Televisión por CableWilliam Ricardo González Royero – 2009170067

Escuela Colombiana de Carreras IndustrialesBogotá, Colombia

willgo18@hotmail.com

Resumen-Los sistemas de televisión por cable (CATV), son sistemas de entrega de señal de televisión a los aparatos o receptores domésticos a través de un cable coaxial en lugar de propagación de ondas de radio por la atmosfera. La estructura de este sistema consiste en una cabeza de red de cable que es un punto de origen para las señales (antena fuera de la ciudad sobre una colina), líneas troncales de enlace (cable coaxial de baja pérdida de diámetro grande), líneas de extracción (ramificaciones de cable coaxial de diámetro pequeño que proveen la señal a edificios individuales).

Un sistema de cable típico tiene amplificadores con una ganancia aproximada de 20 dB, seguido de una sección de línea con unos 20 dB de pérdida. El procesamiento de la señal de instalación de la estación se divide en dos clases:

Procesamiento de Interconexión o Directo: En los sistemas antiguos de cable, las señales de televisión de las estaciones locales eran captadas por antenas y la señal se amplificaba antes de ser multiplexada en el cable principal.

Procesamiento Heterodino: Transporta la

señal de llegada de televisión a una frecuencia diferente. Las portadoras de microondas no suelen ponerse en el cable, de manera que se convierten hacia abajo a algún canal de televisión disponible de 6 MHz.

I. INTRODUCCIÓN

Los sistemas de televisión por cable, algunas veces denominados CATV (Community Antena Television), son sistemas de entrega de señal de televisión a los receptores domésticos mediante un cable coaxial en lugar de propagación de ondas de radio a través de la atmósfera. Una compañía de televisión por cable recibe todas las señales y programas disponibles y las multiplexa en frecuencia en un solo cable coaxial que alimenta a los hogares de los suscriptores. Se utiliza una caja decodificadora especial para recibir las señales del cable, seleccionar

el canal deseado y alimentar la señal al aparato de televisión.

II. ESTRUCTURA

El punto de origen para las señales, llamado cabeza de red de cable (Head-End), se localiza en un sitio de antena adecuado generalmente fuera de la ciudad y de preferencia en una colina. La estructura de un sistema de televisión por cable es parecida a la de un árbol, con líneas troncales de enlace que utilizan cable coaxial de baja pérdida de diámetro grande y ramificaciones de diámetro pequeño que conducen a líneas de extracción (drop lines) para proveer la señal a edificios individuales. En la figura 1 se ilustra la estructura de un sistema de televisión por cable.

Debido a las pérdidas en el cable, los amplificadores son necesarios a intervalos de unos 0.65 Km. La distancia real está regida por la pérdida en la línea, la cual varía con la frecuencia máxima utilizada por el sistema y con el tipo de línea. Un sistema de cable típico tiene amplificadores con una ganancia aproximada de 20 dB, seguido de una sección de línea con unos 20 dB de pérdida. Puesto que la pérdida en el cable se incrementa con la frecuencia, lo mismo pasa con la ganancia de los amplificadores. La temperatura también afecta las pérdidas del cable, así que los amplificadores del sistema de cable utilizan una forma de control de ganancia automático que monitoriza los niveles de por lo menos dos portadoras piloto enviadas por el

cable desde la cabeza de red de cable, manteniéndolas en el valor apropiado.

Fig. 1 Sistema de televisión por cableLos niveles de señal en los sistemas de televisión

por cable generalmente se dan en dBmV (es decir, decibeles con respecto a 1mV). La expresión matemática de esto es

dBmV =20 logV

1mV

Donde V=¿ Voltaje en el cable

Los niveles de señal en la línea de suscriptor varían de 0 dBmV (1 mV) a unos 10 dBmV (3 mV) o más; es decir, los niveles en el receptor son similares a los que obtendrían de una antena con una señal razonablemente fuerte. En los cables de enlace y ramificación hay un poco más de variación, en el intervalo de alrededor de 10 a 40 dBmV. La impedancia estándar para el cable utilizado en sistemas CATV es de 75Ω.

Los acopladores direccionales se utilizan donde se ramifica el cable para evitar problemas a causa de la reflexión. Los desacoplamientos que causan reflexión de las señales pueden deberse a defectos en el cable o conexiones defectuosas. Las líneas de suscriptor a veces utilizan acopladores direccionales y en ocasiones derivaciones resistivas simples. En cualquier caso, debe haber por lo menos 18 dB de aislamiento entre suscriptores. [1].

III. CANALES DE BANDA CENTRAL Y SUPERBANDA

La pérdida en cualquier tipo de cable coaxial se incrementa con la frecuencia. Es posible transmitir frecuencias de televisión UHF a lo largo de un cable, pero serian necesarios más amplificadores. Puesto que cada amplificador agrega ruido, se deterioraría la relación señal a ruido. Una opción menos cara y más práctica es aprovechar el espacio del espectro entre los canales 6 y 7 y usar las frecuencias arriba del canal 13.

Por supuesto, estas regiones están ocupadas por otros servicios, pero no es necesario llevar a la mayoría de ellos en el cable. La única excepción es la banda de difusión de FM, localizada inmediatamente arriba del canal 6, que llevan la mayoría de los sistemas de cable. Los números 2 al 13 se utilizan para los canales que coinciden con las frecuencias de difusión VHF normales; esto permite utilizar un receptor ordinario con el cable sin modificación. Los canales de banda central 14 al 22 ocupan el espectro

entre la parte superior de la banda de difusión de FM y el límite inferior del canal 13.

Los canales de superbanda comienzan con el número 23 justo arriba del canal 13 de difusión normal y continúan hasta donde sea necesario para manejar los requerimientos del sistema.

A todas luces, las estaciones de televisión UHF deben convertirse a frecuencias menores a fin de llevarlas en el cable. A menudo, las estaciones de VHF también se mueven de sus canales de difusión. Hay varias razones para ello. A veces es para evitar interferencia entre el canal en el cable y las señales que podrían captarse en el cableado interno del receptor de televisión. Algunos canales están sujetos a la interferencia de un oscilador local de otros receptores conectados al cable. Otro factor que afecta la asignación de canal es el hecho de que las pérdidas de cable se incrementan con la frecuencia. Los amplificadores reconstituyen las pérdidas a lo largo del cable, pero la relación señal a ruido empeora a medida que aumenta la frecuencia.

Por estas razones y otras, las compañías de cable a menudo mueven las estaciones de un canal a otro. Esto se lleva a cabo ya sea mezclando o desmodulando la señal y modulándola de nuevo en otra portadora. [2].

IV. PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL

Las señales de televisión que va a distribuir la compañía de cable casi siempre tienen que pasar por alguna forma de procesamiento antes de colocarse en el cable que va al aparato de televisión. Los principales procesos que participan en el envío de la señal a lugares remotos, sobre lo que son algunas veces muchas millas de cable coaxial, son la amplificación y el acoplamiento de impedancias. Sin embargo, en el edificio principal, o instalación de la estación, se requieren otros procesos.

A. Procesadores de Interconexión

En los sistemas antiguos de cable, las señales de televisión de las estaciones locales eran captadas por antenas y la señal se amplificaba antes de ser multiplexada en el cable principal. Esto se llama procesamiento directo. Se basaban en amplificadores denominados amplificadores de banda sintonizados en los canales recibidos que pasaban la señal deseada al multiplexor. La mayor parte de estos amplificadores incluyen alguna forma de control de ganancia o atenuadores que logran reducir el nivel de la señal para prevenir distorsión de señales locales

fuertes. Este proceso aún llega a usarse con estaciones de televisión locales en VHF, pero hoy se prefiere el procesamiento heterodino.

B. Procesadores Heterodinos

El procesamiento heterodino transporta la señal de llegada de televisión a una frecuencia diferente. Esto es necesario si participan señales de satélite. Las portadoras de microondas no suelen ponerse en el cable, de manera que se convierten hacia abajo a algún canal de televisión disponible de 6 MHz. Además, el procesamiento heterodino da a las compañías de cable la flexibilidad de poner las señales en el canal que deseen.

La industria de televisión por cable ha producido un juego especial de canales de televisión que son de radiodifusión como muestra la tabla I. Algunas de las frecuencias asignadas corresponden a canales estándar de televisión, pero otras no. Como todas estas frecuencias están confinadas a un cable, puede haber duplicación de cualquier frecuencia que pudiera utilizarse en radiodifusión por radio o televisión. Cabe destacar que el espaciamiento entre canales es de 6 MHz.

La compañía de cable usa módulos llamados procesadores heterodinos para transportar las señales recibidas al canal deseado (figura 2). El procesador es un pequeño receptor de televisión, que tiene un sintonizador ajustado para captar el canal deseado. La salida del mezclador es la FI (Frecuencia Intermedia) de la televisión normal de 45.75 y 41.25 MHz. Por lo regular, estas señales de FI de imagen y sonido están separadas por medio de filtros e incorporan AGC (Automatic Gain Control – Control Automático de Ganancia) y tienen provisión para el control de ganancia individual para hacer ajustes de sintonía fina.

Estas señales se envían a un mezclador donde se combinan con la señal de un oscilador local para convertirlas hacia arriba a la frecuencia de salida final. Casi siempre se proporciona un conmutador para conectar el oscilador local de entrada a la salida del mezclador. Esto pone a la señal recibida de nueva cuenta en la misma frecuencia. Es lo que se realiza en algunos casos. Sin embargo, al fijar el conmutador en la otra posición se selecciona una frecuencia diferente del oscilador local que convertirá la señal hacia arriba en otra frecuencia de canal deseada. Algunos procesadores heterodinos demodulan por completo la señal recibida en sus componentes individuales de audio y video. Esto proporciona a la compañía de cable un control total sobre la calidad de la señal, haciéndola ajustable. En esta forma, la compañía de cable podría también usar métodos de codificación si

lo deseara. Estas señales se envían después a una unidad moduladora que coloca las señales sobre frecuencias portadoras. La señal resultante se convierte hacia arriba en la frecuencia del canal de salida deseado.

TABLA ICANALES ESPECIALES DE TELEVISIÓN POR CABLE. SE APRECIAN LAS FRECUENCIAS DE LAS PORTAODRAS DE IMAGEN O VIDEO

CANAL FRECUENCIA, PORTADORA DE VIDEO, MHzBanda Baja VHF

2 55.253 61.254 67.255 77.256 83.25

Banda Media VHFA-2 109.25A-1 115.25A 121.25B 127.25C 133.25D 139.25E 145.25F 151.25G 157.25H 163.25I 169.25

Banda Alta VHF7 175.258 181.259 187.2510 193.2511 199.2512 205.2513 211.25

SuperbandaJ 217.25K 223.25L 229.25M 235.25N 241.25O 247.25P 253.25Q 259.25R 265.25S 271.25T 277.25U 283.25V 289.25W 295.25

HiperbandaAA 301.25BB 307.25CC 313.25DD 319.25EE 325.25FF 331.25GG 337.25HH 343.25II 349.25JJ 355.25

KK 361.25LL 367.25

MM 373.25NN 379.25OO 385.25PP 391.25

QQ 397.25RR 403.25

Todas las señales en sus asignaciones de canal final se envían a un multiplexor, el cual es un mezclador lineal grande de características especiales. En general se utilizan acopladores direccionales para la operación de combinación. La figura 2 muestra cómo se conectan los múltiples acopladores direccionales para formar el multiplexor. El resultado es que todas las señales están multiplexadas en frecuencia en una señal compuesta que se coloca en el cable troncal. [3].

Fig. 2 Procesador heterodino

V. CONCLUSIONES

Los sistemas CATV permiten mejor recepción de la señal, puesto que las compañías de cable eligen una buena ubicación y erigen un sistema de antenas relativamente complejo.

Los principales procesos que participan en el envío de la señal a lugares remotos, son la amplificación, el acoplamiento de impedancias y el procesamiento heterodino.

Los acopladores direccionales se utilizan donde se ramifica el cable para evitar problemas a causa de la reflexión.

Debido a las pérdidas en el cable, los amplificadores son necesarios a intervalos de unos 0.65 Km.

La impedancia estándar para el cable utilizado en sistemas CATV es de 75Ω.

Debe haber por lo menos 18 dB de aislamiento entre suscriptores.

Se debe destacar que el espaciamiento entre canales es de 6 MHz.

Las pérdidas en el cable se incrementan con la frecuencia y con el tipo de línea utilizada, la ganancia de los amplificadores también se ve afectada por el aumento de la frecuencia. La temperatura igualmente afecta la ganancia del cable.

Los sistemas CATV proporcionan servicios no disponibles en la televisión radiada como canales generados localmente y servicios especializados entregados vía satélite.

Los sistemas CATV eliminan de los techos lo que algunas personas consideran como antenas antiestéticas.

REFERENCIAS

[1] Sistemas Electrónicos de Comunicaciones. Roy Blake. Segunda Edición. Editorial Thomson. 2004. Pág. 727.

[2] Sistemas Electrónicos de Comunicaciones. Roy Blake. Segunda Edición. Editorial Thomson. 2004. Pág. 730.

[3] Sistemas Electrónicos de Comunicaciones. Louis E. Frenzel. Primera Edición. Alfaomega. 2003. Pág. 933.

http://www.ieee.org/portal/cms_docs/pubs/confpubcenter/pdfs/samplems.pdf

http://www.itsa.edu.co/ciit2010/Formato_Articulos_IEEE.pdf