Amplificadores de banda ancha y banda estrecha

Consideraciones de la ubicación de las antenas.Equipo de cabeza:

La señal recibida por la antena no tiene las carácterísticas adecuadas para distribuirla directamente al usuario.
Debido a la débil señal recibida por la antena es necesario amplificarla para distribuirla en perfectas condiciones. El equipo de cabeza realiza diferentes operaciones para modificar las carácterísticas de la señal recibida, como amplificarla, eliminar componentes innecesarios y procesar la señal para adaptarla a los niveles y canales de distribución. Elementos principales del equipo de cabeza: Amplificadores. Mezcladores. Filtros. Atenuadores. Conversores. Transmoduladores.

Amplificadores:

Dispositivo que aumenta el nivel de la señal que recibe a su entrada.
Tipos de amplificadores en una instalación ICT: Amplificadores de cabeza: proporcionan a la red de distribución el nivel de señal adecuado para compensar las pérdidas que se producen durante su distribución. Amplificadores de línea: restituyen el nivel de la señal en los puntos alejados de las redes de distribución grandes, debido a la gran atenuación de la señal. No se colocan en el equipo de cabeza sino en la red de distribución. Parámetros de los amplificadores: Ganancia (dB): relación entre el nivel de la señal saliente y entrante. Figura de ruido (dB): distorsión añadida por el amplificador.
Tensión máxima de salida:
Máxima tensión que puede entregar el amplificador sin distorsión. Clasificación de los amplificadores de cabeza según el número de canales que pueden amplificar: Amplificadores monocanal.
Amplificadores de banda ancha. Elementos y carácterísticas de los amplificadores de línea: Una entrada. Una salida de RF. Un atenuador regulable de entrada. Una fuente de alimentación. Algunos modelos, permiten el control de pendiente de la ganancia para compensar las pérdidas en la línea de distribución en función de la frecuencia.

Amplificador monocanal:

Dispositivo que amplifica un único canal.
El sistema amplificador utiliza tantos amplificadores como canales se desee recibir. Funciones de los amplificadores monocanal: Aumentar la amplitud de la señal del canal sintonizado. Ajustar el nivel de señal de salida mediante un regulador. Variar la ganancia. Selectividad (dB): capacidad del amplificador monocanal de rechazar los canales adyacentes que no debe amplificar. Cuanto mayor sea la selectividad, más selectivo y mejor será el amplificador. El fabricante indica para que canal se especifica la selectividad (N+1, N+2 o N+3). Elementos típicos de un sistema de amplificación monocanal: Fuente de alimentación, carga de 75 ohm, puente de señal, puente de alimentación. La alimentación de los amplificadores se realiza mediante una fuente de alimentación que suministra la corriente de alimentación necesaria para los amplificadores mediante un puente. Los amplificadores monocanal usan la técnica Z de automezcla de entrada y salida. Disponen de dos entradas y dos salidas que permiten la conexión en cascada de varios amplificadores mediante puentes diseñados para tal efecto. Cuando una entrada o una salida no se usan, es necesario adaptarla con una impedancia de 75 Ω.

Principio de funcionamiento de un amplificador monocanal:

La señal de entrada se conecta con una de las entradas del amplificador, que la distribuye al resto de amplificadores. Cada amplificador elimina todos los canales menos el sintonizado. Cada amplificador amplifica el canal sintonizado. Cada amplificador mezcla el canal sintonizado con el resto de canales de salida.

Amplificadores de banda ancha:

Amplificador de banda ancha: dispositivo que amplifica varios canales simultáneamente, normalmente una banda entera. Tienen una o varias entradas para cada banda (BI, FM, BII, UHF y FI). Las entradas son regulables para realizar la ecualización por bandas. Tiene la fuente de alimentación eléctrica incorporada. El amplificador de banda ancha incorpora entradas de FM (BII), DAB (BIII), UHF (2 entradas independientes) y FI (satélite). Central de amplificación programable: dispositivo con diferentes amplificadores independientes para amplificar separadamente los canales de UHF y permitir la ecualización de cada canal. Amplificador de interior de vivienda: amplificador para instalaciones individuales o colectivas de pequeñas dimensiones. Se diferencia de los amplificadores de banda ancha en el número de entradas y en una tensión máxima de salida menor.

Mezcladores:

Dispositivo que recibe distintas señales de entrada y las distribuye a la salida por un solo cable. Carácterísticas básicas de un mezclador: Pérdidas de inserción o de paso: atenuación que sufre la señal al atravesar el mezclador. Rechazo entre entradas o desacoplo: interferencia que puede provocar una entrada en otra entrada. Cuanto mayor sea el desacoplo mucho mejor.

Filtros:

Tipos de filtros usados en TV: Filtros paso-canal: filtros paso banda que solo dejan pasar un canal. Se fabrican de una o dos entradas. Los filtros de dos entradas actúan como mezcladores. Filtros trampa o filtros supresores de canal: filtros banda eliminada que eliminan un único canal, dejando pasar a todos los demás. Los filtros supresores de canal se usan para eliminar algún canal que se recibe a la entrada de la antena. Carácterísticas principales de los filtros: Margen de frecuencias: canales afectados. Pérdidas de inserción: atenuación que presenta el filtro frente a la señal. Nivel de rechazo al canal adyacente o atenuación del canal eliminado: según el tipo de filtro.

Utilización de un filtro supresor de canal:

Se usa un filtro trampa en un amplificador de banda ancha para eliminar un canal que interfiere en otro de nivel más débil, que proviene de otra dirección situado a la misma frecuencia.

Atenuadores:

Atenuador: dispositivo que disminuye el nivel de señal cuando es necesario equilibrar señales o evitar saturaciones en los amplificadores. Los amplificadores proporcionan una tensión máxima de salida que al sobrepasarla se produce distorsión en la señal de salida. Cuando el nivel de entrada al amplificador de una o varios canales es alto, se usan atenuadores para minimizar la señal. Los atenuadores tienen un conector a cada lado para ser intercalados en la red de distribución o en el cable de bajada de la antena. Tipos de atenuadores: Atenuadores de atenuación fija. Atenuadores regulables: permite variar la atenuación entre un valor máximo y mínimo (0 – 20 dB) mediante un tornillo de ajuste.

Utilización de un atenuador:

Si el nivel de la señal de entrada de una de las antenas es demasiado elevado, es necesario atenuarlo (20 dB) antes del amplificador.

Procesadores de canal:

Procesador de canal o conversor: dispositivo que convierte un canal de entrada en otro de salida de frecuencia diferente. Basado en la combinación de las frecuencias de entrada con un oscilador interno, generando diversas combinaciones de frecuencia, seleccionando la frecuencia deseada mediante el filtrado de la salida. Los conversores también usan la técnica Z de automezcla de entrada y salida. Carácterísticas básicas de los conversores: Bandas de conversión: banda del canal de entrada y banda del canal de salida. Margen de tensión de entrada: para poder realizar la conversión. Tensión máxima de salida: que puede suministrar. Usos de los procesadores de canal: Convertidores de frecuencia: la frecuencia del canal de entrada es distinta de la frecuencia del canal de salida. Amplificadores: el canal de entrada y el de salida son de la misma frecuencia.

Moduladores:

Modulador: dispositivo que genera un canal de RF a partir de señales de audio y vídeo en banda base. La señal en banda base puede venir de distintos dispositivos (una cámara de vídeo convencional, un reproductor de VHS o DVD). Estos dispositivos permiten añadir servicios de vídeo diferentes a los recibidos por la antena. Parámetros básicos de los moduladores: Canal RF de salida. Carácterísticas de la codificación de la señal de vídeo (compresión). Nivel de salida. Aplicaciones básicas de los moduladores: Sistemas de vídeo comunitario. Distribución de la señal de videoportero. Distribución de la señal de cámaras de vigilancia de los servicios de seguridad por la red de TV.

Transmoduladores:

Transmodulador: dispositivo para distribuir los canales de televisión en las instalaciones usando una modulación diferente a la original. El transmodulador más usado es el transmodulador DVB-S/COFDM. El transmodulador convierte las emisiones libres de TV satélite digital y las distribuye como canales de TDT para que le usuario pueda sintonizarlas en su receptor de TV sin necesidad de un decodificador satélite externo. Un transmodulador DVB-S a COFDM: Recibe un transpondedor digital de TV satélite con los formatos de modulación QPSK (DVB-S) o 8PSK/QPSK (DVB-S2). Demodula para obtener el paquete de transporte MPEG-2. El paquete de transporte MPEG-2 se modula con la técnica COFDM según el estándar DVB-T, convirtiéndose en un canal TDT en la banda de VHF/UHF. La programación de cada módulo transmodulador comporta hacer las siguientes configuraciones: Selección de los parámetros del canal de entrada (frecuencia de canal, modulación de la señal, etc.) Selección de los parámetros del canal de TV de salida (frecuencia portadora, carácterísticas de la modulación de salida, etc.). A continuación de los módulos de transmodulación debe existir un amplificador que adecue el nivel de salida a la demanda de la red de distribución. Tipos de amplificadores: Amplificadores de banda ancha. Amplificadores monocanal con técnica Z. Amplificadores monocanal sin técnica Z.

Fuentes de alimentación:

La mayoría de los elementos de las instalaciones de distribución de señal de televisión terrestre son pasivos y no necesitan alimentación. Pero hay algunos elementos activos que necesitan ser alimentados para su correcto funcionamiento. Las fuentes de alimentación usadas suministran una corriente continua de 24 V y se conectan a la red de distribución eléctrica de 230 V de corriente alterna. Si el número de elementos que se deben alimentar es elevado, hay que asegurarse de que la fuente de alimentación es capaz de suministrar la corriente necesaria para la alimentación de todos los componentes. Algunos amplificadores llevan incorporada una fuente, pero otros necesitan una fuente externa para su funcionamiento.Red de distribución:Red de distribución: se encarga de que la señal de televisión recibida en la antena y procesada por el equipo de cabeza llegue al usuario final. Principales elementos de la red de distribución: Distribuidores. Repartidores. Tomas de usuario. PAU. Línea de transmisión (cable coaxial). Las carácterísticas de la señal de televisión determinan el tipo de línea de transmisión a usar para la distribución de la señal de TV. Carácterísticas básicas de la señal de televisión: Corriente muy débil. Frecuencia muy elevada. Carácterísticas del medio de transmisión a usar: Alta inmunidad a las interferencias externas. Atenuación baja. El cable coaxial reúne estas dos carácterísticas.
Líneas de transmisión:
Líneas de transmisión: cables coaxiales de bajada desde la antena hasta el receptor de televisión. Estructura de un cable coaxial: Conductor central puede ser: cobre electrolítico, cobre estañado, cobre plateado o acero cobreado, está rodeado por una material aislante o dieléctrico. Material aislante o dieléctrico suele ser de polietileno o teflón y está rodeado por un conductor cilíndrico (malla de tejido conductor trenzado y que realiza las funciones de masa). Conductor externo que suele ser una malla metálica y está protegido por una capa de plástico para proporcionar aislamiento exterior. Cubierta externa aislante que suele ser de PVC, polietileno, teflón, poliuretano, etc. Se suele decir que hay un cable para cada aplicación. 91 Los cables coaxiales usados en la distribución de la señal de TV están normalizados y tienen una impedancia carácterística de 75 Ω. Parámetro carácterístico de los cable coaxiales: Atenuación: se expresa en dB/100 m (atenuación de un cable de 100 m). La atenuación depende de la frecuencia. El fabricante suministra el valor de la atenuación por bandas de televisión.

Conectores de cable coaxial:

Formas de conexión del cable coaxial: Conexión fija: la fijación se realiza mediante tornillos o bridas. Uso: uníón de la antena con el cable coaxial de bajada de una instalación. Conexión no fija: usa conectores para facilitar la conexión o desconexión del cable de la instalación. Existen en el mercado diferentes tipos de conectores que mantienen el apantallamiento entre los cables coaxiales. Todos los conectores tienen una versión macho y otra hembra para facilitar la conexión del cable coaxial. Principales conectores que se usan en las instalaciones de antenas: Conectores CEI. Conectores F.

Repartidores:

Repartidor (distribuidor): dispositivo que distribuye la señal a diferentes salidas, generando varias líneas de bajada en las instalaciones colectivas a partir de una sola entrada. Los fabricantes usan símbolos funcionales más que símbolos normalizados. Número de salidas: valores típicos de 2, 4 y 6 salidas. Pérdidas de inserción o de paso (Li): atenuación que sufre la señal a su paso por el repartidor. Valores típicos de 2 a 8 dB según el número de salidas. Aislamiento o rechazo entre salidas: capacidad de rechazo de una interferencia producida en una salida sobre las demás salidas. Valor típico de 25 dB. Estas carácterísticas solo serán válidas en el margen de frecuencias proporcionado por el fabricante.

Derivadores:

Derivador: dispositivo que suministra una o varias ramificaciones a partir de una línea de distribución de bajada de señal, tomando una parte de la señal que circula por esta línea casi sin afectarla. Se usa para realizar derivaciones desde la línea principal hasta la instalación interior del usuario. El derivador es similar al repartidor, pero su función es diferente: El derivador tiene una salida de paso de la línea principal que se dirige a otros derivadores. El derivador tiene varias salidas de derivación a las tomas de usuario situadas en el interior de la viviendas. Carácterísticas principales: Número de salidas de derivación: valores típicos de 2 y 4 salidas. Pérdidas de derivación (LD): atenuación que sufre la señal a su paso por el derivador, cuando se dirige a una toma de usuario o vivienda. Valores típicos de 15 a 30 dB. Atenuación de paso o pérdidas de inserción (Li): atenuación que sufre la señal de la línea de distribución principal cuando atraviesa el derivador. Valores típicos de 0,5 a 4 dB. Aislamiento o rechazo entre salidas: capacidad de rechazo de una interferencia producida en una de las salidas sobre las demás salidas. Valor típico de 30 dB.

Tomas de usuario:

Tomas de usuario (BAT): dispositivo situado en la vivienda que permite la conexión del receptor de TV a la red. BAT: base de acceso terminal (denominación ICT). Tipos de tomas de usuario: Tomas finales: elementos encargados de entregar la señal al usuario para aplicarla al TV. Tomas de paso: elementos que además permiten que la línea continué hacia otra toma. Símbolos normalizados de las toma de usuario: Tipos de tomas de usuario según su función: Tomas de usuario solo de TV. Tomas de usuario de TV y FM. Tomas de usuario para la recepción de señal FI (frecuencia intermedia). Principales carácterísticas de las tomas de usuario: Atenuación de derivación: atenuación que sufre la señal a su paso por la toma de paso. Atenuación de paso o pérdida de inserción: atenuación que sufre la señal a su paso por la toma. Rechazo o aislamiento entre tomas: capacidad de rechazo de una interferencia producida en una de las salidas sobre las demás salidas.

PAU:

PAU (Punto de Acceso al Usuario): elemento exclusivo de las instalaciones de ICT  Se usa para seleccionar la señal de uno de los cables de bajada que forman la red de distribución y dispersión de la ICT. En el PAU comienza la red doméstica del usuario. El PAU esta en el interior del domicilio del usuario y le permite la selección del cable de red de dispersión que desee. El PAU debe estar asociado a un repartidor que tenga suficientes salidas para permitir la conexión y servicio a las estancias de la vivienda, menos los baños y trasteros. En las ICT, la red interior del usuario debe estar distribuida en estrella. El PAU de las ICT permite seleccionar el cable de red de dispersión que se desee: TDT: la selección de uno de los cables de bajada es indiferente, porque la señal se distribuye por los dos ramales. TV satélite: la selección afecta al satélite que se desee sintonizar, porque por cada cable se distribuye una señal FI diferente. En una ICT, debe existir un PAU para cada usuario final (vivienda o local comercial). La normativa especifica que el PAU o el repartidor asociado al PAU tenga tantas salidas como estancias tenga la vivienda, porque se debe instalar una toma de usuario por cada estancia como mínimo. El PAU se comporta como un repartidor y su principal carácterística es la atenuación de paso. La instalación de la red interior de usuario se realiza en estrella a partir del PAU. Será necesario añadir a la salida del PAU un repartidor con el mismo número de salidas que estancias tenga la vivienda. PAU con repartidor integrado: Solo tiene la señal de uno de los ramales en cada toma de manera permanente. Como la instalación del equipo de cabeza satélite no es obligatoria, tampoco la distribución de las señales de TV satélite en el interior de la vivienda. Es suficiente que uno de los canales finalice en el PAU, mientras se reparte la señal del otro ramal.

Resistencias de terminación:

Las salidas y entradas que no se usan en una instalación de distribución de TV deben cerrarse con una resistencia de terminación de 75 Ω. Estas resistencias se encapsulan dependiendo del tipo de conector usado por el dispositivo.

Tipologías de redes en las instalaciones de distribución de la señal de TV:

El anexo I del reglamento de la ICT (RD 346/2011) especifica la estructura y las carácterísticas que debe reunir la red de distribución de la señal de TV. Todos los edificios construidos después de la entrada en vigor del reglamento deben tener la misma estructura. Los edificios construidos antes de la entrada en vigor del reglamento de la ICT pueden tener diferentes tipologías. Además las viviendas unifamiliares que no se rigen por el reglamento.

Instalación individual:

Tipos de instalaciones individuales para la distribución de la señal de TV: Sistema de distribución por cajas de paso: no se usa en las instalaciones colectivas porque no permite independizar la parte de la instalación de cada usuario. Sistema de distribución en estrella.

Análisis de una instalación individual:

Debido al amplio margen de frecuencias que cubre la banda de UHF, el análisis de la instalación individual debe realizarse para cada una de las bandas. Las carácterísticas de la toma de usuario usada y del cable coaxial están reflejadas en las tablas. El cálculo de las pérdidas de la red se calcula a partir del amplificador. Banda IV: análisis de la atenuación de la red para la frecuencia más baja (470 MHz). Cálculo de las pérdidas de la red para la toma más favorable (la de menos atenuación). Las pérdidas para el cable coaxial se calculan para la frecuencia de 470 MHz. El análisis indica que la toma más favorable es la toma A, con un nivel de señal de 67,14 dBμV. Banda V: análisis de las pérdidas para la frecuencia más alta (862 MHz). Cálculo de las pérdidas de la red para la toma más desfavorable (la de más pérdidas). Las pérdidas para el cable coaxial se calculan para la frecuencia de 862 MHz. El análisis indica que la toma más desfavorable es la toma B, con un nivel de señal de 61,45 dBμV.

Instalación colectiva:

Tipos de instalaciones colectivas según la red de distribución usada: Sistema de distribución mediante derivadores: existe separación entre las tomas de cada usuario. El mal funcionamiento de una toma de una vivienda no afecta al resto de la instalación. En el ejemplo, la señal se distribuye a un edificio de dos viviendas por planta y una sola toma por vivienda. La instalación interior del usuario puede adoptar cualquier configuración. Tipos de instalaciones colectivas según la red de distribución usada: Sistema de distribución mediante repartidores: usa un repartidor detrás de otro hasta llegar a las tomas de usuario de la instalación interior. Tipos de instalaciones colectivas según la red de distribución usada: Sistema de distribución mixto: el uso de repartidores conjuntamente con derivadores, es el diseño óptimo de la red de distribución. Se usan los repartidores para distribuir la señal entre las líneas verticales de bajada. Los derivadores se usan para distribuir la señal entre las viviendas de cada planta. La red de distribución de las instalaciones de ICT usa un sistema de distribución mediante derivadores. En una ICT se distribuyen la señal de TDT y la señal de TV de dos satélites, esto obliga a usar dos ramales de cable coaxial que finalizan en el PAU de la red interior del usuario. El PAU selecciona uno de los dos cables de bajada.

Red interior de usuario:

En una vivienda, la señal de TV se reparte entre diferentes tomas en la red interior de usuario. Sistemas de distribución de la señal: 1.Sistema en serie: sistema tradicional, anterior al reglamento de ICT. Sistemas de distribución de la señal: 2.Sistema en estrella: sistema actual. Total independencia entre las tomas de un mismo usuario. Atenuación equilibrada de la red. La atenuación de las tomas de cada planta es la misma, excepto por las pérdidas de la longitud del cable, que depende de la situación de las tomas. Todas las tomas son finales. La normativa actual obliga a una distribución en estrella de las tomas de usuario. Se usa un repartidor en la vivienda del usuario y para seleccionar el ramal del cable coaxial de bajada se usa un PAU. La distribución de la señal de TV en la red interior del usuario se realiza a partir de un PAU-repartidor de cuatro salidas, siendo una estructura en estrella. La vivienda tiene tres estancias: Hay tres tomas de usuario. Una de las salidas del repartidor se cierra con una resistencia de terminación. Las tomas usadas son toda toma final. Análisis de la red para las bandas IV y V de UHF: La atenuación de los componentes para la banda IV y la banda V se considera igual. La atenuación del cable coaxial se considera para una frecuencia significativa de cada banda.

El medidor de campo:

Medidor de campo: equipo de medida del nivel de la señal de TV en cualquier punto de la instalación, desde la entrada de antena hasta la toma de usuario. Se usa en la instalación y manteniendo de los sistemas de recepción y distribución de señal de televisión. El medidor de campo está diseñado para cubrir los márgenes de frecuencia de las bandas de difusión de TV terrestre (RF) y la salida de antena (FI) en los sistemas TVSAT. Muchos medidores tienen un indicador acústico para indicar el nivel de señal que se recibe durante el direccionamiento de la antena, sin ser necesario estar pendiente de la lectura del medidor.

Aplicaciones:

Situaciones de uso del medidor de campo: Sistema de captación: la medida de la señal a pie de antena permite identificar los canales que se reciben y el nivel de la señal (canales útiles y señales interferentes). Facilita el diseño de los elementos necesarios para la distribución de la señal recibida con la calidad adecuada. Permite realizar el apuntamiento óptimo de una antena terrestre o parabólica. Equipo de cabeza: ajuste adecuado del nivel de salida de los amplificadores. Red de distribución: medida de la señal en la toma de usuario para verificar la calidad adecuada de la señal. Garantizar la correcta instalación de los equipos que forman la red.