Inf.- und Kommunikationstechnik
Koaxiales Verteilungssystem - Teil 3: Multischalter und Signaldämpfungen
luk8/2010, 3 Seiten
Drehscheibe Multischalter Das einfachste denkbare Verteilsystem besteht aus einem durchgehenden Stück Koaxialkabel zwischen LNB und Receiver mit jeweils einem F-Stecker an den Enden. Diese Minimallösung ist im Prinzip für einen Teilnehmer und einen Satelliten ausreichend. Wenn jedoch mehrere Teilnehmer in mehreren Räumen unabhängig voneinander Satellitenprogramme von einem oder zwei Satelliten sehen wollen, sind zusätzlich Komponenten erforderlich, deren Wirkung man kennen muss, um eine technisch „saubere“ Anlage aufbauen zu können. Es wurde schon darauf hingewiesen, dass sternförmige Netztopologien zu bevorzugen sind. Dabei führt von jeder Teilnehmersteckdose ein eigenes Koaxialkabel zum Sternpunkt. Hier erfüllt der Multischalter die Aufgabe der individuellen Verteilung von 4 (Einsatellitenempfang) oder 8 (Zweisatellitenempfang) Sat-ZF-Spektren an jeden Teilnehmer. Welches der 4 (oder 8) Spektren auf seine Leitung aufgeschaltet wird, hängt von einer Signalisierung ab, die vom Teilnehmerreceiver über das Koaxialkabel „seinem“ Multischalterausgang übermittelt wird. Moderne Multischalter verwenden pin-Dioden-Anordnungen zum Schalten der Hochfrequenz und sind damit verschleißfrei. Bild zeigt das Prinzipschaltbild eines passiven (verstärkerlosen) Multischalters mit 4 Eingängen (oben) und 4 Ausgängen (unten), den man in Kurzform auch als 4/4-Multischaltertyp bezeichnet. Die an den Teilnehmerausgängen vom Receiver des Teilnehmers vorgegebenen Steuerspannungszustände werden wie folgt in entsprechende Schalterpositionen umgesetzt. · 14 V/0 kHz (14 V DC ohne überlagerte 22-kHz-Wechselspannungskomponente) Low Band Vertikal (LBV), · 14 V/22 kHz (14 V DC mit überlagerter 22-kHz-Wechselspannungskomponente) Low Band Horizontal (LBH) · 18 V/0 kHz (18 V DC ohne überlagerte 22-kHz-Wechselspannungskomponente) High Band Vertikal (HBV) · 18 V/22 kHz (18 V DC mit überlagerter 22-kHz-Wechselspannungskomponente) High Band Horizontal (HBH) Für mehr als 4 Sat-ZF-Ebenen sind zusätzliche Signalisierungsmöglichkeiten erforderlich. Das dazu verwendete Master-Slave-Kommunikationssystem DiSEqC1) wird in einem weiteren Beitrag im Zusammenhang mit dem Empfang von mehr als einem Satelliten eingehend beschrieben. Signaldämpfungen am Multischalter Bei seinem Weg durch den Multischalter wird das Signal gedämpft. Die meisten Multischalter sind aktiv, d. h. integrierte Verstärker wirken den Verteil- und Schaltverlusten entgegen. Außerdem steigt oft mit zunehmender Frequenz die Verstärkung (Preemphase). Damit wird dem frequenzabhängigen Dämpfungsverhalten des Koaxialkabels mit einer bestimmten Länge entgegengewirkt. Weil der Dämpfungszuwachs im Sat-ZF-Bereich (typisch 20dB@950MHz - 30dB@2150 MHz) bei guten Koaxialkabeln rund 10 dB beträgt, genügt eine Preemphase von 3 dB für etwa 30 m Kabel. Üblicherweise wird ein terrestrisches Antennensignal bis 860 MHz mit dem jeweiligen Sat-ZF-Spektrum zu jedem Teilnehmer durchgeschleift. Der Multischalter benötigt dafür einen 5. oder 9. Eingang. Zusätzlich zur Dämpfungsverzerrung der Sat-ZF-Bänder kommt es im Multischalter zu einem „Übersprechen“ von einem Sat-ZF-Band auf die anderen. Die Entkopplung der Bänder (Ebenenentkopplung) sollte so hoch wie möglich sein, etwa 20 dB und mehr sind in der Praxis anzutreffen. Auch die Teilnehmer sollten sich gegenseitig so wenig wie möglich stören können. Dafür sorgt eine hohe Teilnehmerentkopp-Trotz neuer Zugangsformen zum TV-System (z. B. über WLAN, Twisted-Pair- oder Glasfaserkabel) wird der größte Teil neuer Anlagen immer noch als koaxiales Verteilsystem aufgebaut. Die verwendeten Komponenten werden in dieser Beitragsfolge umfassend beschrieben. Antennentechnik Koaxiales Verteilungssystem Teil 3: Multischalter und Signaldämpfungen F a c h w i s s e n L e r n f e l d e r 6 - 1 3 LERNEN KÖNNEN 8/10 kHz kHz kHz kHz 14 V/ 0 kHz 14 V/ 0 kHz 18 V/ 0 kHz 18 V/ 0 kHz 14 V/ 22 kHz 14 V/ 22 kHz 18 V/ 22 kHz 18 V/ 22 kHz Low Band vertikal Low Band horizontal High Band vertikal High Band horizontal Prinzip eines Multischalters mit 4 Sat-ZF-Eingängen und 4 Teilnehmerausgängen Multischalter-Kaskade mit Vorverstärker für 3x8 Teilnehmer 1) Digital Satellite Equipment Control = Digitale Steuerung von Satellitenkomponenten lung, typisch sind Werte zwischen 20 und 25 dB. Bei kaskadierbaren Multischaltern Bild spielt die Stamm-Durchgangsdämpfung eine Rolle für den Pegel, den der nachfolgende Multischalter an seinem Eingang vorfindet. Stand-Alone-Multischalter kennen natürlich keine Durchgangsdämpfung. Bild fasst diesen Sachverhalt zusammen. Weitere Dämpfungen im Verteilsystem Nicht nur die Kenntnis der Dämpfungswerte des Multischalters ist für die Pegelplanung von Anlagen notwendig. Man muss auch wissen, wie stark alle anderen Komponenten im Signalpfad dämpfen. So kann rechnerisch ermitteln werden, ob an der Teilnehmerdose ein ausreichend starkes Signal zur Verfügung steht. Bild zeigt ein durchgerechnetes Beispiel (ohne terrestrisches Signal) mit allen notwendigen Angaben: · Ausgangspegel LNB, · Koaxialkabeldämpfung und -längen, · Auskoppeldämpfung des Multischalters (auch Verteildämpfung genannt), · Auskoppeldämpfung der Antennensteckdose. Wird dem Signalpfad gefolgt, kann man die Pegelwerte nachvollziehen. Es wird von einem Ausgangspegel des LNBs von 75 dBV ausgegangen. Die 5 m lange Koaxialverbindung zwischen Multischaltereingang und LNB-Ausgang dämpft am oberen Frequenzbandende (es wird immer dieser „worst case“ betrachtet) um rund 1,5 dB. Am Multischaltereingang steht deshalb ein Pegel von 73,5 dBV an. Dieser findet sich, um die Auskoppeldämpfung des Multischalters von 8 dB reduziert, an den Teilnehmerausgängen mit 65,5 dBV wieder. Bis zum Eingang der Breitband-Antennensteckdosen dämpft nun noch das Koaxialkabel längenabhängig mit 1,5 dB/5 m. Der Eingangspegel der rechten Dose beträgt wegen der 25 m Kabellänge somit 65,5 dBV - 7,5 dBV = 58 dBV. Wegen der angenommenen Verteildämpfung der breitbandigen Anschlussdose von 5 dB beträgt der Pegel am Dosenausgang 53 dBV. Da Satellitenreceiver einwandfrei in einem Pegelbereich von 45 bis 75 dBV arbeiten, sind die Ausgangspegel an den Dosen also im „grünen Bereich“. 10 LERNEN KÖNNEN 8/10 T LBV HBV HBH LBH terrestrischer Eingang Sat-ZF-Eingänge Kaskadenausgänge Teilnehmerausgänge Teilnehmerausgänge Auskoppeldämpfung Satellit Durchgangsdämpfung Satellit Auskoppeldämpfung terrestrisch Durchgangsdämpfung terrestrisch Ebenenentkopplung Teilnehmerentkopplung Dämpfungsverhältnisse an einem Multischalter Ein Verteiler mit n Ausgängen Ein Abzweiger mit n Ausgängen Pegelberechnungen an einer Multischalteranlage 65,5 dBV 62,5 dBV 57,5 dBV 65,5 dBV 65,5 dBV 65,5 dBV 10 m Koaxialkabel 15 m Koaxialkabel 20 m Koaxialkabel 25 m Koaxialkabel LNB 5 m Koaxialkabel 75 dBV 73,5 dBV 61 dBV 56 dBV 59,5 dBV 54,5 dBV 58 dBV 53 dBV Antennensteckdose Antennensteckdose Antennensteckdose Antennensteckdose Pegel- und Dämpfungswerte: LNB: 75 dBV @ 950...2150 MHz Multischalter: 8 dB Auskoppeldämpfung Koaxialkabel: (20 dB/100 m @ 950 MHz) 30 dB/100 m @ 2200 MHz Antennen steckdose: 5 dB Auskoppeldämpfung Multischalter ...... ...... Eingang pin pout Verteilausgänge 1 2 3 n Stammleitungseingang Stammleitungsausgang Abzweigausgänge ... ... n 2 1 Breitbandiger Verteiler mit Dioden in F-Ausführung (Beispiel) DC DC Breitbandiger Zweifachverteiler mit integrierten Dioden zur Gleichspannungsentkopplung F a c h w i s s e n L e r n f e l d e r 6 - 1 3 Antennentechnik F a c h w i s s e n L e r n f e l d e r 6 - 1 3 LERNEN KÖNNEN 8/10 Verteildämpfung Fortsetzung LERNEN & KÖNNEN Verteilen und Zusammenführen Auch in Multischalteranlagen, wo in der einfachsten Ausführung jeder Teilnehmer über eine eigene Zuführung an den im Sternpunkt befindlichen Multischalter angeschlossen wird, kann das Verteilen der Hochfrequenz eines Ausgangs an mehrere Antennendosen sinnvoll sein. Wenn z. B. im Wohnzimmer zwei oder mehr Antennensteckdosen installiert werden, lässt sich ein Receiver je nach Standort alternativ an die eine oder andere einstecken. Bei solchen Anordnungen, wo mehrere Dosen über einen Abzweiger oder Verteiler mit einem Multischalterausgang verbunden sind, darf nur jeweils ein Receiver betrieben werden. Sonst kommt es zu Konflikten bei der Auswahl von Satellit, Band und Polarisationsrichtung. Prinzipiell kann die Aufteilung der HF-Energie durch Verteiler (Bild ) oder Abzweiger (Bild ) erfolgen. Bei Multischalteranlagen muss dies gleichspannungsgekoppelt geschehen. Weil Abzweiger in der Regel den Zuführungspfad gleichspannungsmäßig unterbrechen, sind für solche Anwendungen Verteiler heranzuziehen. Im Verteiler sind für diesen Zweck im Signalweg Dioden integriert, die eine gegenseitige Gleichspannungskopplung der Receiver unterbinden. Dies sollte auch nicht möglich sein, weil nur ein einziger Receiver an die Dosen in diesem Multischalterzweig angeschlossen werden darf (Bilder und ) und damit keine gegenseitige Beeinflussung erfolgen kann. Die Entkopplung der Dosen ist deshalb unerheblich. Es ist zu beachten, dass an den Dioden in Flussrichtung etwa 0,7 V abfallen. Wegen der gekrümmten Diodenkennlinie kann es bei hohen Signalspannungen zu Intermodulationen kommen. Dieses Thema beschäftigt uns ausführlicher im Zusammenhang mit der Beschreibung von Verstärkern. Am komfortabelsten ist es, jeder Dose einen eigenen Multischalterausgang zu spendieren. Das treibt natürlich die Kosten für Multischalter und Kabel in die Höhe. Ersatzweise kann man nur die jeweils benötigte Dose am Multischalter anschließen, um Ausgänge zu sparen. K. Jungk
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- K. Jungk
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