Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Шумы и помехи в медных цифровых трактах SDI

В рубрику "Оборудование для радиовещания" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

ЛЭС-ТВ, ООО

Шумы и помехи в медных цифровых трактах SDI

Переход на цифровые способы передачи сигналов лишь на первый взгляд делает тракт на базе медной кабельной линии простым, надежным и помехозащищенным. Цифровые сигналы, по своей сути, - те же аналоговые, только более высокочастотные и широкополосные. Они, так же как и аналоговые, подвержены влиянию помех, но внешние проявления помех могут быть иными.
Владимир Куземко
Технический директор ООО "ЛЭС-ТВ"

В цифровых трактах искать источник помехи на порядок сложнее по сравнению с аналоговыми. Определенную помощь оказывает измерение джиттера или ширины раскрытия глазковой диаграммы, но не у всех подобные измерители есть, да и помогает оно лишь в случае стационарных шумов. Поэтому столь важно соблюдение общих принципов построения тракта.

Основных источника помех два - электромагнитные радиочастотные и "земляные", вызванные разностью напряжений земель источника и приемника сигналов.

ВЧ-наводки на тракт

Источники: сотовые телефоны, переносные рации, близкорасположенные передатчики. Сама по себе коаксиальная линия на основе качественного кабеля идеально защищена от ВЧ-наводок в силу своей симметричной конструкции. Слабые места такой линии - это места нарушения симметрии и неоднородности в оплетке. Особенно опасны такие помехи на расстоянии менее метра от входного разъема приемника сигнала в конце линии. Причем чем длиннее линия, тем сильнее эффект. Особенно подвержены устройства, поддерживающие и SD, и HD. Еще хуже - с 3G, они более широкополосные и оснащены более глубокой АРУ на входе.

Дело в том, что в конце длинной линии (в зависимости от кабеля это может быть и 400 м для SD/ASI и 200 м для HD) сам сигнал ослаблен во многие десятки, а то и сотни раз и почти неразличим на фоне шумов (если смотреть обычным осциллографом). Для приема такого сигнала на входе любого цифрового устройства стоит широкополосный (от 1 до 6 ГГц) входной усилитель с системой частотнозависимой АРУ с максимумом усиления до 40-50 дБ (!) на верхнем краю диапазона. При большой длине линии АРУ включает усиление на максимум, пропорционально повышая чувствительность к внешним ВЧ-помехам. В таких условиях любой ВЧ-передатчик, расположенный рядом со слабым местом тракта, может стать источником непредсказуемой помехи. Сама помеха может быть за пределами спектра сигнала и не искажать сигнал непосредственно.

Как всегда в ВЧ, влияние помехи будет изменяться загадочным образом в зависимости от любых обстоятельств: положения человека рядом, соединения приборов и оплетки кабеля в стойке и т.п. Пример такой проблемы - консоль с приборами, рядом рабочий стол, на нем лежит мобильный телефон в 10 см от передней панели MPEG-кодера. Никто ничего не трогает, но каждые 30 минут все дергается. Лечится убиранием или выключением телефона.


Переносные рации "убивают" тракт на расстоянии 20-60 см, в зависимости от мощности, длины линии, близости к входному разъему и рабочей частоты.

Убирать подальше источники помех, укорачивать линию, устанавливая повторители (конечно, в зависимости от типа кабеля, грубо - для гарантированной помехозащищенности в любых условиях - не более 150 м для SD/ASI, 50-70 м для HD), использовать фильтры из ферритового кольца с намотанным на него коаксиальным кабелем - так называемые продольные трансформаторы. Примеры подобных серийно выпускаемых устройств - фильтры серии FT от "ЛЭС-ТВ" и изделия, называемые Ground Loop Eliminator, например от американской фирмы Allen Avionics. Эти устройства не разрывают землю, не обеспечивают гальванической развязки входа и выхода, а лишь создают препятствие на пути ВЧ-тока помехи, распространяющегося по оплетке кабеля. Обычные ("поперечные") трансформаторы, обеспечивающие гальваническую развязку, от ВЧ-помехи защищают слабо.

Земляные помехи от сильноточной коммутации и земляных токов от ИБП

Эта помеха, на порядок более низкочастотная, также идет по оплетке кабеля, но в отличие от первой ее можно увидеть осциллографом. Также она поддается логическому анализу. У нее всегда есть один или несколько источников, гальванически связанных с трактом (обычно это устройство с шумным импульсным источником питания типа компьютера или ИБП). Эти помехи лежат в диапазоне от десятков килогерц до единиц мегагерц. От них хорошо помогают классические широкополосные трансформаторы, например серии TR от "ЛЭС-ТВ".

Установка такого трансформатора в цифровой линии позволяет резко уменьшить влияние помех, связанных с "землями", однако за счет локального нарушения симметрии экранирующей оплетки несколько повышает чувствительность к ВЧ-наводкам. Применение трансформаторной развязки необходимо при обеспечении грозозащиты, которая эффективно работает при разрыве земляной цепи. Типичная применяемая комбинация - грозозащита на базе газовых разрядников FZ-4V с трансформатором TR-11SD или комбинированные устройства серии TRZ, объединяющие разрядники, полупроводниковую защиту и трансформатор.

Общие рекомендации:

  1. При проектировании медных трактов следует избегать участков большой, близкой к предельной протяженности. Для большой протяженности используйте повторители или замените медный кабель на оптику.
  2. На входе аппаратной, неблагополучной с точки зрения ВЧ-помех, предусмотрите применение "продольных" трансформаторов.
  3. При подаче сигнала на передатчик или другое "грозоопасное" устройство предусмотрите устройства грозозащиты на выходе аппаратной.
  4. При риске значительных разностей напряжений земли (например, в ПТС) или при наличии широкополосной земляной помехи предусмотрите обычные широкополосные трансформаторы (например, TR-110HD).
  5. При полной непроходимости тракта начните с отключения всех ненужных в данный момент устройств, гальванически связанных с трактом, попробуйте уменьшить длину кабеля или разбейте линию на 2 куска применением повторителя сигнала.
  6. При возникновении периодической помехи проанализируйте возможные источники, постарайтесь заметить синхронность помехи с работой каких-либо устройств.
117246 Москва,
Научный пр., 20 стр. 2
(технопарк "Слава", внутр. тел. 444)
Тел.: (499) 995-0590
Факс: (499) 995-0590
E-mail: info@les.ru,
www.les.ru

Опубликовано: -2013
Посещений: 10129

Статьи по теме


  Автор
Владимир Куземко

Владимир Куземко

Технический директор ООО "ЛЭС-ТВ"

Всего статей:  1

В рубрику "Оборудование для радиовещания" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций