Více

Na jaké parametry si musíte dát pozor při příjmu digitálního televizního signálu

Koupit si domů set-top-box nebo integrovaný digitální televizor a spoléhat se na to, že tím vyřešíte přechod od analogového na digitální příjem televizního vysílání, je krátkozraké. Digitální vysílání je velmi citlivé a pro jeho bezproblémový příjem potřebujete bezvadně vyladěnou a správně nastavenou příjmovou anténu. Jak by taková anténa měla vypadat a co by měla splňovat, se můžete dočíst v tomto článku.

Anténa pro příjem digitální televize

V posledním pokračování nepravidelného seriálu Jak fungují vysílače jsme si vysvětlili, že elektrická složka elektromagnetického pole v místě našeho příjmu televizního signálu se indukuje do antény a z ní ji odebíráme ke zpracování v televizním přijímači. Při výběru vhodné antény se orientujeme podle několika faktorů, které byly na DigiZone.cz už mnohokrát rozebrány. V tomto případě se budeme zabývat pouze jedním, a to ziskem antény. Ten je udáván v dBd nebo-li deciBelech vůči půlvlnnému dipolu (písmeno „d“). To znamená, jednoduše řečeno, o kolik více energie se nám do antény naindukuje proti použití samotného půlvlnného dipolu. Samozřejmě za splnění podmínky, že anténa je natočena do směru příjmu maximem svého vyzařovacího diagramu. Někdy se setkáme s označením dBi, které vypadá lépe, je totiž vyšší o 2,15 dB, protože je vztaženo k izotropnímu zářiči. Pokud tedy budeme uvažovat půlvlnný dipol, musíme z tohoto zisku odečíst 2,15 dB.

Venkovní anténa - ilustrace

Venkovní anténa pro příjem zemského televizního vysílání (Foto: Ivana Dvorská, DigiZone.cz)

Nejjednodušší případ: pasivní anténa a kabel

Pokojová anténa pasivní

Můžeme si to tedy demonstrovat na jednoduchém příkladu. Řekněme, že elektromagnetické pole v místě příjmu televizního signálu je schopno naindukovat v půvlnném dipólu, který má vhodnou délku pro příjem žádaného kanálu, napětí například 40 dBuV. Pokud pro příjem místo půlvlnného dipolu použijeme anténu se ziskem třeba 15 dB na žádaném kanále, dostaneme z ní napětí o to vyšší, tedy 55 dBuV. To je hodnota, která je více než dostatečná pro přijímač, aby signál bezchybně zpracoval. Jenže jsme u antény, u jejích svorek, respektive krátkého kabelu vyvedeného ze symetrizačního členu. A nyní záleží na tom, jak daleko a s jakými záludnostmi, je nutno signál dostat, než jej dopravíme do samotného televizoru.

Může jít o případ nejjednodušší, tj. přímé napojení kabelem z antény do přijímače. V tom případě bude stát signálu v cestě jen útlum kabelu, který závisí jen na jeho délce. Řekněme, že kabel má podle technických údajů od výrobce na daném kanále útlum 20 dB na 100 metrů (útlum kabelu se liší dle frekvence, čím vyšší frekvence, tím vyšší útlum). Při použití kabelu dlouhého 25 metrů tak bude útlum signálu 5 dB, o tuto hodnotu se nám sníží napěťová úroveň na opačném konci. Konektor samotný mívá útlum malý, je dobré počítat s 0,5 až 1 dB. Tím jsme se dostali na 49 dBuV, což je hodnota, dá se říci, ideální. Výrobci televizorů, případně normou, je udávána požadovaná vstupní hodnota napětí 40 až 60 dBuV, při nižší nelze zaručit příjem televizního signálu, při vyšší může dojít k tzv. zahlcení vstupu přijímače, který neumí tak silný signál zpracovat. Konkrétní hodnoty by měly být uvedeny u každého přijímače.

Pasivní a aktivní prvky antény

Anténní rozbočovač

Co však v případě, že rozvod není tak jednoduchý? Například je třeba signál rozbočit, nějak dále zpracovat, sloučit s jinými signály/anténami, a kvůli tomu, nebo i díky dlouhému kabelu, použít také zesilovač (jeden či více typů)? Zde pak nastupuje počítání s deciBely, jak jsme si ukázali v jednom z předchozích článků. Říká se tomu „energetická bilance rozvodu“. A opět se u ní projevuje ta jednoduchost, kvůli které byly tyto jednotky zavedeny, prostě jen sčítáme nebo odčítáme. Jakýkoli pasivní článek po cestě signálu má útlum, ten odečteme, pokud je použit prvek aktivní (zesilovač), jeho zisk (značí se G) přičteme.

V souvislosti se zesilovači je ale nutno uvést ještě jeden parametr. Při příjmu televizního signálu nás kromě zjištění úrovně samotného užitečného signálu zajímá ještě odstup tohoto signálu od šumu. Šum je nežádoucí signál, který se vyskytuje „na pozadí“ přijímaného signálu a má původ většinou přírodní (šum atmosférický, kosmický, tepelný). Nás zajímá, o kolik je úroveň užitečného signálu vyšší než úroveň šumu. To vyjadřuje parametr „poměr nosná/šum“ (C/N, carrier/noise). Tento parametr je opět udáván jako rozdíl, tedy jen v dB. Požadavek dle normy se liší od použité modulace, v případě u nás používané 64QAM je tato hodnota přibližně 19 až 20 dB, u modulace 16 QAM je to méně, stačí 16 až 17 dB. Znamená to tedy (u naší 64QAM), že i kdybychom měli užitečný signál o úrovni 60 dBuV a odstup C/N by byl nižší než 20 dB (např. jen 15), bude asi příjem televizního signálu znehodnocen.

Anténní zesilovače a šumové číslo

Anténní zesilovač

Zesilovače přidávají do šumu přijatého televizního signálu ještě svůj vlastní šum. Tuto vlastnost vyjadřuje tzv. šumové číslo zesilovače. Pasivní prvky antény skoro žádný šum do signálu nepřidávají, nezvyšují tedy zásadně šumové číslo. Čím je šumové číslo nižší, tím je zesilovač kvalitnější. Kvalitní úzkopásmové předzesilovače mají šumové číslo kolem 1,5dB i méně, širokopásmové a/nebo výkonové zesilovače mají klidně i 5–6 dB nebo více. Toto šumové číslo (značí se F) je nutno přičíst k C/N naměřeném na výstupu z antény bez zesilovače. Zde je tedy další argument proti neuváženému a neodůvodněnému použití zesilovačů. O zesilovačích v pokojových a jim podobných anténách se raději ani nebudu zmiňovat, tam bude vzhledem k samotné podstatě těchto zařízení, zřejmě šumové číslo ještě vyšší než u kvalitních širokopásmových zesilovačů.

Když už je nutno zesilovač použít, je třeba zvolit ten s nejnižším šumovým číslem. Pro názornost jeden příklad, uvažujeme výstupní napětí z antény 45 dBuV, pro jednoduchost s úrovní šumu např. 10 dBuV. Odstup C/N je tedy 35dB. Pokud bychom nepoužili zesilovač, po průchodu kabelem s útlumem 5dB se dostáváme na hraniční hodnotu užitečného signálu 40 dBuV u přijímače, zeslabí se ale stejně i šum na 5dBuV a poměr C/N zůstává 35. Je proto záhodno signál zesílit. Když použijeme zesilovač o zisku např. 10dB a šumovém čísle 5dB, zvýšíme sice ve výsledku u přijímače úroveň užitečného signálu na 50dBuV, zhoršíme ale také odstup C/N, protože se zesílí i šum a zvýší se tedy na 15dBuV, ale přidá se k němu ještě šum zesilovače 5 dB, tedy výsledný šum bude 20 dBuV a odstup C/N tak klesne na 30dB.

Z toho je hezky vidět, že šumové číslo se přičítá k původnímu poměru C/N. Je tedy třeba použít zesilovač s co nejnižším šumovým číslem. Kdybychom totiž zesilovali signál, který je už na anténě „na hraně“, použitím nevhodného zesilovače můžeme situaci jen zhoršit.

Chybovost MER a BER

Dalšími důležitými, avšak pro laika těžko zjistitelnými parametry, jsou MER a BER. Zkratka MER znamená „chybovost modulace“ a je vyjádřena v dB. Zde opět úřaduje šum, který způsobuje „roztřesení“ hodnoty fáze a amplitudy každé jednotlivé nosné vlny, čímž ji znehodnocuje. Pokud toto znehodnocení přesáhne určité meze, digitální tuner televizního přijímače vyhodnotí úroveň a fázi nosné vlny chybně (prostě se splete) a dodá tak ke zpracování špatné bitové hodnoty. Nejnižší hodnota MER pro modulaci 64QAM je asi 22dB, lépe je aby byla vyšší než 25dB. Modulace 16QAM je robustnější, MER je u ní možno akceptovat zhruba o 5dB nižší.

Zkratka BER („bitová chybovost“) je zřejmě čtenářům bližší, ukazují ji i některé přijímače, nelze se však na ně spolehnout. Je třeba také rozlišit dvě rozdílné hodnoty BER, a to CBER a VBER. CBER je chybovost po výstupu z demodulátoru, tedy tak jak ji tuner přijal. VBER je chybovost za tzv. Viterbiho dekodérem, který opravuje do určité míry chyby a zlepšuje tak BER. Hodnota CBER by měla být lepší než 10E-2, tedy méně než jeden chybný bit na sto celkových. Zlomová hodnota VBER je 2*10E-4, tedy jeden chybný bit na celkových 5 000, ale lépe je, pokud je VBER lepší než 10E-6, tedy jeden chybný bit na celkových milion přenesených bitů.

UHD16

Anténa televizní

Příloha: Antény pro digitální příjem televize

Mezi mnoha diváky panuje přesvědčení, že pro příjem zemské digitální televize je potřeba speciální anténa, a že tedy na anténu, kterou používají pro sledování analogové televize, digitální signál nenaladí. Není to pravda, nebo alespoň ne úplně. V řadě případů totiž musíte anténu pro příjem digitálního signálu upravit, protože jinak se vám obraz digitální televize rozpadne do kostiček, bude zamrzat nebo ho vůbec nenaladíte. Úpravám antén pro digitální příjem televize se podrobně věnuje speciální příloha serveru DigiZone.cz.

Co říci závěrem?

Jak je vidět, opět vše souvisí se vším, tak jak už to v anténní technice a vůbec radiotechnice, bývá. Malá úroveň užitečného signálu může zhoršit parametry MER a následně BER, stejně tak použití nevhodného zesilovače, které zhorší poměr C/N, čímž opět dojde ke zvýšení modulační i bitové chybovosti. Závěr je tedy jednoznačný, vyhodnotit parametry příjmu a případných prvků rozvodu lze jen na základě znalosti a porozumění hodnotám konkrétních parametrů. Těmito parametry ale, jak vidíte, opravdu nejsou percentuální hodnoty „signál“ a „kvalita“, které si divák může vyvolat prostřednictvím menu dálkového ovladače na svém televizoru.

Jejich podstata zůstává dosud odborníkům skryta, protože není nikde napsáno, co vlastně reprezentují a s jakou mírou. Kupodivu, laici se podle nich orientují, avšak bez toho, že by tušili, co vlastně znamenají. Honba za co nejvíce procenty bargrafu se tak jeví jako absurdní.

Anketa

Dokázali byste sami čelit problémům s anténou pro příjem digitálního televizního vysílání?

53 názorů Vstoupit do diskuse
poslední názor přidán 29. 1. 2010 13:06

Sledujte DigiZone.cz

Facebook Google+