn bức xạ rò rỉ CATV gây can nhiễu đơn lẻ có mức cao mà còn là can nhiễu tổng hợp từ nhiều nguồn bức xạ rò rỉ mức thấp.
ECC Report 24 của Electronic Communication Committee cũng đã đề cập đến sự tương thích giữa hệ thống truyền hình cáp và nghiệp vụ lưu động hàng không ở dải tần số trên 30 MHz và chủ yếu đối với các đài di động hàng không (đài tầu bay). Các phương tiện mặt đất (các máy thu vô tuyến điện) thường được lắp đặt tại các vùng cách xa đô thị tại đó can nhiễu từ mạng truyền hình cáp là ít có khả năng xảy ra.
a) Các đặc điểm liên quan của nghiệp vụ lƣu động hàng không
Bảng dưới đây cung cấp các đặc điểm chính, bao gồm cả yêu cầu bảo vệ, của nghiệp vụ lưu động hàng không hoạt động tại các dải tần bị ảnh hưởng từ hệ thống truyền hình cáp( 65 MHz – 860 MHz) Băng tần (MHz) Ứng dụng Băng thông thu (kHz) Cƣờng độ trƣờng mong muốn tối thiểu
tại máy thu máy bay(dBµV/m) 108 – 111.975 ILS/LOC 50 32 108 – 117.975 VOR 50 39 118 – 136.975 138-143.975 VHF COM
VHF COM Off Route (OR) 8.3 or 25 DSB-AM: 14 230-399.9(except 328.6-335.4;380- 385 and 390-395) UHF Air-Ground-Air COM 25 32 328.6 – 335.4 ILS/GP 150 52
Băng tần (MHz)
Ứng dụng
Nghiệp vụ Tầm phủ sóng
74.8 – 75.2 ILS/MKR Nghiệp vụ vô tuyến dẫn
đường hàng không (ARNS). Đài chỉ chuẩn Markers thuộc hệ thống hạ cánh chính xác ILS cung cấp thông tin cho phi công/ hệ thống quản lý chuyến bay - FMS về kiểm tra cự ly đến đầu đường HCC trên đường tiếp cận hạ cánh
Ngang: Tầm phủ sóng
trong vòng bán kính khoảng 100 m xung quanh vị trí Marker.
Đứng: Từ 30 m đến 1 Km, phụ thuộc vào vị trí của Markers
108 – 111.975 ILS/MKR ARNS. Đài Localiser trợ giúp cho hạ cánh chính xác, cung cấp thông tin về hướng cho phi công/ hệ thống quản lý chuyến bay - FMS
Ngang: góc dẻ quạt ±100, 46.3 km từ TX, góc dẻ quạt ±350, 31.5 km từ TX
Đứng: từ 300 m đến 1905
m, nằm trong góc của đài Glide path, tăng từ 0 m đến 300 m
Đài Localiser đặt ở cuối, tâm đường HCC
108 – 117.975 VOR ARNS. Đài VOR, là pha vô
tuyến hạ cánh và hành trình, cung cấp góc phương vị của máy bay so với vị trí đài VOR cho phi công/ FMS
Ngang: Phạm vi bán kính từ 30 – 180 km xung quanh đài VOR Đứng: từ 300 m đến 15000 m 118 – 136.975 VHF COM Nghiệp vụ lưu động hàng không VHF cung cấp thông tin thoại đất/không
Ngang: phạm vi từ 30 km
đến 350 km
Đứng: 300 m đến 15000 m
328.6 – 335.4 ILS/GP ILS Glide Path
ARNS. Thiết bị trợ giúp hạ cánh chính xác. Đài Glide Path cung cấp thông tin về đường hạ cánh (góc tà) cho phi công/ FMS. Ngang: Góc dẻ quạt ±80 tính từ tâm đường HCC, 18.5 km từ TX. Đứng: từ 0.45θ – 1.75θ (θ là góc xuống của đài GP)
230-399.9 UHF Air-
Ground- Air COM
Thông tin UHF Không – Đất – Không quân sự AMS, Thông tin thoại&số liệu
Ngang: phạm vi từ 30 km
đến 350 km
a) Đo tỷ số tín hiệu mong muốn/ không mong muốn
ECC đã thực hiện đo tại các máy thu vô tuyến điện trên máy bay tỷ số tín hiệu mong muốn trên các loại tín hiệu không mong muốn bức xạ từ hệ thống truyền hình cáp bao gồm cả tín hiệu số và tương tự. Kết quả thể hiện trong bảng dưới đây với công suất tín hiệu mong muốn là RMS trên toàn bộ băng thông của tín hiệu và công suất tín hiệu không mong muốn là RMS trên toàn bộ băng thông của tín hiệu: