Là thiết bị tích cực có nhiệm vụ bù đắp lại những suy hao trên thiết bị phân chia, cáp đồng trục và cân chỉnh độ lệch mức đỉnh giữa các kênh trong hệ thống.
Tín hiệu truyền hình nhiều kênh được đưa đến đầu vào của bộ khuếch đại. Bộ Di- plex filter là bộ lọc chỉ cho phép tần số trong dải truyền hình đi qua theo chiều mũi tên. Tín hiệu cao tần đã được lọc đưa đến khối chỉnh độ nghiêng. Khối này có đáp tuyến tần số có thể thay đổi, mức độ thay đổi và cách thay đổi tuỳ thuộc vào nhà sản xuất. Ở khối này, tín hiệu tần số thấp sẽ được suy hao nhiều hơn tín hiệu ở tần số cao, như vậy sẽ bù đắp được việc suy hao nhiều hơn tín hiệu ở tần số cao, như vậy sẽ bù đắp được suy hao không đều trên đoạn cáp dẫn tín hiệu. Thông thường người ta có thể điều chỉnh độ chênh lệch đến 18dB. Có hai hình thức là thay đổi liên tục (vặn) và thay đổi theo cấp bậc (lắp jump). Sau đó tín hiệu được đưa đến bộ chỉnh suy hao. Bộ này có nhiệm vụ làm suy hao mức tín hiệu trước khi đưa vào khuếch đại. Giá trị này sẽ làm thay đổi mức tín hiệu ở đầu ra tương ứng. Cũng có 2 hình thức là liên tục và từng bước. Thông thường giá trị suy hao tối đa có thể đến 18dB. Khối tiền khuếch đại là khối có độ nhạy đầu vào rất cao. Nó tiếp nhận tín hiệu đã được cân chỉnh để bù đắp công suất đảm bảo đáp ứng được độ nhạy của bộ khuếch đại công suất. Sau đó tín hiệu được qua bộ cân chỉnh bổ sung. Đây có thể là khối suy hao hoặc khối chỉnh đáp tuyến hoặc cả hai. Thông thường là 1 giá trị cố định để đảm bảo độ ổn định của hệ thống. Tín hiệu chuẩn được đưa đến bộ khuếch đại công suất đầu ra. Do yêu cầu làm việc liên tục, ngoài trời nên người ta thiết kế các bộ khuếch đại trong mạng cáp có hệ số khuếch đại cố định. Ta chỉ việc chỉnh mức tín hiệu đầu vào nằm trong dải cho phép sẽ được mức tín hiệu đầu ra tương ứng. Mức tín hiệu đầu vào của bộ khuếch đại dao động từ 72 - 80 dBµV. Nếu quá nhỏ sẽ không đáp ứng được độ nhạy đầu vào thì tín hiệu ra không đồng đều và bị nhiễu. Nếu quá lớn thì tín hiệu bị cắt trên và trên màn hình có hiện tượng vạch ngang mầu trắng. Đầu ra cũng có bộ Dilex filter để ngăn cản tín hiệu tần số thấp đi vào mạch khuếch đại và tín hiệu cao tần đi vào mạch xử lý tín hiệu truyền về trung tâm.
Thiết bị khuếch đại là thuê bao tích cực sử dụng các mạch khuếch đại bán dẫn, trong quá trình làm việc cần tiêu thụ nguồn điện một chiều. Đối với mạng cáp, nếu ta xây dựng một đường dây riêng để cấp nguồn thì sẽ rất phức tạp. Chính vì thế, người ta đã cấp nguồn cho những thiết bị này thông qua mạng cáp. Nguồn cấp qua mạng cáp là nguồn xoay chiều 60V, tần số 60Hz. Tại khuếch đại, sử dụng nguồn switching để chuyển từ điện áp xoay chiều sang điện áp một chiều, giá trị điện áp nguồn là 24V. Điện áp vào
khuếch đại truyền trên cáp đồng trục thường là cáp có điện trở lớn, tổn hao điện áp là đáng kể. Với nguồn switching, điện áp vào có thể giảm 30V vẫn đảm bảo điện áp ra ổn định. Tuy nhiên, mỗi vị trí cấp nguồn cũng chỉ có thể cấp được một số lượng hạn chế khuếch đại.
Mạch bán dẫn của thiết bị khuếch đại trong quá trình làm việc gây ra can nhiễu. Mức độ nhiễu phụ thuộc vào nhiệt độ làm việc, chất lượng của thiết bị. Khi nối nhiều tầng khuếch đại, nhiễu này cũng sẽ được khuếch đại lên theo. Vì vậy, tính từ node quang đến điểm thu tín hiệu, không cho phép vượt quá 4 tầng khuếch đại.
2.3.1.1. Thông số ngõ vào/ra bộ khuếch đại RF Thông số ngõ vào bộ khuếch đại RF
- Tần số thấp (fL = 83 MHz) : 22 dBmV ≤ fL ≤ 30 dBmV - Tần số cao (fH = 860 MHz) : 20 dBmV ≤ fH ≤ 30 dBmV - |fH - fL | ≤ 7 dBmV. Trong đó:
+ Nếu fH > fL : dốc thuận + Nếu fH < fL : dốc nghịch
Thông số ngõ ra bộ khuếch đại RF
Gain 83 550 860
Mini Trunk 38 45.2 50
Line Ex 2 Out 34 41.2 46
Bảng 2.1 Bảng độ lợi của bộ khuếch đại RF ứng với các tần số 83 _ 550 _ 860 (MHz)
2.3.1.2. Các loại bộ khuếch đại Amplyfier Mini Trunk
Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động Amplyfier Mini Trunk
Hình 2.7. Amplyfier Mini Trunk
Sơ đồ nguyên lý:
Amplyfier Line Extender
Hình 2.9. Amplyfier Line Extender
Nguyên lý hoạt động
Tín hiệu RF vào bộ khuếch đại là các tín hiệu tần số cao từ 80MHz đến 900MHz
(gồm tín hiệu các kênh truyền hình và đường đi (Downstream) của Internet qua lọc thông cao theo đường trên (Highpass) lần lượt qua các Forward Equalizer đường đi (FWD EQ 870MHz) và IC khuếch đại đường đi FA1 tiếp tục qua Forward Equalizer, tín hiệu được chia thành hai nhánh. Mỗi nhánh tín hiệu đến các IC khuếch đại công suất FA2, qua lọc thông cao đưa ra tín hiệu RF output.
Tín hiệu đường về (Upstream) vào ngõ output đến lọc. Vì tín hiệu đường về có tần số thấp 5 - 65MHz (thấp hơn tần số các kênh truyền hình) nên tín hiệu sẽ không đi ngược về đường downstream mà qua lọc thông thấp. Tín hiệu đường về từ hai nhánh sẽ được cộng lại và đưa vào IC khuếch đại đường về RA qua các Equalizer, Pad để điều chỉnh độ dốc và mức tín hiệu, tín hiệu đường về sẽ qua ngõ Lowpass của mạch lọc trước về ngõ RF Input.
Các Equalizer đường đi (FWD EQ 870MHz) có chức năng điều chỉnh độ dốc giữa các mức tín hiệu của các tần số sao cho tín hiệu ngõ ra bộ khuếch đại đạt đúng yêu cầu kỹ thuật như bản thiết kế (dốc 7 ứng với tần số 83MHz và 551MHz). Tuỳ theo tín hiệu ngõ vào bộ khuếch CNR của một bộ khuếch đại đơn và nhiều bộ khuếch đại nối tiếp.
2.3.1.3. CNR của một bộ khuếch đại đơn và nhiều bộ khuếch đại nối tiếp
Một trong những thông số quan trọng nhất đánh giá hiệu năng truyền dẫn của hệ thống CATV là tỷ số sóng mang trên nhiễu (CNR: Carrier Noise Rate ). CNR của một bộ khuếch đại đơn được tính theo công thức:
CNR[dB] = KPra
BTB - (-59.16) – F – G (2.1)
Trong đó
Pra[dBµV]: Là công suất ra của bộ khuếch đại. KB: Là hằng số Boltzman(1.38x10-23J/k).
G1
F1
G2
F2
T[k]: Là nhiệt độ Kenvil của bộ khuếch đại. G[dB]: Là hệ số khuếch đại.
B[MHz]: Là dải tần làm việc.
Giá trị (-59.16)dBmV là nhiễu nhiệt trong dải tần 4MHz. F[dB]: Là tạp âm nhiệt của bộ khuếch đại.
Tạp âm nhiệt thông thường đối với các bộ khuếch đại trung kế thường trong khoảng 7 ÷ 10dB với mức tín hiệu vào là +10dBmV và hệ số khuếch đại là 20dB.
Trong trường hợp có n bộ khuếch đại khác nhau mắc nối tiếp:
Giả sử bộ khuếch đại thứ n có tạp âm nhiệt là Fn và hệ số khuếch đại là Gn như trong hình vẽ:
Hình 2.11. Sơ đồ n bộ khuếch đại nối tiếp Tạp âm nhiệt của toàn bộ hệ thống được tính:
F = F1 + FG2-1
1 + GF3-1
1G2 +…+ G Fn-1
1G2….Gn (2.2)
Trường hợp đơn giản nhất là tất cả bộ khuếch đại RF là giống nhau thì CNR của toàn hệ thống là:
CNRn = CNR - 10log(n) (2.3)
Ví dụ, nếu một hệ thống CATV có bốn bộ khuếch đại nối tiếp với CNR của mỗi bộ là 56dB thì CNR của toàn hệ thống sau bộ khuếch đại thứ 4 là 50dB.
CNRn F Gn