Aeronautica	Comunicatii	Constructii	Electronica	Navigatie	Pompieri
	Tehnica mecanica

Comunicatii

Electronica si automatizari - Tehnician infrastructura retele de telecomunicatii - Componente pasive ale retelelor de telecomunicatii

 

 

 

Electronica si automatizari

Tehnician infrastructura retele de telecomunicatii

Componente pasive ale retelelor de telecomunicatii

Argument

Retelele de telecomunicatii furnizeaza utilizatorilor servicii la distanta prin intermediul carora se pot transmite/receptiona informatii de diverse tipuri. Conectarea in retea a terminalelor de diverse tipuri si pentru diferite servicii a devenit necesara o data cu cresterea ariei de raspandire a acestora. Retelele au ca functie principala conectarea permanenta sau temporara (comutatia) a doi sau mai multi utilizatori sau distribuire a aceluiasi mesaj/informatie la un numar mare de utilizatori (difuziune). Elementele care compun aceste retele de telecomunicatii se pot imparti in elemente pasive de circuit (cu rol de transmitere, distributie, insumare, filtrare a informatiei) si elemente active (cu rol de amplificare sau conversie a informatiei).

Elementele pasive sunt constituite din distribuitoare, splittere, sumatoare, filtre, cabluri de telecomunicatii si conectica aferenta.

Lucrarea de fata, se concentreaza asupra acestor elemente pasive. Prin prezentarea acestora se fac primii pasi, de baza, in intelegerea unei retele de telecomunicatii. Dat fiind faptul ca in tara noastra inainte de revolutie nu exista conceptul de televiziune prin cablu, iar dupa revolutie au existat extrem de putine materiale bibliografice in domeniu, aceasta lucrare poate constitui o sursa de notiuni elementare pentru cei care doresc sa se initieze in retele de telecomunicatii.

Elemente de conectica

Elementele de conectica sunt dispozitive ce se monteaza pe capetele cablurilor de transmisie (aceste elemente de conectica se numesc mufe) si/sau pe intrarile diferitelor echipamente electronice sau de telecomunicatii (denumite si mufe adaptoare) in scopul propagarii semnalelor de telecomunicatii.

Elementele de conectica (mufele) se construiesc in gama specializata pentru familiile de aplicatii. De exemplu, in televiziune mufele se fabrica in intregime in format coaxial, specific tipului de transmisie pe cablurile coaxiale. Acestea au un element de ecranare (masa) si un element conductor de semnal (pin central) in mod similar cu cablurile coaxiale. Mufele permit trecerea semnalului de la un cablu de telecomunicatii la un echipament (sau invers) fara a fi necesara utilizarea unor elemente de conectica suplimentare.

Mufele si adaptoarele pot fi de tip tata - care de regula prezinta pin de semnal (uneori acest pin este format chiar din firul central al unui cablu -, respectiv mama - care nu prezinta pin de semnal.

Mufele tata sunt elemente de conectica care se monteaza pe capatul unui cablu de telecomunicatie si serveste la aplicarea semnalului vehiculat pe acel cablu spre un echipament (receptor, distribuitor de semnal). In sistemele coaxiale din televiziune se folosesc mufe tata specifice, dupa cum sunt prezentate mai jos.

Mufe TV - prin care se aplica semnal la un receptor de televiziune sau alt echipament din aceeasi familie (videorecorder, DVD player, amplificator de antena, etc.). Mufele TV se fabrica in diferite variante: metalice cu cot, drepte, rotunjite, etc.. Mufele TV mai des intalnite in practica sunt prezentate in fig.2.1.

Fig.2.1. Mufe TV tata - diferite tipuri

Mufele TV sunt constituite din pin central - care constituie suportul de semnal care se transmite si masa, care constituie un invelis metalic sau o placa metalica. Pinul central se conecteaza intotdeauna la firul central al cablului coaxial. Masa mufei TV se conecteaza la tresa cablului coaxial. Cele mai avantajoase mufe TV in utilizarea practica sunt cele la care masa se realizeaza sub forma de tub inchis, realizand o ecranare mai buna fata de cele la care masa se realizeaza sub forma de placa de semnal.

Mufe F - mufe care se monteaza pe cabluri coaxiale, prin intermediul carora, de regula,    se aplica semnalul la amplificatoare de semnal si distribuitoarele de semnal din retelele de televiziune prin cablu (CATV). Mufele F pot fi cu filet, sau cu sertizare. Mufele cu filet (fig.2.2) sunt cele mai simple tipuri de mufe utilizate la cablurile coaxiale din retelele CATV. Mufele F cu filet se utizeaza exclusiv la tipurile de cabluri coaxiale de interior (cele mai uzuale tipuri de cablu de interior sunt RG6, RG6U, RG59).

Mufele F tata cu filet nu prezinta pin de semnal. Pinul de semnal este constituit chiar de firul central al cablului coaxial, care se pregateste astfel incat sa depaseasca gulerul mufei cu 12 mm. Ele prezinta doua tipuri de filet interior: unul pe gulerul mufei, cu pas mic, care serveste la infiletarea mufei pe echipamentul la care se conecteaza, respectiv un filet pe corpul mufei, prin care acesta se fixeaza pe cablul coaxial. Bineinteles pentru fixarea corecta a mufei F tata pe cablul coaxial trebuie sa existe o corelatie stransa intre diametrul exterior al cablului coaxial (masurat pe mantaua exterioara) si diametrul interior al corpului mufei F cu filet.

Mufele F cu filet se monteaza pe un cablu coaxual pregatit in prealabil ca in fig.2.3.

Tresa cablului se trece peste mantaua exterioara pe o lungime care sa nu depaseasca corpul mufei F, dupa infiletarea acesteia pe cablu. Dielectricul, care constituie materialul izolant dintre tresa cablului coaxial si firul central de semnal se lasa pe o portiune de cca 1,52 mm in continuarea zonei in care tresa este petrecuta peste manta. Astfel se asigura ca la trecerea intre corpul si gulerul mufei F sa nu se realizeze scurtcircuite intre firul central si masa mufei.

A doua categorie des intalnite de mufe F sunt cele cu sertizare. Exista date de catalog in care aceste mufe se dau sub indicativul RG, urmat de un numar, care exprima tipul cablului pentru care sunt destinate. Astfel mufa cu sertizare RG6 (fig.2.4) se foloseste la cablu coaxial de interior RG6, mufa de sertizare RG11 (fig.2.5) se foloseste la cablu xoaxial de exterior RG11 (F1160).

   

Mufele F cu sertizare se monteaza pe cablu prin intermediul unui cleste de sertizare. Pregatire capatului cablului coaxial in vederea montarii mufei F cu sertizare se executa similar ca la mufa F cu filet, deosebirea constand in faptul ca tresa nu este necesara a fi trecuta peste mantaua cablului.

Mufa F cu sertizare pentru cablul de interior RG6 nu prezinta pin de semnal, pe cand mufa F cu sertizare pentru cablu coaxial de exterioar RG11 prezinta intotdeauna pin de semnal. Acest pin de semnal este necesar deoarece firul central al mufei F cu sertizare pentru cablu RG11 este prea gros pentru a fi introdus direct in mufele F mama din echipamente, distrugandu-le. Se observa si din fig. 2.5 ca mufa de sertizare pentru cablul RG11 are corpul mai gros (diametrul cablului RG11 fiind de 11,5mm), pe cand gulerul are aceleasi dimensiuni cu al mufei RG6 cu sertizare.

Mufe BNC - se utilizeaza in telecomunicatii pentru vehicularea semnalelor audio - video, fiind folosite rar la transmiterea semnalelor de inalta frecventa. Mufele BNC au avantajul ca prezinta un ghidaj, care prin miscare de translatie si rasucire se fixeaza strans pe o mufa BNC mama montata pe un echipament. Mufele BNC tata sunt de regula cu sertizare, mai rar utilizandu-se mufe BNC care se aplica prin lipire pe un cablu coaxial.

In fig.2.6 este prezentata o mufa BNC tata.

Fig.2.6. Mufa BNC tata cu sertizare

Mufe RCA - se utilizeaza aproximativ in aceleasi aplicatii in care se utilizeaza mufele BNC. Mufele RCA se monteaza de regula prin lipire pe cablurile de semnal. Mufele RCA se aseamana cu mufele TV tata metalice, prezentand un pin central mai gros.

Mufele mama se monteaza pe panoul de interfata al modulatoarelor, DVD playere, videorecordere si videoplayere, echipamente de receptie prin satelit, aparatelor de masura, mixere audio - video, altor echipamente de telecomunicatii.

Mufele mama sunt reversul mufelor de tip tata. De regula mufele mama. din punct de vedere constructiv prezinta un contact de tip tulipa (cu lamele) sau tubular interior, care constituie suportul de transmitere al semnalului si o placa de metal, care de multe ori se continua cu un tub metalic (ce poate prezenta un filet exterior sau sistem de ghidaje) ce ecraneaza contactul central. Acest ansamblu metalic exterior formeaza corpul si totodata masa mufei. Conectarea in circuit a mufei mama se realizeaza in majoritatea cazurilor prin lipire, atat pentru traseul de semnal, care prezinta o lamela speciala in acest sens, cat si pentru masa mufei. Exista situatii in care mufele mama se monteaza solidar direct pe un modul al echipamentului electronic, masa mufei fiind cositorita la ecranul sau masa modulului - caz intalnit la selectoarele de canale ale televizoarelor.

In fig.2.7 sunt prezentate diferite tipuri de mufa mama.

c

b

a

   

Mufele adaptoare se folosesc pentru a realiza trecerea de la o mufa mama la o mufa tata de tipuri diferite. Aceste mufe adaptoare s-au raspandit in practica mai ales la sistemele de trransmise de semnal pe cabluri coaxiale. Astfel, pe capatul cablului coaxial se monteaza aproape intotdeauna o mufa F tata cu filet sau cu sertizare. Mufele mama de interfata ale echipamentelor la care se conecteaza cablurile coaxiale pot fi diferite. Mufele adaptoare rezolva o astfel de interconectare.

Denumirea mufelor adaptoare se compune din doua particule prin care se ecprima tipul de adaptare pe care o realizeaza. De exemplu o mufa adaptoare (un adaptor) F mama - BNC tata realizeaza interconectarea unui cablu coaxial pe care s-a montat mufa F tata la un echipament care are montat pe panoul de interfata o mufa BNC mama.

Exista o mare diversitate de mufe adaptoare, unele exemple fiind prezentate in fig.2.8.

Desigur, pe langa aceste tipuri de elemente de conectica exista multe altele, utilizate in aplicatii specifice dintr-un domeniu. Chiar si pentru cablurile coaxiale, domeniu pe care s-a axat descrierea mufelor de mai sus, mai exista diferite tipuri de mufe, cum sunt de exemplu mufele cu pin pentru cablurile coaxiale de subteran din familia QR.

Indiferent de categoria din care face parte o mufa, montarea acestora pe cabluri sau pe echipamente, mai ales pentru cele destinate sa lucreze in medii grele (exterior, subteran, umezeala, medii marine, etc.) se face cu atentie maxima, respectandu-se cu strictete tehnologia specifica de montare. Desi pare o componenta minora, o mufa cu carente in montare va fi o sursa sigura de defecte, cu manifestari din cele mai diverse si neasteptate, pentru indepartarea careia se pot pierde resurse importante. Intr-o retea ampla de telecomunicatii, o mufa prost montata intr-un punct oarecare din retea poate sa perturbe functionarea intregii retele.

Distribuitoare de semnal

Distribuitoarele de semnal sunt componente ale unei retele de telecomunicatii ce au rolul de a repartiza semnalul primit la intrare inspre doua sau mai multe iesiri. Repartizarea semnalului se poate face din punct de vedere energetic in mod egal (in acest caz distribuitorul se mai numeste splitter) sau in mod inegal. Distribuitoarele de semnal se realizeaza din punct de vedere electronic pe principiul cuadripolilor simetrici. Astfel acelasi distribuitor poate fi folosit atat la impartirea semnalului de la o intrare spre mai multe iesiri, cat si la insumarea semnalelor provenite de pe mai multe cai si directionarea acestora spre o singura cale de iesire. Exista aplicatii in care acelasi distribuitor indeplineste ambele functii (de distributie si de insumare) simultan.

Distribuitoarele de semnal se construiesc din punct de vedere fizic sub forma unei carcase metalice, care constituie si masa de semnal, pe care sunt prevazute mufe de interconectare cu reteaua din care fac parte. Mufele de interconectare sunt de obicei F mama cu filet pentru distribuitoarele de interior respectiv mufe F mama cu filet si mufe mama (5/8)'' pentru distribuitoare de exterior.

Energia semnalului de intrare intr-un distribuitor se repartizeaza, dupa cum s-a mai specificat, in mod egal sau inegal intre iesiri. Presupunand ca distribuitorul este ideal, adica nu introduce pierderi energetice, intreaga energie de la intrare este suma energiilor de iesire.

(3.1)

unde W_i - energia semnalului de la intrare

W_j - energia semnalului de la iesirea j

Distribuitoarele sunt caracterizate prin urmatorii parametrii:

1. Atenuarea de insertie A[dB] - reprezinta diferenta nivelului de semnal intre intrare si iesirea considerata. Se exprima formal in decibeli (dB), subintelegandu-se ca se refera la unitatea de masura [dBμV]. Atenuarea este o consecinta a relatiei (2.1). Este evident faptul ca nivelul semnalului de intrare nu se poate regasi la nici una din iesiri. Intotdeauna semnalul de iesire dintr-un distribuitor va fi mai mic decat semnalul de intrare. Atenuarea introdusa este cu atat mai mare cu cat numarul de iesiri este mai mare.

2. Banda de frecventa B[MHz] - reprezinta intervalul de frecvente in care atenuarea se pastreaza aproximativ constanta. Banda de frecventa uzuala pentru distribuitoarele folosite in CATV este de (51000) MHz, iar pentru vehicularea semnalelor receptionate prin satelit este de (52400MHz). Cu cat banda de frecventa este mai larga, cu atat atenuarea in interiorul benzii de frecventa este mai neliniara.

3. Impedanta caracteristica [Ω] - reprezinta impedanta vazuta la intrarea respectiv la iesirea unui distribuitor. Valorile impedantei de iesire se realizeaza constructiv egala cu impedanta de intrare, pentru a respecta conditia de cuadripol simetric. Impedanta caracteristica a distribuitorului utilizat intr-o retea de telecomunicatii trebuie sa fie egala cu impedanta caracteristica a retelei, pentru a se realiza conditia de transfer maxim de putere si de a impiedica reflexia semnalului datorita diferentelor de impedanta. Impedanta standardizata in instalatiile de televiziune si CATV moderne este de 75Ω. In trecut se utilizau si sisteme cu impedanta caracteristica de 300Ω. In instalatiile de comunicatii de date (telefonie mobila, internet) se intalnesc si echipamente cu impedante caracteristice de 50Ω.

4. Conductia in curent continuu sau joasa frecventa - reprezinta capacitatea unui distribuitor de a permite telealimentarea unui echipament prin intermediul sau. Aceasta posibilitate se realizeaza constructiv prin inserarea unor bobine de soc, care in banda de frecvente de lucru prezinta o impedanta foarte mare, dar in curent continuu sau la frecventa industriala (50Hz) au o impedanta neglijabila. Distribuitoarele din aceasta categorie se mai numesc distribuitoare cu power pass. Capacitatea de power pass se realizeaza intotdeauna intre intrare si cel putin una dintre iesiri. Bobinele de soc se realizeaza de obicei din 2-3 sectiuni de cateva spire infasurate pe un miez de ferita (fig.3.1). In paralel cu sectiunile se conecteaza rezistente care amortizeaza oscilatiile parazite de inalta frecventa ce pot lua nastere pe aceste sectiuni. Oscilatiile parazite iau nastere datorita inductivitatii proprii a bobinei de soc si capacitatilor parazite intre spire.

Distribuitoarele cu power pass sunt la randul lor caracterizate de:

- intensitatea curentului continuu sau de joasa frecventa care le pot strabate I_pass[A] - este valoarea maxima a curentului ce poate trece prin distribuitor fara a preoduce efecte energetice distructive. Pentru distribuitoarele de exterior valorile standardizate pentru I_pass sunt de 5, 10, 15 si 20A. Pentru distribuitoarele de interior valoarea standardizata este de 0,2A.

- tensiunea de lucru [V] - reprezinta tensiunea maxima intre calea de semnal (si implicit parcursa de curentul de joasa frecventa) si masa. Pentru distribuitoarele de exterior valorile standardizate sunt de 400Vca, 630Vca si 1000Vca. Pentru distribuitoarele de interior valoarea standardizata este de 50Vcc.

Distribuitoarele de semnal de exterior se realizeaza in constructie solida, chiar masiva, fiind prevazute cu garnituri atat la capac cat si la mufe pentru a impiedica patrunderea umezelii. Prezinta o intrare de semnal, o iesire de semnal cu atenuare foarte mica si 1, 2, 4 sau 8 iesiri cu atenuare mare. Iesirea cu atenuare mica a semnalului se numeste iesire directa, iar iesirile cu atenuare mare se numesc iesiri atenuate. Intre intrare si iesirea directa se implementeaza intotdeauna capacitate de power pass. Se indica intotdeauna sensul de parcurs al semnaluluipe carcasa distribuitorului.

In fig.3.2 se prezinta un distribuitor de exterior cu intrare, iesire directa si doua iesiri atenuate cu cate 11dB.

Valorile standardizate ale iesirilor atenuate pentru distribuitoarele de exterior du doua iesiri sunt: 8dB, 11dB, 14dB, 17dB, 20dB, 23dB, 26dB, 29dB si 32dB. Exista si distribuitor de exterior cu doua iesiri atenuate cu cate 4dB, care are este realizat dupa principiul splitterului. Acesta nu mai prezinta iesire directa de semnal, semnalul de intrare fiind impartit in mod egal intre cele doua iesiri.

In fig.3.3 se prezinta un distribuitor de exterior cu intrare, iesire directa si patru iesiri atenuate cu cate 17dB.

Valorile standardizate ale iesirilor atenuate pentru distribuitoarele de exterior du doua iesiri sunt: 11dB, 14dB, 17dB, 20dB, 23dB, 26dB, 29dB si 32dB. Exista si distribuitor de exterior cu patru iesiri atenuate cu cate 8dB, realizat dupa principiul splitterului, semnalul de intrare fiind impartit in mod egal intre cele patru iesiri.

Similar este realizat distribuitorul de exterior cu 8 iesiri atenuate, care are valorile standardizate de 14dB, 17dB, 20dB, 23dB, 26dB si 29dB. Splitterul de exterior cu 8 iesiri atenuate cu cate 11dB este varianta terminala, fara iesire directa al acestui distribuitor.

Distribuitoarele de exterior cu o iesire directa si una atenuata se numesc generic cuploare directionale, dat fiind faptul ca exista o directie preferentiala de a canaliza energia semnalului. Acestea se utilizeaza pentru impartirea semnalului in trunchiurile de CATV. Prezinta capacitate de power pass intre intrare si fiecare din iesiri (fig.3.4).

Atenuarea introdusa de acestea se refera la iesirea cu atenuarea mai ridicata si are valorile standardizate: 8dB, 12dB si 16dB.

Distribuitoarele de exterior cu o intrare si doua sau trei iesiri cu atenuare egala si capabilitate de power pass se numesc splittere de exterior sau line splitter. Cele cu doua iesiri introduc o atenuare de cate 3,5dB intre intrare si iesiri, iar cele cu trei iesiri introduc o atenuare de cate 6,5dB intre intrare si iesiri. Exista si splittere de exterior cu trei iesiri in constructie speciala care pe o iesire prezinta o atenuare de 3,5dB, iar intre intrare si celelalte doua iesiri atenuare de cate 7dB. Practic acestea din urma se realizeaza prin inserierea pe o ramura unui splitter cu doua iesiri a inca unui splitter cu doua iesiri. Din punct de vedere constructiv, splitterele de exterior sunt similare cu cuploarele directionale, existand doar diferente din punct de vedere a structurii electronice interne.

O ultima categorie de distribuitoare de exterior o constituie insertoarele de curent de alimentare. In literatura de specialitate acestea se gasesc sub denumirea de power inserter. Acestea nu realizeaza o distribuire de semnal de inalta frecventa. Ele se folosesc la introducerea curentului de alimentare intr-o linie de transmisie din retelele CATV. Prezinta o borna de alimentare cu tensiunea alternativa (notata AC), una de aplicare a semnalului (notata RF) si una comuna, la care se regaseste atat semnalul de inalta frecventa cat si tensiunea de alimentare (notata RF/AC). Constructiv sunt similare cu cuploarele directionale diferenta fiind data de montajul electronic.

Atenuarea nominala, dupa cum s-a precizat, nu este strict constanta in toata banda de frecventa de lucru. In datele de catalog ea este data de multe ori pe intervale de frecventa. La capetele benzii de frecventa de lucru atenuarea este mai ridicata decat la mijlocul benzii. Spre exemplificare, distribuitorul de exterior cu 2 iesiri atenuate cu cate 11dB are din punctul de vedere al atenuarii urmatoarele date de catalog:

(5500)MHz - valoare tipica a atenuarii 11,9dB

(500600)MHz - valoare tipica a atenuarii 11,4dB

(600900)MHz - valoare tipica a atenuarii 11,1dB

(9001000)MHz - valoare tipica a atenuarii 11,6dB

Reprezentarea grafica a atenuarii in functie de frecventa de lucru este data in fig.3.5.

La frecvente mai mici decat limita inferioara atenuarea creste mult datorita reactantelor capacitive ale condensatoarelor de separatie de la intrare respectiv iesire, care nu mai pot fi neglijate. Reactantele capacitive cresc odata cu scaderea frecventei de lucru. La frecvente ridicate, dincolo de limita superioara a benzii de frecventa atenuarea creste datorita cresterii reactantelor inductive.

Distribuitoarele de semnal de interior se realizeaza sub forma incapsulata in carcase de tabla de otel, alama sau aluminiu. Acesata carcasa constituie masa distribuitorului. Carcasa contine contine in mod solidar si mufele F mama care constituie terminalele de interconectare in retea. Distribuitoarele de interior se impart in: distribuitoare utilizate in distribuirea semnalelor de televiziune si CATV (se construiesc fara capacitate de power pass, si banda de frecventa de 5100 Mhz) si distribuitoare utilizate la receptia semnalelor de sateliti (au power pass spre cel putin una din iesiri, banda de frecventa de lucru de 52400 MHz sau 9502400 Mhz). Similar cu distribuitoarele de exterior, cele de interior se pot executa si in varianta de splitter, in care semnalul de intrare se distribuie uniform la iesiri.

Distribuitoarele de interior, in mod similar cu cele de exterior, prezinta o intrare, o iesire directa cu atenuare relativ mica si un numar de 1, 2, 3, 4, 6 sau 8 iesiri atenuate, cu valoare relativ mare atenuarii (fig.3.6).

Iesirea directa se numeste de obicei OUT, iar iesirile atenuate se numesc TAP.

Valorile atenuarii nu sunt atat de strict standardizate ca la distribuitoarele de exterior, fabricile constructoare realizand valori diferite pentru atenuare. Exista si variante constructive in care iesirile atenuate prezinta valori diferite ale atenuarii.

Mufele de interconectare pot fi dispuse lateral, ca in fig.3.6. sau pot fi dispuse si frontal (vertical), ca in fig.3.7.