Články - Zpravodajství

Pokud se chceme dívat na české či slovenské programy ve velmi dobré kvalitě, můžeme je přijímat ze satelitu. Bohužel tam ale nevysílá např. TV Nova, a tak musíme oprášit náš původní anténní rozvod pro rozhlas a televizi. Jak na to, aby byl i pozemní příjem kvalitní, nám poradí článek z druhého letošního čísla polského magazínu Audio-HiFi-Video, který pro vás přeložil Petr Miklík

Zesilovač je jedním ze základních prvků v anténním rozvodu pro rozhlas a televizi.

Hlavní funkcí zesilovače je kompenzace útlumu pasivních prvků anténního rozvodu a při nízké úrovni signálu zmenšení výsledného šumového činitele, což umožní zlepšení kvality přijímaného signálu. Splnění těchto hledisek vyžaduje nutnost použití zesilovače pro konkrétní příjmové podmínky. Bohužel, většinou se výběr zesilovače omezuje jen na zakoupení zesilovače s největším zesílením. Panuje obecný názor, často i mezi odborníky provádějícími instalaci rozvodů, že dobrý zesilovač je takový, který má největší zesílení.

Výběru zesilovače pro domovní anténní rozvod musí předcházet průzkum příjmových podmínek v daném místě.

Je zapotřebí zjistit následující:

- na jakých kanálech jsou programy vysílané (obecně 1,2; 6 až 12; 21 až 60),

- z kolika směrů se přijímá signál (např. ze dvou směrů),

- v jaké vzdálenosti leží vysílače (např. 25 a 45 km),

- jaký mají vysílače vyzářený výkon (velký, malý),

- jaká se lokalizace vysílacích antén (zda jsou to stožáry ve vysílacích střediscích na vysokých kótách nebo na obyčejných budovách v obci),

- výška umístění antén (20 nebo 170 metrů).

Bez ohledu na tyto informace je třeba zjistit, jaké antény a zesilovače mají sousedi a jaké programy přijímají. Pokud nemáme měřicí přístroj pro měření úrovně anténního signálu a ani zkušenosti, lze tímto způsobem určit, jaké zesilovače a antény se nachází v daném okolí.

Když při přímém připojení jednoho televizního přijímače na anténní soustavu (bez zesilovače) lze získat dobrou kvalitu obrazu, tak po připojení zesilovače bude možné dosáhnout stejnou jakost obrazu i na několika nebo mnoha přijímačích.

Parametry zesilovače

Zesilovač má několik parametrů. Každý z nich je důležitý a pouze v tom případě, pokud vezmeme do úvahy všechny parametry souhrnně, můžeme vybrat vhodný zesilovač, který použijeme v rozvodu.

Výkonové zesílení G

Výkonové zesílení G určuje, kolikrát je úroveň signálu na výstupu vyšší než úroveň na vstupu (zesilovače). Tento parametr je vyjádřen v dB a typicky se pohybuje v rozmezí 0 dB (aktivní rozbočovače) do 50 dB (kanálové zesilovače). Zesílení zesilovače by mělo být takové, jako je útlum v rozvodu.

Příklad: útlum pětimetrového kabelu od antén k zesilovači je 1 dB, útlum odbočovače je 14 dB, útlum dvacetimetrového kabelu od odbočovače k účastnickým zásuvkám je 4 dB, útlum samotné účastnické zásuvky 2 dB. Celkem činí útlum 21 dB, proto by měl mít zesilovač zesílení 21 dB.

Útlum kabelu se vypočítá podle vzorce:


                        T     .     l
A      =      -------------------------------

                            100

kde:

A (dB) …… útlum kabelu o délce l
T ( dB/100m) …… útlum kabelu o délce 100 metrů
l (m) …… délka kabelu

Pro zjednodušení se předpokládá útlum kabelu měřený na nejvyšším kmitočtu 862 MHz, a je 20 dB/100 m. Lze např. použít kabel CTF-113 (ekvivalent YWD 75-1,0/5,0).

Pokud připojíme k anténní soustavě bez zapojeného zesilovače jeden přijímač a vstupní signál má velmi nízkou úroveň, můžeme mít problémy s tím, aby se dosáhla dobrá kvalita příjmu. Hodnotu zesílení, která vyplývá z útlumu v rozvodu, je možné (oproti doporučené hodnotě zesílení) poněkud zvětšit – o 5 až 25 dB. Pokud nemáme měřicí přístroj pro měření úrovně signálu, musíme se k této hodnotě dopracovat experimentálně.

Nesmíme zapomínat, že zvětšení zesílení má rovněž negativní důsledek. Slabší signály sice dosahují žádané úrovně, nicméně silnější signály mohou překročit přípustnou úroveň na vstupu televizního přijímače, která činí 80 dB μV (naproti tomu minimální úroveň na výstupu účastnické zásuvky nemůže být nižší než 60 dB μV). To může také způsobit přebuzení zesilovače, tj. zesilovač se dostane do nelineární části charakteristicky a to způsobí značně rušení signálu.

Přípustná výstupní úroveň zesilovače P

Odolnost proti přebuzení je definována jako maximální výstupní úroveň zesilovače, která je určena nejvyšší přípustnou úrovní výstupního signálu P (vyjádřenou v dB μV), při níž je úroveň rušení nižší než přípustná. I když zesílení o požadované velikosti se dá dosáhnout poměrně snadno, přece jen konstrukce zesilovače s vysokou maximální výstupní úrovní je poměrně obtížná a významně se podílí i na jeho ceně. Čím vyšší úroveň P, tím větší úroveň mohou mít signály na výstupu zesilovače. To umožňuje dosáhnout většího počtu přípojných míst (zásuvek). V případě značných diferencí mezi úrovněmi signálů jednotlivých televizních programů to zároveň zabezpečí to, aby se zesilovač nepřebudil signály, které mají vysokou úroveň. Maximální výstupní úroveň v individuálních rozvodech (rodinné domy), pro nejčastěji používané jednovstupové „uživatelské“ zesilovače (např. CA-215, AI-200, AWS-10, WSA-830) by měla být dostatečná, jestliže není menší než 100 dB μV.

Nerovnoměrnost charakteristiky zesílení dG

Anténní zesilovače nejsou ideálními prvky, proto zesílení není v celé pracovní oblasti (pásmu) konstantní. Maximální odchylka zesílení vůči předpokládané (základní) hodnotě se nazývá nerovnoměrnost charakteristiky zesílení dG. Typicky činí + 2 dB, u jednoduchého zesilovače dosahuje + 4 dB. V individuálních rozvodech, tento parametr nehraje rozhodující roli, až na situaci, kdy úrovně signálů jsou velmi nízké, pod úrovní 50 dB μV.

Šumové číslo F

Zesílení užitečného signálu je rovněž v určitém vztahu k zesílení všech rušivých signálů, které se nachází na vstupu zesilovače. K těmto signálům se také připojuje šum, který do obvodu vnáší aktivní a pasivní prvky samotného zesilovače. To znamená, že každý zesilovač, při srovnání s kvalitou signálu na jeho vstupních svorkách, zhoršuje odstup signál/šum. Měřítkem zhoršení tohoto odstupu je šumové číslo F, které je pro (před)zesilovače ve tvaru destičky (bloku) typicky 2 až 4 dB a pro zbývající zesilovače činí 5 až 7 dB.

Použití zesilovače v anténním rozvodu zlepší odstup signál/šum a to s výše uvedeným tvrzením není v rozporu. I když samotný zesilovač vnáší do obvodu dodatečný šum, vezme-li se v úvahu anténní rozvod jako celek, ukazuje se, že výsledný šum se zmenšil. Pokud zesilovač v rozvodu chybí, zhoršení odstupu signál/šum je větší než při použití zesilovače. O celkovém šumovém čísle rozhoduje vždy první stupeň celého rozvodu. Z toho důvodu bychom měli zesilovač nejlépe namontovat v místě, které je co nejblíže počátku rozvodu, buď blízko antén nebo co možná nejblíže.

Příklad vlivu zesilovače na šumové číslo:


Celkové šumové číslo se  v případě, pokud zesilovač v rozvodu použijeme, vypočítá:

                              FTV                                            10
F1  =  FZES  +   -------------------    =     2   +   ------------------      =   12,   tj. 11 dB
                             A . G                                    0,008 . 125


Celkové šumové číslo v případě, pokud zesilovač v rozvodu nepoužijeme:


                             FTV                                          10
F2  =              -------------------    =               ------------------      =  1250,  tj. 31 dB
                              A                                            0,008

kde:
F1 ………………………….…. celkové šumové číslo rozvodu při použití zesilovače
F2 …………………………..… celkové šumové číslo rozvodu bez použití zesilovače
FZES ………………………...… celkové šumové číslo vlastního zesilovače
(FZES = 3 dB, v numerickém tvaru FZES = 2)
FTV ………………………...… celkové šumové číslo televizního přijímače
(FTV = 10 dB, v numerickém tvaru FTV = 10)
A …………………………….. útlum v rozvodu (podle předcházejícího příkladu)
(A = -21 dB, v numerickém tvaru A = 0,008)
G …………………………….. zesílení zesilovače např. typ CA-215
(G = 21 dB, v numerickém tvaru G = 125)

Přepočet z numerického tvaru (šumového čísla) na dB a obráceně:


                  X (dB)  =     10 log (Y)                Y = 10  X (dB)  /10

Napájení zesilovače

Pokud je zesilovač umístěn na anténním stožáru nebo v anténní krabici, objeví se problém, jak tam přivést napájecí napětí. Nejjednodušším řešením této situace je přivedení napájecího napětí koaxiálním kabelem, současně s anténním signálem od antény. K tomuto účelu se obyčejně používají napájecí zdroje vybavené tzv. napájecí výhybkou. Podobná napájecí výhybka je součástí i zesilovače.

Pozn. napájecí výhybka u anténního zesilovače např. umístěná v anténní krabici, se skládá z kondenzátoru (zapojen mezi výstupním vysokofrekvenčním obvodem zesilovače a výstupní „živou“ svorku výhybky) a tlumivky (připojena na „živý“ vývod napájení zesilovače a na výstupní „živou“ svorku výhybky - za kondenzátor), druhá napájecí výhybka u napájecího zdroje např. umístěná u televizoru, se skládá také z kondenzátoru (zapojen mezi vstupní „živou“ svorku výhybky a výstupní „živou“ svorku výhybky, která se připojí na televizní přijímač) a tlumivky (zapojena mezi vstupní „živou“ svorkou tlumivky a „živým“ vývodem vlastního napájecího zdroje). Stínění koaxiálního kabelu je spojeno s „neživým“ pólem obvodů napájení, vlastního zdroje a vlastního zesilovače.

Neměli bychom zapomenout na to, že napájecí výhybka má být zapojena tak, aby mezi výhybkou a zesilovačem nebyly prvky, které pro konstantní složku (pro stejnosměrný proud) způsobí zkrat (nebo nejsou průchozí pro stejnosměrný proud). Jinak by napájení zesilovače bylo znemožněno, dokonce by to mohlo poškodit napájecí zdroj. Tyto stavební prvky (např. účastnické zásuvky a pod.) je třeba mít v rozvodu vhodně zapojené (např. u účastnické zásuvky, typ GAR TVP1/RS8 firmy Satel, napájecí výhybku je možné připojit do rozvodu mezi televizním přijímačem a anténní zásuvkou). Dodatečnou komplikací se může ukázat to, když mezi zesilovač a napájecí výhybku chceme zapojit rozbočovač. S tím se často setkáváme v praxi. Je třeba použít speciální rozbočovač, který je průchozí pro stejnosměrný proud jen mezi jednou výstupní a vstupní svorkou (např. RI 4/1 F, firmy Delta). Tento rozbočovač zabezpečí to, že se na anténním vstupu televizního nebo rozhlasového přijímače, který je na rozbočovač připojen, neobjeví napájecí napětí.

V obtížných příjmových podmínkách může nastat situace, kdy je třeba dodatečně zamontovat do anténní krabice ještě předzesilovač. Většina zesilovačů pro montáž na stožár (např. AM-417 Alcad, AWS-118 AMS) a „účastnických“ (např. WSS-100, CA-215 Alcad, AWS-35 AMS) má svorku nebo přepínač, které umožní, že na daný vstup je přivedeno napájecí napětí. Celkový proud, který odebírá zesilovač a předzesilovač (nebo předzesilovače) by neměl přesahovat maximální jmenovitou hodnotu napájecího zdroje, který používáme. Na to je třeba dát pozor. Např. napájecí zdroj ZS 12/100 (12 V, 100 mA) může být pro napájení zesilovače a předzesilovače na stožáru nedostatečně dimenzovaný. Mnoho výrobců se totiž snaží dosáhnout u svého výrobku co nejnižší ceny, a tak do zdrojů osazují transformátory s příliš malým výkonem. Pokud se odběr proudu přiblíží hodnotě 100 mA, dojde k poklesu napětí napájecího zdroje.

Symetrizační člen tvoří pro stejnosměrný proud zkrat, proto by napájecí napětí nemělo být na vstupních svorkách, kde jsou připojené antény bez předzesilovače. Všechny zesilovače by měly mít vstupní a výstupní obvod o impedanci 75 Ω. Propojení má být provedeno souosým kabelem rovněž o impedanci 75 Ω. Typicky používané antény (vyjma antén logaritmicko-periodických) mají impedanci na svorkách 300 Ω. To znamená, že pro přizpůsobení impedance antény a souosého kabelu 75 Ω (připojeného k anténě) musíme použít symetrizační člen. Pro usnadnění montáže, mají zesilovače ve tvaru destičky (bloku) symetrizační člen integrován. Pro montáž do anténní krabice jsou tedy stejně vhodné jako samotný symetrizační člen bez zesilovače, tj. lze je umístit přímo na anténní svorky. Výstupní obvod zesilovače ve tvaru destičky (bloku) je stejný jako u jiných zesilovačů – 75 Ω.

Zdroj: Radioelektronik Audio-HiFi-Video (Polsko), č. 2/2004, s. 14 a s. 16, přeložil Petr Miklík, volně upraveno a zkráceno

ilustrační foto: Příklad čistě a pečlivě provedeného anténního a satelitního rozvodu na půdě jednoho rodinného domlu v Čechách, provedení a fotografie - Petr Petrášek, Praha, petra.sat@seznam.cz