KAPALI DEVRE TV KABLO SİSTEMLERİ

Elk. Müh. Kubilay GİRGİN PTT Uydu Hab. Merk. Müd.

GİRİŞ

Televizyon, video, müzik ve kamera görüntülerinin dağıtımının yapıldığı kapalı devre dağıtım sistemlerine günümüzde daha sık rastlamaktayız. Dağıtımı yapılan görüntünün kaynağı ister uydudan alınan yayının video ve ses sinyali olsun veya video teyp cihazından alınan sinyaller olsun ya da herhangi bir radyo yayını olsun, dağıtım sistem ve şebekesi yetersiz olduğu takdirde kullanıcılara kaliteli bir yayın ulaştırılamaz.

GENEL

Uydu anteniyle elde edilen yayınlar resim ve ses sinyalleri olarak ayrıldıktan sonra istenen banda ait kanallara modüle edilerek yerleştirilirler. Şebekeye tele vizyon programlarının ilave edilmesi gerektiği takdirde bu programlar yayınlandıkları kanallarda veya kanal çevirici birim kullanılarak değişik bir kanaldan uydu program larıyla beraber yayınlanabilirler.

Aynı zamanda şebekeye müzik yayınlarının ve radyo programlarının da eklenmesi mümkün olmaktadır. Temel kablo sistemi Şekil 1'de verilmiştir.

Temel sistemden görüldüğü üzere birimler; dağıtım birleştiricisi, transmisyon yükselteci. hat yükselteci, bölücü ve 75 ohm'luk yüklerden oluşmaktadır. *

I. DAĞITIM BİRLEŞTİRİCİSİ

Dağıtım birleştiricisi, yukarıda bahsedilen modüle edilmiş sinyalleri birleştirerek tek kablo üzerinden yayınını sağlayan geçiş birimidir. Birleştiricide dikkat edilecek dört temel unsur bulunmaktadır. Bunlar; izolasyon; frekans karakteristiği ve düzgünlüğü; transfer kaybı (insertion loss).

a) izolasyon

Birleştirici ve bölücü elemanları tanımlamada kullanılan, sinyal kalitesini direk olarak etkileyen önemli faktör lerden birisidir. Şekil 2'de basit bir birleştirici görül mektedir. İki girişli bir birleştiricinin pratik kullanımda, iki çıkışlı bir bölücüden farkı yoktur.

Şekil 2'de görülen 1 nolu girişten A sinyali uygulandığı takdirde, istenmeyen sinyallerin aynı zamanda 2 nolu giriştede oluşarak uygulanacak olan diğer sinyali etkilediğini görürüz. Aynı olumsuz etki, iki nolu girişe verilecek olan B sinyali tarafından 1 nolu girişte oluşmaktadır. İstenilen sinyalin 3 nolu çıkıştaki seviyesi ile istenmeyen sinyalin diğer girişteki seviyesi arasın daki fark, girişler arası izolasyonu verir ve birim olarak desibel (dB) ile ifade edilir. Kaliteli bir birleştirici (bölücü) 20 dB'den daha iyi bir izolasyon sağlar.

Birleştiricinin çıkışının 75 ohm olması en önemli

uanaı 23 ,

! s,

W

*

kanal 7i , ' T ) h> T

hat «rtfcö d; jer bölücü

kanal

r~

transmisyon bölücü

abcnelere

amfisi

O— kapama

75 Ohm.

O TV m

transfer kaybı

1S (aktarım)

A

.. ^

İ2otasyon

\ >/

B

v/ "—

K fV\

Şekil 1 : Temel kablo sistemi 510

Şekil 2: 2 girişli birleştirici ELEKTRİK MÜHENDİSİJĞ1 365

noktalardan birisidir. Eğer bu koşul tam olarak sağlanamıyorsa, girişimler arası izolasyon kötüleşip 6 dB'ye kadar düşebilmededir. Kablo sisteminde birleştiricinin çıkışı transmisyon yükseltecinin girişi ile kapatılmıştır. Birleştiricilerin kabul edilebilir asgari izolas yonu sistemde kullanılan modülatör ve yükselteçlerin özellikleri ile ilişkilidir. Birleştiricilerdeki düşük izolasyon, modülatörlerden üretilen sinyalin diğer modülatörün çıkışını etkileyerek intermodülasyonun oluşmasına se bep olur. Televizyonda oluşacak görüntü bozulması, görüntü üzerinde eğik çubukların ve çizgilerin oluşması ve netliğin bozulması şeklinde ortaya çıkar.

Birleştiricideki düşük izolasyon olasılığı göz önünde bu lundurularak, modülatörlerin RF çıkış katlarında band geçiren filtrelerin kullanımı ve modülatör yükseltecinin doğrusal bölgede çalıştırılması ile sistem tasarım saf hasında önlem alınabilmektedir, llerki safhalarda herhan gi bir sorun ile karşılaşılmaması için birleştirici ve bölücülerde 14 ila 20 dB'lik bir izolasyon kaliteli bir görüntü için yeterli bulunmaktadır.

b) Frekans Karakteristiği ve Düzgünlüğü Birleştiricilerde frekans karakteristiği Şekil 3'de görülen ölçüm aletleri ve bağlantı şekli kullanılarak ölçülür, ölçümün amacı birimin değişik frekanslardaki tepkime sinin ne şekilde olduğunun bulunmasıdır. Svveep generator istenilen frekans bandını, genliği sabit olacak şekilde tarar. Spektrumanalizor kullanımı ile de birimin taranan frekans bandındaki kayıpları ölçülebilmektedir.

birieştirilse dahi kolaylıkla düzeltilebilir. Birleştiriciden dolayı oluşacak kayıplar, sinyallerin değerleri içerisinde transmisyon yükseltecine ulaşmasına engel olmamalıdır. Kullanımdaki yükselteçlerde, sinyallerin gürültü seviye sinde alınıp tekrardan, gürültüyle birlikte güçlendiril memesi için, girişe uygulanılacak olan sinyalin en düşük seviyesi 0 dBmV (60 dBuV) olmalıdır. B,u limitin altında, gürültüyle birlikte güçlendirilecek olan sinyaller, dağıtım şebekesinin aboneleri tarafından netliği bozularak izle necektir.

Şekil 41e 8 girişli bir birleştirici görülmektedir. 11 dB'ye yakın bir kaybı olan birleştirici, çıkış gücü +35 dBmV (95 dBuV) olan modülatörlerin çıkışlarını birleştirmektedir. Dolayısıyla sinyaller transmisyon yükseltecine 24 dBmV (84 dBuV)'luk bir seviyede ulaşırlar.

kanal 25 k. 27 k. 29

kuramsal aktarım teorik transfer kaybı

I .=10 LOG N

k .39

Şekil 4: 8 girişli birleştirici ve aktarım kaybı

sweep genera tor

kapama 7S0hm.

spektrum analitör ItayıUm)

Şek» 3: Frekans karakteristiği ölçümü

Birleştiricinin frekans karakteristiğinin kullanım bandında düzgün olması gerekmektedir. Değişik kanatlardaki TV sinyallerinin televizyonlara ±/ 1 dB limitleri arasında ulaşabilmesi için sistemde kullanılan birleştirici ve bölücülerin karakteristiklerinin kontrol edilmiş olması gerekmektedir. c) Transfer Kaybı

İki veya daha fazla sinyal birleştirildiğinde çıkışta belirli bir ölçüde kayıp oluşur. İkili birleştiricide bu durumu ince lersek, her iki girişten uygulanan sinyaller birleşti rildiğinde çıkışta her iki sinyalde 3 dB kayıp ile oluşurlar. N tane girişi olan bir birleştirici (veya çıkışı olan bölücü), teorik olarak 10 Log N'lik bir kayıp verir. Pratikte ise re zistiv özelliklerinden dolayı 1 ile 2 dB arası kayıpta teorik olarak bulunan değere eklenir. Transfer kaybı çok kanal

Sistem tasarımı yaparken, kullanılacak olan birleş tiricinin giriş sayısının, daha sonraki sistem genişleme olasılıklarını karşılayacak şekilde, normal ihtiyaçtan faz la olacak şekilde düşünülmesi tercih edilmelidir.

M. TRANSMİSY ON Y ÜKSELTECİ

Transmisyon yükseltecinin görevi, sinyallerin gücünü artırarak, dağıtım sistemindeki kablolarda ve pasif birimlerde oluşan kayıpların bertaraf edilmesidir. VHF veya UHF bantlarında taşınan sinyaller, kullanıcı televizyon girişlerine, 0 dBmV ile 10 dBmV seviyeleri arasında ulaşacak şekilde, transmisyon yükseltecinde güçlendirilmelidir.

Dağıtım tek bir bina için düşünülüyorsa, tek bir yükselteç bütün dağıtım şebekesi için yeterli olabilir. Dağıtımın büyük boyutlarda yapılması düşünülüyor ise (tatil siteleri, uydu kentler, lojmanlar) gerekli yerlerde dağıtım yükselteçleri (hat yükselteçleri) kullanılmak suretiyle kaliteli bir yayın dağıtımı yapılır.

Yükselteç seçiminde önemli olacak özellikler aşağıda belirtilmiştir. Bu özellikler; a kazanç b kazanç kontrolü c yükselteç doğrusallığı d amfi çıkış kapasitesi e sinyal/gürültü oranı

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 365

a) Kazanç

Y ükselteçlerdeki kazancın dağıtım sistemlerindeki önemini belirtmiştik. Şimdi ise yükselteçlerde verilebilecek olan kazancın sınırlarına bakalım. Y ükselteçlerde çok yüksek bir kazanç, veya düşük bir kazanç sağlayarak sistemde oluşturulacak etki aynı derecede zararlıdır. Bir örnekle ele alacak olursak, (Şekil 5) birleştirici çıkışımızın +20 dBmV olduğunu düşünelim. Sistem tasarımı sonucunda ise, dağıtım şebekesine giriş seviyemizin 40 dBmV olması gerektiğini bulalım. Elimizde kazancı sabit ve 50 dB olan bir yükseltecimiz olsun. Sistemde kullanıldığı zaman fazladan 30 dB'lik bir kazancımız olacaktır.

îT

Dağıtım **

'20dBmV

> iOdBmV

Seki 5: Uygun kazanç seçimi

Bu durumda iki seçeneğimiz olmaktadır. Sinyali yükseltece girmeden önce zayıflatmak veya çıkışından sonra zayıflatmak. İlk seçeneğimizde sinyal 1 0 dBmV seviyesine düşecek ve bu seviye ise yükseltecimizin giriş seviyesi için çok düşük olacaktır. Bu da görüntünün kalitesini düşürerek gürültülenmesine neden olacaktır. Eğer zayıflatıcı, yükseltecin çıkışına konacak İse, çıkışda oluşacak 70 dBmVluk seviye, bozuluma (distor siyona) ve kanallar arası girişime (channel inter modulation) neden olacaktır. Bu sorun yükseltecin giriş ve çıkışlarında zayıflatıcı kullanılmasıyla çözümlenebilir. Başlangıçta kazanca uygun yükselteç seçilerek, sorun ortaya çıkmadan çözümlenmesi daha uygundur.

b) Kazanç Kontrolü

Dağıtım sisteminde yüksek frekanstaki sinyallerin kayıplarının da yüksek olacağını düşünürsek, kullanıcıya sinyallerin eşit seviyelerde ulaştırılması için, yüksek frekanslı sinyallerin daha fazla güçlendirilerek şebekeye verilmesi gerekmektedir. Bu işlemin yapılması için de Tilt" yükselteç ve kablo egalizörleri kullanılmaktadır. Büyük bir dağıtım şebekesinde döşenmiş kablolarda, 400 m veya daha fazla metrede bir, birden çok noktada düzeltme gerektirebilir. Aynı konuda diğer bir seçenek ise Tilt" zayıflatıcılar kullanarak düşük frekansları uygun seviyelerde kompanse etmektir.

c)Y Qks«lteç Doğrusallığı

Y ükselteç doğrusallığı, yükselteç çıkış seviyesinin belir tilen 2. ve 3. dereceden bozulumlara oranlanması diye tanımlanır. Doğrusal olmayan bir ortamda birleştirilen vi deo sinyalleri ve bunların güçlendirilmesi sonucu oluşan bozuluma göre esas sinyallerin oranları en az 50 dB ol malıdır. Bozulmanın görüntüdeki etkisi, bir kanal izlenir ken diğer bir kanalında aynı anda hayali olarak geri plan da görünmesidir. En kötü hali tek bir kanalda iki ayrı ka

nalın izlenebilir olmasıdır.

Sistem performansını etkileyen ikinci bir faktör ise birleştirilen yayınların, ikiden fazla olması halinde olur. Bu defa oluşan birleşik üçlü parazit (Composite Triple Beat) video taşıyıcı frekanslarının 20 kHz ile 30 kHz yakınında oluşup, gürültülenmeye neden olurlar. Televizyondaki görüntüden tesbit edilmesi zordur; normal gürültüyle karıştırılabilinir. En belirgin özelliği, resim taramasında oluşan, devamlı hareket halinde olup netliği bozan, değişik renklerde oluşabileri ince kıpırtılardır. Sorun şebekeye çok sayıda kanalın eklenmesiyle artar. Sistem kurulurken birleşik üçlü parazit seviyesi, video taşıyıcı seviyelerinden en az 50 dB düşük tutularak sorun ortaya çıkmadan çözülebilir.

d Y ükselteç Çıkış Kapasitesi

Y ükselteç çıkış kapasiteleri; belirtilen sayıda giriş sinya linin çıkışta bozulma olmaksızın ulaşacağı azami güç se viyelerini ifade eder. Y ükselteçler, azami güce ulaşmadan (Satürasyona Sokulmadan) doğrusal bölgede çalıştırıldığı takdirde, görüntüde hissedilir bir bo zulma olmayacaktır. Doğrusal bölgede çalışmanın ayrıca başka avantajı da daha önce ele alınan 2. ve 3. derece bozulumları azaltmasıdır. Genel olarak, yükselteç çıkış seviyesinin 1 dB azaltılması; 2. bozulum oranını 1 dB, 3. derece bozulum oranını 2 dB daha iyileştirecektir.

e Slnyal/Gürültû Oranı

Sistemde, sinyallerin dağıtılacağı transmisyon yükselteç girişinde gerekli seviyelerin oluşturulması tamam landıktan (ortalama, 10 dBmV) sonra yükseltecingürültü katsayısı (noise figüre), sistemin sinyal/gürültü oranını, olumsuz yönde etkilememektedir.

Sistem tasarımında esas alınacak sinyal/gürültü oranı 45 dB ile 50 dB arasında olmalıdır. Eğer birden fazla yükselteç dağıtımda kullanılıyor ise, hepsinin ayrı ayrı sinyal/gürültü oranı üzerindeki etkisi hesaplanmalıdır. Zayıflayan sinyali güçlendirecek olan tekrarlayıcı yükseltecin gürültü katsayısı ve girişindeki sinyal/ gürültü oranı, diğer uçtaki benzer yükselteçte sağlanıyor ise sistemin sinyal/gürültü oranı 3 dB düşecektir. Dağıtımda kullanılan yükselteçlerin sayısı arttıkça, yükselteçlerin gürültü katsayılarının ilk yükseltece etkisi logarKmik olarak azalacaktır.

III. DAĞITIM KABLOLARI

Dağıtım merkezinden, kullanıcı televizyonlarına kadar şebeke dağıtımı koaksial kablo vasıtasıyla yapılır. Küçük çaptaki bina dağıtımlarındaki en önemli nokta koaksial kablonun sistemle uyuşması için 75 Ohm'luk empedans değerinin bulunmasıdır. Piyasadaki kabloların çoğu 50 Ohm olarak üretildiği için kullanıcının sistemde 75 Ohm'luk empedanslı kabloyu kullanması gerekir.

Kablonun merkez iletken kısmıyla, dış yalıtkan arasındaki izolasyon maddesi katı veya köpük olabilir. Köpük tür kablolarda kayıplar daha az olmakla birlikte, zedelenmesi söz konusu olduğundan montajı daha zordur. Kablo seçiminde dikkat edilecek konular: zayıflama, frekans karakteristiği (RF Uyuşumu);

a Zayıflama

Kablo dağıtımı sırasında oluşan zayıflamalar kaba bir yaklaşımla kanal frekanslarının karekökleri ile doğru orantılıdırlar. Tablo Vde değişik türdeki kabloların beş ayrı frekanstaki zayıflamaları dB/100 m. olarak gösterilmiştir.

örnek olarak VHF 3. kanal (55.25MHz) ile VHF10. kanal (210.25MHz) arasındaki zayıflamayı bulmaya çalışalım.

^VHFIO^VHFS) " 1 9 5

Standart çıkış seviyesi ile nakledilen TV sinyalleri 10. kanal da 3. kanala göre 2 kat daha fazla zayıflamaktadır.

Yüksek frekanslardaki aşırı zayıflamalardan dolayı Tilt Bastırması" tekniğinin uygulanması gerekmektedir.

örnek olarak, bir bölücünün çıkışında 15 dBmV/kanal'lık seviye ile çıkış yapıp TV setlerine 200 m.'lik köpük RG 59 ile ulaştığımızı varsayalım. Belirtilen uzunluktaki kabloda oluşan zayıflamayı 3. ve 10. kanal için yaklaşık olarak hesaplayacak olursak 12 dB ve 25 dB buluruz. TV setlerine ulaşacak sinyal seviyeleri ise 3. kanal için 3 dBmV, 10. kanal için ise 10 dBmV olacaktır. 3. kanal için yeterli sinyal seviyesi elde edildiği halde, daha yüksek kanallarda TV algılama seviyesinden (TV receive window) düşük sinyaller ulaşacağı için gürültülü ("kartı") görüntü oluşacaktır.

« ö — £,/ li RG—11/U SİO — S9 SU

a. j 5» V

*> .9 es

1 • > i?

/« *. J

i *^ e. 17./ ^7 A

Jtt/ &&*!» *l& s * /'SO ./ B.".. .. i"

İ ,J5

J m *J ?

.,.

f

*J . KİS

J .»S 1 .O»

< . »S

J~

• i . • Jİ ^ * • e^

.i ^ I: J to

& . 3>t>

3 . 75

,

J iT

Z 6f e. a: s

•,. / . •

+ •**

* değerler 100 mdeh kablo kayıplarını dB erişinden göster • /Tektedir .

Tabtol: Bazı kablo tipleri VB frekans karakterleri

Bu gibi durumlarda Tilt Tekniği" kullanılarak, çıkışta 10. kanal seviyesini 15 yerine 28 dBmV yaparak tüm sinyal lerin televizyonlara aynı seviyede ulaşması sağlanır.

b RF Bütünlüğü

Kullanımdaki koaksial kablonun dağıtımdaki sinyalleri amacı dışında, havadan yaymaması için kablo kılıfının RF izolasyonunu yeterli ölçülerde sağlaması gereklidir. Aynı zamanda, yetersiz izolasyon havadaki yayınların kablo dağıtım şebekesine sızmasına izin vermekte ve televizyon izlenmesi sırasında hayalet görüntü oluşmaktadır. Eğer yayın dağıtımı yapılacak binada, daha önceden dağıtım kablosu mevcut ise; kablonun kontrolü, yayınların sağlıklı bir şekilde televizyonlara ulaştırılması için gereklidir. Kontrol için aşağıda belirtilen yöntem uygulanır.

* Dağıtım kablo girişi uygun bir kapama ile kapatılır.

* Abone televizyonunun bulunduğu yerde, spekturum analizör veya alan kuvvet metre (Field Strenght Meter) kullanılarak havai yayınların kablodaki sinyal şiddetleri ölçülür.

Hayalet görüntünün oluşmaması için, eğer havai yayın kablo şebekesine aynı kanaldan verilecekse; ölçülen sinyal seviyesi, yayının televizyona ulaştırılacağı seviyeden 55 dB daha düşük olmalıdır.

Eğer kablo şebekesinde değişik bir kanal kullanıla caksa; ölçülen sinyal seviyesi, yayının televizyona ulaştırılacağı seviyeden 45 dB daha düşük olmalıdır.

Kablo izolasyonunun dışında, havai sinyallerin dağıtım şebekesine sızmasına neden olacak sebeplerden bazıları aşağıda belirtilmiştir.

Kullanılan konnektörlerin, çoğunlukla F tipi, uygun şekilde kablo ile bağlantısının yapılmadığı hallerde;

Kabloyu saran iletken ceketin kopması ve zedelenme si halinde;

Televizyonlar ile dağıtım prizleri arasındaki kablo kon nektörlerinin uygun şekilde bağlantısı yapılmadığı tak dirde;

Havai yayınları dağıtımda kullanan, istenmeyen yayın lan izole etmeyen sistemler;

Bilhassa havai yayınların devreye verilmesiyle oluşturulacak olan kapalı devre yayın sisteminde uydu yayınları, video yayınları kamera çekimleri ve müzik yayınlarında bulunabilir. Bu tür sistemlerde televizyon anteninin dağıtım şebekesine girişinde izolasyonu yüksek olan birleştirici kullanılmalıdır. Aksi takdirde, kapalı devre olarak yapılan yayın, birleştiriciden yansıyarak televizyon anteninden çevreye yayılacaktır.

IV. SONUÇ

Kapalı devre dağıtım sistemleri günümüzde geniş kullanım alanları bulmaktadır. Bu kullanım itibarıyla da alt yapı yetersizliğinden ötürü istenmeyen sonuçlar doğurabilmektedir. Sistem projelendirme veya seçimi aşamasında alınacak tedbirler ve doğru kararlar sonucunda Herki safhalarda oluşabilecek istenmeyen sonuçlar engellenmiş olacaktır.

V. KAY NAKLAR (1) BAYUN & GALE. Ku Band Satelüte TV: Theory, Installatbn and Repair SAMS Sept 1986. (2) SAMUEL Y. LIAO. Micrpvrave Devices And Circuits.

Prentk» Han 1985. (3) EARTH STATION TECHNOLOGY. INTELSAT 3rd. rev. Nov.

1987. (4) NEXUS ENGINEERING CORP. Headend Design. (Catalog). (5) M/A COM OMNI SPECTRA. Microwave Components

1985 1986 (Catalog). (6) BELDEN ELECTRONICS CATVCable Catalog. (7) CABLERIE SENEFFOISE CATV LAN Cables Catalog.