Теория и формулы электростатики — кратко о главном

Электростатика. Теория и формулы + Шпаргалка

ЭЛЕКТРОСТАТИКА
Теория и формулы (кратко и сжато)

[button title=»Электростатика – раздел электродинамики, изучающий покоящиеся электрически заряженные тела. Существует два вида электрических зарядов: положительные (стекло о шелк) и отрицательные (эбонит о шерсть).» color=»blue» size=»2″ full_width=»1″]

Элементарный заряд – минимальный заряд (е = 1,6∙10 -19 Кл)

Заряд любого тела кратен целому числу элементарных зарядов: q = N∙е

Электризация тел – перераспределение заряда между телами. Способы электризации: трение, касание, влияние.

Закон сохранения электрического заряда – в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной. q_{1 +} q ₂ + q ₃ + …..+ q_n = const

Пробный заряд – точечный положительный заряд.

[hr height=»15″ style=»zigzag» line=»default» themecolor=»1″]

Закон Кулона

Закон Кулона (установлен опытным путем в 1785 году) Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

[hr height=»15″ style=»zigzag» line=»default» themecolor=»1″]

Электрическое поле

Электрическое поле – вид материи, осуществляющий взаимодействие между электрическими зарядами, возникает вокруг зарядов, действует только на заряды

Силовые линии напряженности электрического поля – непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которые они проходят, совпадают с вектором напряженности.

Свойства силовых линий:

• не замкнуты;
• не пересекаются;
• непрерывны;
• направление совпадает с направлением вектора напряжённости;
• начало на + q или в бесконечности, конец на – q или в бесконечности;
• гуще вблизи зарядов (где больше напряжённость).
• перпендикулярны поверхности проводника

Разность потенциалов или напряжение (Δφ или U) — это разность потенциалов в начальной и конечной точках траектории заряда Δφ = φ₁ – φ₂

Чем меньше меняется потенциал на отрезке пути, тем меньше напряженность поля.
Напряженность электрического поля направлена в сторону уменьшения потенциала.

[hr height=»15″ style=»zigzag» line=»default» themecolor=»1″]

Электроемкость

Электроемкость С — характеризует способность проводника накапливать электрический заряд на своей поверхности.

• — не зависит от электрического заряда и напряжения.
• — зависит от геометрических размеров проводников, их формы, взаимного расположения, электрических свойств среды между проводниками.

[hr height=»15″ style=»zigzag» line=»default» themecolor=»1″]

Проводники и диэлектрики

[hr height=»15″ style=»zigzag» line=»default» themecolor=»1″]

Конденсаторы

Конденсатор — электротехническое устройство, служащее для быстрого накопления электрического заряда и быстрой отдачи его в цепь (два проводника, разделенных слоем диэлектрика ).

[hr height=»15″ style=»zigzag» line=»default» themecolor=»1″]

краткий курс лекций по электростатике

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Тульский государственный педагогический университет

имени Л. Н. Толстого

Ю. В. Бобылев В. А. Панин Р. В. Романов

КУРС ОБЩЕЙ ФИЗИКИ

Краткий курс лекций

Допущено Учебно-методическим объединением

по направлениям педагогического образования Министерства образования и науки РФ в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 540200 (050200)

Тула Издательство ТГПУ им. Л. Н. Толстого

профессор Ю. Ф. Головнев (ТГПУ им. Л. Н. Толстого)

Б72 Курс общей физики. Электродинамика: Краткий курс лекций / Ю. В. Бобылев, В. А. Панин, Р. В. Романов.– Тула: Изд-во Тул. гос. пед. унта им. Л. Н. Толстого, 2007.– 107 с.

Данное учебное пособие представляет собой краткий лекционный курс по электромагнетизму и содержит необходимый материал, который полностью соответствует Государственному образовательному стандарту.

Пособие предназначено главным образом для студентов, которые по тем или иным причинам не могут посещать или посещают нерегулярно аудиторные занятия и занимаются самообразованием, в том числе и при дистанционном обучении.

При сокращении математической части пособие может быть позиционировано для студентов нефизических специальностей.

© Ю. В. Бобылев, В. А. Панин, Р. В. Романов,

© Издательство ТГПУ им. Л. Н. Толстого,

Лекция 1. Электрический заряд.

Лекция 2. Закон Кулона.

Лекция 3. Напряженность электрического поля.

Лекция 4. Теорема Гаусса.

Лекция 5. Потенциал электрического поля .

Лекция 6. Потенциал электрического поля (продолжение).

Лекция 7. Проводники в электрическом поле.

Лекция 8. Диэлектрики в электрическом поле.

Лекция 9. Электрическая емкость. Конденсаторы.

Лекция 10. Электростатическая энергия.

Лекция 11. Постоянный ток. Основные понятия и законы . . .

Лекция 12. Электрические цепи.

Лекция 13 Ток в металлах.

Лекция 14. Ток в вакууме .

Лекция 15. Ток в газах . .

Лекция 16. Ток в электролитах . .

Лекция 17. Основные законы магнетизма . .

Лекция 18. Основные законы магнетизма (продолжение).

Лекция 19. Движение заряженных частиц в магнитном поле.

Лекция 20 Электромагнитная индукция . .

Лекция 21. Электрический колебательный контур.

Лекция 22. Переменный ток.

Лекция 23. Электрическое поле.

Лекция 24. Уравнения Максвелла .

Лекция 25. Электромагнитные волны.

Авторы данного пособия, работают на факультете математики, физики и информатики Тульского государственного педагогического университета им. Л. Н. Толстого и уже неоднократно читали в рамках курсов общей и теоретической физики различные дисциплины и спецкурсы, связанные с электромагнитными процессами, включая явления в неравновесных материальных средах.

Опыт преподавания, сформированный значительным стажем работы (от 20 до 25 лет) подсказали концепцию создания единого сквозного курса электродинамики. В него должны войти без дублирования и повторений, что достаточно важно, все темы, изучаемые в курсах общей и теоретической физики, такие как «Электричество и магнетизм», «Электродинамика и основы СТО», «Электродинамика сплошных сред» и так далее.

Такой курс позволит выдержать единый стиль изложения и оформления, одинаковые обозначения, единую систему единиц, схожее использование математического аппарата, что, безусловно, упростит восприятие этого непростого материала студентами.

Следует отметить, что научные интересы авторов лежат в областях электродинамики сильнонеравновесной плазмы, нелинейных явлений в электродинамических системах и структурах различной природы, отдельных вопросов плазменной электроники и радиофизики, что, безусловно, делает настоящее пособие максимально приближенным к современным научным достижениям.

Начало реализации указанной концепции было положено в 2002 году выходом учебного пособия по курсу “Электричество и магнетизм: курс лекций. Часть 1. Электростатика», которое было допущено Министерством образования в качестве учебного пособия для студентов физико-математических специальностей.

Преподавание с использованием этого пособия показало его несомненную эффективность и востребованность студентами. В 2004 году вышел сборник задач по курсу «Электричество и магнетизм». Подготовка этих материалов в формате WEB-документа позволила применить не только для студентов дневного отделения, но и при дистанционном обучении.

В настоящем пособии применен более лаконичный “телеграфный” стиль изложения, а язык, вообще говоря, далёк от академического и максимально приближен к разговорному, как, собственно и должно быть, поскольку материал представляет собой запись того, что студент услышал и увидел на лекции.

Использовано большое количество рисунков, которые, однако, схематичны и упрощены. Отдельные сложные формулы приведены с подробными выводами, что особенно будет ценно для студентов – выпускников сельских школ. Кроме того, как считают авторы, в пособии присутствует значительное число примеров решений задач, облегчающих восприятие

теоретического материала и способствующих развитию практических умений и навыков будущего учителя.

В качестве основной использована Международная система единиц (СИ).

В целом материал соответствует минимуму, указанному в Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования и учебному плану.

Авторы считают, что данное учебное пособие по электромагнетизму окажет помощь студентам, которые по тем или иным (будем считать уважительным) причинам не могут посещать или посещают нерегулярно аудиторные занятия и занимаются самообразованием. Таких студентов становится всё больше, но заставить их читать традиционные учебники и скрупулёзно выбирать из них нужные сведения, учитывая реалии настоящего времени, весьма проблематично. Данное же пособие содержит тот необходимый уже отобранный материал, который полностью соответствует Государственному образовательному стандарту, чтобы среднестатистический студент получил положительную оценку на экзамене без привлечения дополнительной литературы.

Для студентов же, которые хотят получить более глубокие знания, которые планируют продолжить обучение в магистратуре, в конце этого пособия приводится достаточно полный список полезной литературы.

Не следует думать, что данное пособие годится только для отстающих студентов. Оно предназначено для всех студентов с той лишь разницей, что студент, посетивший лекцию и студент, пропустивший лекцию, должны будут работать с этим пособием разными методами.

Более того, в условиях перехода на двухуровневое обучение и в условиях все большего проникновения и реализации основных идей Болонского процесса, подобные пособия, которые с одной стороны достаточно унифицированы под жесткие требования государственного стандарта, а с другой – имеют несомненную «печать» индивидуальности и творческих взглядов авторов, будут все более и более востребованы на «студенческом рынке».

Следует также отметить, что настоящее пособие при сокращении математической части может быть позиционировано для студентов не физических специальностей.

Авторы выражают благодарность студенту Алексею Аркатову за техническую помощь при разработке оригинал-макета.

Как работает телевизор: устройство и принцип работы

Вся техника периодически может выходить из строя, и телевизор, который имеется практически в каждом доме, тому не исключение. Для возможности своевременной его починки собственными силами необходимо разбираться в схеме работы каскадов, их предназначении и взаимодействии друг с другом, а также представлять основы работы ТВ-приемника.

Основной принцип (технология) работы телевизора

Одним из главных устройств любого телевизора, обеспечивающим прием сигнала, является телевизионная антенна (ТА), причем главным параметром ее работы является правильное согласование выходного R активного вибратора с сопротивлением, присущим кабелю снижения (КС). Он необходим для того, чтобы передавать входящий импульс, принятый ТА и является коаксиальным кабелем высокой частоты, имеющим достаточный КПД (фидер).

Согласование необходимо для достижения более высокого КБВ (коэффициента бегущей волны) в самом кабеле снижения. Устройство согласования предназначено для преобразования R в величину, близкую по значению сопротивлению, которым обладает фидер.

Также ТА обязана иметь определенные значения по полосе пропускания, это является важным параметром, так как ее ширина напрямую определяет равномерность ее амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

Структурную схему обычного, черно-белого телевизора можно представить:

Сигнал, поступающий с антенны, попадает на входное избирательное устройство (ВИУ), которое выделяет тот телевизионный сигнал, требующийся в определенный момент. С учетом того, что его U достаточно мало, далее следует его усиление посредством высокочастотного усилителя (УВЧ).

После усиления он идет на частотный преобразователь (ПЧ), представляющий собой смеситель с гетеродином, точность настройки которого необходима для получения высококачественного изображения (четкости, отсутствия любых искажений по фазе и качеству звука). Плюс, правильная и четкая подстройка способствует сглаживанию имеющихся помех, поступающих от других ТВ-каналов.

По количеству колебательных контуров гетеродин полностью аналогичен ВИУ. После настройки сигнала в гетеродине, он идет на смеситель, куда также приходит и параметр от ВИУ.

Согласно принципу работы смесителя, который переносит принимаемую частоту на промежуточную, в нем происходит умножение частоты имеющегося изображения и частоты звука на частотную составляющую гетеродина.

В результате этого на выходе получаются колебания частоты изображения i, а также звука f (все они – промежуточные).

Таким образом, на выходе ПЧ имеются промежуточная i изображения и звука, при этом первая должна быть на 6,5 МГц выше второй.

Независимо от того, какой канал настраивается, эти значения являются постоянной величиной и имеют следующие значения:

• i изображения = 38 МГц.
• f звука = 31,5 МгЦ.

Данные колебания хотя и являются высокочастотными, однако содержат меньшие f принятых сигналов. Если требуется точно его подстроить, в подобных ситуациях параметры гетеродина возможно регулировать посредством изменения С (емкости) в цепи колебательного контура.

Как правило, в современных моделях имеется блок АПЧГ, который автоматически подстраивает гетеродин.

Проходя через СК (селектор каналов телевизора), промежуточные частоты попадают в БУ, преобразующего промежуточную частоту получаемой картинки (УПЧИЗ).

После него усиленный импульс идет на детектор (ВД).

ВД осуществляет два основных предназначения:

• Выделение видеосигнала.
• Получение новой, 2-ой промежуточной частоты звуковой составляющей, которая представляет собой разницу между промежуточными частотными составляющими картинки и звуковой составляющей и равна 6,5 МГц.

Таким образом, ВД является ничем иным, как ПЧ.

После ВД сигнал видео идет на усилитель (УВС), а после – на модулятор самого кинескопа (МК).

Полученное значение(6,5 МГц) идет на УПЧЗ, после чего она передается на детектор (ЧД), выделяющий непосредственно сам звук, после чего отправляет его на УЧЗ и впоследствии – на громкоговоритель (ГР).

Синхронизирующий сигнал выделяется из УВС посредством блока синхронизации (БС) и, не претерпевая видоизменений, проходит все имеющиеся блоки.

В БС происходит его разделение на строчные и также кадровые импульсы при помощи блоков, осуществляющих развертку (БКР, БСР), после чего они идут на ОС.

После БС все импульсы, получаемые посредством БКР и БСР идут на выпрямитель высокого U (ВВ), необходимый для запитки одного из анодов кинескопа (К). Изначально напряжение на схему U подается из блока питания (БП).

Как уже было сказано, после УВС строчные, а также кадровые импульсы составляют полный готовый видеосигнал. Благодаря этому на экране К электронный луч двигается синхронно и с той же фазой, что и луч, который передается с трубки телецентра.

Видеосигнал содержит импульсы, гасящие луч в К, требуемые на обратный код указанных разверток (кадровых, строчных).

Чтобы выделить непосредственно синхроимпульсы, имеется селектор (ССИ), который находится всегда в запертом состоянии и переходит в открытое состояние из-за импульсов синхронизации. Так как амплитуда синхроимпульсов всегда выше амплитуды сигнала изображения для самых черных элементов, и происходит их выделение. При этом их значение будет соответствовать понятию «чернее черного».

Также ССИ обладает функцией разделения на строчные и кадровые синхроимпульсы посредством измерения разницы по длительности между строчными и кадровыми импульсами (длительность последних выше).

Таким образом, посредством процедуры дифференцирования получают строчные синхроимпульсы, а при помощи интегрирования – кадровые синхроимпульсы.

После ССИ кадровые синхроимпульсы идут на ГКР (генератор кадровой развертки), где на выходном каскаде из отклоняющих катушек получается напряжение пилообразной формы, что и продуцирует линейный ток I пилообразной формы.

Отклоняющие катушки ОС, обеспечивающие кадровку, соединяются с ГКР при помощи выходного кадрового трансформатора (ВТК), обеспечивающего полное согласование R каскада (лампового) с R отклоняющих катушек. Как вариант, подсоединение может быть выполнено полупроводниками ГКР, так как их R значительно меньше.

Посредством ОС, установленной на горловину трубки кинескопа (К), происходит управление электронным лучом, при этом воздействие на него осуществляется с помощью магнитного поля соленоидов ОС.

Строчные синхроимпульсы проходят на устройство, обеспечивающее автоматическую частотную и фазовую подстройку самой строчной развертки (АПЧиФ). Там же происходит сравнение по длительности строчных синхроимпульсов и импульсов обратного хода самой строчной развертки, которые приходят с ГСР.

Если длительность строчных синхроимпульсов и импульсов обратного хода с ГСР совпадает, на выходе АПЧиФ U будет равняться нулю.

Если по длительности наблюдаются отклонения в ту или иную сторону, на выходе получается U, пропорциональное величине данного отклонения. При этом, полярность напряжения будет зависеть от времени поступления импульсов с ССИ и ГСР.

За счет имеющейся инерционности АПЧиФ, импульсные помехи, также попадающие вместе с входящим сигналом, не оказывают никакого влияния на его работу.

Выходное напряжение с АПЧиФ идет на ГСР, который в свою очередь меняет частотную составляющую напряжения развертки.

Упрощенная электрическая принципиальная (структурная) схема телевизора

Согласно представленной в предыдущем подпункте структурной схеме, становится понятным расположение и взаимодействие отдельных блоков между собой.

С учетом развития технологий, принципы построения схем и работы значительно видоизменились, так как с течением времени телевизоры с черно-белым экраном сменились вначале цветными, а затем и ЖК и плазменными.

В связи с этим, в классическую структурную схему в связи с переходом на цветное вещание были добавлены новые элементы, такие как:

• БЦ – блок цветности.
• БДУ – блок, обеспечивающий управление на расстоянии.
• БКВУ – блок, обеспечивающий коммутацию всех внешних устройств.

Что касается современных, ЖК и плазменных панелей, количество различных блоков в них значительно больше.

Устройство, принципы работы черно-белых моделей (аналоговых)

Все черно-белые телевизоры, относящиеся как к ламповым, так и полупроводниковым моделям, имеют схожую структурную компоновку.

Как видно из представленного рисунка, добавлены следующие устройства:

• Метровый селектор каналов (СКМ).
• Дециметровый селектор каналов (СКД).
• Усилитель промежуточной f изображения (УПЧИ).

Сигналы звука и картинки, усиленные и преобразованные в блоке, переключающем каналы телевизора (ПТК), поступают в УПЧИ.

С учетом того, что частота колебаний гетеродина отличается по значению от f поступающего импульса (выше), как уже указывалось, разница между промежуточной i картинки и звука составляет 6, 5 МГц.

Для получения изображения самого высшего качества, требуется точно настроить гетеродин на входе на нужную частоту, которая обеспечивает четкость видеоизображения и чистоту звукового сигнала, а также отсутствие искажений по фазе.

Все подобные телевизоры имеют функцию как ручной, так и автоматической подстройки

Ручная настройка помогает обеспечить правильную подстройку при приеме тестовой таблицы.

Автоматическая настройка крайне необходимо при различных коммутациях, таких как включение и прогрев самого устройства (меняется частотная составляющая гетеродина), скачка напряжения в электросети, внешних помехах или переключении требуемых каналов.

АПЧГ (автоматическая частотная подстройка гетеродина)

АПЧГ выполняется с ОС и содержит в себе различитель и элемент управления.

Различитель представляет собой не что иное, как дискриминатор фаз, где на вход идет U промежуточной частоты. Таким образом, если телевизор подстроен точно, U на выходе будет равняться нулю.

При имеющемся отклонении частоты гетеродина (от 38 МГц, номинальной), на выходе появляется управляющее U расстройки.

U расстройки идет на устройство, называемое варикапом, который соединено с контуром гетеродина в ПТК. Таким образом, данное U меняет f гетеродина ту сторону, которая противоположна расстройке.

Но полностью устранить имеющуюся расстройку АПЧГ не в состоянии, потому в наличии всегда имеется ее остаточные значения. При этом, чем выше коэффициент автоподстройки, тем меньше будет значение остаточной расстройки.

Зачастую, стандартным решением в устройствах подобного типа является использование АПЧГ по промежуточной f и УПТ (усилителем постоянного I). При такой схеме остаточная расстройка составляет порядка 50 кГц (изначально присутствует в 1,2 МГЦ).

Также многие модели первого поколения комплектуются следующими блоками:

• Автоматической регулировкой усиления (АРУ), обеспечивающим постоянное поддержание каких-либо значений.
• Автоматической постройкой по f и фазе (АПЧиФ).

В данных моделях за счет АПЧиФ в ГСР предусмотрена частотная и фазовая автосинхронизация с подобными параметрами синхроимпульсов от телецентра. Также обеспечивается надежная синхронизация строчной развертки сигнала на входе, если он ослаблен или присутствуют импульсные помехи, что актуально для моделей с большой диагональю экрана.

Далее, на выходе ФД (фазового детектора), который в обязательном порядке имеется в подобных моделях, будет присутствовать постоянное U, при этом его полярность и значение будут находиться в прямо пропорциональной зависимости от угла сдвига фаз импульсов.

Если данный угол будет нулевым, напряжение на выходе ФД также будет иметь нулевое значение. При других его величинах, данное U идет на управляющую сетку ЗРГ (задающий релаксационный генератор) через фильтр низких частот (НЧФ).

Если напряжение начинает меняться, происходят изменения также и в частоте собственных колебаний ЗРГ. Таким образом, данные колебаний затухнут лишь тогда, когда их расхождение с углом сдвига фаз и f синхроимпульсов также сведется к нулю.

В зависимости от схемы построения, АПЧиФ не всегда способен компенсировать все возможные отклонения f ЗРГ. Во избежание подобной проблемы в таких телевизорах с простой схемой АПЧиФ устанавливается ручная регулировка.

Что касается моделей первого класса, за счет правильного выбора схемы АПЧиФ с широким диапазоном полосы, захватывающей f ЗРГ, отпадает необходимость в установке возможности ручной подстройки. Это достигается за счет контроллера, фазового дискриминатора, который запоминает последнюю величину пикового U разностной f.

Устройство, принципы работы цветных телевизоров (аналоговых)

Данные модели являются аналоговыми и выполнены на полупроводниках.

В отличие от предыдущего изображения, в составе цветного телевизора на полупроводниках добавлены такие новые составляющие:

• Плата дистанционного управления (ДУ).
• Видеопроцессор, укомплектованный декодером цветности.
• Декодер, обеспечивающий телетекст.
• Плеер DVD.Плеер-USB.

Схема, устройство, принципы работы ЖК и плазменных панелей

В данных моделях схема значительно изменена, так как в отличие от аналогового, сигнал обрабатывается цифровым способом.

Основные блоки, присущие подобным устройствам, следующие:

• Инвертор. Благодаря ему обеспечивается напряжение, необходимое для запитки светодиодов или ламп подсветки.
• Память, в которой хранятся данные о настройках – ПЗУ.
• Оперативная память, которая принимает непосредственное участие в их обработке – ОЗУ.

Таким образом, принцип действия телевизора во всех моделях остается одним и тем же, однако за счет развития современных технологий составляющие элементы претерпели значительные изменения.

Принцип работы кабельного ТВ

Вкратце определить как устроена трансляция эфира и принцип работы кабельного ТВ, можно сравнив его с эфирным цифровым телевидением , заменив электромагнитные волны по которым распространяется сигнал — кабелем. Диапазон частот передаваемый на антенну ограничен, а кабель снимает все лимиты и дает не большую свободу кабельным операторам в плане наполнения контентом. В тоже время в связи с данной спецификой передачи сигнала в этом виде телевизионной деятельности, на организацию сети телевидения накладываются ограничения — например дистанционные.

Кабельное и цифровое телевидение отличия

Трансляция по кабелю может быть как цифровой так и аналоговой .

В данном разделе мы рассмотрим различия между цифровым кабельным и общедоступным цифровым эфирным телевидением.

Просмотр телевидения вне города

Сложно себе представить кабельного оператора предоставляющего свои услуги вдали от города и в малонаселенных пунктах. Это обусловлено принципом работы кабельного телевидения и передачей сигнала строго по кабелю.

Малая рентабельность проводить кабель сильно удаленным друг от друга малочисленным группам абонентов, вынуждает работать кабельные компании только в городских условиях. А для просмотра на даче или в своем доме вдали от города подходит бесплатное эфирное телевидение при условии приемлемой отдаленности от передатчика и беспрепятственном прохождение сигнала, а также при наличии хорошей антенны. В противном случае дачников спасает спутниковое телевидение .

Плюсы кабельного телевидения

1. Самый важный атрибут и характеристика любого видео-сигнала это его качество, и кабельное телевидение сегодня превосходит эфирное в этом плане, за счет своей особенности передачи сигнала и минимальных энерго-потерь.
2. Также вещательное качество сигнала сохраняется из-за подключения кабельного телевидения дома по кабелю и соответственно хорошей сохранности и защищенности от шумов, помех и искажений.
3. Высокие дома сильно мешают распространению эфирного телевидения, и никак не влияют на передачу эфира с помощью кабеля.
4. За счет большой полосы пропускания у кабельного оператора появляется возможность бесконечно увеличивать количество каналов и дополнительного сервиса в том числе платных и бесплатных услуг для конечного зрителя.
5. Популярность кабельного телевидения и большой спрос также ведет к хорошей технической поддержке.

Принцип работы кабельного телевидения

Недостатки кабельного телевидения перед цифровым

1. Основным недостатком кабельного ТВ мы считаем — Абонентскую плату. В больших городах с развитием конкуренции ежемесячная плата за пользование услугами кабельного оператора постоянно падает и не является таким уж заметным недостатком для подключения кабельного телевидения среднестатистическим зрителем, но это касается не всех регионов и городов.
2. Также не маловажный минус описанный выше это — ограниченное расстояние распространения эфира по кабелю.
3. Вопрос который волнует многих — нужна ли цифровая приставка для кабельного телевидения? Да — для просмотра цифрового кабельного телевидения вам потребуется ресивер. Его параметры у каждого оператора уникальны.

Принцип работы кабельного ТВ

По кабелю проходит частотный канал от 80 до 1000 МГц. Этот канал разделяется на части шириной 8 МГц. Что будет в каждом канале 8 МГц выбирает ваш оператор, они могут использоваться как для интернета так и для телевидения , также многие операторы создают свой телеканал благодаря тому что вещание для них своего эфира совершенно бесплатно, в отличие от конкурентов. На 1 канале имеется возможность передать 1 аналоговый или ряд цифровых телеканалов в стандарте DVB-C. Кроме общедоступных и своего канала в кабельную сеть включают телепрограммы со спутника.

Как работает кабельное телевидение

Все без исключения виды возведения кабельного телевидения в совокупном случае заключаются в последующие ключевые компоненты: антенны для приема телевизионного сигнала с эфира РТРС и усилители, ведущие станции с усилением, соединители и прочие компоненты, требуемые для обрабатывания полученного антеннами радиосигнала и передачи их в распространяющую цепь, усилители на пути передачи сигнала, возмещающих снижение мощности и корректировку частотных свойств. И другие соединительные, кодирующие и декодирующие системы, с различными параметрами. Также кроме эфирных антенн источниками телесигнала являются спутниковые системы или сигнал полученный напрямую из телеканала. Таким образом можно выделить основные части того как работает кабельное телевидение и его структурную схему:

• источники сигналов,
• головная станция,
• коммутационно-распределительная сеть.

Устройство и схема кабельного телевидения

Состав и конструкция кабельного телевидения формируется в зависимости от нахождения главной станции и антенных строений сравнительно друг друга и остальных компонентов входящих в состав. Совокупность и группировка приемных устройств гарантирует уверенный сигнал. Базовый элемент в данной схеме — это головная усилительная станция. В ней установлено основное оборудование по обработке всех данных с разных источников. Усилители, декодеры и модуляторы установленные на базе стоечного шасси, индивидуальные для каждого отдельного телеканала, предоставляют возможность выправить индивидуально по каналам сигналы, перед их объединением в коллективный пакет для передачи потребителю. Такие устройства для обработки по одному дают возможность улучшить плохой сигнал не ухудшая хороший. На этой схеме кабельного вещания основаны все принципы работы и организация данной сети телевидения.

Схема кабельного телевидения

Коммутационно-распределительная сеть

В кабельном телевидение распространение сигнала телевизионного эфира происходит по коаксиальному кабелю с помощью разветвителей (splitters) и ответвителей (couplers).

Желание кабельных операторов увеличить возможности, и вместе с телевизионным сигналом передавать интернет пакеты, создавая двойные тарифы привело к замене коаксиального кабеля оптоволоконным. Он менее требователен к окружающей среде, более устойчив от помех, имеет совершенную амплитудно-частотную характеристику и продолжительный срок службы. Электро импульс из головной станции сжимается в оптический сигнал и передается по оптоволоконной сети.

Оптический модулятор

В каждом подъезде обслуживаемом кабельным оператором инсталлируется оптический демодулятор, преобразующий сигнал обратно.

Нужна ли цифровая приставка для кабельного телевидения

Виды кабельного телевидения такие же как и эфирные. Какое конкретно у вас кабельное телевидение это цифровое или аналоговое легко определить по наличию дополнительного оборудования которое потребовалось для подключения вашего телевизора. Трансляция на приемнике аналогового сигнала не требует никаких специальных и вспомогательных устройств. В вашу квартиру введут только коаксиальный кабель, и напрямую воткнут его в телевизор. А вот что касается подключения цифрового кабельного телевидения, то вам предложат приобрести или взять в аренду ресивер. Не надо путать его с цифровой приставкой для эфирного вещания. Принцип их работы похож, но стандарт цифрового кабельного ТВ называется DVB-C, и у каждого оператора он закодирован по своему, поэтому и устройство должно быть приобретено конкретно у этого оператора. А цифровая приставка для эфирного вещания работает со стандартом DVB-T2 который не подлежит шифрованию (кодированию). Соответственно подойдет любая поддерживающая этот формат.

Параметры кабельного телевидения

Для распространения телесигнала по кабелю применяется полосу частот от 50 МГц до 860 МГц. Аналоговый канал в КТВ забирает из этого промежутка не большую часть 8 МГц. В диапазоне частот кабельного телевидения вместо одного аналогового канала ТВ можно собрать до 16 цифровых каналов ТВ в зависимости от типа модуляции (от 16 QAM до 256 QAM).

Принцип работы телевизора

Устройство и принцип работы телевизора

Телевизор состоит из устройства отображения визуальной информации (кинескопа, жидкокристаллической или плазменной панели); шасси — платы, которая содержит основные электронные блоки телевизора (телетюнер, декодер с усилителем аудио- и видеосигналов и др.), корпуса с расположенными на нем разъемами, кнопками управления и громкоговорителями.

Телевизионные радиосигналы, принятые антенной, подаются на радиочастотный (антенный) вход телевизора. Далее они поступают в радиочастотный модуль, называемый также тюнером, где из них выделяется и усиливается сигнал именно того канала, на который в этот момент настроен телевизор. В тюнере также происходит преобразование радиочастотного сигнала в низкочастотные видео- и аудиосигналы.

Видеосигнал после усиления подается в модуль цветности (только в телевизорах цветного изображения), содержащий декодер цветности, а затем на устройство отображения визуальной информации. Декодер цветности предназначен для декодирования сигналов цветности той или иной системы (PAL, SEC AM, NTSC).

Аудиосоставляющая подается в канал звукового сопровождения, где происходит выделение звукового сигнала и его необходимое усиление. После усиления аудиосигнал подается на громкоговоритель (динамик), преобразующий электрический сигнал в слышимый звук. Если телевизор рассчитан на воспроизведение стерео или многоканального звука, в составе его канала звукового сопровождения имеется соответствующий декодер многоканального звука, который разделяет звуковую составляющую на каналы.

Кинескопы бывают черно-белого изображения и цветного изображения, отличаются они по конструкции.

Экран кинескопа черно-белого изображения изнутри покрыт сплошным слоем люминофора, обладающего свойством светиться белым цветом под воздействием потока электронов. Тонкий электронный луч формируется электронным прожектором, размещенным в горловине кинескопа. Управление электронным лучом осуществляется электромагнитным способом, в результате чего он последовательно в ходе развертки сканирует экран по строкам, вызывая свечение люминофора. Интенсивность (яркость) свечения люминофора в ходе сканирования изменяется в соответствии с электрическим сигналом (видеосигналом), несущим информацию об изображении.

Экран кинескопа цветного изображения изнутри покрыт дискретным слоем люминофоров (в форме кружков или штрихов), светящихся красным, зеленым и синим цветом под действием трех электронных пучков, формируемых тремя электронными прожекторами. Все кинескопы цветного изображения перед экраном имеют цветоделительную теневую маску. Она служит для того, чтобы каждый из трех электронных лучей, одновременно проходящих через многочисленные отверстия маски в ходе сканирования, точно попадал на “свой” люминофор (первый — на зерна люминофора, светящиеся красным цветом, второй — на зерна люминофора, светящиеся зеленым цветом, третий — на зерна люминофора, светящиеся синим цветом).

Каждый электронный луч модулируется “своим” видеосигналом, что соответствует трем составляющим цветного изображения. Поступая на кинескоп, видеосигналы управляют интенсивностью электронных пучков и, следовательно, яркостью свечения люминофоров (красного, зеленого и синего). В результате на экране цветного кинескопа воспроизводятся одновременно 3 одноцветных изображения, создающих в совокупности цветное изображение.

К современным средствам отображения визуальной информации относят жидкокристаллические экраны, проекционные системы, плазменные панели.

В жидкокристаллических телевизорах LCD (Liquid Crystal Display) изображение формируется системой из жидких кристаллов и поляризационых фильтров. С тыльной стороны жидкокристаллическая панель равномерно освещается источником света. Управление ячейками (пикселями) жидких кристаллов осуществляется матрицей электродов, на которую подается управляющее напряжение. Под действием напряжения жидкие кристаллы разворачиваются, образуя активный поляризатор. При изменении степени поляризации светового потока, изменяется его яркость. Если плоскости поляризации жидкокристаллического пикселя и пассивного поляризационного фильтра отличаются на 90°, то через такую систему свет не проходит.

Цветное изображение получается в результате использования матрицы цветных фильтров, которые выделяют из излучения источника белого цвета три основных цвета, комбинация которых дает возможность воспроизвести любой цвет. Жидкокристаллические телевизоры отличаются компактностью, отсутствием геометрических искажений, вредных электромагнитных излучений, малой массой и потребляемой мощностью, но в то же время имеют малый угол обзора изображения.

В проекционных телевизорах изображение получается в результате оптической проекции на просветный или отражающий экран телевизора яркого светового изображения, создаваемого проектором. Проекторы, используемые в проекционных телевизорах, могут быть построены на электроннолучевых кинескопах, жидкокристаллических матричных полупроводниковых элементах, а также лазерных проекционных трубках.

Основными недостатками проекционных телевизоров являются их громоздкость, высокая потребляемая мощность, низкая четкость увеличенного изображения и узкая зона размещения зрителей перед экраном телевизора.

В основу работы плазменного телевизора положен принцип управления разрядом инертного газа, находящегося в ионизированном состоянии между двумя расположенными на небольшом расстоянии друг от друга плоскопараллельными стеклами ячеистой структуры. Рабочим элементом (пикселем), формирующим отдельную точку изображения, является группа из трех пикселей, ответственных, соответственно, за три основных цвета. Каждый пиксель представляет собой отдельную микрокамеру, на стенках которой находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов. Пиксели находятся в точках пересечения прозрачных управляющих электродов, образующих прямоугольную сетку. При разряде в толще инертного газа возбуждается ультрафиолетовое излучение, которое, воздействуя на люминофоры первичных цветов, вызывает их свечение. Изображение последовательно, точка за точкой, по строкам и кадрам развертывается на экране.

Яркость каждого элемента изображения на панели определяется временем его свечения. Если на экране обычного кинескопа свечение каждого люминофорного пятна непрерывно пульсирует с частотой 25 раз в секунду, то на плазменных панелях самые яркие элементы светятся постоянно ровным светом, не мерцая. Плазменные панели выпускается форматом изображения 16:9. Толщина панели размером экрана в 1 м не превышает 10-15 см, что позволяет использовать их в настенном варианте. Надежность плазменных панелей превышает надежность традиционных кинескопов.

Похожие статьи

• Устройство и принципы работы приборов для измерения рн
• Устройство и принцип работы компрессионной холодильной машины
• Устройство и принцип действия фотометрических приборов
• Устройство и принципы действия атомно-абсорбционных анализаторов
• Электронные платформенные весы
• Структурная схема телевизора черно-бепого изображения

Устройство телевизора: описание, принцип работы, виды

Сегодня телевизоры стали неотъемлемой частью каждой семьи. Придя домой после работы, каждый хочет привести себя в порядок, насытиться и ненадолго отключиться от реальности при помощи зрелищного преставления. Телевизор на протяжении десятилетий успешно справляется с этой человеческой потребностью, представляя вниманию домочадцев различные развлекательные программы и просмотр понравившихся кинолент. Телевизор стал обыденным предметом для всех без исключения людей.

Различия современных телевизоров по типу

Сегодня телевизор является обязательным устройством, которое можно встретить в каждом доме.

Во всем мире можно найти достаточно людей, которые до такой степени привязаны к телевизионным программам, что просто не представляют свою жизнь без телевидения.

Современные устройства телевизоров различают по следующим типам:

• кинескопные;

• плазменные;

• проекционные;

• жидкокристаллические.

Устройство работы телевизора

Кинескопный

Телевизионный кинескоп имеет вид стеклянной колбы, на одной ее стороне расположена электронная трубка, на другой – экран. Экран кинескопа обеспечивают специальным фосфорсодержащим покрытием. По нему электронная трубка выстреливает потоком электронов. При достижении электроном фосфорной панели, начинает светиться задействованный пиксель. В первых черно-белых кинескопах ставили одну трубку, после в цветных приемниках установили сразу три, разделенные по цвету. Одна из них была красная, другая – синяя, а третья – зеленая.

Электронный луч, перемещаясь слева направо, очерчивает линию, состоящую из пикселей, а затем движется вниз, создавая вертикальную линию. Происходит это непрерывно с большой скоростью, а тем временем глаз видит цельную картинку. Частоту колебаний измеряют в специальных единицах, называющихся герцы. Первые кинескопы всегда имели выпуклую поверхность, позже стали выпускать более удобные модели с совершенно плоским экраном. Таким образом, устройство экрана телевизора всегда считалось сложным и важным элементом. А модели, обладающие плоским экраном, ценились дороже.

Плазменный

Каков принцип работы и устройство телевизора данного типа? Принцип действия плазменной панели заключается в воздействии ультрафиолетового излучения на заряженные частицы под названием люминофоры. При движении электрического разряда сквозь поле разряженного газа, появляется ультрафиолет и открывается проводящий коридор, который состоит из плазмы.

При помощи проводников, одни из которых расположены вертикально, а другие – горизонтально, с внутренней части панели производится кадровая, а также строчная развертка. Телевизионный процессор способен корректировать раздачу кадров на небывалых скоростях. Благодаря этому свойству с внешней стороны экрана глаза видят цельное изображение.

Проекционный

В основу принципа действия проекционных телевизоров заложен алгоритм передачи качественного изображения с минимизированного передатчика на большой экран. Передаваемое изображение формируется внутри самого проекционного телевизора, при посредстве небольшого источника, составленного из электрических трубок или жидкокристаллического дисплея. Дальше при помощи зеркал и оптических приспособлений его проецируют на подготовленный экран.

Каково устройство телевизора? Вся конструкция состоит из звуковой системы, проектора, панели управления и экрана. В моделях, предназначенных для домашнего использования, все составляющие заключены в общем корпусе. По этой причине они получаются габаритными. Проекционный способ передачи изображения позволяет совмещать мягкость и сочность полученной картинки, а также широкие возможности цветового разрешения. В дополнении изображение, передаваемое проекционными телевизорами, совершенно избавлено от зернистости, которая является недостатком кинескопов.

Жидкокристаллический

Устройство ЖК-телевизоров создано по принципу поляризации заданного светового потока, проходящего через кристаллы. LCD-панель представлена в виде двух слоев, состоящих из специального поляризованного стекла, которые соединяют вместе. Первый слой покрывают нужным полимером, в котором содержатся особые жидкие кристаллы. Затем ток электричества проходит через них, заставляя все кристаллы вращаться по определенной траектории. Тем временем, подвижные кристаллы пропускают сквозь следующий слой стекла необходимое количество света.

Для прохождения света сквозь жидкие кристаллы нужен внешний источник. Его располагают за пределами поляризованного стекла. Жидкие кристаллы пропускают сквозь себя свет ламп, а так как они находятся в определенном положении, то появляется изображение при помощи фильтра.

LED-телевизоры устроены иначе. Для подсветки жидкокристаллической матрицы здесь применяют светодиоды. Они потребляют намного меньше энергии, а также выдают большую яркость. Эти устройства обладают более качественной цветопередачей и более четкой контрастностью. А также у них увеличен срок службы и работа сопровождается меньшим тепловыделением. По ошибке некоторые люди считают эту систему устройством цифрового телевизора, однако, цифровое ТВ – это лишь способ передачи сигнала.

Некоторые особенности

1. Контраст. Современные технологии, за счёт поляризации пикселя, позволяют плавно в широком диапазоне 0-90º менять яркость. Поэтому в ЖК-телевизорах тёмные оттенки хорошо отображены и их легко отличить.
2. Яркость. Как было уже отмечено ранее – поляризация не может измениться мгновенно – для этого нужно некоторое время. Поэтому в телевизорах этой системы возникает проблема отображения быстро изменяющейся, динамической картинки.
3. Ограничениеугла обзора. За счёт конструкции ЖК-дисплея, который имеет вид многослойного бутерброда, происходит ограничение угла обзора. Так, при некотором отклонении глаз от экрана, меняется угол поляризации и, соответственно, яркость кристалла. Падает цветопередача и контрастность изображения.
4. Битыепиксели. Кристаллы не ломаются, поэтому выход из строя управляющего транзистора – влечёт за собой битый пиксель. Кристалл, в зависимости от технологии, может повести себя по-разному – если при отсутствии напряжения свет сквозь него не проходит, то точка будет чёрной, при прохождении максимума потока – будет гореть.

Принципы телевидения

Для телевидения, как и для радиосвязи, также нужны передатчик и приёмник. Принцип их действия таков же, как и радиопередатчиков и приёмников, однако вместо микрофона и громкоговорителя используются видеокамера и видеомонитор. В XX веке они были, главным образом, вакуумными (электронно-лучевыми), а в настоящее время они полупроводниковые.

В электронно-лучевой видеокамере мозаичный экран 1 образован несколькими миллионами изолированных друг от друга зёрен серебра, покрытых цезием. Они располагаются на слюдяной пластине 2, приклеенной к металлической пластине 3. Падающий на зёрна свет 5 способен «выбивать» из них электроны, которые «стекают» по коллектору 4.

В зависимости от яркости света каждое зерно приобретает больший или меньший положительный заряд. Заряды всех зёрен мозаики «описывают» изображение. Элементы слева-внизу видеокамеры создают сканирующий электронный луч. Последовательно попадая на зёрна, луч отдаёт свои электроны на место выбитых светом. Происходит «перезарядка» – зёрна меняют заряды с «+» на «–». Заметим, что зёрна вместе с металлической пластиной 3 образуют множество микроскопических конденсаторов. При их последовательной перезарядке во внешней цепи между металлической пластиной 3 и коллектором 4 возникает меняющийся ток – видеосигнал.

В электронно-лучевом видеомониторе для превращения видеосигнала в изображение также применяют электронный луч. Его интенсивность (поток летящих электронов) меняется в соответствии с видеосигналом. Попадая на мозаичный экран, состоящий из зёрен вещества люминофора, электроны вызывают их свечение. Оно длится некоторое время, пока луч «обегает» другие зёрна на экране, что мы и воспринимаем как видеоизображение.

В этих приборах электронные лучи сканируют экраны синхронно с частотой 25 Гц, то есть пробегают их одновременно 25 раз в секунду (строку за строкой, подобно чтению книги). Это позволяет передавать и принимать быстро меняющиеся изображения.

В полупроводниковой видеокамере мозаичный экран (матрица) образован несколькими миллионами «электронных карманов» в кремниевой пластине р-типа, над которой расположены управляющие электроды. Если на них подать положительный заряд, то в кремниевой пластине под электродом карман «открывается», и в нём скапливаются высвобождающиеся под действием света электроны. Соответственно, дырки, образующиеся на местах высвобождения электронов, оттесняются электрическим полем в толщу пластины. Количество электронов, скопившихся в кармане, зависит от яркости падающего на него фрагмента изображения. Заряды всех карманов в совокупности «описывают» изображение.

Под действием управляющих сигналов особого микропроцессора осуществляется последовательное «считывание» заряда карманов. Как показано на рисунке, в момент «захвата» изображения заряд имеется только на первом электроде. Затем этот заряд переключается на следующий электрод, и электроны перемещаются в соседний карман. И так далее, до края экрана, где располагаются дополнительные электроды, на которые и «перетекает» видеосигнал.

В полупроводниковом видеомониторе для превращения видеосигнала в световое изображение применяют слой «жидких кристаллов». Он заключён между особыми полупрозрачными плёнками с мозаичной сеткой из управляющих электродов. Микропроцессор поочерёдно распределяет видеосигнал на все элементы мозаики. Электрические поля, возникающие между электродами, заставляют кристаллы каждого фрагмента мозаики по-разному поворачиваться в слое жидкости. В зависимости от этого меняется количество света, пропускаемого каждым элементом мозаики. В результате мы видим изображение, складывающееся из отдельных точек – пикселов.

К концу XX века чёрно-белое телевидение было вытеснено цветным. Его основные принципы остались прежними: мозаичный экран в передатчике и приёмнике, последовательное сканирование электронным лучом или микропроцессором элементов мозаики для формирования видеосигнала или светового изображения, передача видеосигнала радиоволнами. Усложнилась лишь мозаика экранов: каждый её элемент был заменён на красно-зелёно-синюю триаду элементов, способную передавать все оттенки цветов.

Сети кабельного телевидения для самых маленьких. Часть 1: Общая архитектура сети КТВ

Как бы просвещённое сообщество не ругало телевидение за негативное влияние на сознание, тем не менее, телевизионный сигнал присутствует практически во всех жилых (и во многих нежилых) помещениях. В больших городах это почти всегда телевидение кабельное, даже если все вокруг по привычке называют его «антенна». И если система приёма эфирного телевидения вполне очевидна (хотя тоже может отличаться от привычной рогатой антенны на подоконнике, об этом я обязательно расскажу в дальнейшем), то система кабельного телевидения может показаться неожиданно непростой в своей работе и архитектуре. Об этом представляю серию статей. Я хочу познакомить интересующихся с принципами работы сетей КТВ, а так же их эксплуатации и диагностики.

• Часть 1: Общая архитектура сети КТВ
• Часть 2: Состав и форма сигнала
• Часть 3: Аналоговая составляющая сигнала
• Часть 4: Цифровая составляющая сигнала
• Часть 5: Коаксиальная распределительная сеть
• Часть 6: Усилители RF-сигнала
• Часть 7: Оптические приёмники
• Часть 8: Оптическая магистральная сеть
• Часть 9: Головная станция
• Часть 10: Поиск и устранение неисправностей на сети КТВ

Я не претендую на написание всеобъемлющего учебника, а постараюсь остаться в рамках научпопа и не перегружать статьи формулами и описаниями технологий. Именно для этого я оставил в тексте «умные» слова без пояснений, погуглив по ним вы сможете углубиться на столько, на сколько это нужно вам. Ведь по отдельности всё хорошо описано, а я лишь расскажу как всё это складывается в систему кабельного телевидения. В первой части я поверхностно опишу структуру сети, а в дальнейшем более подробно разберу принципы работы всей системы.

Сеть кабельного телевидения имеет древовидную структуру. Сигнал формируется головной станцией, которая собирает сигналы из разных источников, формирует из них единый (по заданному частотному плану) и отдаёт в магистральную распределительную сеть в нужном виде. Сегодня магистральная сеть, конечно же, оптическая и сигнал переходит в коаксиальный кабель только в пределах конечного здания.

Головная станция

Источниками сигнала для головной станции могут быть как спутниковые антенны (коих может быть с десяток), так и цифровые потоки, отдаваемые непосредственно телеканалами или другими операторами связи. Для приёма и сборки сигнала из разных источников используются многоканальные мультисервисные декодеры/модуляторы, представляющие собой стоечное шасси с различными картами расширения, обеспечивающими подключение различных интерфейсов, а так же декодирование, модулирование и формирование нужного сигнала.

Тут, например, мы видим 6 модулей приёма сигнала спутникового вещания и два выходных модулятора DVB-C.

А это шасси занимается дескремблированием сигнала. Видно CAM модули, такие же, как вставляются в телевизоры для приёма закрытых каналов.

Итогом работы этого оборудования является выходной сигнал, содержащий в себе все каналы, которые мы будем отдавать абонентам, разложенные по частотам в соответствии с заданным частотным планом. В нашей сети это диапазон от 49 до 855Мгц, содержащий в себе как аналоговые каналы, так и цифровые в форматах DVB-C, DVB-T и DVB-T2:

Отображение спектра сигнала.

Сформированный сигнал подаётся в оптический передатчик, который по сути является медиаконвертером и переносит наши каналы в оптическую среду на традиционную для телевидения длину волны 1550нм.

Оптический передатчик.

Магистральная распределительная сеть

Полученный от головной станции оптический сигнал усиливается при помощи знакомого любому связисту оптического эрбиевого усилителя (EDFA).

Снятые с выхода усилителя пара десятков дБм уровня сигнала уже можно поделить и отправить в разные районы. Деление производится пассивными делителями, для удобства уложенными в корпуса стоечных кроссов.

Оптический делитель внутри одноюнитового оптического кросса.

Поделенный сигнал попадает на объекты, где может быть при необходимости усилен при помощи таких же усилителей, либо поделен между другим оборудованием.

Так может выглядеть узел жилого квартала. Он включает в себя оптический усилитель, делитель сигнала в корпусе стоечного кросса и распределительный оптический кросс, от которого волокна расходятся к оптическим приёмникам.

Абонентская распределительная сеть

Оптические приёмники так же, как и передатчик, представляют из себя конвертеры среды: они переносят полученный оптический сигнал в коаксиальный кабель. ОП бывают разные и разных производителей, но функционал их как правило одинаков: мониторинг уровней и базовые регулировки сигнала, о которых подробно расскажу в следующих статьях.

Оптические приёмники, применяемые в нашей сети.

В зависимости от архитектуры домов (этажность, количество корпусов и парадных и т.д.) оптический приёмник может стоять в начале каждого стояка, а может быть один на несколько (иногда даже между зданиями бывает проложен не оптический, а коаксиальный кабель), в таком случае неизбежные затухания на делителях и магистралях компенсируются усилителями. Такими, как этот, например:

Усилитель сигнала КТВ Teleste CXE180RF

Абонентская распределительная сеть строится на разного вида коаксиальном кабеле и различных делителях, которые вы можете увидеть в слаботочном щитке на своей лестничной клетке

К выходам абонентских разветвителей подключаются кабели, заходящие в квартиру.

Конечно же в большинстве случаев в каждой квартире телевизоров несколько и подключены они через дополнительные разветвители, которые так же вносят затухания. Поэтому в отдельных случаях (когда в большой квартире много телевизоров) приходится уже в квартире устанавливать дополнительные усилители сигнала, которые для этих целей бывают поменьше и послабее магистральных.

Принцип работы спутникового телевидения и спутникового интернета.

19 Фев 2012г | Раздел: Спутник

Здравствуйте уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Сегодня мы все чаще можем видеть спутниковые тарелки. Этот вид телевидения и интернета в последнее время набирает большие обороты из-за простоты установки, своей доступности и качества изображения. Благодаря спутниковому телевидению (СТВ) теперь даже отдаленные населенные пункты могут принимать телевидение хорошего качества и приличное количество каналов. В свое время и я увлекся спутниками, но тогда приходилось туго, так как информацию приходилось собирать по крупинкам, а научный метод «тыка», проб и ошибок, был самым прогрессивным.

Этим циклом статей я решил поделиться с Вами тем опытом, который приобрел по настройке спутникового оборудования. Для начала давайте разберемся, каков принцип работы спутникового телевидения и интернета.

Представим, на земле стоит передатчик, который в космос передает высокочастотный (телевидение, интернет) сигнал в направлении спутника, расположенного на геостационарной орбите находящейся над экватором на высоте 35786 км. Особенностью этой орбиты является то, что спутники, находящиеся на ней, перемещаются со скоростью равной скорости самой Земли, т.е. один оборот за 24 часа, и для человека, находящегося на Земле, они кажутся неподвижными относительно поверхности земли. Поэтому неподвижными являются и антенны, нацеленные на эти спутники.

Принятый спутником сигнал усиливается и своими передатчиками (транспондерами) передается на определенную территорию Земли, называемую зоной покрытия. Благодаря тому, что спутник находится на большой высоте над поверхностью планеты, передаваемый им сигнал принимается на территории достигающей нескольких тысяч квадратных километров. Но его сила сигнала (мощность) одинакова не везде, в центре она будет максимальна, а ближе к краю постепенно ослабевать, так как по своей форме и свойствам он напоминает луч света. Обычно транспондеры направлены на определенную часть суши. Вот пример карты зоны покрытия спутника EutelsatW4 передающего телевизионные каналы « ТриколорТВ » и « НТВ-ПЛЮС » на европейскую часть России.

На рисунке разовым цветом показан максимальный сигнал, или зона уверенного приема. Линии указывают границы зон приема, а цифры (52 dBW, 48 dBW, 42 dBW) означают мощность сигнала. Поэтому, чем дальше от зоны уверенного приема, тем он слабее, значит, большего диаметра необходима спутниковая антенна. В таблице даны примерные соотношения уровня мощности принимаемого сигнала и необходимый для этого диаметр антенны, в любом случае тарелку желательно брать с запасом, чтобы ухудшение сигнала, вызванное, например, атмосферными осадками, не привело к ухудшению картинки. Особенно это касается спутникового интернета.

Частоты, на которых передаются спутниковые программы, гораздо выше частот наземного телевидения, поэтому для их приёма используются специальные антенны, напоминающие форму «тарелки». На ней установлена приемная головка (конвертер), которая при помощи кабеля соединяется с ресивером, а он, в свою очередь, с телевизором. Т.е. сигнал со спутника, попадая на поверхность тарелки, отражается и фокусируется на головке (облучателе) конвертера, который дополнительно облучает поверхность антенны (зеркало) для более полного снятия и усиления принятого сигнала. На выходе конвертера, усиленный и преобразованный в более низкую частоту сигнал, по кабелю подается на вход ресивера, а с его выхода, уже обработанный в обычный телевизионный формат, подается на вход телевизора.

Для интернета все-то же самое, только вместо ресивера используется DVB-карта, устанавливаемая в слот PCI компьютера. Она выполняет те же самые функции, что и ресивер, только полученные данные со спутника передает компьютеру, который уже на программном уровне ведет их обработку. Так же на DVB-карту принимают спутниковые телевизионные каналы.

Надо сказать, что со спутников ведется передача сигнала как в открытом доступе, так и в кодированном. Телевизионные каналы, идущие в открытом доступе, называют «открытыми» (Free To Air — FTA) или бесплатными. Они есть практически на любом спутнике, но среди них русскоязычных мало, и они, как правило, не постоянны и не несут полезной информации. Эти каналы возможно принимать на любой спутниковый ресивер.

Каналы, идущие в кодированном доступе, являются коммерческими и имеют защиту от несанкционированного просмотра, то есть «кодировку». Для их просмотра нужны ресиверы со встроенными декодерами совместимые с выбранной системой кодирования, так как каждый спутниковый провайдер использует свою систему кодирования сигнала. Например, «НТВ-ПЛЮС» вещает в кодировке Viaccess, «ТриколорТВ» в DRE-Crypt, а пакет « РадугаТВ » вещает со спутника АВС-1 в кодировке Irdeto. Поэтому, для просмотра этих пакетов оформляется подписка у провайдера платного телевидения.

Вообще на данный момент кодировок достаточно много, вот самые распространенные: Conax, Nagravision, Seca, Alphacrypt.

Что касается интернета, здесь Вы также выбираете спутникового провайдера и заключаете с ним договор, предварительно определившись, какие провайдеры доступны в Вашем регионе, и насколько уверенно принимается сигнал с выбранного спутника. Так как на одном спутнике могут быть несколько провайдеров интернета, то для получения более полной информации обратитесь на сайт самого провайдера, или к форумам, посвященным спутниковому интернету.

Как подключить и настроить спутниковый интернет, читайте в одном из ближайших постов.

В настоящее время широкое применение получили спутниковые антенны двух видов, это прямофокусные и офсетные, но наибольшее распространение для индивидуального приёма спутникового телевидения и интернета получили офсетные антенны.

Офсетная антенна является как бы вырезанным сегментом параболы, и имеет овальную форму. Благодаря такой форме сигнал фокусируется ниже центра антенны, а установленный конвертер не закрывает своей тенью часть зеркала, как у прямофокусных, тем самым увеличивая коэффициент полезного действия антенны. Опять же, за счет своей формы и приема сигнала они устанавливаются практически вертикально, что позволяет их крепить на любую вертикальную поверхность, а так же имеют возможность установить несколько конвертеров в зависимости от диаметра тарелки, для приема нескольких спутников расположенных рядом.

У прямофокусной антенны конвертер расположен в центре, затеняя собой некоторую часть зеркала, и поэтому их изготавливают изначально большего диаметра, что позволяет не брать в расчет площадь зеркала, закрываемую конвертером. Из-за большого угла наклона к горизонту, при настройке на один и тот же спутник, она будет стоять более «горизонтально», чем офсетная. Такую антенну неудобно крепить на стенке здания, для чего придётся делать длинный выносной кронштейн. Но, так как, она абсолютно круглая, то позволяет наиболее эффективно использовать площадь своего зеркала, а у офсетной тарелки примерно 10% площади не используется из-за её формы. В силу этих причин прямофокусные антенны изготавливаются больших размеров и используются при профессиональном приёме, где важнее всего качество.

Изготавливаются антенны чаще всего из тонкого металлического листа или алюминия диаметром 0,6-3.0м. Наиболее широко используется алюминий, обладающий хорошими отражающими свойствами, не ржавеет, лёгкий, относительно прочный. У него лишь один недостаток — он мягкий. При покупке обратите внимание, чтобы на ней не было механических повреждений, вмятин, изгибов типа «пропеллер», потому что настроить ее будет очень нелегко, и возможно вообще не получится.

Об этом тоже надо сказать, что передача сигнала со спутников ведется в разных поляризациях (линейная — вертикальная, горизонтальная и круговая — левая, правая), поэтому для его приема необходимо использовать конвертер для нужного диапазона и нужной поляризации.

Всего существует два диапазона частот, в которых идет вещание со спутников, это С-диапазон занимающий область от 3.5 — 4.2 ГГц, и Ku-диапазон от 10.7 до 12.75 ГГц. Причем Ku-диапазон разбит еще на три поддиапазона:

FFS (Fixed Satellite Services)-10.7 — 11.7 GHz;
DBS (Direct Broadcast Services)-11.7 — 12.5 GHz;
BSS (Broadcast Satellite Services)-12.5 — 12.75 GHz.

Например, для приема каналов «ТриколорТВ» используется конвертер работающий только в верхней части Ku-диапазона «DBS» в круговой поляризации. Такой конвертер принимает каналы только «ТриколорТВ», и не принимает каналы со спутников, вещающих в линейной поляризации.

Поэтому при выборе комплекта оборудования, обязательно нужно знать в каком диапазоне, и в какой поляризации ведется вещание с выбранного спутника. Если мы приобретаем готовый комплект «ТриколорТВ», «НТВ-ПЛЮС», «РадугаТВ»,то провайдер за нас уже обо всем позаботился. А вот для самостоятельного выбора поставщиков телевидения или интернета, эти параметры придется искать самому на сайте спутникового провайдера, чтобы правильно подобрать тарелку и конвертер.

Как правильно подобрать тарелку и конвертер читайте в последующих постах.

Более полную информацию о том, какие телевизионные каналы и провайдеры интернета находятся на конкретном спутнике, а также, на каких частотах транспондеров они передаются, можно получить на сайте www.lyngsat.com .

Если Вы разобрались с принципом работы спутникового приема, смело переходите к следующей статье как самостоятельно настроить спутниковую антенну. В ней я подробно рассказываю как это сделать самому без помощи специалистов.
Удачи!