Sistemas de Distribuição de CATV e Antenas Coletivas

O objetivo deste tutorial é conhecer os componentes utilizados em sistemas de distribuição de CATV (TV àcabo) e antenas coletivas, usadas para a recepção de sinal de TV analógica e de TV digital, bem comoprojetar uma rede de distribuição. (Versão revista e atualizada do tutorial original publicado em 15/03/2004)

Edson Gusella Jr. Engenheiro Eletrônico pela Unicamp e Mestre em Engenharia Eletrônica pelo INPE. Atou no desenvolvimento de equipamentos para satélite de coleta de dados ambientais no INPE e nodesenvolvimento de produtos para CATV e Antena Coletiva, nas faixas de VHF e UHF, tais como antenas,tomadas, divisores, amplificadores de distribuição, boosters, moduladores, conversores e filtros. Atua como Consultor, realizando acessoria, cursos e treinamentos, nas áreas de distribuição de sinal einstrumentação de medida de CATV e TV Digital e, também, como Professor de Engenharia naUniversidade de Mogi das Cruzes (UMC) na área de Telecomunicações.

Categoria: TV e Rádio

Nível: Introdutório Enfoque: Técnico

Duração: 15 minutos Publicado em: 20/07/2009

1

Sistemas de Distribuição: Antenas Coletivas e CATV

A recepção de sinais TV em prédios de apartamentos é feita através de antenas coletivas colocadas no topodo edifício como representado na figura a seguir. Este sistema de distribuição pode ser também utilizado para distribuição de sinais de outros sistemas comoCATV (TV a cabo) ou de um circuito interno de TV do prédio, ou mesmo do sinal de TV digital, que estásendo disponibilizado no Brasil.

O sinal de TV é distribuído aos apartamentos utilizando-se uma ou mais prumadas (linhas de descida desinal), da qual se extrai uma fração do sinal para fornecer ao usuário. Apresenta-se a seguir os componentesprincipais deste sistema.

Antenas As antenas normalmente utilizadas em sistemas de antena coletiva são monocanais ou multibandas. Asantenas multibandas recebem todos os canais transmitidos numa mesma direção, não sendo possível ajustarum canal de forma independente dos demais. As antenas monocanais de VHF são projetadas para recepçãode um único canal de TV. Assim para se receber um conjunto de 7 canais de VHF é necessário 7 antenas,uma para cada canal. Isso é feito para otimizar a recepção de cada canal. Já para receber os sinais de TVdigital é preciso de uma antena multibanda de UHF, pois os sinais de TV digital são transmitidos nesta faixade freqüência.

2

Misturadores São utilizados para misturar e equalizar sinais de TV provenientes de diversas antenas ou de outros sistemascomo CATV (TV a cabo) ou de um circuito interno de TV do prédio, ou mesmo do sinal de TV digital. Aforma de se adicionar os sinais de TV Digital, que estão na faixa de UHF, aos sinais de VHF é empregandoum misturador de VHF + UHF. Não se deve utilizar misturadores de canais convencionais de UHF paradistribuição de TV Digital. Isso ocorre por que os sinais de TV Digital são transmitidos em canais adjacentes,um ao lado do outro.

Este equipamento possui várias entradas, cada qual com um filtropassa canal e um atenuador variável para ajustar o nível do sinal docanal na saída. Assim é possível obter um conjunto de canais, todoscom o mesmo nível de sinal.

Amplificadores de Potência Amplifica o sinal aplicado na sua entrada para que o nível na saída seja suficiente para compensar as perdasocorridas no sistema de distribuição. Em sistemas de distribuição para antenas coletivas este sinal está nasfaixas de VHF e UHF, que vão de 54 a 216 MHz e de 470 a 800MHz. Quando os sistemas de distribuição são utilizados para sistemas de CATV osamplificadores utilizados podem ser do tipo push-pull. Os amplificadores de CATV empregam um módulo amplificador híbrido e possuemajustes de nível e de inclinação, que serve para compensar a característica seletivadas perdas em cabos coaxiais. Alguns destes possuem amplificadores para os canais de retorno de CATV, queficam na faixa de 5 a 42 MHz. Estes canais de retorno servem para transmitir a informação do usuário para acabeceira do sistema. São empregados normalmente para transmissão de dados e utilizados em sistemas deInternet rápida.

Tomada Blindada (Tap)

3

Utilizada na distribuição dos sinais nas prumadas. É composta de umaacoplador direcional que retira uma parcela do sinal que passa pelatomada. A figura mostra os principais parâmetros envolvidos. A característica quenomeia uma tomada é quanto de sinal ela acopla da linha principal: ALT: acoplamento, que é uma medida da atenuação da linha.AP: atenuação de passagem.AI: atenuação de isolação. A tabela a seguir apresenta características típicas de tomadas encontradascomercialmente (Valores em dB).

ALT AP AI

6 dB 2 dB 22 dB9 dB 1,3 dB 24 dB12 dB 1,0 dB 27 dB16 dB 0,6 dB 30 dB20 dB 0,5 dB 35 dB24 dB 0,5 dB 39 dB27 dB 0,5 dB 42 dB30 dB 0,5 dB 45 dB

Cabo Coaxial Para levar os sinais recebidos pelas antenas até os usuários, o meio de transmissão utilizado nas instalaçõesde CATV e antena coletiva é o cabo coaxial de 75 Ohms. Não se devem empregar linhas de fita, que emboramais baratas, são linhas de transmissão abertas com impedância de 300 Ohms e não são compatíveis com osdemais equipamentos. A atenuação que o cabo coaxial introduz no sinal que por ele passa é proporcional ao comprimento do caboe à freqüência do sinal. Isso quer dizer, por exemplo, que os canais de UHF sofrem maior atenuação que oscanais de VHF. Por esta razão é preciso utilizar cabos de boa qualidade, com baixas perdas em UHF, paraque o sinal de TV Digital chegue com o nível adequado de sinal aos usuários. A atenuação dos cabos coaxiais dependem basicamente de 2 parâmetros: o diâmetro do cabo e o materialdielétrico que separa o condutor central, chamado de "vivo" ou "alma" do cabo, e o condutor externo,chamado de malha. Quanto maior o diâmetro, menor a atenuação e quanto menor a constante dielétrica do material, menor aatenuação. Os cabos de 75 Ohms para distribuição de sinais de TV com as menores atenuações no mercadohoje são os cabos do tipo "celular", como, por exemplo, o RGC-59, o RGC-06 e o RGC-11. A tabela a seguir apresenta as perdas típicas, em dB/m, de alguns cabos coaxiais:

4

50 MHz 210 MHz 450 MHz 600 MHz

RGC-59 0,064 dB/m 0,131 dB/m 0,194 dB/m 0,220 dB/mRGC-06 0,053 dB/m 0,100 dB/m 0,144 dB/m 0,167 dB/mRGC-11 0,027 dB/m 0,056 dB/m 0,085 dB/m 0,100 dB/mRG-59 B/U 0,081 dB/m 0,177 dB/m 0,271 dB/m 0,318 dB/m

5

Sistemas de Distribuição: Projeto

Apresenta-se a seguir o projeto de um sistema de distribuição em um edifício em que o sinal é distribuído apartir da cabeceira do sistema, que fica no topo do prédio. O objetivo do projeto é garantir que o sinal seja entregue aos usuários dos vários andares com,aproximadamente, o mesmo nível de sinal. Este objetivo é alcançado pela escolha das tomadas a seremutilizadas em cada andar, como exemplificado a seguir. A unidade utilizada para caracterizar os sinais é odB. Utilize o calculador do Teleco para converter em relação de potência.

Exemplo de dimensionamento Considere o caso de dimensionamento de um sistema de distribuição de TV para um prédio com as seguintescaracterísticas:

Distância (d) entre tomadas: 3 m.Atenuação do cabo coaxial na frequência utilizada: 0,133 dB/m.Nível de referência na saída para o sinal de TV: 0 dB.

Apartamento 1Para se determinar quais tomadas utilizar em uma distribuição, começa-sepela tomada no final da linha, ou seja, no apartamento 1. Deve-se utilizar, sempre que possível, a tomada de menor atenuação, que éa tomada de 6dB. Os níveis de sinal na tomada do apartamento 1 são portanto:

VT(1)= 0 dB eV E (1) = V T (1) + A LT (1) = 0 + 6 = 6dB

Apartamento 2 No apartamento 2 Vs será igual a VE(1) acrescida da atenuação no cabo coaxial. Atenuação no cabo = ac . d 1,2 = 0,133 dB/m . 3 m = 0,399 dB VS(2) = VE (1)+ atenuação no cabo = 6 + 0,399 = 6,399 dB Para uma dada tomada: VE= VS+ Ap e VT= VE- ALT A escolha da atenuação da tomada é um processo interativo. A primeira tentativa é repetir a tomada doandar de baixo. A segunda tentativa é a tomada seguinte de maior atenuação. O sinal é máximo quando ele sai da cabeceira, e vai sendo atenuado à medida que ele é distribuído. Portanto é de se esperar que as tomadas dos apartamentos próximos da cabeceira tenham uma atenuação dalinha para a tomada maior que a de um usuário que esteja mais distante, onde o sinal já está atenuado. O

6

objetivo é escolher a tomada com o VT mais próximo do nível de referência. Para tomadas de 6 e 9 dB obtêm-se:

ALT Ap VE VT

6 dB 2 dB 8,4 dB 2,4 dB

9 dB 1,3 dB 7,7 dB -1,3 dB

A tomada de 9dB será escolhida por apresentar na saída para a TV um nível mais próximo do nível dereferência que é 0dB.

Apartamento j+1 De uma maneira geral, para determinar a atenuação da tomada do apartamento "j+ 1" , quando já se chegouno apartamento "j", procede-se da seguinte forma:

Calcula-se nível na saída da tomada "j+ 1" , V s (j+1) = VE (j) + atenuação no cabo entre os andares;Calcula-se VE (j+1) e VT (j+1) para a tomada utilizada no apartamento j e para a tomada com opróximo nível de atenuação utilizando-se as fórmulas: VE= VS+ Ap e VT= VE- ALT;Escolhe-se a tomada que apresentar na saída para a TV um nível mais próximo do nível de referênciaque é 0dB no exemplo.

7

8

Sistemas de Distribuição: Outros componentes

Apresenta-se a seguir outros componentes utilizados em sistemas de distribuição para antenas coletivas eCATV.

Booster São amplificadores de ruído baixo, montados juntoàs antenas, para melhorar a relação sinal/ruído dosistema de recepção. Possui uma fonte separada que envia alimentação aoamplificador pelo próprio cabo de sinal. Existem vários modelos de boosters, para as faixasde VHF, de UHF ou para ambas as faixas, comdiversas faixas de ganho.

Moduladores Utilizado para modular uma portadora de RF atravésde sinais de áudio e vídeo provenientes dereceptores, câmeras, videocassetes, etc. Os moduladores normalmente utilizados em sistemasde antena coletiva não filtram a banda lateralinferior do canal de TV. Portanto, eles não podem ser utilizados em sistemasque operam com canais adjacentes, tais como ossistemas de CATV. Para esta aplicaçãoempregam-se moduladores com modulação do tipoAM VSB (vestigial sideband).

Conversores São empregados para converter a freqüência de umcanal, normalmente na faixa de UHF, para umoutro canal, normalmente em VHF.

Atenuadores São utilizados para adequar os níveis de sinais àsnecessidades do sistema de distribuição de CATVou antena coletiva. Podem ser de atenuação fixaou variável.

9

Divisores (Power Spliter) Utilizado na divisão e distribuição de um sinal para diversas saídas e também para combinar diversos sinaisem uma única saída (quando utilizado ao contrário).

10

Sistemas de Distribuição: Considerações Finais

Este tutorial apresentou os componentes principais utilizados em sistemas de distribuição de CATV (TV àcabo) e antenas coletivas, usadas tanto para TV analógica como para TV digital, e o seu dimensionamento. Um aspecto importante, que não foi citado até então, é a necessidade de instrumentos de medidasapropriados para verificação do funcionamento e ajustes em sistemas de CATV e antena coletiva,principalmente no que se refere a recepção de sinal dos canais de TV digital. O instrumento mais acessível aos técnicos que trabalham com sistemas de antena coletiva é o Medidor deIntensidade de Campo, ou simplesmente Medidor de Campo. Outros equipamentos mais sofisticados como Analisadores de Espectro ou Analisadores de Redes tambémpodem ser utilizados. O medidor de intensidade de campo é um voltímetro seletivo com um sintonizador interno que possibilitamedir o nível de sinal de cada canal. As leituras do nível de sinal podem ser feitas em mostradores analógicos ou digitais e as unidadesnormalmente empregadas são o dBmV e o dBµV. Estas unidades indicam quantos dBs (decibéis) o sinal medido está acima ou abaixo (se o valor for negativo)de 1mV ou 1µV. A tabela abaixo mostra as correspondências entre as leituras.

Nível dBmV dBµV

0,1mV -20 40

1mV 0 60

2mV 6 66

4mV 12 72

8mV 18 78

10mV 20 80

100mV 40 100

1V 60 120

2V 66 126

Para que um sistema de antena coletiva funcione adequadamente, é necessário que o nível efetivo de sinaldisponível para cada aparelho de TV esteja entre 1mV e 10mV. É a partir desta informação que se dimensiona os equipamentos usados na distribuição e se calcula o nível desinal necessário na saída do amplificador de distribuição.

Referências

11

Para obter maiores informações sobre os equipamentos utilizados em sistemas de CATV e antena coletiva,as fontes mais indicadas são os catálogos e sites de fabricantes de equipamentos: www.thevear.com.br

12

Sistemas de Distribuição: Teste seu Entendimento

1. Numa instalação de antena coletiva num prédio residencial, a atenuação das tomadas, que é aatenuação do sinal fornecido ao ponto de TV:

Diminue na medida em que o número do andar onde a tomada está localizada aumenta.

Aumenta na medida em que o número do andar onde a tomada está localizada aumenta.

Não tem relação com o número do andar onde a tomada está localizada. 2. O uso de cabo coaxial de má qualidade, ou seja, com alta atenuação, provoca quais problemas nastomadas mais distântes da cabeceira:

Alta atenuação nos canais de frequência mais elevada.

Alta diferença entre os níveis de sinais entre os canais de maior e menor frequência.

Todas as anteriores.

Nenhuma das anteriores. 3. Para inserir o sinal de uma câmera de circuito fechado de TV (CFTV), que fornece saída de áudio evídeo, numa antena coletiva, é necessário qual equipamento:

Conversor.

Amplificador.

Modulador.

13