آنتن مرکزی، هر آنچه می خواهید بدانید

سیستم آنتن مرکزی چیست؟

سیستم آنتن مرکزی یا MATV مخفف عبارت Master Antenna Television می باشد. یک سیستم MATV به سیگنال های رادیویی و تلویزیونی امکان ارسال به تعداد زیادی گیرنده تلویزیونی، برخلاف آنتن های هوایی مجزا که مختص یک تلویزیون و واحد هستند، می دهد.

به عبارت ساده تر، یک سیستم MATV، شبکه ای از کابل ها و تجهیزات با طراحی خاص است که سیگنال های رادیویی و تلویزیونی را پردازش و تقویت می کند و سپس آنها را از یک موقعیت مرکزی به داخل ساختمان و واحدها توزیع می نماید.

سیستم های آنتن مرکزی یا MATV به دو بخش مجزا تقسیم می شوند، "سیستم دریافت، پردازش و تقویت سیگنال" و "سیستم توزیع". طراحی و محاسبه دقیق هر دو بخش با استفاده از بهترین تجهیزات سیستم MATV و بهترین تکنیک های اجرا و پیاده سازی برای حصول اطمینان از توزیع سیگنال های صدا و تصویر با کمترین کاهش کیفیت، امری ضروری است.

برای اجرای سیستم آنتن مرکزی نیاز به این چک لیست دارید: چک لیست سیستم آنتن مرکزی

بدون یک سیستم آنتن مرکزی، هر مکانی که به چندین تلویزیون نیاز دارد باید به ازای هر تلویزیون یک دیش ماهواره یا آنتن نصب و راه اندازی نماید. این کار پر هزینه خواهد بود. تصور چنین منظره ای بر روی بام خوشایند نیست. مالکین واحدها نیز بابت این موضوع اذیت خواهند شد چرا که چندین آنتن در کنار هم با یکدیگر ایجاد اختلال می کنند و باعث از دست رفتن سیگنال می شوند.

مکان های تجاری متعددی مانند هتل ها، مال های با چندکاربری(تجاری، اداری و …) و برج های مسکونی بزرگ با تعداد واحدهای زیاد، از برخی روش ها و شیوه های متنوع پیاده سازی سیستم آنتن مرکزی(MATV) برای ارائه بخشی از برنامه های مختلف و خدمات اطلاعاتی خویش به مشتریان شان استفاده می نمایند.

سیستم آنتن مرکزی (MATV)، می تواند سیگنال های تلویزیونی دیجیتال، رادیو FM و صوت دیجیتال(DAB) را از طریق آنتن های هوایی یا دیش های ماهواره ای (هم تلویزیون های رایگان و هم حق اشتراکی) به داخل ساختمان حمل و توزیع نماید.

سیستم آنتن مرکزی (MATV) چگونه کار می کند؟

• یک آنتن هوایی UHF یا دیش ماهواره ای در موقعیت و جهت مناسبی برای دریافت سیگنال های تلویزیونی دیجیتال قرار می گیرد.

• سیگنال هایی که از طریق آنتن هوایی یا دیش دریافت می شوند سپس با استفاده از تجهیزات خاصی (Head End equipment) پردازش و در صورت نیاز تقویت می شوند.

• سپس، یک شبکه توزیع، سیگنال های تلویزیونی را به سوکت های مخصوص آنتن در هر واحد، اتاق یا ناحیه ارسال می کند. برای هر ناحیه می تواند بیشتر از یک سوکت وجود داشته باشد و تجهیزاتی به نام تقسیم کننده انشعابی یا اسپلیتر (Splitter) می توانند این امکان را فراهم کنند. تقسیم کننده انشعابی وظیفه تقسیم سیگنال اصلی به چند انشعاب را بر عهده دارد. پیکربندی شبکه توزیع به تعداد واحدها و/یا طبقات و نواحی که در مشاعات و محوطه وجود دارند بستگی دارد.

 

هنگامی که سیگنال از طریق تجهیزات و کابل سیستم آنتن مرکزی(MATV) هدایت می شود، یک سطح کاهش یافته مشخصی خواهد داشت. شما نیاز دارید اطمینان یابید که سطوح سیگنال دریافتی مقداز زیادی کاهش نیابد چرا که در این صورت کیفیت خوبی در سیگنال دریافتی نخواهید داشت.

کیفیت سیگنال از سطح سیگنال، میزان نویز سیستم و میزان سر و صدا تشکیل می شود. میزان نویز سیستم باید پایین نگهداشته شود اما سطح سیگنال باید بالا باشد. نکته ای که باید مد نظر قرار داد این است که همانطور که سطح سیگنال نباید برای کاهش کیفیت افت فاحشی داشته باشد به همان میزان هم نباید خیلی بالا برود و تقویت شود چرا که می تواند باعث آسیب به تجهیزات و نیز اختلال در تصویر دریافتی گردد.

برای ساده سازی طراحی سیستم آنتن مرکزی (MATV)، سطوح نویز و سیگنال می توانند بر حسب دسیبل (Decibels) بیان شوند.

دسیبل

سطح سیگنال دریافتی از یک آنتن بر حسب میکروولت(µV) اندازه گیری می شود. به دلیل اینکه محاسبات بر مبنای میکرو ولت سخت است، محاسبات سیستم های MATV بر حسب دسیبل(db) انجام می شود.

میزان دسیبل ها جمع و تفریق می شود، نه ضرب و تقسیم. یک دسیبل در اصل از یک فرمول که توسط مهندسین مخابرات استفاده می شود استخراج شده است و 1/10 یک بل می باشد.

دسیبل راهی برای تعیین اینکه یک کمیت چه مقدار بزرگ تر یا کوچک تر از یک سطح مرجع(Reference Level) است می باشد. این رابطه بین سطوح دسیبل(dB) به صورت لگاریتمی می باشد نه خطی. به عنوان مثال:

10 dB = 3.2 x reference level

20 dB = 10 x reference level

30 dB = 32 x reference level

40 dB = 100 x reference level

50 dB = 316 x reference level

 

سطح مرجع صفر یک میکروولت می باشد که با عبور از یک مقاومت 75 اهمی سنجیده می شود. حداقل سیگنال 1000 میکروولت برای تشکیل یک تصویر قابل قبول بر روی صفحه تلویزیون که تقریباً برابر 50 دسیبل می باشد مورد نیاز است.

برای تعیین خروجی یک آمپلی فایر(تقویت کننده سیگنال یا Amplifier) و هر گونه تلفات سیستم، میزان دسیبل ها جمع و تفریق می شوند. مقادیری که بر حسب دسیبل(dB) بیان می شوند عبارتند از:

• بهره (gain) تقویت کننده های سیستم MATV
• تلفات کابل – تلفات عبوری (Insertion Losses)
• جداسازی یا ایزولاسیون (Isolation)

 

برای یک سیگنال با کیفیت، حداقل سطح سیگنال مورد نیاز 60 دسیبل می باشد (اغلب تلویزیون ها با سیگنالی به میزان 50 دسیبل نیز کار می کنند). کار کردن در سطح صفر دسیبل نوسانی با محدوده تغییرات کوچک در سیگنال ایجاد می نماید. زمانی که سیگنال به تلویزیون منتقل می شود، باید زیر 70 دسیبل نگهداشته شود.

اجزای سیستم آنتن مرکزی (MATV)

مدولاسیون

برای اینکه سیگنال های صوتی و تصویری بر روی بخشی از پهنای باند در دسترس منتقل شوند، سیگنال ها باید بر روی سیگنال های حامل (Carrier Signals) در پهنای باند ثابت سوار شوند و انتقال یابند. برای نمونه در استرالیا، پهنای باند استاندارد 7 مگاهرتز می باشد، که بیشتر به عنوان یک کانال شناخته می شود.

زمانی که یک تلویزیون به کانال خاصی وصل می شود، به یک فرکانس واحد وصل نمی شود بلکه یک پهنای باند 7 مگاهرتزی که اطلاعات صدا و تصویر در آن منتقل می شود دریافت می شود.

تجهیزات دریافت، پردازش و تقویت سیگنال (Head End Equipment)

تجهیزات Head End سیستم آنتن مرکزی(MATV) از یک آنتن که سیگنال های پخش شده را دریافت می کند، تجهیزات پردازش برای فیلتر نمودن تمامی سیگنال ها و یک تقویت کننده توزیع برای تقویت سیگنال ها جهت جبرانسازی هر نوع تلفات در زمان توزیع سیگنال تشکیل می شود.

تجهیزات Head End شامل:

• آنتن ها (Antennas)

• تقویت کننده ها (Amplifiers)

• عبور دهنده ها (Taps)

• تضعیف کننده ها (Attenuators)

 

آنتن سیستم MATV

کیفیت تصویر دریافتی در تلویزیون نمی تواند از کیفیت سیگنالی که از آنتن دریافت می شود بهتر باشد. اگر بهترین کیفیت را می خواهید نیاز دارید که مطمئن شوید آنتن درستی را برای موقعیت مورد نظر انتخاب کرده اید.

تولید کنندگان آنتن نقشه های دقیق و انواع آنتن بر مبنای موقعیت نصب تولید می نمایند. یک نصاب و طراح سیستم های آنتن مرکزی(MATV) تجهیزات تستی با خود به همراه دارد تا از بهینه بودن جانمایی و زاویه آنتن مطمئن گردد.

قدرت و کیفیت هر سیگنال بوسیله این موارد تعیین می شود:

• نزدیکی به برج فرستنده

• قدرت فرستنده

• کیفیت انتقال

• دید مستقیم گیرنده(آنتن) به برج فرستنده

• شرایط آب و هوایی

• تداخلات خطوط برق

• مشخصات جهت و زاویه آنتن

• سطح بهره(gain) آنتن

انتخاب آنتن

با نصب یک آنتن باید حداقل میزان 60dB (یا 0dBmV) کیفیت تصویر هر کانال در ورودی آمپلی فایر باشد. در نواحی با سیگنال خوب، این مورد براحتی قابل دسترسی است. در نواحی با سیگنال ضعیفتر، استفاده از یک آنتن بزرگتر که بهره بالایی دارد ضروری است.

جهت گیری آنتن مهم است، چرا که میزان برگشت سیگنال های جهت های دیگر نسبت به جهت جلوی آنتن و خوب عمل کردن آنتن در این وضعیت ملاک سنجش کیفیت آنتن و سیگنال دریافتی آن می باشد. یک راه این است که نسبت سیگنال دریافت شده از قسمت جلویی آنتن به سیگنال های دریافتی از پشت آنتن مورد بررسی قرار گیرد. یک آنتن به درستی جهت دهی شده معمولاً نسبت دریافت سیگنال جلو به پشت (front-to-back ratio) بالایی دارد.

بررسی سیگنال

تعیین سطوح سیگنال یکی از مهمترین بخش های حیاتی طراحی سیستم دریافت و پردازش (Head-End) می باشد و بررسی قدرت سیگنال قبل از نصب سیستم می تواند از مشکلات بسیار بعدی و کاهش کیفیت خط اجتناب نماید.

با استفاده از یک آنتن، بخش هایی از دیرک آنتن، دستگاه سنجش قدرت میدان رادیویی و تلویزیون قابل حمل، یک تکنسین می تواند کار بررسی سیگنال و قدرت و کیفیت آن را انجام دهد. با دستگاه سنجش قدرت میدان، میزان سیگنال دریافتی، در هر کانال، می تواند مورد سنجش قرار گیرد. در انتخاب آنتن صبور باشید و برای آن وقت بگذارید چرا که یک آنتن مناسب می تواند بر انواع خاصی از تداخلات غلبه کند. با تلویزیون قابل حمل(portable)، تکنسین مربوطه قادر به نعیین کیفیت نهایی سیگنالی که در آینده دریافت خواهد شد می باشد.

تقویت کننده های روی دیرک آنتن (Masthead Amplifiers)

در مواردی که ناحیه مورد نظر سیگنال ضعیفی دارد، ممکن است نیاز به تقویت سیگنال با استفاده از یک تقویت کننده توزیع داشته باشید. این موضوع، باعث اطمینان از دریافت یک سیگنال با قدرت کافی و کیفیت قابل قبول خواهد شد. این کار با استفاده از یک تقویت کننده بر روی دیرک آنتن(Masthead Amplifier) انجام می شود.

کلید اصلی در انتخاب یک تقویت کننده رقم پایین میزان نویز آن است. میزان نویز آمپلی فایر با میزان نویز تمامی سیستم شروع می شود و آمپلی فایر همیشه باید سیگنال اصلی را بیشتر از میزانی که نویز را به طور ناخواسته افزایش می دهد افزایش دهد.

سیستم توزیع آنتن مرکزی (MATV)

برای تضمین داشتن سیگنال کافی در هر گیرنده متصل به شبکه، نیاز است که سیستم توزیع به درستی طراحی شده باشد. سیستم توزیع آنتن مرکزی(MATV) ترکیبی از تقسیم کننده های انشعابی(Splitter) و تقسیم کننده های عبوری(Tap-off) می باشد. Splitter ها و Tap ها، یک سطح سیگنال تنظیم شده دارند و امپدانس صحیحی را در هر خروجی حفظ می کنند. محاسبه مجموع تلفات مربوط به splitter ها، Tap های عبوری و کابل ها برای حفظ کیفیت سیگنال مورد نیاز است.

هر خروجی دارای مقدار مشخصی از سطح سیگنال مورد نیاز با توصیه ای برای حداکثر طول کابل قابل پیاده سازی است. تقسیم کننده های انشعابی(Splitters) و تقسیم کننده های عبوری(Taps) کیفیت سیگنال مشابهی را برای هر خروجی تا زمانی که توصیه های لازم در مرحله طراحی اجرا شوند ارائه می دهند. اگر سیگنال ضعیفی از آنتن دریافت می کنید، خروجی(تصویر) تلویزیون شما نیز ضعیف(بی کیفیت) خواهد بود. بنابراین، برای رساندن یک سیگنال خوب و با کیفیت به تلویزیون خود، شما نیاز دارید که کاری کنید تا سیگنال خوبی از آنتن خود دریافت کنید.

تضعیف کننده ها (Attenuators)

با سیگنال های متعددی که توسط آنتن دریافت می شود، طیف متغیری از سطوح سیگنال می تواند وجود داشته باشد. برای دریافت کیفیت تصویر یکسان برای تمامی کانال ها، این سطوح سیگنال باید برابر سازی(equalization) شوند. این کار از اینکه سیگنال های قوی تر باعث از بین رفتن سیگنال های ضعیف تر شوند جلوگیری می نماید. این نوع برابر سازی(equalization) زمانی که شما از تضعیف کننده ها(attenuators) استفاده کنید اتفاق می افتد که می تواند سیگنال های قوی تر را به میزان مشخصی کاهش دهد و تضعیف نماید.

تضعیف کننده ها می توانند ثابت یا متغیر باشند. تضعیف کننده های ثابت برای یک سطح خاص طراحی شده اند و نوع متغیر قابل تغییر هستند و بنابراین سیگنال هایی که بالاتر از سطح مطلوب هستند می توانند به سطح مورد نیاز کاهش یابند. تضعیف کننده ها سیگنال هایی را که از آن ها عبور می کنند به میزان مشخصی کاهش می دهند. فرکانس هایی که نیاز به کاهش دارند باید از سایر سیگنال ها مجزا شوند. بنابراین فقط سیگنال های قوی تر عبور داده می شوند.

تقویت کننده ها (Amplifiers)

تضعیف کننده ها قدرت سیگنال را کاهش می دهند، تقویت کننده ها قدرت سیگنال های دریافتی را به سطحی بالاتر از تلفات درون سیستم توزیع افزایش می دهند. بهره آمپلی فایر سطح افزایش سیگنال را معین می کند که باید برای فراهم آوردن سطح سیگنالی قابل قبول برای همه تلویزیون های درون سیستم به اندازه کافی بالا باشد.

به همان میزان زیادی که بهره(gain) آمپلی فایر(amplifier) مهم است، توان خروجی نیز دقیقاً مهم است. برای اطمینان از کافی بودن سطح خروجی برای تغذیه سیستم و اینکه قدرت سیگنال ورودی به اضافه بهره آمپلی فایراز توان خروجی مجاز تجاوز نکند، مشخصات فنی آمپلی فایر را حتماً چک کنید. تجاوز از توان خروجی منتج به بارگذاری بیش از حد، اخلال در مدولاسیون عبوری و خرابی کلی سیگنال می شود.

تلفات سیستم آنتن مرکزی

تلفات کابل

میزان مشخصی از سیگنال در هنگام عبور از یک کابل هم محور یا کواکسیال(Coaxial Cable) از بین می رود. این تلفات به نوع کابل مورد استفاده و فرکانس سیگنالی که حمل می شود بستگی دارد. تلفات در فرکانس های بالاتر بیشتر هستند. بیشترین تلفات در کانال 69 در سیستم های UHF/VHF رخ می دهد. تلفات کابل باید همیشه در بالاترین فرکانس دریافتی یا قابل دریافت در آینده محاسبه گردد.

تلفات تقسیم کننده انشعابی (Splitter Loss)

زمانی که یک اسپلیتر دو راهه درون خط(مسیر) قرار می گیرد، سیگنال در هر پایه در حدود 3.5 دسیبل کمتر از خط اصلی خواهد بود. اگر یک اسپلیتر 4 راهه درون خط(مسیر) قرار گیرد، سیگنال در هر پایه 6.5 دسیبل کمتر از خط اصلی می باشد. سیگنالی که به هر شاخه سیستم ارسال می شود برابر با سیگنال ارسالی به اسپلیتر(Splitter) منهای افت اسپلیتر خواهد بود. به همین دلیل، یک ورودی 70 دسیبل منهای افت اسپلیتر 3.5 دسیبل، یا 66.5 دسیبل در هر شاخه سیستم وجود دارد.

تلفات قرارگیری یا عبوری (Insertion Loss)

تمامی تقسیم کننده های عبوری(Tap-Off) داخل سیستم توزیع تلفات سیگنال ایجاد می کنند. این نوع تلفات، تلفات قرارگیری نامیده می شوند (گاهی اوقات تلفات عبوری(feed-through loss) نامیده می شوند). بر روی خط(مسیر)، تلفات عبوری هر tap-off از سیگنالی که توسط آن خط منتقل می شود کم می شود. هنگام برآورد کل تلفات سیستم، تلفات عبوری هر قطعه به یکدیگر برای پیدا نمودن تلفات عبوری کل آن سیستم اضافه می شود. به عنوان مثال، اگر 10 عدد tap-off بر روی مسیر وجود دارد و هر tap-off تلفات عبوری 0.5 dB دارد، تلفات عبوری کل 5 dB می باشد.

برای محاسبات اولیه، مقادیر Tap-Off و تلفات عبوری به عنوان خروجی آمپلی فایر تخمین زده می شود و بر انتخاب نهایی تأثیر می گذارد.

تلفات جداسازی (Isolation Loss)

هر tap-off سیگنال را برای پیشگیری از تداخل یک مجوعه با دیگری توسط میزان مشخصی dB تضعیف می کند. برای مثال، اگر سیگنالی 80 دسیبلی در مسیر وجود دارد و یک tap با افت عبوری 20dB در مسیر قرار داده می شود، سیگنال خروجی از tap-off، شصت دسیبل خواهد بود. افت 20dB افت "عبوری" نامیده می شود. در محاسبه تلفات کل سیستم توزیع، فقط افت عبوری آخرین tap-off را محاسبه کنید. از آنجا که طراحی سیستم نیاز به حداقل 60dB برای هر مجموعه دارد، پایین ترین میزان تقسیم کننده عبوری باید مورد استفاده قرار گیرد. برا ی اغلب tap-off های سیستم MATV، این مقدار 10 یا 12dB می باشد.

 

منبع: سایت https://www.arc.net.nz/audiovisual  و  http://seqantenna.com
دپارتمان تأسیسات الکتریکی سامانه جامع صنعت ساختمان – کارگشا

سایر مطالب منتخب در حوزه صوت، تصویر و داده را در آینده دنبال و ما را با نظرات ارزشمند خویش همراهی نمایید.