Магистральные усилители

Магистральные усилители (транковые) используются для высококачественной передачи на значительные расстояния телевизионных сигналов по коаксиальному кабелю.

Наряду с общими для большинства радиочастотных усилителей параметрами, магистральным присущи специфические параметры, знание которых не позволит допустить ошибки при построении сети цифрового кабельного телевидения (КТВ).

Основные параметры

Одна из особенностей магистральных антенных усилителей — требуемое усиление и АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) конкретного устройства зависит от места его включения в линию КТВ.

Поэтому требования могут быть достаточно противоречивыми:

• желательно иметь достаточно большой коэффициент усиления, чтобы компенсировать потери ТВ сигнала при значительном расстоянии передачи его по коаксиальному кабелю. Кроме того при каскадном включении магистральных усилителей их собственные шумы сказываются на результирующем уровне шума системы КТВ. Поэтому для лучшего отношения сигнал/шум (S/N) необходимо увеличивать усиление первого (малошумящего) каскада (коэффициент шума оценивается как отношение параметра несущая/шум C/N на входе к аналогичному параметру на выходе);
• применение чрезмерного усиления может негативно сказаться на возрастании нелинейных искажений магистрального усилителя. Они оцениваются по выходному уровню композитных биений второго порядка (CTB - Composite Second Order) и третьего порядка CSO (Composite Triple Beat) при 42 телевизионных каналах. Используется и другая оценка – по максимальному выходному уровню сигнала при заданном значении амплитуды интермодуляции второго и третьего порядков IMA - Inter Modulation Amplitude. Для снижения уровня нелинейных искажений используются аттенюаторы с ручной регулировкой, либо в виде фиксированных модулей-вставок;
• любой усилитель в полосе пропускания (в своем частотном диапазоне) имеет определенную неравномерность АЧХ. Кроме того на результирующую АЧХ всего тракта влияют частотные характеристики кабелей и пассивных элементов. Коррекция влияния этих факторов осуществляется с помощью эквалайзеров, инверсных корректоров;
• на коэффициент усиления телевизионного сигнала могут оказывать негативное влияние различные дестабилизирующие факторы. Для борьбы с ними используется АРУ - автоматическая регулировка усиления (AGC - Automatic Gain Control);
• для регулировки усиления не на одной, а на двух частотах спектра выходного сигнала с целью выравнивания АЧХ применяют АРН – автоматическую регулировку наклона (ASC - Automatic Slope Control);
• в технических характеристиках указывается значение входного и выходного импеданса (обычно равного 75 Ом). При неидеальном согласовании входа (выхода) усилителя с кабелем нарушается режим бегущей волны, появляются стоячие волны и т.д. Это явление оценивается затуханием несогласованности (Return Loss), показывающим, насколько падающая мощность сигнала больше отраженной (аналогичный параметр – коэффициент отражения).

Особенности конструкции

В магистральных ТВ-усилителях имеется обратный канал, частотный диапазон которого лежит ниже частотного диапазона прямого канала, полоса пропускания обратного канала изменяемая. Входной сигнал для обратного канала берется с выхода с помощью специального фильтра – диплексора. В технических характеристиках указывается коэффициент усиления встроенного усилителя обратного канала (в некоторых случаях вместо него устанавливается перемычка).

Для контроля сигналов на входе и выходе используются контрольные выводы, уровень сигнала на которых понижен на (20… 30) дБ.

Выходной каскад кабельного усилителя выполняется с использованием GaAs транзисторов по балансной PushPull или двухбалансной Power Doubler схеме. Это позволяет получить выходной сигнал значительной мощности с минимальным уровнем нелинейных и частотных искажений.

Некоторые модели имеют не один выход, а несколько – для организации магистральных ответвлений.

Организация питания

Каскадное включение магистральных усилителей, удаленных в пространстве на значительные расстояния (с естественным для такой системы падением питающего напряжения на проводах), потребовало использования специальных технических решений.

В современных моделях применяется несколько вариантов организации питающего напряжения:

• использование встроенных импульсных блоков питания, способных работать в широком диапазоне сетевых напряжений: (187… 250) В и обладающих высоким КПД, а также малыми габаритными размерами;
• для питания магистральных усилителей, значительно удаленных от источника сетевого напряжения, используется передача переменного напряжения 50 Гц (24 В, 42 В или 65 В) по коаксиальному кабелю (параллельно с TV-сигналом). Для этого в устройствах имеется возможность получать (и транзитом передавать) напряжение питания на другие усилители (некоторые модели допускают дистанционное питание постоянным током;
• комбинированное питание, допускающее как местное электропитание 220 В, так и дистанционное питание.

Номинал плавких предохранителей по цепи дистанционного питания выбирается из соображений максимально допустимого сквозного тока, указываемого в технических характеристиках магистрального усилителя.