KABLOLU TV SİSTEMLERİNE GENEL BİR BAKIŞ

KABLO TV SİSTEMLERE GENEL BİR BAKIŞ

damı olan John VValson, dükkanının çatısına yerleştirdiği antenden yarar sağlayamayınca dağın tepesine bir anten kurmuş ve kaliteli sinyal al mayı başarmıştı. Olası müşterilerini gösteri için antenin yanına götüren Walson, müşteriyi sinyale değil, sin yali müşteriye getirme düşüncesi ile, elektrik direklerini kullanarak anten den dükkanının vitrinindeki televiz yona tel çekti. VValson'un televizyo nundaki görüntüyü gören insanlar, dağdaki antene bağlanması koşulu ile TV seti siparişi verdiler. Bir za man sonra pek çok TV seti ana an tene bağlandı. 1949 yılında VValson, çiftli kurşun anten telini eşeksenli (koaksiyel) kablo ile değiştirdi. 1952 yılında VValson, New York istasyon larından da yayın alma izni alarak Mahanoylulara daha çok kanaldan seçim yapma olanağı vermiş oldu.

Aynı dönemde Lansford'da bir gru bun kurduğu Panther Valley TV şir keti de tepeye kurduğu antenden kasabaya sinyal taşımıştır. Mr. VVal son ve Panther Valley şirketi ilk Kablo TV sistemi kurma onurunu paylaşmışlardır.

K ablo TV sistemlerin amacı, yüksek binaların gölge yap ması, elverişsiz yeryüzü şartları ve alan şiddetinin yetersiz olması gibi dış etkenler ne deni ile zayii alınan TV ve radyo ya yınlarının daha iyi alınmasını sağla maktır.

RuhsarKAZAK(*)

KABLO TV SİSTEMLERİN TARİHÇESİ

İlk Kablo TV sistemler ABD'de Phi ladelphia'nın kuzeybatısında yakla şık 80 mil mesafede olan, Appalac hian dağları ile çevrili Mahanoy kentinde ve Pannsylvania, Lans ford'da geliştirilmiştir.

1947 yılında, Mahanoy kentinde, Philadelphia televizyon istasyonla rından kaliteli sinyal alınamadığı için TV seti satmakta zorlanan bir işa

(*) Elektro. Müh. EMG Mühendislik Ltd. Şti.

Önceleri toplu antenli televizyon anlamına gelen CATV (Community Antenna TV) olarak adlandırılan bu sistemler, kablo kullanımının yay gınlaşması ile kısaca Kablo TV ola rak adlandırılmışlardır.

1947 yılından günümüze, havadan TV sinyallerinin yayılması ve alıcıla ra ulaştırılması konusunda oldukça önemli gelişmeler olduğu açıktır. Ancak her yeni gelişme gibi bera berinde bir çok sorunu getirmesine rağmen, Kablo TV sistemleri yüksek frekanslarda, çok kanallı yayınların elverişsiz koşullarda taşınması için şimdilik en uygun çözüm olarak gö rülmektedirler.

UZAY DALGALARI İLE ÇOK KANALLI TV Y AY ININDAKİ GÜÇLÜKLER

Uzay dalgaları ile TV yayınlarında standart kanallar VHF'de 47 68 MHz arasında 7 MHz'lik 11 kanal ve UHF'de 470 860 MHz arasında 8 MHz'lik 49 kanaldır.

Her birisine aynı güç verilen yüksek frekanslı bir sinyal, düşük frekanslı bir sinyalden daha çabuk zayıflar.

Yayınların kaliteli olabilmesi için yüksek frekanslı kanallar daha güç lü yayın yapmalı veya daha yakın olmalıdır. Daha güçlü yayın maali yetin artması, istasyonun yakın ol ması ise iletişimde kısıtlamalar de mektir, özellikle 470 860 MHz'de atmosferin yutucu özelliği arttığın dan bu banddaki kanalların ya çok güçlü yayın yapması ya da sinyalle rin sık aralıklarla yükseltici antenler den geçirilmesi gerekir.

Alıcı antene gelen güç, alıcı ile verici arasındaki uzaklık r olduğunda, Lsu

47ir ile ters orantılıdır. Yayıcı antenden ışınlanan enerjinin uzayda dağılması sonucunda, alıcı antene ulaşan dalga gücündeki güçsüzleş meyi açıklayan Lsu desibel cinsinden şöyledir. Lsu = 32,5 + 20 logf(MHz) + 20 logr(km) (dB) serbest uzay kaybı 50 MHz'de 66,4+20 log(knı) (dB) iken, .790 MH2'de 90,45 + 20 logr(km) (dB)'ye çıkar. Bu nedenle yüksek frekanslarda atmosferden kaliteli yayının maaliyeti yüksektir veya ya yın alanı dardır.

Kablo TV sistemler, VHF'de 104 174 MHz ve 230 300 MHz arasında "s" bandı olarak adlandırılan özel kanalların TV yayınları için kullanıl masını sağlayarak VHF'de kanal sa yısının artmasına olanak sağlar. Ay rıca, aynı frekanslarda farklı yönler den gelen sinyalleri alıp kanal dönü şümü yaparak abonelere ulaştırır.

ABO'de doğa koşullarının zorlaması ile 1947'lerde geliştirilen, Avrupada son 10 yılda yaygınlaşan bu sistem ler, ülkemizde de kurulmaya baş lanmıştır.

Bu yazının amacı, kısa bir sürede yaygınlaşacak, pek çok kişi için bilinir hale gele cek olan bu sis temler hakkında genel bir bilgi ver mektir.

KABLO TV SİSTEMLERİN ELEMANLARI

Bir Kablo TV sisteminin ana ele manian şunlardır:

"Kilometrelerce alanda bir TV sistemi kurulmak isteniyorsa, birden fazla Dağıtıra

Merkezi kurulması gerekecektir.

1 Ana Dağıtım Merkezi Dağıtım Merkezi (Main Headend Headend) 2 Trank Sistemi 3 Dağıtım Sistemi (Distribution System) 4 Bina İçi Dağıtım Bütün Kablo TV sistemlerde hemen hemen aynı olan bu birimleri tanıt maya başlamadan önce, sistemler arasındaki farklılıklara değinilecek tir.

KABLO TV SİSTEMLERİN FARKLILIKLARI

1 Anten Alanının Ana Dağıtım Merkezi'ne Uzaklığı: İdealde ikisi birbirine çok yakın olmalıdır. Ancak, antenlerin en iyi sinyal alabilecekleri yerde olması, Ana Dağıtım Merkezi nin abone yoğunluğuna uygun bir noktada olması gerekliliği bazen, ikisi arasında kilometrelerce mesafe olmasına neden olur. Bu durumda sinyaller, kablo ile, eğer mesafe çok fazla ise mikro dalga röleleri ile Ana Dağıtım merkezine aktarılır.

2 Anten Alanları Sayısı: Bazı du rumlarda özel bir sinyalin alınması nın güçlüğü, birden fazla anten alanı olmasını gerektirebilir.

3 İklim: Yerleşim alanının koşulları sistemin nasıl tasarımlanacağını et kiler. Örneğin, büyük bir tuz gölü yakınında özel kablo kullanılmalı ve açıktaki cihazlar korozyona karşı korunmalıdır. Eğer sistemin kurul duğu yerde ısı değişiklikleri çok fazla ise bu duruma uygun tasarımlanmış cihazlar kullanılmalıdır.

4 Topografya: Açık arazide sinyal taşima ile büyük bir şehirde yüksek binalara sinyal dağıtmak farklıdır.

5 Dağıtım Merkezi Sayısı: Kilomet relerce alanda bir TV sistemi kurul mak isteniyorsa, birden fazla Dağıtım Merkezi kurulması gerekecektir. Bu durumda Dağıtım Mer kezlerinden birisi Ana Dağıtım Merkezi olarak adlandırılacak ve diğer lerinin davranışlarını be lirleyecektir. Merkezler birbirine yüksek kapasi teli eşeksenli veya fiber kablolarla bağlanacaktır (Süper Trank).

6 Dağıtım Merkezi Cihazlarının Tip ve Miktarları: Sistemin ihtiyaçlarına göre alıcı lar, işleyiciler, modüla tör ve demodülatörlerin tip ve miktarları deği şecektir.

ANA DAĞITIM MERKEZİ DAĞITIM MERKEZİ

Bütün sistemin en önemli, en karmaşık parçası olan Dağıtım

228 382 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

oluşur. Yükselteçler arasında kulla nılan tek malzeme düşük kayıplı yüksek frekans kablosudur. Kazanç ve kablo kaybı daima aynıdır. Yük selteçler ve aralarındaki seri bağ lanmış kablo beraberce "tekrarlanan trank uzunluğu" olarak bilinirler. Trank hattına pasif cihaz bağlana maz, çünkü bu durum özellikle dü şük frekanslarda görünür yansıma lar yaratabilir. Trank kabloları ge nellikle 3/4 inch çapında eşeksenli kablolardır.

Anten alanını Ana Dağıtım Merkezi ile ya da Dağıtım Merkezlerini birbiri ile bağlantılandıran Trank hatları "Taşıyıcı Trank Hatları", Dağıtım Merkezi ile Dağıtım sistemi arasın daki hatlarsa "Dağıtıcı Trank Hatları" diye adlandırılırlar.

TİPİK BİR KABLO TV SİSTEMİ

Merkezi, sistemin çekirdeğidir. Farklı kaynaklardan alınan veya alıcı istasyonundan fiber optik kablo ya da mikrodalga hatları ile gelen veya yerel olarak üretilen sinyalleri siste me sokar.

Dağıtım Merkezi istenmeyen bir yı ğın girişimlerin içinden son derece zayıf olan yararlı sinyalleri toplayan, seçen, yükselten, düzenleyen, dö nüştüren, tayin eden, anahtarlayan, birleştiren, test eden, alarm gönde ren ve son olarak da bütün gerekli sinyalleri doğru sırada oluncaya ka dar birleştiren, bir çeşit bütün işlerin elemanıdır.

Sanki bir tren istasyonu gibi düşü

nülebilir. Gelen sinyaller, giden sin

yaller, emirler ve talimatlar.

Yan bilgisayarlar, şebekeden aldık

ları bilgiyi, Dağıtım Merkezine sü

rekli olarak rapor eder ve dönüşte

yeni talimatları alırlar. Dağıtım Şe

bekesinden geri gelen kanallar,

kendi

belirlenmiş

mikro

işlemcilerine gönderilir, dönüştürü lür, test edilir ve aynı zamanda Da ğıtım Şebekesindeki abonelere ileti lir.

Havadaki nem ve çevre ısısı sürekli olarak denetlenip değerlendirilir, gerekirse kontrol devreleri parabolik çanak antenin kar ve buzdan ko runması için binlerce Watt'lık ısıtıcı ları harekete geçirir. Trank yüksel

teçleri kablodaki ters akışlar hakkın da sürekli bilgi almak ve Dağıtım Merkezinden gönderilen pilot sinyali beklemek gereği duyarlar. Bir bilgi sayar raporu giriş sinyalinin olmadı ğını hemen bildirir, ilgili mantık dev resi karar verir. "Alarm kırmızı ışık" gerekli sinyalleri gönderir.

TRANK SİSTEMİ Trank sistemi, yaklaşık 1 km. den fazla uzaklıkları birleştirme işini ya par. Sistem, uygun yayın yükselteç ierinin seri olarak bağlanmasından

Yükselteçler arasındaki RF kablo su, yükselteçlerin kompanse ede bileceği iki özelliğe sahiptir. Kablo kayıpları frekansa bağlıdır. Bu kaybı karşılayabilmek için, her trank yük seltecinin girişinde, tamamıyla zıt frekans karşılık eğrisi ile bir denge leme devresi ayarlanır. Bu da bütün frekans seviyelerinin yükselteçlerin gerçek aktif bölümünün girişinde aynı olması demektir. Kablo kaybı trank yükseltecinin kazancından daha az olduğu zaman, yükselteç girişine bir zayıflatıcı yerleştirilir. Ay rıca kablodaki kayıplar sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklıktaki her santigrad değişime karşılık %0,2 oranında de ğişir. Bu sebeple, trank yükseltecine

birleştirilen bir cihaz, yükseltecin ötesindeki kablonun anlık sıcaklıkla rını tesbit etmeli ve kazancı buna göre azaltmalı ya da çoğaltmalıdır. Kazançtaki değişiklikler düşük fre kanslarla karşılaştırıldığında yüksek frekanslar için fazla olmalıdır. Kulla nılan cihaza otomatik seviye ve eğim kontrolü (Automatic Level and Slope Control ALSC) denir. ALSC için gerekli referans sinyali, Dağıtım Merkezindeki diğer sinyal lerle birlikte, sabit seviye ve fre kansta sinyali Trank'a gönderen pi lot üreticileri ile sağlanır. Bir "Trank"ın özelliği pilot regüleli olma sıdır. Eğer pilot regüle sistemi kulla nılmazsa o zaman Trank değil Da ğıtım Hattı olur.

Dağıtım Hatları abone alanına yayıl mıştır. Üzerinde pilot regüle edilme

"Dağıtım Hadlanndaki sinyalin zayıflamasu gönderilecek kanal sayısına, kaskad bağlı yükselteç sayısına, sıcaklık değişikliklerine bağlıdır"

miş, kaskad bağlanmış yayın yük selteçleri, abone dağıtım yerleri (Tap offs, taps, multitaps) ile birlikte dağıtım şebekesini oluştururlar. Da ğıtım Hatları genellikle 1/2 veya 0,412 inen çapında eşeksenli kab lolardır.

Dağıtım Hatlarındaki sinyalin zayıf laması, gönderilecek kanal sayısına, kaskad bağlı yükselteç sayısına, sı caklık değişikliklerine bağlıdır. Hattaki seviye ayarlamaları, ortala ma kablo sıcaklığı elde edilinceye kadar bırakılmamalıdır. Bir hattın hesaplanmasında ve/veya seviye nin günün yanlış saatinde ya da yılın yanlış mevsiminde ayarlanmasın dan kaynaklanan tipik hatalar; so ğuk ortam koşullarında çapraz bin dirim (kros modülasyon), sıcak or tamlarda bozuk görüntü olarak or taya çıkar. Bir hattın maksimum uzunluğu temel olarak kablodaki sı caklığa bağlıdır ve açık havada dö

DAĞITIM MERKEZİ

ü

SİNY AL BİREŞTİRİCİ

ANTEN ALANI

TRANK Y ÜKSELTECİ

HAT GENİŞLETİCİ YÜKSELTEÇ

YEREL FM RADYO

İSTASYONLARI

SİNY AL MERKEZİ ALANI

TRANK HATTI

ABONE I HATTI.

DAĞITIM HATTI BÖLÜCÜ

GROUND BLOCK

UYUMLANDIRMA TRAFOSU

TVSETI

230 382 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

sendiği zaman bu uzunluk kısa tu tulmalıdır.

BİNA İÇİ DAĞITIM

Dağıtım sistemindeki abone dağıtım yerlerinden (Tap offs, Splitters) abone hattı ile binaya gelen sinyal ler, genelde ev yükselteçlerinden geçirilerek aboneye ulaştırılırlar. Abone hattı genelde 1/2 inch çapın da eşeksenli kablolardan oluşur. Dış zırhı olmadığı için Trank ve Dağıtım Hatlarına göre daha esnektir. Modern Kablo TV sistemlerinde 47 450 MHz frekans aralığı tümüyle aboneye gönderilmektedir. Bu du rumda abonenin "kablo ayarlayıcı" (tüner) diye adlandırılan özel bir te levizyon setine sahip olduğu kabul edilmektedir. Televizyondaki bu ye nilik, özel kanalları da almayı müm kün kılmaktadır. Bundan başka bu TV setleri girişime neden olmaya cak şekilde ardışık kanalları da ka bul edecek şekilde tasarımlanmış tır.

Eğer abonelerden bir kısmı sadece standard TV setine sahipse bu du rumda istenilen kanala çevirmek üst noktadaki çevirici setinden mümkün olacaktır. Bu da abonelerin tüner için değiştirilmeleri aksi taktirde de TV setleri içine tüner monte edilmesi demektir.

Ev Dağıtım Şebekesinde en yeni ve geleceği olan konfigürasyon adresle nebilir bir paket anahtarlama sistemi veya abonenin kendisi tarafından uzaktan kontrol edilebilen abone çe virtcisidir. Gerekli elemanların tümü "yıldız nokta" "mini yıldız" diye adlan dırılmıştır.

DAĞITIM SİSTEMİ ELEMANLARI

Dağıtım Sistemi Elemanları, sinyal akışını bölme, yönlendirme ve son landırma işlevlerini yerine getiren cihazlardır. Eşeksenli kablo da dahil olmak üzere bütün pasif cihazlar enerjiyi Kablo TV sistemden alırlar. Eşeksenli kablonun en önemli iki karakteristiği zayıflama ve empe dans uyumudur. Bu nedenle iyi em pedans uyumu sağlayan cihazlar kullanılır.

Kablo TV sinyallerini sonlandırır, böler ve yönlendirirken iyi empe dans uyumu sağlayan bazı aletler şunlardır:

İKİ YOL Ginş S * v /

N. ÇlklŞ

ÜÇ YOL Gınş (^^\

DÖRT YOL ç,Kış

Gırış

^X^*

\ ^ Çıkış

Şekil 1 a

6,5 dB

6.5 dB 6,5 dB

3.0<JB

10dB 6.5 dB

Şekil 1 b BÖLÜCÜ (SPLITTER)

Giriş

rSinyal Akışı

\

) Tap

Şekil 2 Yönlendirme Bağlaçları

S*—N.

Çıkış .

Dört yol *

iki yol

Şekil 3: Abone Dağıtım Yeri

—/ * N—

Sekiz yol

'Yıldız" Yapı

Şekil 4: Şebeke Tasarım Modelleri

lerin iç ve dış iletkenleri arasında 72Q direnç vardır.

ŞEBEKE TASARI MODELLERİ

Kentlerde su, gaz, elektrik devreleri tipik dağıtım sistemleridir. Bu sis temlerde toplam akışın bir kısmı her eve dağıtılır. Yani bu sistemler ağaç yapılıdır. Telefon şebekelerinde ise her abone santral aracılığı ile birbi riyle bağlantılıdır. Yani telefon şebe keleri yıldız yapılıdır. Kablo TV ebe kelerin ise bu iki prensibin birleştiril diği yapılardır.

1 BÖLÜCÜ (SPLITTER): Kabloda ki sinyalin ikiye, üçe veya dörde bö lünmesi gerektiği zaman bölücü kullanılır. Bölücü, çıkış uçlarında 75Q karakteristik empedansı sağla yarak giriş gücünü bölen bir devre dir.

Giriş sinyalini üçe, dörde bölen bö lücü'ler ikiye bölen bölücülerin bir bileşkesidir. Üçe bölmek için önce ikiye, sonra bir bacak daha ikiye bölünür. Her bir bacaktaki kayıp 3,5 dB'dir.

2 Y ÖNLENDİRME BAĞLAÇLARI: Bir miktar sinyalin yönünü değiştir mek için kullanılır. Ayrıca yönlendir me bağlaçları, test noktalarından test cihazları için sinyal sağlamada da kullanılır. En önemli özelliği tek yönlü sinyal iletmesidir. Bu özelli ğinden dolayı hattı yansıma ve giri şimlerden korur. Giriş, çıkış ve mus luk (Tap) bacakları vardır. Yaklaşık olarak 1 dB sinyal kaybına neden olur. Bir yönlendirme bağlacı, bir

yükseltecin parçası olabileceği gibi tek başına kendi kabında bir birim de olabilir.

3 ABONE DAĞITIM Y ERİ (TAPS MULTİTAPS TAP OFFS): Sinyalin bir kısmını aboneye gön dermek için abone kablosuna yer leştirilen bir birimdir. İki, dört veya sekiz çıkışlı olabilir. Sadece yeteri kadar sinyalin alınması gerektiğin den dolayı, değişik zayıflama de ğerlerinde yapılırlar.

4 UY UMLANDIRMA TRAFOSU

75Q olan eşeksenli kablo empe dansı ile 30İ2 olan standart TV alıcısı giriş empedansını uyumlandırmak için kullanılır.

5 SONLANDIRICILAR (TERMINATORS) Eşeksenli kalboyu kendi karakteris tik empedansında uyumlandırmak için kullanılır. Genellikle terminatör

KAY NAKLAR

1 • "Electronics Engineers Handbook" Donakd G. Fınk, McGraw Hill, 1975

2 "Berlin PTT'si açık oturum notları" 9 10 Haziran 1981, Berlin

3 "Cable Television Technology" Kenneth T. Deschler,

A "Alman Posta İdaresi (DBP) Dok ümanı" "TV ve Uydu Yayınlarının Kablo ile Dağıtımı Sempozyumu" 1 12.1988, ANKARA

5 "KA THREIN VVERKE KG Antennen Electronic" Profesyonel Kablo TV Sistemleri, TV ve Uydu Yayınlarının Kablo ile Dağıtımı Sempozyumu" 1.12.1988, ANKARA.

6 "SIEMENS" Kablo TV Sistemle rinde Kullanılan Kablolar, "TV ve Uydu Yayınlarının Kablo ile Dağıtımı Sempozyumu" 1.12.1988, ANKARA

7 "CABLE TELEVİSİON SYSTEMS" Yüksek Lisans Tezi Yeşim DEMİR BURAN, ODTÜ EE Müh. Böl, 1991

8 "Çankaya Kavaklıdere Kablo TV Dağıtımı" Lisans Bitirme Projesi Ruhsar KAZAK, HÜ EE Müh Böl, 1984

LUFTEN AİDATLARINIZI

ZAMANINDA ÖDEYİNİZ...

232 382 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ