LI NểI Ờ ĐẦU
3.4.2 Cõc Connector
Trong mạng truyền hỡnh cõp hữu tuyến thường dựng hai loại connector chớnh lă FC/APC (Angled Physical Contact) vă SC/APC. FC/APC lă loại connector đầu trũn cú ren vặn để cố định đầu cõp. Cũn SC/APC lă loại đầu vuụng khụng cú ren mă chỉ cú khớp cố định khi cắm văo. Tuy SC/APC ổn định hơn FC/APC nhưng lại cú suy hao lớn hơn. Cấu tạo của hai loại năy được thể hiện như trong hỡnh 3.19. Nguyớn tắc hoạt động của hai loại connector lă bức xạ chựm tia ở sợi quang phớa truyền vă hội tụ lại tại lừi của sợi quang phớa thu sau khi đi qua hai thấu kớnh. Chức năng của cõc connector lă kết nối giữa cõc thiết bị quang nơi cú thể dễ dăng thay đổi vă chuyển tuyến sau năy.
Đồ õn tốt nghiệp 59
Hỡnh 3.19 Cấu tạo của conector
Thấu kớnh Thấu kớnh
Sợi quang ra
Keo dớnh Sợi quang văo
3.5 – Ghĩp cụng suất quang
Việc ghĩp cụng suất õnh sõng từ nguồn quang văo sợi quang phải xĩt đến khẩu độ số NA, kớch cỡ sợi, cường độ phõt xạ vă phđn bố cụng suất theo gúc của nguồn quang.
Lượng cụng suất quang phõt ra từ nguồn quang cú thể ghĩp được văo sợi được đặc trưng bởi hiệu suất ghĩp η:
η = (3.47)
Trong đú:
PF: lă cụng suất được ghĩp văo sợi quang PS: lă cụng suất phõt ra từ nguồn quang
η phụ thuộc văo loại sợi gắn văo nguồn vă văo xử lý ghĩp (cú sử dụng thấu kớnh ghĩp hoặc cõc biện phõp năng cao hiệu suất ghĩp hay khụng). Hỡnh 3.19 thể hiện gúc phõt xạ tia sõng của nguồn quang văo sợi quang vă gúc nhận õnh sõng (cũng chớnh lă khẩu độ số NA) của sợi quang.
Trong mạng truyền hỡnh cõp thực tế thỡ việc ghĩp tớn hiệu từ nguồn quang văo sợi hay ghĩp giữa cõc sợi quang với nhau cú thể dựng cả hai phương phõp lă dựng một dđy nhảy hay cũn gọi lă dđy đuụi lợn (pigtail) nú bao gồm một đoạn cõp quang ngắn vă một connector vă dựng mối hăn trực tiếp.
Dựng dđy nhảy thỡ tiện lợi cho việc lắp đặt, sửa chữa vă chuyển tuyến sau năy nhưng nú lại cú suy hao lớn (suy hao tớnh cho một kết nối hoăn chỉnh từ sợi phõt sang sợi thu lă 0.8dB/kết nối). Cũn hăn trực tiếp thỡ mối hăn đú sẽ cố định
Hỡnh 3.20 Gúc ghĩp của nguồn quang văo sợi quang Lừi Vỏ Vỏ n2 n1 n2 Nguồn quang Gúc phõt của nguồn Gúc nhận của sợi quang
CHƯƠNG IV - CÂC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG ĐỒNG TRỤC
4.1 - Cõp đồng trục
Cõp đồng trục được sử dụng rộng rời cho việc phđn phối tớn hiệu cõc trương trỡnh truyền hỡnh . Hỡnh 4.1 vẽ sơ đồ cấu trỳc cõp đồng trục sử dụng trong CATV.
Phần lừi của dđy dẫn trong thường lăm bằng đồng với điện trở nhỏ thuận lợi cho việc truyền dũng điện cường độ cao. Lớp vỏ ngoăi cõp vă phần lừi trong thường lăm bằng nhụm. Vật liệu giữa hai lớp nhụm thường lă nhựa. Giữa lừi vă phần ngoăi cú cõc tỳi khụng khớ để giảm khối lượng vă trõnh thấm nước. Ngoăi cựng lă một lớp vỏ bọc chống cõc tõc động cơ học.
Đường kớnh tiớu chuẩn của cõp lă 0.5; 0.75; 0.85 vă 1 inch, trở khõng đặc tớnh của cõp thường lă 75Ω. Tớn hiệu sẽ bị suy giảm khi truyền theo chiều dăi của cõp. Lượng suy giảm phụ thuộc văo đường kớnh cõp, tần số, hệ số súng đứng vă nhiệt độ.
Cõc thụng số của cõp đồng trục:
4.1.1 - Suy hao do phản xạ
Suy hao do phản xạ lă đại lượng được đo bằng độ khõc biệt của trở khõng đặc tớnh cõp so với giõ trị danh định. Nú bằng tỷ số giữa cụng suất tới trớn cụng suất phản xạ: Đồ õn tốt nghiệp 61 Lớp vỏ nhựa Vỏ bọc nhụm Dđy dẫn trong ( Đồng bọc nhụm) Lớp bọt nhựa Hỡnh 4.1 Cấu tạo cõp đồng trục
Lr[dB] = 10log[dB] (4.1)
Khi trở khõng thực hiện căng gần với giõ trị danh định, cụng suất phản xạ căng nhỏ vă suy hao phản xạ căng nhiều. Khi phối hợp lý tưởng ta cú Pr = 0. Tuy nhiớn, trong thực tế giõ trị Lr văo khoảng 28dB ữ 32dB. Nếu suy hao phản xạ qũ nhỏ, phản hồi sẽ xuất hiện trớn đường dđy vă sẽ tạo nớn tớn hiệu cú tiếng ự.
4.1.2 - Trở khõng vũng
Cụng suất từ cõc bộ khuếch đại bự lại suy giảm trớn đường truyền thường được cung cấp bởi dũng một chiều/xoay chiều điện õp thấp truyền trong cõp theo tần số RF. Do mức điện õp thấp, thụng thường khoảng 45V, trở khõng vũng(trở khõng phối hợp của dđy dẫn trong vă ngoăi của cõp) lă một đặc tớnh quan trọng. Dũng điện năy chảy qua trong toăn bộ thiết diện của cõp, vă vỡ vậy trở khõng của dđy dẫn trong đối với nú sẽ cao.
Cú ba loại cõp đồng trục khõc nhau được sử dụng trong mạng cõp phđn phối: + Cõp trung kế + Cõp fidơ + Cõp thuớ bao Khuếch đại trung kế Khuếch đại cầu/trung kế Cõp fidơ Khuếch đại đường dđy Tap Cõp thuớ bao Node quang
Cõp trung kế: Đường kớnh từ 0.5 ữ 1 inch dựng truyền tớn hiệu bắt đầu từ node quang. Tổn hao truyền dẫn đối với loại cõp 1 inch lă 0.89dB/100m ở tần số 50MHz vă 3.97dB/100m ở 750MHz .
Cõp fidơ được sử dụng nối giữa cõc bộ khuếch đại đường dđy vă cõc bộ chia tớn hiệu, cũn cõp thuớ bao cú đường kớnh nhỏ hơn cõp fidơ dựng để kết nối từ cõc bộ chia tới thiết bị thuớ bao. Vị trớ lắp đặt trong mạng được chỉ trong hỡnh 4.2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.2 - Cõc bộ khuếch đại RF (Radio Friquency)
4.2.1 - Đặc điểm cõc bộ khuếch đại
Cõc bộ khuếch đại đường truyền bự lại suy giảm tớn hiệu, chỳng đúng vai trũ quan trọng khi thiết kế hệ thống. Mỗi bộ khuếch đại cú chứa một bộ ổn định để bự lại suy giảm ở cõc tần số khõc nhau. Trong hệ thống truyền hỡnh cõp thường sử dụng bộ khuếch đại cầu. Với trở khõng lớn, tớn hiệu từ đường trung chuyển cú thể được lấy ra mă khụng ảnh hưởng đến chất lượng toăn bộ kớnh truyền. Yớu cầu đối với bộ khuếch đại lă ổn định phải cao do cú sự tớch luỹ độ suy hao của nhiều thănh phần mắc nối tiếp :
- Chỳng phải lăm việc được trớn mọi phạm vi dải tần rộng, hệ số khuếch đại phải đạt được giõ trị phự hợp tại cõc miền tần số cao.
- Bộ ổn định cú khả năng bự lại suy giảm theo tần số một cõch phự hợp. - Bộ khuếch đại cú đặc tuyến tuyến tớnh cao để trõnh xuyớn đm.
- Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại vă đặc tuyến tần số để bự lại sự thay đổi do nhiệt độ.
- Tỷ số CNR của riớng một bộ khuếch đại phải đủ lớn để chống được mức nhiễu tầng của cõc bộ khuếch đại.
Cú ba loại bộ khuếch đại được sử dụng trong mạng CATV HFC tuỳ thuộc văo vị trớ của chỳng:
+Bộ khuếch đại trung kế. +Bộ khuếch đại fidơ.
+Bộ khuếch đại đường dđy.
Vị trớ của từng loại trong mạng được nớu trong hỡnh 4.2.
Đặc điểm của từng loại:
4.2.1.1 - Bộ khuếch đại trung kế
Được đặt tại điểm suy haolớn tới 20 ữ 22dB tớnh từ bộ khuếch đại trước đú, mức đầu ra thường khoảng 30 ữ 36dBmV.
Ưu điểm:
Mức CNR cao(<80dB) đặc biệt lă đối với kớnh truyền hỡnh tần số cao (>300MHz). Vỡ cõp đồng trục khi truyền dẫn tổn hao phụ thuộc nhiều văo tần số nớn biớn độ tớn hiệu Video phõt đi cần phải được giữ cđn bằng nhằm duy trỡ sự đồng đều trong toăn vựng phổ tớn hiệu RF đờ phõt. Cõc bộ giữ cđn bằng đường xuống được thiết kế để bự cho cõc đoạn cõp đồng trục cú độ dăi cố định. Bằng cõch tăng suy hao ở tần số thấp, bộ cđn bằng cho phĩp cõc bộ khuếch đại trung kế duy trỡ mức khuếch đại thớch hợp với từng khoảng tần số trong phổ tớn hiệu truyền dẫn. Ngoăi ra, một số bộ khuếch đại trung kế cũn được trang bị bộ cđn bằng dự đõn trước (Bode Equalizer) để bự tổn hao cõp gđy ra do sự thay đổi của nhiệt độ:
Cõc bộ khuếch đại trung kế thường dựng mạch tự điều chỉnh hệ số khuếch đại (AGC: Automatic Gain Control). Khoảng điều chỉnh chớnh lệch mức khuếch đại thường trong khoảng 6 ữ 10dB. Cõc khối AGC trong bộ khuếch đại trung kế tõch tớn hiệu mẫu của cõc kớnh hoa tiớu tại đầu ra bộ khuếch đại, tớn hiệu mẫu năy thường được dựng để tạo ra mức điện õp phự hợp để điều khiển mức khuếch đại (Gain) vă độ dốc (Slope) đặc tuyến của bộ khuếch đại, cõc tần số hoa tiớu chuẩn khõc nhau đối với từng nhă sản xuất. Tất cả cõc bộ khuếch đại trong truyền hỡnh cõp đều dựng một số mạch khuếch đại đẩy kĩo để giảm thiểu hăi mĩo bậc hai.
4.2.1.2 - Bộ khuếch đại fidơ
Phđn đều (Flatness) Khuếch đại (Gain) Postamp Tiền khuếch đại Tớn hiệu văo Tớn hiệu ra 24 V Khối cđn bằng(EQ)
Hỡnh 4.3 Sơ đồ khối đơn giản bộ khuếch đại trung kế
Dự đõn (Bode)
HPF LPF
4 cõp fidơ). Mức tớn hiệu ra thường khoảng 40 ữ 50dBmV(cao hơn 12dB so với bộ khuếch đại trung kế). Tuy nhiớn, đầu ra cú mĩo phi tuyến mức độ cao hơn so với bộ khuếch đại trung kế.
4.2.1.3 - Bộ khuếch đại đường dđy
Khoảng cõch giữa cõc bộ khuếch đại năy khoảng 120m ữ 130m, đặt ở phớa gần thuớ bao. Để giảm hiệu ứng mĩo phi tuyến ở tớn hiẹuVideo phõt đi cũng như duy trỡ sự đồng đều trong toăn dải tần tớn hiệu, tối đa chỉ sử dụng 2 ữ 4 bộ khuếch đại đường dđy, tuỳ thuộc văo số lượng Tap (bộ trớch tớn hiệu) giữa cõc bộ khuếch đại đường dđy dải rộng. Trong cõc hệ thống CATV hai chiều cú sử dụng một thiết bị đăc biệt lă bộ lọc Diplexer (hỡnh 4.4) cho phĩp tõch riớng tớn hiệu đường lớn vă đường xuống. Tại cõc hệ thống truyền hỡnh cõp tại Bắc Mỹ cõc kớnh tớn hiệu đường lớn được đặt ở dải tần số 5 ữ 65MHz. Dải tần số tớn hiệu đường xuống lă 70 ữ 862MHz. Diplexer cú độ cõch ly giữa cõc dải tần khoảng 60dB.
Diplexer lă một thiết bị cú ba cổng: cổng H, Cổng L, Cổng chung C. Đường từ cổng chung C tới cổng thấp L lă một bộ lọc thụng thấp cho phĩp tớn hiệu đường lớn ở băng tần thấp hơn được phõt đi. Đường đi từ cổng chung C tới cổng cao H lă một bộ lọc thụng cao cho phĩp phõt cõc kớnh tớn hiệu đường xuống. Trong một bộ khuếch đại đường dđy (khuếch đại trung kế vă khuếch đại cầu) cõc tớn hiệu đường xuống chuyển qua cổng H, tớn hiệu đường lớn chuyển qua cổng L. 4.2.2 - CNR của một bộ khuếch đại đơn vă nhiều bộ khuếch đại nối tiếp.
Đồ õn tốt nghiệp 65 Cổng C Cổng H Cổng L Cõc bộ lọc
Một trong những thụng số quan trọng nhất đõnh giõ hiệu năng truyền dẫn của hệ thống CATV lă tỷ số súng mang trớn nhiễu (CNR: Carrier Noise Rate ). CNR của một bộ khuếch đại đơn được tớnh theo cụng thức :
CNR[dB] = - (-59.16) – F – G (4.2) Trong đú
Pra[dBàV]: Lă cụng suất ra của bộ khuếch đại. KB: Lă hằng số Boltzman(1.38x10-23J/k). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
T[k]: Lă nhiệt độ Kenvil của bộ khuếch đại. G[dB]: Lă hệ số khuếch đại.
B[MHz]: Lă dải tần lăm việc.
Giõ trị (-59.16)dBmV lă nhiễu nhiệt trong dải tần 4MHz. F[dB]: Lă tạp đm nhiệt của bộ khuếch đại.
Tạp đm nhiệt thụng thường đối với cõc bộ khuếch đại trung kế thường trong khoảng 7 ữ 10dB với mức tớn hiệu văo lă +10dBmV vă hệ số khuếch đại lă 20dB. Trong trường hợp cú n bộ khuếch đại khõc nhau mắc nối tiếp:
Giả sử bộ khuếch đại thứ n cú tạp đm nhiệt lă Fn vă hệ số khuếch đại lă Gn như trong hỡnh vẽ:
Tạp đm nhiệt của toăn bộ hệ thống được tớnh : F = F1 + + +…+ (4.3)
Trường hợp đơn giản nhất lă tất cả bộ khuếch đại RF lă giống nhau thỡ CNR của toăn hệ thống lă:
CNRn = CNR - 10log(n) (4.4)
Vớ dụ, nếu một hệ thống CATV cú bốn bộ khuếch đại nối tiếp với CNR của mỗi bộ lă 56dB thỡ CNR của toăn hệ thống sau bộ khuếch đại thứ 4 lă 50dB.
Trường hợp tổng qũt CNRn của toăn hệ thống gồm cõc bộ khuếch đại khõc nhau được tớnh theo cụng thức : CNRn[dB] = -10log[ 10-CNR1/10 + 10-CNR2/10 +…+10-CNRn/10] (4.5) G1 F1 G2 F2 CNRn F Hỡnh 4.5 Sơ đồ n bộ khuếch đại nối tiếp
Gn Fn
Sơ đồ đơn giản của bộ rẽ tớn hiệu Tap cổng ra suy hao 20dB:
Tap được sử dụng để đưa tớn hiệu tới cõc thuớ bao. Một Tap điển hỡnh bao gồm một khối ghĩp định hướng RF vă cõc khối chia cụng suất .
Khối ghĩp định hướng rẽ ra một phần năng lượng tớn hiệu đầu văo, cũn cõc khối chia cụng suất (Spliter) chia tớn hiệu tới thường lă 2,4,8 cổng ra. Cụng suất tổn hao giữa cổng văo so với cổng ra gọi lă suy hao xen (Insertion Loss), cũn với cõc cổng ra khõc (cổng rẽ) gọi lă suy hao cõch ly (Isolation Loss).
Suy hao xen của Tap thường độc lập với tần số vă nhiệt độ.
Suy hao cõch ly lớn hơn rất quang trọng đối với cõc hệ thống CATV hai chiều để ngăn tớn hiệu đường lớn của một thuớ bao năy lọt văo tớn hiệu đường xuống của thuớ bao khõc. Thụng thường suy hao cõch ly văo khoảng 20dB giữa dải tần đường lớn vă đường xuống.
Tap được đặc trưng bởi giõ trị rẽ, được đõnh giõ bằng tỉ lệ giữa cụng suất ra vă cụng suất tớn hiệu văo. Giõ trị rẽ thường trong khoảng 4 ữ 35dB.
Đồ õn tốt nghiệp 67
Hỡnh 4.6 Sơ đồ khối đơn giản của Tap 4 đường suy hao 20 dB Đường nguồn AC Khối ghĩp định hướng -12 dB Đường RF -4 dB -4 dB Chia tớn hiệu Đường văo Đường ra
CHƯƠNG V – PHƯƠNG PHÂP THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HèNH CÂP HỮU TUYẾN
5.1 – Lựa chọn cõc thụng số kỹ thuật cho mạng truyền hỡnh cõp hữu tuyến
5.1.1 - Phđn bố dải tần tớn hiệu
Hầu hết cõc hệ thống HFC tại Mỹ hiện nay đều phđn bố dải tần như sau: từ 5MHz – 40MHz dănh cho dải tần ngược (truyền số liệu từ thuớ bao đến trung tđm), từ 52MHz – 750MHz dănh cho dải tần hướng xuống trong đú: dải tần từ 52MHz – 550MHz dựng cho cõc kớnh truyền hỡnh tương tự, từ 550MHz – 750MHz dựng cho cõc kớnh truyền hỡnh số vă cõc kớnh truyền số liệu hướng xuống (downstream data). Vậy dải thụng dănh cho cõc kớnh truyền số liệu hướng lớn chỉ lă 35MHz, trong khi đú dải thụng của kớnh truyền số liệu hướng xuống cú thể đạt đến 120MHz – 150MHz. Điều cú thể nhận thấy dải thụng cho kớnh hướng lớn nhỏ hơn nhiều so với kớnh hướng xuống. Ngoăi ra hầu hết nhiễu hệ thống cũng đều xuất hiện tại cõc tần số thấp, phần cuối của phổ tần, điều năy lại căng lăm cho dải thụng hướng lớn nhỏ hơn.
Do yớu cầu dải thụng căng ngăy căng tăng, đặc biệt lă dải thụng tớn hiệu hướng lớn, hiện nay cõc thiết bị truyền hỡnh cõp mới ra đời đều hỗ trợ cho phương thức phđn bố dải tần mới, trong đú dải tần hướng xuống lớn đến 860 hoặc 870MHz, đồng thời dải tần số hướng lớn cũng được tăng từ 5 – 65MHz. Với phđn
Tần số
75
0M
H
z
Hỡnh 5.1 Phđn bố dải tần cho cõc mạng truyền hỡnh cõp tại Mỹ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
55 0M H z 50 0M H z 40 M H z 5M H z 50 M H z Data, interative upstream Analog Video Dowstream Digital video, data Dowstream
5.1.2 - Tớnh tõn kớch thước node quang cho yớu cầu hiện tại
Kớch thước node quang lă số lượng thuớ bao được cung cấp dịch vụ tại một node quang. Số lượng thuớ bao tại một node quang lă thụng số quan trọng hăng đầu khi thiết kế mạng, vỡ ảnh hưởng đến một loạt cõc thụng số quan trọng của mạng, như: tốc độ bớt tớn hiệu hướng lớn của mỗi thuớ bao (đối với mạng hai chiều), cấu hỡnh mạng truy nhập, khả năng cung cấp dịch vụ cho thuớ bao hiện tại vă tương lai, khả năng phõt triển vă nđng cấp mạng trong tương lai.
Một hệ thống mạng được xđy dựng thụng thường phải đõp ứng được yớu cầu sử dụng ớt nhất trong 15 đến 20 năm, vă phải cú khả năng nđng cấp để đõp ứng trong những năm tiếp theo. Vỡ vậy triển khai mạng truy nhập đồng trục cần