ГОЛОВНАЯ СТАНЦИЯ

Головная станция (ГС) относится к телекоммуникационной технике, в частности к устройствам приема и обработки эфирных телевизионных сигналов с последующей подачей их в индивидуальную или коллективную распределительную телевизионную сеть.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является головная станция «ПЛАНАР-СГ2000» (каталог оборудования - http://www.telerossltd.ru/katalog.html) [1], предназначенная для усиления и выравнивания сигналов телевизионного вещания (ТВ), диапазона частот 48…862 МГц в распределительных сетях кабельного телевидения. Основу головной станции (ГС) составляют канальные модули на метровые волны (MB) и дециметровые волны (ДМВ), каждый из которых осуществляет независимую канальную фильтрацию и усиление сигналов двух или четырех каналов. Также в состав ГС входит выходной блок, состоящий из сумматоров, которые объединяют канальные модули и оконечный усилитель.
Четырех канальный модуль имеет два входа и один выход. В зависимости то конкретного заказа возможны три варианта коммутации входов:
- с одного входа сигнал делится на четыре канала;
- с одного входа сигнал делится на три канала;
- с каждого входа сигнал делится на два канала.
Применение такого конструктивного решения ГС имеет несколько недостатков:
1. Изначально ТВ каналы объединены в модули по два или четыре, что не дает возможности получить гибкую систему с произвольным объединением каналов.
2. Невозможно наращивать количество каналов в будущем без дополнительного суммирующего устройства и несущего корпуса.
2. Невозможно наращивать количество каналов в будущем без дополнительного суммирующего устройства и несущего корпуса.
3. Конфигурацию головной станции необходимо оговаривать при заказе, дальнейшее изменение конфигурации ГС крайне затруднено.
4. При выходе из строя одного канала необходимо заменять весь модуль, куда входят еще три исправных канала, что экономически не выгодно.
Частотно-избирательные фильтры, используемые в данной ГС, выполнены на основе многозвенных LC-контуров и обеспечивают избирательность в ДМВ диапазоне по ближайшему не смежному каналу не более 20 дБ. При использовании ГС в реальных условиях такой избирательности бывает не достаточно, кроме того, настройка таких фильтров - трудоемкая операция.
Сущность полезной модели, как технического решения, выражается в использовании в составе ГС в качестве частотно-избирательных элементов высокочастотных фильтров на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с малыми потерями. Головная станция с применением фильтров на ПАВ имеет полноценную модульную конструкцию, т.е. канальные усилители, выходной усилитель мощности и блок питания имеют каждый свой законченный корпус. Все устройства, входящие в состав ГС, размещаются на одной несущей раме. Такое конструктивное решение имеет преимущества, т.к. все входящие устройства получаются независимыми друг от друга, что позволяет создавать нужную архитектуру ГС в зависимости от конкретной эфирной обстановки.
Суммирование канальных усилителей осуществляется последовательно, это дает возможность наращивать количество каналов не ограниченно.
Применение в канальных усилителях высокочастотных фильтров на ПАВ позволяет получить избирательность в диапазоне ДМВ по ближайшему не смежному каналу не менее 40 дБ. Главное преимущество от применения фильтров на ПАВ - возможность отказаться от такой трудоемкой операции как настройка, что делает данное устройство более технологичным.
Применение полноценной модульной конструкции и канальных фильтров на ПАВ позволяет не только значительно снизить стоимость головной станции, но и упростить ее структуру, повысить надежность и облегчить обслуживание.
Краткое описание чертежей.
Фигура 1 показывает структурную схему модульной телевизионной головной станции (1). Входами ГС от эфирных телевизионных антенн являются канальные усилители (2). Суммирование сигналов осуществляется сумматором (3). Вход в сеть коллективного приема или к абоненту происходит через оконечный усилитель мощности (4). Питание ГС осуществляется через блок питания (5).
Фигура 2 показывает структурную схему построения канального усилителя (2) с применением высокочастотных фильтров на ПАВ с малыми потерями. На входе и выходе устанавливаются фильтры на ПАВ (6). Между фильтрами на ПАВ расположен усилитель (7) с автоматической или ручной регулировкой усиления.
Реализация полезной модели показана на фиг.1 в виде структурной схемы модульной телевизионной головной станции (1). Входами ГС от эфирных телевизионных антенн являются канальные усилители (2). Структурная схема построения канального усилителя с применением фильтров на ПАВ показана на фиг.2. На входе канального усилителя монтируется полосовой высокочастотный фильтр на ПАВ (6) с малыми потерями в полосе пропускания. Фильтры на ПАВ представляют собой радиочастотное устройство с функцией полосового фильтра. Принцип работы основан на пьезоэлектрическом эффекте с возбуждением и приемом поверхностных акустических волн. Технологически фильтры выполняются на подложках из монокристаллических пьезоэлектрических материалах, на поверхности которых методом фотолитографии по напыленному слою алюминия формируется топология, конфигурация которой определяет частотно-избирательные характеристики фильтра. В применяемых конструкциях фильтров на ПАВ за счет использования резонаторных структур различных типов [2] решена задача минимизации вносимого затухания при высокой избирательности с требуемой шириной полосы пропускания. Это важно для реализации ГС с хорошими шумовыми характеристиками.
Малошумящий усилитель (7) компенсирует вносимые потери фильтра и усиливает полезный сигнал. Для увеличения избирательности после усилителя может быть включен дополнительный фильтр на ПАВ (6). Суммирование сигналов осуществляется последовательно сумматором (3). На выходе устанавливается оконечный усилитель мощности (4). Питание ГС осуществляется через блок питания (5).
Модульная телевизионная головная станция работает следующим образом. Высокочастотные сигналы от эфирных приемных антенн поступают на вход канальных усилителей. Каждый усилитель, являясь по своей сути малошумящим широкополосным устройством, имеет на входе полосовой частотно-избирательный фильтр на ПАВ с шириной полосы пропускания 8 МГц, что соответствует полосе пропускания одного информационного телевизионного канала. Номинальные частоты фильтров на ПАВ выбираются исходя из частотной сетки вещания по месту установки МТГС. Таким образом, происходит автоматическая настройка каждого канального усилителя на полезный сигнал одного информационного канала. В самом усилителе происходит усиление уже отфильтрованного полезного сигнала, что компенсирует потери, внесенные фильтром, и увеличивает динамику полезного сигнала в отсутствии помех. При установке на выходе канального усилителя второго фильтра на ПАВ можно добиться соотношения сигнал/шум более 40 дБ, что обеспечивает высококачественный прием телевизионных сигналов в любой помеховой обстановке. Канальные усилители позволяют также осуществлять выравнивание по амплитуде принимаемых сигналов, как в ручном режиме, так и в режиме автоматической регулировки усиления. С выходов канальных усилителей отфильтрованные и выровненные сигналы поступают на сумматор, где происходит последовательное суммирование каналов, что дает возможность наращивать количество каналов не ограниченно. После оконечного усилителя мощности выходные сигналы поступают в сеть коллективного телевизионного приема или к абоненту.
Преимуществом такой схемы МГТС является высокая частотная избирательность при относительно низкой стоимости канальных усилителей. Кроме того, данное схемотехническое решение позволяет отказаться от двойного преобразования частоты и использовать схему прямого усиления, что упрощает структурную схему устройства. Дополнительной отличительной чертой является полное исключение взаимного влияния соседних канальных усилителей, что уменьшает стоимость и повышает надежность головной станции в целом. Аналогичных изделий в данной ценовой категории на сегодняшнем рынке не имеется.
Применение фильтров на ПАВ повышает технологичность устройства за счет исключения операции настройка каждого канального усилителя, а при введении автоматической регулировки усиления - настройки головной станции в целом.
Библиографические данные.
1. Зима З.А., Колпаков И.А., Романов А.А., Тюхин М.Ф., Системы кабельного телевидения - М.: изд. МГТУ им Н.Э.Баумана, 2004, 600 с.
2. Багдасарян А.С., Синицына Т.В., Селективные акустоэлектронные приборы на основе однонаправленных структур поверхностных акустических волн - М.: изд. Академии им. A.M.Прохорова, 2004, 104 с.