Tháng 2 năm 2009, một công ty Hàn Quốc tập trung nghiên cứu phát triển kỹ thuật trong 10 năm đã sản xuất thành công 2 IC có tên 2F8722CD và 2F1G23CP thuộc dòng sản phẩm khuếch đại giá thành thấp sử dụng cho HFC CAVT trên nền công nghệ MESFET GaAs kết hợp GaN (gallium Nitride). Nâng công suất đầu ra gấp đôi, mức độ tuyến tính và hiệu quả vượt trội, cho mức tạp âm thấp, dải tần đáp ứng đến 1GHz, cải thiện mức suy hao phản xạ và có độ tin cậy cao. Transistor phát triển dựa trên nền GaN được coi là thế hệ tiếp sau của công nghệ transistor công suất vô tuyến có đặc điểm là duy nhất đảm bảo đồng thời vượt trội về công suất, hiệu năng và băng tần rộng hơn so với công nghệ transistor dựa trên nền GaAs và Si.
Part Number 2F8722CD Frequency (MHz) 45 ~ 870 Power Gain (dB) 22 Return Loss (dB) 16 CH@Vo (dBmV) 135@46 CTB (dBc) -63 CSO (dBc) -65 XMD (dBc) -63 N.F (dB) 5 Vd (V) 24 Current (mA) 400 3. Tỷ số CNR:
Tỷ số CNR của riêng một bộ khuếch đại phải đủ lớn để chống được mức nhiễu tầng của các bộ khuếch đại, phản ánh hiệu năng của mạng, giá trị trong khoảng 45- 80dB (đối với tín hiệu tương tự), 15-50dB (tín hiệu số).
CNR của một khuếch đại được tính theo công thức sau:
CNR[dB] = Pra[dBmV] – F – G – 10*Log(T*B*KB) – 78,75 (1.2)
CNR[dB] = Pvào[dBmV] – F + 56,15 (1.3)
Trong đó:
Pra[dBmV]: Là công suất ra của bộ khuếch đại. KB: Là hằng số Boltzman(1,38 × 10-23J/k). T[k]: Là nhiệt độ Kenvil của bộ khuếch đại. G[dB]: Là hệ số khuếch đại.
B[Hz]: Là băng thông làm việc.
F[dB]: Là tạp âm nhiệt của bộ khuếch đại.
Giá trị (-56,15dBmV) là nhiễu nhiệt tính trên kênh tần 8MHz và giá trị 78.75 khi chuyển dBW ở trở kháng 75Ω sang dBmV.
Giả sử bộ khuếch đại thứ n có tạp âm nhiệt là Fn và hệ số khuếch đại là Gn như trong hình vẽ:
Tạp âm nhiệt của toàn bộ hệ thống được tính :
F = F + F2-1 + F3-1 +…+ Fn….G-1 (1.4) G1 F1 G2 F2 CNRn F Hình 1.28: Sơ đồ n bộ khuếch đại nối tiếp [4]
Gn Fn
Công thức tổng quát tính CNRn của toàn hệ thống:
CNRn[dB] = -10log[ 10-CNR1/10 + 10-CNR2/10 +…+10-CNRn/10] (1.6) 4. Méo sau khuếch đại:
Tín hiệu qua bộ khuếch đại bị méo do ảnh hưởng của các thành phần tín hiệu liên quan như phách bậc chẵn (bậc hai composite - CSO), phách bậc lẻ (phách bậc 3 composite - CTB), xuyên điều chế (Cross-Modulation, XMOD) ...
Phách bậc chẵn CSO
Khi tín hiệu hình sin dạng đơn ei =EiSin(ωt) qua khuếch đại bị méo bởi thành phần tính hiệu phách bậc hai và bốn thì điện áp đầu ra e0 của ei sẽ là tổng đại số của các thành phần:
(1.7)
Với Ei là điện áp đỉnh đầu vào, A là hệ số khuếch đại tuyến tính mong muốn, B và D là mức khuếch đại thành phần điện áp đầu vào bậc 2 và 4. Biến đổi lượng giác:
(1.8) Biểu diễn bằng đồ thị e0 [4]:
Trong một kênh truyền hình khoảng rộng 8MHz có thể có 17 tín hiệu CSO, dạng xxx,000; xxx,500MHz (ví dụ 120,000MHz; 120,500MHz). Có thể sử dụng máy tính để minh họa tính toán CSO với số lượng kênh và tần số hình, tần số tiếng cụ thể [14]:
Phách bậc lẻ CTB
Tín hiệu e0 sau khi qua khuếch đại bị méo do tín hiệu thành phần phách bậc lẻ, với C là mức khuếch đại điện áp thành phần bậc 3 đầu vào:
. (1.9)
Biến đổi lượng giác e0 của điện áp đầu ra khuếch đại của ei:
(1.10)
Biểu diễn bằng đồ thị e0 [4]:
Trong một kênh truyền hình khoảng rộng 8MHz có thể có 16 tín hiệu CTB, dạng xxx,250; xxx,750MHz (ví dụ 120,250MHz; 120,750MHz). Có thể sử dụng máy tính để minh họa tính toán CTB với số lượng kênh và tần số hình, tần số tiếng cụ thể [14]:
Trong điều kiện hoạt động bình thường của khuếch đại, CTB có giá trị trong khoảng từ -70 đến -90dBc.
Dải tần hoạt động của khuếch đại là khoảng tần số mà sau khi qua khuếch đại đảm bảo yêu cầu về hệ số khuếch đại, đặc tuyến tuyến tính và méo tín hiệu. Thông thường trong hệ thống HFC dải tần khuếch đại phải đạt được yêu cầu trong khoảng 5- 1002MHz.
- Phân bố dải tần trong truyền hình cáp của Mỹ [10]:
- Phân bố dải tần trong mạng truyền hình cáp Châu Âu [10]:
6. Diflexer:
Diflexer sử dụng trong khuếch đại hai chiều, nhằm cách ly và chia hai luồng tín hiệu. Thiết bị có ba cổng: cổng H, Cổng L, Cổng chung C. Đường từ cổng chung C tới cổng thấp L là một bộ lọc thông thấp cho phép tín hiệu đường lên ở băng tần thấp hơn được phát đi. Đường đi từ cổng chung C tới cổng cao H là một bộ lọc thông cao cho phép phát các kênh tín hiệu đường xuống. Trong một bộ khuếch đại các tín hiệu đường xuống chuyển qua cổng H, tín hiệu đường lên chuyển qua cổng L. Diplexer có độ cách ly giữa các dải tần khoảng 60dB.
7. Suy hao phản xạ (Return Loss – Reflect loss) Lr:
Suy hao phản xạ là đại lượng được đo bằng độ khác biệt của trở kháng đặc tính cáp so với giá trị danh định. Nó bằng tỷ số giữa công suất tới Pt trên công suất phản xạ Pr:
Lr[dB] = 10logPt
Pr [dB] (1.11)
Quan hệ Lr (R.L) với VSWR (tỷ số sóng đứng điện áp), hệ số phản xạ Γ:
(1.12)
Khi trở kháng thực hiện càng gần với giá trị danh định, công suất phản xạ càng nhỏ và suy hao phản xạ càng nhiều. Khi phối hợp lý tưởng ta có Pr = 0. Thực tế giá trị Lr vào khoảng 13dB 18dB tương ứng VSWR 1.581.29. Nếu suy hao phản xạ quá nhỏ, phản hồi sẽ xuất hiện trên đường dây và sẽ tạo nên tín hiệu có tiếng ù.
8. Độ nghiêng khuếch đại:
Bộ khuếch đại không khuếch đại đồng đều ở các tần số khác nhau mà thành đường đặc tuyến nghiêng theo tần số tăng dần. Tận dụng để phần nào bù lại hoặc cân bằng lượng suy hao theo tần số khi truyền tín hiệu trong cáp. Độ nghiêng của khuếch đại có giá trị thường trong khoảng 10 – 12dB tùy thuộc dải tần qua khuếch đại. Qua hai bộ khuếch đại cần phải điều chỉnh độ nghiêng cho phù hợp, vì vậy trong bộ khuếch đại có gắn thêm bộ cân bằng EQ (Equaliser) để điều chỉnh, giá trị điều chỉnh trong khoảng từ 0-18dB. Một số bộ khuếch đại trung kế còn được trang bị bộ cân bằng dự đoán trước (Bode Equalizer) để bù tổn hao cáp gây ra do sự thay đổi của nhiệt độ. Tính toán giá trị bù này căn cứ vào dải tần truyền dẫn tương ứng với mức tín hiệu đầu vào, suy hao cáp và khoảng cách hai bộ khuếch đại.
A – Đặc tuyến nghiêng của khuếch đại đối với NF trước và sau khi qua khuếch đại [4]:
Cổng C
Cổng H
Cổng L Các bộ
lọc
B - Đặc tuyến nghiêng của khuếch đại đối với tín hiệu tương tự và số [4]:
9. Độ phẳng khuếch đại (Flatness, hoặc độ ổn định):
Độ phẳng được đánh giá là giá trị khuếch đại sai khác lớn nhất so với giá trị khuếch đại lý tưởng (trên đường dốc khuếch đại) của độ rộng băng tần. Khuếch đại có độ phẳng cao để tránh xuyên âm, giá trị trong khoảng 0,5-1dB.
Hình 1.30: Độ phẳng khuếch đại [4] 10. Một số tham số khác của bộ khuếch đại:
- Chỉ số tạp âm (Noise Finger): 7-10dB.
- Dòng cho phép qua khuếch đại (Amper): 9 - 15A.
1.3 Kết luận
Hiện nay hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp đều là CATV – HFC mạng lai giữa truyền hình cáp quang và cáp đồng trục. Dải tần trong mạng truyền
hình cáp là 50 – 700 MHz, nên sẽ gây nhiễu đến mạng thông tin khác. Việc gây nhiễu
CHƢƠNG 2 - HIỆN TRẠNG TRIỂN KHAI MẠNG VÀ CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI
Các công ty truyền hình cáp hầu hết đều sử dụng hạ tầng truyền dẫn là Hệ thống lai ghép giữa Cáp quang và Cáp đồng trục HFC cung cấp dịch vụ truyền hình tương tự. Có một công ty sử dụng song song cả hai phương thức truyền dẫn tương tự và số để mở rộng dịch vụ. Theo lộ trình phát triển mà Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt trong quyết định 22/2009/QĐ-TTg ngày 16/02/2009, sẽ ngừng việc sử dụng công nghệ truyền hình cáp tương tự trước năm 2020. Do vậy các công ty mới tham gia thị trường chọn phương thức truyền dẫn số để đón đầu cạnh tranh nhờ chất lượng và số lượng dịch vụ, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng.
Thiết bị sử dụng trong mạng gồm nhiều chủng loại và có nguồn gốc xuất xứ khác nhau. Cáp truyền dẫn tín hiệu được đi nổi trên cùng hệ thống điện lực, điện thoại. Do vậy, đường truyền dẫn cáp dễ bị hư hỏng dẫn đến rò rỉ thất thoát tín hiệu, gây nhiễu xạ xung quanh và còn có thể dễ dàng bị mắc trộm do tín hiệu truyền không được mã hóa. Các công ty truyền hình cáp thuộc địa bàn quản lý có quy mô nhỏ lẻ, được đầu tư phát triển không đồng nhất, chất lượng mạng phụ thuộc nhiều vào các công ty cung ứng thiết bị và đồng thời làm tư vấn thiết kế triển khai.
Sau đây thống kê một số đặc điểm hệ thống của các công ty truyền hình cáp trên địa bàn của một số tỉnh và đưa ra một số nhận xét về mạng.
2.1 Truyền hình cáp EG 2.1.1 Hiện trạng triển khai 2.1.1 Hiện trạng triển khai
Tên Công ty: Công ty Cổ phần Điện tử Tin học Viễn thông
Trụ sở: Số 18 Trần Hưng Đạo – Quận Hồng Bàng - Tp.Hải Phòng
Cung cấp dịch vụ: Tín hiệu truyền hình tương tự, Truyền hình số và dữ liệu Internet.
Nguồn tín hiệu đầu vào: Cáp quang dẫn từ Hà Nội về của Truyền hình cáp Việt Nam, Thu qua vệ tinh tại trụ sở Công ty.
Hướng triển khai: Số hóa các kênh truyền hình cáp tương tự theo lộ trình quy định, nâng cao chất lượng mạng đảm bảo chất lượng tín hiệu và thiết bị đồng bộ, chuẩn hóa.
Năm triển khai: Năm 2001
Địa bàn khai thác: Thành phố Hải Phòng, Phố Nối – Văn Lâm – Hưng Yên và trên địa bàn của 11 tỉnh thành trên cả nước.
Cung cấp tín hiệu: PAL B/G phân kênh tiêu chuẩn Châu Âu, truyền hình số DVB-C 64QAM, Internet chuẩn EuroDOCSIS2.0 tốc độ truyền 4Mbps.
Độ rộng 1 kênh: 7/8MHz
Dải tần sử dụng: 56-64, 111 – 656MHz, tần số của 02 kênh truyền hình số 702- 710, 710-718MHz, 04 kênh 8MHz phục vụ Internet dòng xuống 782-814MHz.
Số kênh cung cấp: 62 kênh tương tự, 32 kênh nội dung số. Số node quang: 100, phân bố thành 02 vòng Ring
Số bộ khuếch đại trong nhánh: trung bình 32 Tổng số bộ khuếch đại trong mạng: 3500 Số thuê bao hiện nay: khoảng 60.000
Nguồn gốc chủng loại thiết bị: Trung Quốc, Mỹ (sản xuất lắp đặt tại Đài Loan) Sơ đồ hệ thống mạng truyền dẫn và phân phối:
Hình 2.1 Mạng gồm 2 vòng Ring Giao của 2 vòng ring nằm tại Headend của trụ sở Công ty.
2.1.2 Bộ khuếch đại
Nhãn hiệu: MaiWei MW-BLE M 1. Xuất sứ: Hồng Kông - Trung Quốc
2. Dải tần: 5-65MHz (Reverse) 70-860MHz (Forward) 3. Hệ số khuếch đại: Forward: 34dB Reverse: 20dB 4. Loại khuếch đại: 2 chiều, loại Si lai ghép
5. Sử dụng cho khuếch đại nhánh 6. Return loss (>): 16 dB
7. Chỉ số NF: <10 dB 8. Độ phẳng: +0,75 dB
9. Phạm vi điều chỉnh cân bằng: Forward: 3-21dB Reverse: 2-10dB 10.C/CSO: 64dB (kiểm tra ở 59 kênh hệ PAL, tính hiệu vào 12dBm, ra 46dBm) 11.C/CTB: 62dB (kiểm tra ở 59 kênh hệ PAL, tính hiệu vào 12dBm, ra 46dBm) 12.Nguồn điện: 35V-85VAC/0,68-0,28A
Khuếch đại đơn có đầu ra tùy chọn chia (SP), trích (Tap) và diplex (DP) trong một khối riêng. Đây là loại thiết bị cũ, hiện nay không đáp ứng yêu cầu của Công ty và đang được thay thế bằng loại thiết bị mới.
Nhãn hiệu: ACI Telecommunification
1. Xuất sứ: Mỹ (lắp đặt, sản xuất tại Đài Loan)
2. Dải tần: 5-xxMHz (Reverse) xx-1002MHz (Forward) 3. Hệ số khuếch đại: Forward: 42dB Reverse: 33dB 4. Loại khuếch đại: 2 chiều, GaAs
5. Sử dụng cho khuếch đại đường trục 6. Return loss (>): 18dB
7. Độ phẳng: +0,5dB
8. Mức tín hiệu ra (dBmV): Forward: 35 – 49,8 Reverse: 35 9. Mức nghiêng đầu ra: Forward: 9,0-14,8dB
10.Phạm vi điều chỉnh cân bằng: Forward: -12 -> 30dB Reverse: 0-12dB 11.Chỉ số NF: Forward: 6,5-8dB Reverse: 15,5dB
12.CSO (-dBc): Forward: 73-81 Reverse: 82 (6 kênh tải)
13.CTB(-dBc): Forward: 73-77 Reverse: 90 (6 kênh tải)
14.XMOD (-dBc): Forward: 70-80 Reverse: 80 (6 kênh tải) 15.Nguồn điện: 40V-90VAC/1,30-0,67A
Đây là loại khuếch đại mới có chất lượng cao, có thêm nhiều tùy chọn EQ và Pad, gồm 2 tầng khuếch đại ở đường Forward, 03 đường chia tín hiệu. Hệ số khuếch đại đường trục và nhánh lớn. Thêm một số tính năng tùy chọn để đảm bảo chất lượng phục vụ và khống chế thuê bao bằng Net board, BSW và lọc loại bỏ (Rejection filter) tín hiệu truyền đường về Trung tâm Headend.
Nhãn hiệu: NLEII 860 Line Extender ACI
1. Xuất sứ: Mỹ (lắp đặt, sản xuất tại Đài Loan)
2. Dải tần: Forward: xx-870 (MHz) Reverse: 5-xx (MHz)
3. Hệ số khuếch đại: Forward: 32-36dB Reverse: 18-22dB 4. Loại khuếch đại: 2 chiều, GaAs
5. Sử dụng cho khuếch đại đường nhánh 6. Return loss (>): 18dB
7. Độ phẳng: +0,75dB 8. Chỉ số NF: 13
9. Mức tín hiệu ra (dBmV): Forward: 39,2 - 48 Reverse: 31,5-35,5 10.Mức nghiêng đầu ra: Forward: 12,5dB
11.Phạm vi điều chỉnh cân bằng: Forward: -21 -> 21dB Reverse: 0-12dB 12.CSO (-dBc): Forward: 65 Reverse: 75
13.CTB(-dBc): Forward: 65 Reverse: 80
14.XMOD (-dBc): Forward: 65 Reverse: 75
15.Nguồn điện: 40V-90VAC/ 27w Sơ đồ khối:
Đây là loại khuếch đại nhánh, có EQ và Pad tùy chọn ngoài, có LPF (lọc thông thấp) tăng cường.
3. Hệ số khuếch đại: Forward: 32-35dB Reverse: 19dB 4. Loại khuếch đại: 2 chiều, GaAs.
5. Sử dụng cho khuếch đại đường trục, nhánh 6. Return loss (>): 16dB
7. Độ phẳng: Forward: +0,25dB Reverse: +0,5dB 8. Chỉ số NF: 8dB
9. Mức tín hiệu ra (dBmV): Forward: 44 10.Mức nghiêng đầu ra: Forward: 12dB 11.Phạm vi điều chỉnh cân bằng: 8dB (+EQ) 12.CSO (-dBc): Forward: 79 Reverse: 80 13.CTB(-dBc): Forward: 86 Reverse: 90 14.XMOD (-dBc): Forward: 75 Reverse: 82 15.Nguồn điện: Công suất tổng 2,1A@24Vdc
2.1.3 Nhận xét
Công ty Cổ phần Điện tử Tin học Viễn thông triển khai, cung cấp truyền hình cáp rất sớm, đến nay số lượng thuê bao đã tăng lên đáng kể, địa bàn phát triển rộng ra các tỉnh thành khác. Tuy nhiên do ban đầu Công ty triển khai mạng truyền hình tương tự không được mã hóa, chủng loại thiết bị được cung cấp bởi nhiều đơn vị, kỹ thuật đấu nối thi công chưa đồng đều, có khi chưa đảm bảo. Vì vậy tín hiệu truyền dẫn bị câu mắc, trích dẫn làm tổn hại đến chất lượng dịch vụ mạng, khó đảm bảo được quy chuẩn, gây nhiễu đến các mạng thông tin vô tuyến điện khác.
Qua kiểm tra, thu đo nguồn phát xạ rò rỉ trên các tần số sóng mang trong mạng, thu được một số mức tín hiệu vượt ngưỡng quy chuẩn (có thông qua biên bản làm việc).
2.2 Truyền hình cáp ALPHA 2.2.1. Hiện trạng triển khai 2.2.1. Hiện trạng triển khai
Tên Công ty: Công ty Truyền hình cáp Alpha Quảng Ninh Trụ sở: Số 529 Nguyễn Văn Cừ – Tp.Hạ Long – Quảng Ninh Cung cấp dịch vụ: Tín hiệu truyền hình tương tự
Nguồn tín hiệu đầu vào: Cáp quang dẫn tín hiệu từ Công ty Truyền hình cáp Việt Nam, thu từ vệ tinh và kênh địa phương.
Hướng triển khai: Cung cấp truyền hình số và xây dựng hệ thống mạng đa dịch vụ tốc độ cao MHP (Multimedia Home Platform) để truy cập internet tốc độ đến 2Mbps, truyền hình internet, hội đàm.
Năm triển khai: Năm 2006
Địa bàn khai thác: Thành phố Hạ Long, thị xã Uông Bí, huyện Yên Hưng, huyện Hoành Bồ.
Cung cấp tín hiệu: PAL B/G Dải thông 1 kênh: 7/8MHz Dải tần sử dụng: 167 – 613MHz
Số kênh cung cấp: 47 Số node quang: 20
Số bộ khuếch đại trong nhánh: trung bình 34 Tổng số bộ khuếch đại trong mạng: 650 Số thuê bao hiện nay: khoảng 20.000 Nguồn gốc chủng loại thiết bị: Trung Quốc Sơ đồ mạng truyền hình cáp Alpha:
Tín hiệu ghép kênh phân phối xuống thuê bao gồm tín hiệu thu từ chảo vệ tinh, hệ thống cáp quang và anten yagi (thu tín hiệu kênh truyền hình địa phương khu vực Hạ