7.1 Amplificadores
El amplificador es el dispositivo activo más utilizados en una red de CATV. Esta destinado a compensar las pérdidas producidas en la línea por efecto de la atenuación del cable coaxial y de los componentes pasivos. Los amplificadores se ubican en determinados puntos, de tal modo que su ganancia tiene un valor igual a las pérdidas en dB del tramo anterior de coaxial y sus respectivos pasivos. Este concepto se denomina ganancia unitaria, ya que la señal se restablece al valor que tenía en el origen.
Vista típica de un amplificador de CATV. Para ver video de estas fotografias haga click sobre ella.
Sin embargo, los requerimientos de un amplificador no se reducen sólo a su ganancia, sino que además debe estar en condiciones de:
- Amplificar un gran ancho de banda, desde 5 MHz hasta 450 MHz o 550 MHz o 750 MHz según el tipo de red y servicios ofrecidos.
- Contribuir con la mínima cantidad de ruido a la señal, ya que se requiere conectar los amplificadores en cascada para lograr los alcances y cobertura deseada de la red.
- Minimizar la distorsión propia de los dispositivos activos debido a sus características no lineales.
- Compensar los efectos de la variación de atenuación en función de la frecuencia (ecualizar).
- Compensar los efectos de variación de la atenuación por causa de la temperatura.
- Compensar las posibles variaciones de nivel de la señal.
- Recibir la energía de alimentación a través del cable coaxial.
- Amplificar si es necesario una banda de frecuencias en sentido opuesto (canal de retorno).
- Tener un diseño modular que permita cambiar parte o todo el amplificador de manera sencilla y rápida.
- Sensar ciertos parámetros o señales a objeto de determinar condiciones de falla.
- Proporcionar una o varias salidas para reducir el uso de divisores de señal, cuando sea necesario bifurcar la línea en 2, 3 o 4 direcciones.
- Disponer de puntos de prueba para efectuar ajustes y mediciones en terreno.
- Disponer de una caja de protección adecuada para soportar un amplio rango de condiciones ambientales.
Para poder disponer de todas estas funciones, se fabrica la denominada "Estación"(Mainstations), donde ella esta conformada por una serie de módulos entre los cuales se encuentran los amplificadores, como se muestra en la fig.
Aspecto General de una Estación Amplificadora
7.1.1 Tipos de Estaciones amplificadoras
En una red de CATV y según su aplicación se distinguen los siguientes tipos de estaciones:
- Troncal (Trunk Station)
- Puente (Bridge Station)
- Troncal/Puente (Trunk/Bridge Station)
- Extensor de Línea (Line Extender Station)
Cualquiera de las estaciones esta formado por una caja o carcaza que contiene un chasis como el mostrado en la fig. anterior, el cual, según el tipo de estación, incorpora un módulo amplificador de línea troncal, o un módulo amplificador puente, o un módulo amplificador de retorno, una fuente de poder y una serie de elementos adicionales destinados al monitoreo, control y distribución de la señal.
La caja o carcaza esta construida de aluminio premoldeado, impermeable para uso a la intemperie y admite montaje en mensajero, muro o en pedestal. El chasis se localiza dentro de la carcaza y permite la interconexión de los módulos amplificadores, de control y de energía. El módulo de fuente de poder permite recibir la alimentación de C.A. (60 Volts, 50 Hz) y convertirla a C.C. para alimentar los circuitos electrónicos.
En general la caja de las estaciones Line Extender son de menor tamaño que las de las troncales y/o puentes.
Dependiendo de la tecnología utilizada en el diseño y fabricación de los módulos amplificadores se distinguen los siguientes tipos: Amplificador Push-Pull : Circuito tradicional de amplificación de 1/2 ciclo de la señal, reduciendo notoriamente la distorsión de segundo orden, a bajo costo.
Amplificador Duplicador de Potencia (Power Doubling): Circuito equivalente a dos amplificadores Push-Pull conectados en paralelo permitiendo duplicar la potencia (3 dB) de salida, con niveles de operación de cada amplificador más bajos.
Amplificador Alimentador hacia adelante (Feed Forward): Circuito equivalente al anterior, o sea dos amplificadores conectados en paralelo con una funcionalidad adicional de cancelación de distorsión.
La simbología correspondiente a los diferentes tipos de estaciones se indican en la fig.
Simbología de Estaciones de red CATV
7.1.2 Estación Troncal (Trunk Station)
La estación troncal esta formada por una carcaza, chasis y fuente de poder como se indico anteriormente. Adicionalmente contiene lo siguiente:
El amplificador troncal (forward), un módulo enchufable destinado a la amplificación de la señal guardando en forma estricta los parámetros de calidad de señal, o sea el nivel de ruido y las distorsiones de segundo y tercer orden. Para este efecto su ganancia es relativamente baja, del orden de 20 a 25 dB.
Para mantener un nivel estable y uniforme de señal de salida, se utilizan circuitos de control automático de ganancia (AGC) y compensador automático de pendiente (ASC). Este último destinado a corregir las variaciones producidas por la mayor atenuación que presenta el cable a las frecuencias más altas.
Opcionalmente contiene un módulo amplificador de retorno troncal, permite la amplificación de la banda de reversa (generalmente 5-30 MHz), o sea las señales desde el suscriptor hacia el headend.
También contiene módulos enchufables de atenuadores, ecualizadores, fusibles, etc.
7.1.3 Estación Puente (Bridge Station)
La estación puente es similar en su aspecto a la estación troncal, ya que utiliza una carcaza, chasis y fuente de poder, sin embargo, contiene un amplificador que toma la señal de la línea troncal a través de un acoplador direccional interno y la entrega a un divisor opcional para obtener hasta 4 salidas de distribución. De este modo la estación puente tiene una entrada y una salida troncal y desde una a cuatro salidas de distribución.
El módulo amplificador puente presenta características diferentes del módulo troncal indicado anteriormente. En efecto, las especificaciones del amplificador puente no son tan exigentes y en general tiene ganancias más altas. Generalmente se utiliza la tecnología duplicador de potencia (Power Doubling) o Push-Pull, los cuales permiten disponer de ganancias que oscilan entre 25 y 35 dB.
Un técnico efectua una ajuste de un amplificador en servicio
Opcionalmente la estación bridge puede contener un módulo de amplificador de retorno.
7.1.4 Estación Troncal/Puente (Trunk/Bridge Station)
Este caso es similar al anterior, o sea el equipo base (carcaza, chasis y fuente) contiene un módulo de amplificador troncal, un módulo de amplificador puente y opcionalmente un módulo de amplificador de retorno.
Diagrama esquemático de una estación Troncal/Puente
En el diagrama se distinguen los siguientes elementos:
1 Opción de transferencia (TFS): se refiere a un switch que actúa en caso de falla o mantención y permite efectuar un bypass de la sección troncal.
2 Pad: Corresponde al atenuador de entrada o salida de los amplificadores.
3 Ecualizador: Para compensar las diferencias de niveles de señal por efecto de la atenuación a las diferentes frecuencias de la banda hacia adelante.
4 Amplificador troncal: Amplifica la señal de la línea troncal hacia adelante.
5 Diplexer: Dispositivo pasivo a base de filtros pasa-bajos y pasa-altos para separar la banda hacia adelante de la banda de reversa (por ejemplo 5-30 MHz de 50-550 MHz).
6 Amplificador puente: amplifica la señal tomada desde el acoplador direccional de 12 dB para la red de distribución.
7 Puntos de prueba (TP): Puntos de fácil acceso atenuados 20 o 30 dB para probar o medir las señales de entrada, salida y de retorno.
8 Distribuidor (Feeder Maker): Dispositivo pasivo de distribución similar al divisor de 4 salidas (splitter) para montaje modular dentro de la estación y que permite entregar señal hasta 4 salidas de distribución.
9 Switch de retorno de distribución: Conmutador opcional destinado a habilitar o no el circuito de retorno.
10 Amplificador de retorno: Amplifica la banda de retorno en el sentido de la troncal.
11 Ecualizador de retorno: Para compensar las diferencias de niveles de señal por efecto de la atenuación a las diferentes frecuencias de la banda de retorno.
12 Filtro de señal piloto de retorno: Circuito opcional para monitoreo de señal de retorno o en su defecto una señal piloto.
13 Monitor de estado: Circuito destinado a monitorear el funcionamiento de los dispositivos activos o las señales de entrada o salida.
7.1.5 Estación Extensora de Línea (Line Extender Station)
Este tipo de estación tiene generalmente una carcaza y chasis más pequeño, ya que no dispone de modulo amplificador puente ni distribución. En rigor el extensor de línea se utiliza en la red de distribución para extender el alcance de dicha línea. Las divisiones que se requiera en la línea de distribución deberá realizarse con splitter externos.
Vista típica de un extensor de línea. Para ver video del extensor haga click sobre la imagen.
El extensor de línea contiene un amplificador del tipo troncal, sin embargo difiere del módulo troncal, ya que las exigencias son diferentes. Generalmente son de alta ganancia, del orden de 25 a 35 dB y opcionalmente puede contener un módulo amplificador de retorno.
