技術講習「上級編」 - DXアンテナ

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2012-2013年新商材発表会・講習会
技術講習「上級編」
本資料の内容は2013年9月現在のものです。
内容は予告無く変更する場合がありますのでご了承ください。
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目次
1・地上デジタル放送受信について
2・BS・110度CSデジタルについて
3・受信システム設計(共同受信)
4・ブースターのカスケードと信号品質
5・伝送システムのレベル調整
6・トラブル事例と対策方法
7・FTTH光伝送システム
8・可搬型緊急用ヘッドエンド装置
1
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1・地上デジタル放送受信について
2
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地上デジタル放送を受信するために
アンテナの選択
平面アンテナ
■強電界地域
平面アンテナ、14~20素子
14素子
20素子
■弱電界地域
20~27素子
パラスタックアンテナ
27素子
パラスタックアンテナ
■超弱電界地域
27素子パラスタックアンテナ
3
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受信システム例
多方向受信
単方向受信
受信レベルが十分あ
る場合は、混合後に
増幅器使用
通電
通電
多方向受信
多方向受信
弱電界用
弱電界用
弱電界用
一方が弱電界
の場合、増幅
後に混合する
通電
通電
通電
回り込みによ
るレベル拮抗
に 注意!
弱電界局方向に向け
たアンテナで強電界
局も受ける
4
通電
通電
弱電界のため、
混合器の損失
で受信不可と
なる場合に混
合前で増幅す
る
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電界強度とアンテナ出力レベルの関係
電界強度 E(dBμV/m)
アンテナ出力 V(dBμV)
電界強度60dBμV/m の受信点で一般的な14素子アンテナを使用したとき
アンテナ出力レベル V(dBμV)を求めると・・・・
計算結果を示します。
アンテナ利得
アンテナ実効長
ケーブル損失
終端-開放換算値
アンテナ出力
G( dB)
He(dB)
L(dB)
(dB)
(dBμV)
13
7.5
-13.9
1.5
6
46.1
52
11.7
-17.4
1.8
6
46.5
ch
5
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入力レベル、雑音指数とC/Nの関係
JEITA資料より抜粋
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地上デジタルテレビ受信機に必要なレベルと信号品質
項 目
地上デジタル
テレビ受信機の要求性能
望ましいテレビ受信機の入力条件
レベル
34dBμV
46~89dBμV
CN比
22dB以上
25dB以上
BER
-4
2×10 以下
46dBμVには下記を含む
■マルチパスマージン
■フェージングマージン
3dB
9dB
46=34+(3+9)
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2・BS・110度CSデジタル
放送受信について
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BS・110度CSデジタル放送を受信するために
パラボラアンテナの選択
45形
G/T
BS 14.7dB/K
CS 15.0dB/K
50形
G/T
BS 15.5dB/K
CS 15.9dB/K
9
60形
G/T
BS 16.8dB/K
CS 17.4dB/K
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BS・110度CS放送衛星の位置
赤道上空
約36,000km
東経110度、ボルネオ島上空
にあり日本から見れば、南西方向になります。
静止衛星軌道
日本
東経
162°
東経
158°
東経
110°
東経
124°
10
東経
128°
東経
144°
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衛星放送の電波の強さ
EIRP=等価等方放射電力
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単位:dBw
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G/TとC/Nの関係
G/T値が大きいほどC/N値が大きくなります。
晴天時にG/T=13dB/Kのアンテナで受信した場合のCN比
(本州・四国・九州)
(北海道・沖縄)
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受信マージンとパラボラアンテナの選択
■良好に受信するには C/N 19dB(晴天時)必要
■降雨減衰量2.0dB(最悪月1%時間率)を考慮すると
九州、四国、本州
北海道、沖縄
マージン
G/T 13dB/K以上が目安
G/T 15dB/K以上が目安
九州、四国、本州
北海道、沖縄
45型
1.7dB
マージンなし
50型
2.5dB
0.5dB
60型
3.8dB
1.8dB
75型(共同受信)
5.7dB
2.7dB
90型(共同受信)
6.7dB
4.7dB
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BSデジタルテレビ受信機に必要なレベルと信号品質
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3・受信システム設計(共同受信)
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①伝送システム構成を検討する
直列ユニット方式
分岐・分配方式
・ 共有部分から各住戸への配線は縦引きが基本
・ 上の住戸を経由して下の住戸へケーブル(信号)
が渡る
→ メンテナンスや故障時に他の住戸を確認しなくては
ならないことがある。
築年数の古い共同住宅は直列ユニット方式が多い
最近は、分岐・分配方式が多い
1住戸
約4端子程度
・ 共有部分から各住戸への配線は横引きが基本
・ 他の住戸を経由せず、共用部分から各住戸へケーブル
(信号)が渡る
→ メンテナンスや故障時の対応が容易
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②必要な端末レベルを確認する
分波器
壁面テレビ端子でのレベルの目安
受信機でのレベルの目安
UHF:46~89dBμV
CS/BS-IF:50~81dBμV
UHF:51dBμV以上
CS/BS-IF:57dBμV以上
高すぎると ・・・・ テレビ受信機が過入力となり品質劣化の可能性あり
低すぎると ・・・・ 外来電波が伝送路に飛び込み混信障害の可能性あり
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③壁面端子とブースター出力間の損失(L)を求める。
・損失(L) = 同軸ケーブル損失 + 分岐分配器損失 + 住居内分配損失
④端末レベルから必要なブースター出力レベルを求める。
・壁面端子レベル(57dBμV)+損失(L)でブースター出力レベルが決まる。
⇒ ブースター運用レベルは定格出力レベル以下で、カスケード段数
によるレベル低下補正を考慮する。
カスケード段数
2段の場合 ・・・ 3dB低下させる
3段の場合 ・・・ 5dB低下させる
※ブースターのカスケードは3段までとするのが望ましい。
⇒ この結果でブースター機種を選定する。
同一機種のブースタに揃えるのが望ましい。
➢ ブースタ調整時に勘違いによるケアレスミスが防げる。
➢ メンテナンス用に持つブースタの台数が削減できる。
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4・ブースターのカスケードと
信号品質
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ブースターを複数(n)台直列(カスケード)
に接続すると
ブースターの出力信号に含まれている歪成分は、増幅を重ねる度に加算される為、定格出力で
ブースターをカスケードすると信号品質が劣化するのでシステム運用ができません。
定格出力
定格出力
歪
歪
IM5
IM3
f1
f2
IM3
1段目ブースタ出力
歪の加算分
IM5
IM5
周波数
IM3
f1
f2
IM3
IM5
周波数
2段目ブースタ出力
入力信号
2波:f1,f2
(例)D30ch,D31ch
1段目
2段目
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2次歪と3次歪
出力
入力信号レベル
f1 : 500MHz
基本波
f1
入力
f2 : 600MHz
f2
増幅後は
周波数
基本波
出力信号レベル
f1
f2-f1
f2
2次歪と3次歪が発生する。
2f2-f1
2f1-f2
f1+f2
2f2
2f1
2f1+f2 2f2+f1
3f2
3f1
100
2次歪
400 500
3次歪
600
700
1100
1600
1800
3次歪
2次歪
21
3次歪
周波数
(MHz)
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出力レベルと歪の変化の関係
出力信号レベル
出力レベルを1dBUPすると
1dB UP
2次歪成分 : 2dB劣化する。
(2dBUP→4dB劣化)
3次歪成分 : 3dB劣化する。
(2dBUP→6dB劣化)
2dB 劣化
3dB 劣化
3dB 劣化
f2-f1
2f1-f2
2次歪
3次歪
f1
f2
2dB 劣化
2f2-f1
f1+f2
3次歪
2次歪
22
周波数
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カスケード時のブースター出力レベル低下について
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5・伝送システムのレベル調整
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同軸伝送でのレベル差発生
前段のブースター出力でレベル差がなくても次のブー
スター入力で、UHFとBS・110度CS帯域で大きなレ
ベル差が生じる場合があります
端子レベル
レベル差なし
UHF
端子レベル
BS/110度CS
レベル差
発生!!
UHF
BS/110度CS
周波数
周波数
前段
次段
出力
入力
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使用する増幅器の仕様例
チルト(傾き)あり
113
出力
(dBμV)
105
103
BS/CS-IF
UHF
95
FM
70
入力
(dBμV) 65
76
90
470
710
周波数(MHz)
26
1000
2602
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例1
レベル計算結果
BS/CS-IF帯の運用レベルに問題あり
①
S-5C-FB 10m
出力オーバー
② ブースター
CS・BS・UF-1W1
③
S-7C-FB 50m
④ 4分配器
⑤ S-7C-FB 30m
⑥ ブースター
2段目
アンプの定格(利得、出力レベル)
利得
出力レベル
FM
30dB
95dBμV
UHF
40dB
105dBμV
BSCS 30/40dB
27
入力オーバー
103 / 113dBμV
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例1
レベル計算結果
修正
BS/CS-IF帯の運用レベルを調整
①
S-5C-FB 10m
2段接続出力OK
② ブースター
CS・BS・UF1W1
③
S-7C-FB 50m
④ 4分配器
⑤ S-7C-FB 30m
⑥ ブースター
2段目
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例2
レベル計算結果
出力オーバー
⑥ ブースター 2段目
⑦
S-7C-FB 1m
⑧ 4分岐器
⑨
S-7C-FB 9m
⑩
⑫ 4分配器
6分配器
⑭ テレビ端子
⑪
S-7C-FB 13m
⑬
S-5C-FB 12m
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例2
レベル計算結果
修正
BS/CS-IF帯の運用レベルを調整
2段接続出力OK
⑥ ブースター 2段目
⑦
S-7C-FB 1m
⑧ 4分岐器
⑨
S-7C-FB 9m
⑩
⑫ 4分配器
6分配器
⑭ テレビ端子
⑪
S-7C-FB 13m
⑬
S-5C-FB 12m
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6・トラブル事例と対策方法
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トラブル事例1
反射波による受信障害
原因は・・遅延時間とレベル拮抗
②直接波との遅延時間が、
①直接波との遅延時間が、 ガー
ガードイン
ドインターバル(126μ s)
ターバル(126μs)内の場合でも
を越える場合。
レベル拮抗では受信障害になる。レベル
D/Uが28dB
差は、10dB以上が望ましい
以上とれないと受信障害になる
遅れ時間がガードインターバル内
混合後の受信レベル
10dB以上確保
126μs以以内
時 間 差
混合後の受信レベル
反射波
直接波
何らかの遮蔽
でレベル低下
親局、
中継局
遅れ時間がガードインターバル超え
28dB以上確保
(実質は、20dB以上)
126μs以上
時 間 差
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一般的な八木式アンテナによる受信対策
※半値角が広いので改善効果が少ない
0
30
330
300
60
90
270
120
240
210
150
180
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超狭指向性3素子4列スタックアンテナによる
受信対策
■半値幅が狭いので角度差の小さい混信障害対策に有効です。
■アンテナ間隔の調整が不要で広帯域で使用できます。
UA3P4R2
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トラブル事例2
BS放送による携帯電話への電波干渉
2012年2月20日から発射されているBSデジタル放送BS21チャンネルおよび
23チャンネルの放送用電波により、携帯電話の通信に障害を与える場合があり
ます。
簡易シールドタイプ
携帯電話
直付け配線
シールド不足
テレビコンセント プラグ
高シールドタイプ
対策
壁面テレビ端子
伝送路のシールド効果を高める。
直付けではなく、F接栓による接続に変更する。
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トラブル事例3
地上デジタル放送のSFNレベル拮抗
レベル差 小
C局受信・・・不安定
B局受信・・・安定
B
電
波
の
強
さ
C
レベル差
A
B
C
A
C
B
時間差
A、B、C局はそれぞれSFNの関係
時間差
遅延プロファイル測定イメージ
A
B局とC局の角度差が小さいと一般
的なアンテナでは分離できない。
対策 半値幅の小さいアンテナを使用する。
SFN: 複数の放送局が同一の送信周波数で同一の放送をするネットワークを言う。
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トラブル事例4
Vhigh
マルチメディア(MM)放送による混信
ホテル等の館内共聴施設で自主放送をVHF帯(ch10)を使用していた。
MM放送が始まり、受信障害が発生。症状は、「画面のざらつき」CN劣化
館内自主放送(アナログ)信号
MM放送信号
MM放送信号
自主放送のアナログ変調器出力にMM放送
の信号が被っている。
既設のVHFアンテナ出力
施設内の共聴ラインの波形
対策 既設VHFアンテナ配線を切り離して改善
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トラブル事例5
対策は運用レベルを低下、
又はHPF(ハイパスフィルター)を追加する。
デジタルタクシー無線による受信障害
地デジ受信レベルより30dB以上
高くなる地域では(断続的に)TV
チューナーが飽和する。
タクシー無線は垂直偏波
⇒垂直偏波エリアで障害が出やすい。
30dB以上
デジタルタクシー無線
地デジ
50dBμV
80dBμV
D13・・・
80dBμV
30dB
110dBμV
80dBμV
放送波
TV
ブースターでは飽和
しないが、TV内部の
チューナーで飽和する。
基地局
453-454MHz帯
移動局
467-468MHz帯
タクシー無線
地デジ
70dBμV
40dBμV
2段ブースターは要注意!
30dB
100dBμV
70dBμV
60dBμV
90dBμV
15dB
75dBμV
TV
比較的低いレベルでも
TVは過入力になる。
105dBμV
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7・FTTH光伝送システム
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光伝送システムへの変遷
同軸伝送システム
⇒
HFCシステム
⇒
FTTHシステム
同軸ケーブル
下り信号
センター設備
上り信号
ノードアンプ
タップオフ
光ファイバー
テレビ
保安器
HFCシステム
センター設備
映像系
送出装置
通信系
送出装置
PC
CM
光カプラー
映像系信号
V-ONU
テレビ
D-ONU
PC
光ファイバー
通信系信号
FTTHシステム
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FTTH光伝送システムの構成例
●CATV信号
光増幅器
●BS・CS-IF信号
●地デジ信号
光カプラー
光送信器
FSK変調器
データ送出用FSK変調器
放送用光加入者端末装置
(V-ONU)
個々の加入者宅V-ONUのRF
出力を遠隔制御できます。
V-ONU遠隔制御ソフト
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V-ONU
帯域別遠隔制御
帯域毎にRF出力状態をセンター側より遠隔制御できます。
加入者1
加入者3
70
770 1032
70
2610
(MHz)
770 1032
2610
(MHz)
加入者2
加入者4
70
770 1032
70
2610
(MHz)
42
770 1032
2610
(MHz)
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V-ONU
出力特性例
宅内配線の損失を考慮しチルト特性で出力されます。
壁面出力レベル
フラット特性
81/85dBμV
78/85dBμV
70/70dBμV
70
770 1032
2610
(MHz)
70
59/59dBμV
770 1032
2610
(MHz)
V-ONU
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V-ONU
基本構成
逆バイアス
PD
光信号入力
GC
RF出力
RL
フォトダイオード(PD)に光信号が入力されると、信号電流が流れ信号電圧が
発生します。これを増幅してRF出力します。
■光入力レベルが AdB変化 ⇒
RF出力は 2AdB変化します。
⇒ 光AGCでRF出力レベルが一定となるように制御しています。
■光の入力レベルや変調度が高いほどCN比は大きくなりますが歪特性
は劣化します。
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低受光V-ONUについて
■光受光レベルを従来の-8~-2dBmから-14~-6dBmへ
引き下げを実現しました。
■接続可能な端末数が最大4倍に増えセンター側で
使用する光増幅器の台数を削減できる。
■システムコストの削減が可能です。
-5.6dBm
div.
+5.2dBm
光変調器より
+19.7dBm
16
V-ONU
例)+20dBm EDFA 出力 1ポートあたりの分岐
接続端末数
+2.2dBm
div.
EDFA
+20dBm
-5.3dBm
-3.0dB
10km
4
-7.5dB
-14.5dB
16×4=64端末
16×16=256端末
-12.6dBm
div.
+5.2dBm
光変調器より
+19.7dBm
16
V-ONU
+2.2dBm
div.
EDFA
+20dBm
-12.3dBm
-3.0dB
10km
16
-14.5dB
-14.5dB
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FM告知放送(無給電時)対応
V-ONU
■停電時も動作するFM信号出力端子(70~90MHz)を装備。
■受光レベル-8dBm時でも出力40dBμV以上を出力します。
■FM信号出力端子は遠隔制御できません。
光ファイバ
光端末装置
FM告知放送
停電時でも
出力します
告知放送
受信機
V-ONU
同軸ケーブル
テレビ放送
RF出力端子
モニター端子
FM信号出力端子
テレビ
停電時TV信号
は止まります
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加入者端末構成例
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光コネクタの種類と研磨状態
青色コネクタと緑色コネクタの2種類あり研磨状態が異なり
ます。
SM: シングルモード
10: コア径(μm)
125:クラッド径(μm)
SPC研磨
SC:コネクタ形状:青色コネクタ
SPC:ファイバー端面の形状:PC研磨
APC研磨
SC:コネクタ形状:緑色コネクタ
APC:ファイバー端面の形状:斜め8°研磨
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8・可搬型緊急用ヘッドエンド装置
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可搬型緊急用ヘッドエンドの利用形態
②地デジの受信点のバックアップ
地上デジタル放送
損
壊
代替
(Alternative)可搬型緊急用ヘッドエンド
③ノードアンプのバックアップ
ヘッドエンド局舎が被災
①HEの代替
早期に情報配信開始
仮設局舎などから配信
CATV伝送路
ノード
破壊
×
④伝送路のバックアップ
橋の破壊により伝送路が遮断
された場合でも、情報配信に
利用出来る。
設置
可搬型緊急用ヘッドエンド
配信
避難所など
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可搬型緊急用ヘッドエンドの内部構成
バックアップ電源用
充放電部
電源ユニット
光送信ユニット
(1550nm ,+ 6dBm)
+RFユニット
シグナルプロセッサ
ユニット
バックアップ電源
ユニット
(ニッケル水素電池)
入出力部ユニット
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可搬型緊急用ヘッドエンドの主な仕様
■地上デジタル放送(9チャンネル)に対応
■内蔵バッテリーにより停電時でも最低5時間の動作可能
■AC100V、DC+12Vの2電源に対応
■RF出力および光出力に対応
OFDM シグナルプロセッサー
分波
×8台
OFDM シグナルプロセッサー
ヘッド入力
RF出力部
RF出力
光送信部
光出力
混合
ライン入力
OFDM シグナルプロセッサー
電源部
バックアップ電源用充放電部
AC100V、DC12V
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