tiểu luận môn tương thích điện từ xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật về tương thích điện từ trong hệ thống truyền hình cáp

Một trong số đó là quản lý về tương thích điện từ cho mạng cáp phânphối tín hiệu truyền hình.. Do vậy, việc xây dựng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về tương thích điện từ trường EMC cho mạn

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với tốc độ phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng hiện đại là

sự ra đời của các loại hình dịch vụ giải trí nhằm đáp ứng cho nhu cầu giải trícủa con người Bên cạnh sách báo, tranh ảnh thì “truyền hình” được xem làloại hình dịch vụ giải trí hàng đầu của thế giới, nhu cầu xem truyền hình hầunhư là không thể thiếu của mọi người Từ những tin tức, sự kiện, phim ảnh,thể thao các kênh truyền hình đã phần nào đáp ứng cho nhu cầu về thông tin

và giải trí cho con người Sự xuất hiện dịch vụ “truyền hình cáp” ngoài sựtăng thêm về số lượng kênh truyền hình thì người xem còn được phục vụ tốthơn với các kênh chuyên dụng như âm nhạc, thể thao, phim ảnh

Hiện nay đã có nhiều nhà cung cấp ở lĩnh vực này như: HTVC, FPT,SCTV trong đó thì VCTV chiếm phần đông thị phần, và thời gian sắp tới hầunhư nhà cung cấp nào cũng muốn mở rộng quy mô và thị phần như tăng thêm

về số lượng kênh truyền, có thêm những kênh mới, giảm cước phí thuê bao

Để truyền hình cáp hữu tuyến tại Việt Nam phát triển tốt đảm bảo quyền lợicủa người sử dụng dịch vụ, các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ truyền hìnhcáp và cơ quan quản lý nhà nước phải có các biện pháp quản lý chất lượngdịch vụ Một trong số đó là quản lý về tương thích điện từ cho mạng cáp phânphối tín hiệu truyền hình Do vậy, việc xây dựng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về tương thích điện từ trường (EMC) cho mạng cáp phân phối tín hiệu truyềnhình là cần thiết góp phần giải quyết những tồn tại đó đồng thời thúc đẩytruyền hình cáp hữu tuyến tại Việt Nam phát triển tốt theo đúng lộ trình Quyhoạch truyền dẫn phát sóng phát thanh truyền hình đến năm 2020 theo Quyếtđịnh số 22/2009/QĐ-TTg ngày 16/2/2009 của Thủ tướng Chính phủ

Tương thích điện từ trường

EMI (Electromagnetic Interference) Nhiễu điện từ

EPIRB (Emergency Position

Indicating Radiobeacons)

Phao vô tuyến chỉ thị vị trí khẩn cấp

FM (Frequency Modulation) Điều tần

ILS (Instrument Landing System) Hệ thống điều khiển không lưu

SMATV (Satellite Master Antenna

Television Network)

Mạng truyền hình sử dụng anten chủ

vệ tinh

VOR (VHF Omnidirectional Range) Dải đẳng hướng VHF

VSB (Vestigial Side Band) Băng dải

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 2

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ 6

1.1 Khái niệm 6

1.2 Các nguồn nhiễu tương thích điện từ 7

1.3 Các phương pháp nhận dạng nhiễu và đảm bảo tương thích điện từ 8

1.3.1 Các phương pháp nhận dạng nhiễu 8

1.3.2 Các phương pháp đảm bảo tương thích điện từ trong thiết bị viễn thông 9

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP 11

2.1 Khái niệm mạng truyền hình cáp 11

2.2 Sơ đồ cấu trúc và ưu nhược điểm của mạng truyền hình cáp 12

2.2.1 Sơ đồ cấu trúc 12

2.2.2 Ưu nhược điểm của truyền hình cáp 12

2.3 Phạm vi xây dựng tiêu chuẩn 14

2.4 Thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn 15

2.5 Giới thiệu một số thiết bị sử dụng trong mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp 16 CHƯƠNG 3 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN TRONG MẠNG PHÂN PHỐI TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH CÁP TẠI VIỆT NAM 19

3.1 Tổng quan hiện trạng 19

3.2 Các vấn đề phát sinh (nhiễu) 20

3.3 Xây dựng quy chuẩn kỹ thuật về tương thích điện từ (EMC) của mạng cáp phân phối tín hiệu truyền hình 21

3.3.1 Các phương pháp đo 21

3.3.2 Bức xạ từ mạng cáp 21

3.3.3 Phương pháp cường độ trường 22

3.3.3.1 Yêu cầu về thiết bị 22

3.3.3.2 Thủ tục đo thử 23

3.3.3.3 Thủ tục hiệu chuẩn 24

3.3.4 Phương pháp công suất (phương pháp đo thay thế) 24

3.3.4.1 Thiết bị yêu cầu 24

3.3.4.2 Thủ tục đo thử 25

3.3.5 Khả năng miễn nhiễm của mạng cáp 26

KẾT LUẬN 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ.

1.1 Khái niệm

EMC: Electromagnetic Compatibility

Tương thích điện từ là một khoa học chỉ rõ đặc tính mà những thiết bịđiện, điện tử, tin học có được khi chúng vận hành tốt trong môi trường có sựhiện diện của các thiết bị khác hoặc có tín hiệu nhiễu từ môi trường xungquanh chúng tác động vào Để thực hiện được điều này, ta phải dùng một kỹthuật như là một phương tiện cho phép tránh những hiệu ứng không mongmuốn mà nhiễu có thể gây ra

Khoa học về tương thích điện từ cũng chỉ rõ toàn bộ các kỹ thuật dùng

 Hiệu ứng do môi trường xung quanh sinh ra tác động lên thiết bị

 Hiệu ứng do thiết bị sinh ra tác động lên môi trường

Lĩnh vực EMC bao gồm những vấn đề sau:

 Phân tích cơ học cho ra những hiệu ứng nhiễu

 Nghiên cứu sự truyền của nhiễu do bức xạ hoặc truyền dọc theo cácđường dây kim loại nối với các thiết bị

 Định nghĩa các kiểu ghép khác nhau giữa các hệ thống điện, điện tử,tin học

 Xác định các điều kiện đối với các kiểu ghép

 Đánh giá những hậu quả thực tế của nhiễu khi thiết bị vận hành

 Dự đoán những tình huống xảy ra nhiễu, trong đó một số thiết bị sẽkhông vận hành đúng theo chuẩn

 Sự lọc nhiễu tần số hoặc thời gian

 Những phương tiện cho phép các thiết bị hoạt động không bị ảnhhưởng của nhiễu

 Tổng hợp những thiết bị dễ bị ảnh hưởng của nhiễu

 Thiết lập các tiêu chuẩn để đưa ra các giá trị giới hạn có thể chấpnhận được đối với máy phát và máy thu

Như vậy mục đích của EMC là mang lại sự tương thích về hoạt động củamột hệ thống nhạy cảm với môi trường trường điện từ của nó, các hiệntượng nhiễu loạn có thể sinh ra từ hệ thống, một phần của hệ thống hoặcbởi từ các nguồn bên ngoài

1.2 Các nguồn nhiễu tương thích điện từ

Trong lĩnh vực EMC, hai phần tử đóng vai trò chính là nguồn gây nhiễu và

hệ thống bị nhiễu Phương tiện giao tiếp giữa chúng là đường ghép bởi haikiểu ghép:

 Ghép bởi đường dẫn

Nhiễu sinh ra trong kiểu ghép này được gọi là nhiễu dẫn Đường ghép

có thể là tiếp xúc trực tiếp, hoặc dung kháng bởi điện trường, hoặc cảmkháng bởi điện trường

 Ghép bởi bức xạ

Nhiễu sinh ra trong kiểu ghép này được gọi là nhiễu bức xạ Nhiễuthâm nhập vào hệ thống bởi hiệu ứng đồng thời của điện trường và từtrường dưới dạng sóng điện từ truyền trong không gian

Can nhiễu có thể phân ra: can nhiễu thiên nhiên và can nhiễu công nghiệp

 Can nhiễu thiên nhiên là can nhiễu phóng điện khí quyển, tạp âm vũ trụbức xạ mặt trời mặt trăng.

 Can nhiễu công nghiệp có loại có phổ như tia lửa điện, phóng điện hồquang Can nhiễu công nghiệp có phổ hẹp do các thiết bị vô tuyến điệnbức xạ ra Sự bức xạ ra này còn chia ra bức xạ chính (còn gọi là bức xạ

cơ sở) và bức xạ phụ

Bức xạ chính đảm bảo cho thiết bị này hoạt động bình thường và nằmtrong dải tần công tác Bức xạ phụ lại phân chia ra: bức xạ ngoài băng(phụ thuộc vào quá trình điều chế sóng) và bức xạ phụ nằm rất xa băng tầncông tác (là bức xạ của các sóng hài)

Can nhiễu có dạng xung và dạng sóng liên tục Can nhiễu có thể là cannhiễu ngoài, tác động qua các anten từ các nguồn đặt ở xa Can nhiễu cóthể là can nhiễu nội từ các nguồn rất gần (như trên đường thông tin vôtuyến chuyển tiếp, can nhiễu nội do các luồng (trunk) siêu cao tần lân cậngây ra

Tiếp theo, ta còn cần phân biệt các can nhiễu do các phương tiện vôtuyến điện từ cùng công tác trong dải tần chung với các can nhiễu giữa cácphương tiện công tác trong các dải tần khác nhau Để chống lại các cannhiễu thứ nhất ta cải thiện các bộ lọc hay che chắn tốt Muốn giảm bớt cannhiễu này, ta cũng cần giảm bớt độ nhạy của máy thu hoặc dùng tín hiệuđặc biệt có tác dụng giảm nhiễu điều chế vào sóng bức xạ

1.3 Các phương pháp nhận dạng nhiễu và đảm bảo tương thích

điện từ.

1.3.1 Các phương pháp nhận dạng nhiễu

Để có thể nhận dạng nhiễu, cần có những biện pháp đánh giá sự lấn phổcủa nhiễu Trong thực tế, các tín hiệu nhiễu có thể tác động mạnh theo cáccách khác nhau tùy theo tín hiệu dải rộng hoặc dải hẹp Một thiết bị gây nhiễuhình sin có thể không ảnh hưởng đến hoạt động của một hệ thống truyền, nếutần số của thiết bị này nằm ngoài dải có ích của hệ thống, nhưng nếu tín hiệunhiễu là loại dải rộng và bao phủ luôn dải có ích thì chất lượng truyền của hệ

thống có thể bị thoái biến Để đặc tính hóa sự lấn lên phổ một cách tốt nhất vàbản chất của tín hiệu nhiễu phân tích, ta có thể dùng nhiều phương pháp khácnhau nhờ một máy thu đo lường hoặc một máy phân tích phổ.

1.3.2 Các phương pháp đảm bảo tương thích điện từ trong thiết bị viễnthông

Vấn đề tương thích điện từ đã được đặt ra từ đầu thế kỷ 20 Ngoài việctiếp tục chinh phục dải tần ngày càng cao như đã làm trong các thập kỷ củathế kỷ 20 vừa qua, hiện nay EMC vẫn đặt ra cho chúng ta các bài toán cầntiếp tục giải quyết Đó là:

1 Hoàn thiện phương pháp sử dụng một cách tiết kiệm các băng tần.Người ta thường áp dụng:

- Nâng cao độ ổn định tần số của nguồn phát xạ

- Giảm thiểu cường độ bức xạ ngoài băng và bức xạ phụ

2 Đặc tính hóa nguồn nhiễu và xác định các trường nhiễu mà nguồn cóthể bức xạ Hoàn thiện phương pháp giảm nguồn nhiễu ngay tại nơichúng xuất hiện Chúng ta cần tiếp tục:

- Cải thiện đặc tính các bộ lọc dùng thạch anh và ống dẫn sóng

- Bọc chắn trường điện từ can nhiễu và nối đất tốt

Ngoài ra bằng máy tính điện tử thành lập “phương pháp mô hình hoá môitrường điện từ” có xét tới các thiết bị điện từ cụ thể Máy tính có thể đưaracác tham số (có xét tới độ bất ổn định) của máy thu, máy phát và anten

Mô hình hoá có thể đưa ra các khuyến nghị giảm nhỏ các nguy hại của cannhiễu trên các thiết bị cụ thể

Khi ta cần đồng thời triển khai nhiều phương tiện vô tuyến khác chủng loạinhưng chung một dải tần công tác thì ta phải đặt các thiết bị với khoảng cáchkhông gian đủ xa Trong không gian này, mỗi thiết bị chiếm một không gianbức xạ tương ứng với công suất máy phát xạ, dải tần suất và tính phươnghướng của anten, điều kiện truyền sóng v.v

Hình 2-Không gian bức xạ

Trong không gian bức xạ (hình 1) hệ thống thông tin được đặc trưng bằngcông suất phát xạ Pph, băng tần Df, tần xuất fx, đồng thời có các nhiễu Pi, fi ảnh hưởng đến anten thu

Về phía thu, không gian thu sóng phụ thuộc vào đặc tính của anten thu và

độ nhạy thu Giả thiết máy thu làm việc bình thường với mức can nhiễu chophép là Pcp ta có thể tính ra khoảng cách giữa 2 thiết bị dùng chung tần suất.Nhưng thực tế xác định được khoảng cách này rất phức tạp với lý do sau:

1 Địa hình mặt đất rất phức tạp

2 Công suất nguồn gây can nhiễu có thể đến anten thu theo sóng trựctiếp, sóng phản xạ, sóng nhiễu xạ, sóng siêu khúc xạ Nếu muốn xácđịnh trường bị ảnh hưởng can nhiễu, ta cần xét trường do nguồn nhiễu

đó bức xạ trong thời gian truyền sóng tốt nhất (vào mùa hè)

3 Anten có tính phương hướng nên khi tính toán Pcp phải xét đến hệ sốtăng ích G(q) của anten

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP

2.1 Khái niệm mạng truyền hình cáp

Truyền hình cáp dân dẫn (Cable Television – CATV), thường được gọi làtruyền hình cáp hữu tuyến là một mạng truyền hình trong đó tín hiệu đượctruyền qua những dây dẫn để đến tivi Dây dẫn được đề cập ở đây có thể là

cáp quang hoặc cáp đồng trục, trong thực tế mạng CATV là một mạng laigiữa cáp đồng trục và cáp quang (Hybrid Fiber Coaxial – HFC)

Trong quá trình xây dựng mạng truyền hình vô tuyến quảng bá, các nhà

kỹ thuật truyền hình vấp phải một vấn đề khó giải quyết là vùng tối thu sóngtruyền hình ở những khu vực có nhiều đồi núi, tín hiệu truyền hình bị chekhuất Giải pháp được đề nghị là nền tảng của công nghệ CATV ngày nay.Tín hiệu được thu tại những địa điểm có sóng tốt, sau khi được xử lý tạiphòng máy, tín hiệu sẽ được dẫn đến các hộ thuê bao bằng dân dẫn

Chương trình cho mạng CATV được thu từ nhiều nguồn khác nhau, tạiheadend tín hiệu của mỗi chương trình sẽ được điều chế để mỗi tín hiệu đượcđưa vào một kênh riêng biệt Headend còn có nhiệm vụ tạo ra nguồn tín hiệuquang mang các chương trình để phát lên mạng Tại node quang, tín hiệuquang sẽ được chuyển thành tín hiệu RF Sau node quang, mạng cáp đồngtrục có nhiệm vụ truyền tín hiệu RF đến các hộ gia đình

Thường tồn tại hai loại cấu hình mạng cung cấp dịch vụ truyền hình:

- Mạng CATV (Community Antenna Television)

- Mạng MATV (Master Antenna Television)

Mạng MATV thường đáp ứng cho phạm vi quy mô nhỏ và mang tích chấtphục vụ hơn là dịch vụ

2.2 Sơ đồ cấu trúc và ưu nhược điểm của mạng truyền hình cáp

2.2.1 Sơ đồ cấu trúc

Hình 3: Cấu trúc của mạng truyền hình cáp

2.2.2 Ưu nhược điểm của truyền hình cáp

Ưu điểm

So với truyền hình phát sóng trong không gian, CATV có nhiều ưu điểm:

- Không bị ảnh hưởng bởi địa hình là ưu điểm phải kể đến trước tiên Người ta đã khai sinh ra CATV cũng chính từ khả năng này CATV đặc biệt thích hợp cho đô thị nhiều nhà cao tầng, nơi không thể thu được sóng truyền hình phát từ các tháp anten vô tuyến

- Không cần sử dụng anten, dù là anten trong nhà Thay vào đó là đườngdây nối vào nhà và một ổ cắm tín hiệu

- Không bị ảnh hưởng bởi thời tiết

- Khả năng tăng số kênh sóng ở CATV lớn hơn nhiều so với truyền hình

vô tuyến VHF-UHF

- CATV có chất lượng hình ảnh hơn hẳn truyền hình phát sóng vô tuyếnanalog:

- CATV rất thuận lợi để khai thác truyền hình trả tiền.Ưu điểm này thểhiện ở những điểm đã được phân tích là đơn giản, rẻ tiền, nhiều kênh và chấtlượng cao.

Nhược điểm

- Việc triển khai CATV tốn rất nhiều chi phí đầu tư, công sức và thờigian Để có một mạng CATV hoàn chỉnh cho một thành phố vài triệu dân, từkhi xây dựng đến khi hoàn tất có thể mất hàng chục năm

- Mạng CATV chỉ thích hợp cho các thành phố nơi có mật độ dân cưcao, không thích hợp với đại đa số lãnh thổ

- Triển khai mạng CATV ở thành phố cũng có nhiều khó khăn, dây cápchằng chịt sẽ làm mất mỹ quan thành phố (nếu đi nổi mà không đi ngầm dướiđất), việc bảo trì sửa chữa cũng rất phức tạp

- So với truyền hình cáp vô tuyến, CATV có phạm vi phục vụ hoạt độnghẹp hơn,

- Chất lượng hình ảnh của công nghệ CATV analog tuy cao, nhưng vẫnkém hơn so với công nghệ truyền hình số đang được sử dụng ở truyền hình vệtinh

Ưu điểm đơn giản của CATV chỉ cần kết nối là có tín hiệu, trong nhiềutrường hợp, lại là nhược điểm của công nghệ này

2.3 Phạm vi xây dựng tiêu chuẩn

Hình 6: Phạm vi xây dựng tiêu chuẩn

2.4 Thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn

2.5 Giới thiệu một số thiết bị sử dụng trong mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp.

Thiết bị tích cực trong mạng phân phối cáp đồng trục băng rộng:

Bộ khuếch đại tín hiệu sử dụng trong nhà và ngoài trời (khuếch đại một chiềuhoặc hai chiều)

Bộ khuếch đại trong nhà Bộ khuếch đại ngoài trờiThiết bị thụ động trong mạng phân phối cáp đồng trục băng rộng:

Bộ lọc thu tín hiệu vệ tinh Bộ điều chế Bộcộng

 Thiết bị quang:

Bộ thu – phát quang, ghép quang, khuếch đại quang

quang

Bộ chuyển kênh Bộ ghép kênh

Bộ khuếch đại

Hình 5: một số thiết bị tiêu biểu trong mạng phân phối TH cáp

CHƯƠNG 3 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN TRONG MẠNG PHÂN PHỐI TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH CÁP TẠI VIỆT NAM

Truyền hình cáp (Cable Television – CATV) là hệ thống mà tín hiệutruyền hình được dẫn thẳng từ trung tâm chương trình đến hộ dân bằng sợicáp (đồng trục, cáp quang hoặc cáp xoắn) Nhờ đó người dân có thể xem đượccác chương trình truyền hình chất lượng cao mà không phải sử dụng các cộtanten Được ra đời vào những năm 50 của thế kỷ 19, kể từ đó đến nay truyềnhình cáp CATV đã có những bước phát triển vượt bậc với khả năng truyền tảirất nhiều các kênh truyền hình, video theo yêu cầu, kênh truyền hình về thểthao, thời tiết Kỹ thuật chủ yếu của CATV tương tự như truyền hình quảng

bá, mỗi tín hiệu video được đặt trên một tần số sóng mang riêng (kênh TV) vàđược truyển tải tới các hộ gia đình thông qua cáp đồng trục hoặc cáp quang(mà không cần dùng đến anten)

Ở Việt Nam truyền hình cáp hữu tuyến được xây dựng từ năm 1993 ở

TP Hồ Chí Minh và không lâu sau đó ở Hà Nội Đến nay, truyền hình cáp hữutuyến đang phát triển rất mạnh mẽ trên phạm vi toàn quốc với 63/63 tỉnh,thành phố có đầu mối cung cấp dịch vụ Trên 63 tỉnh, thành nói trên, mỗi tỉnh,thành đã có triển khai ít nhất một mạng truyền hình cáp, có tỉnh, thành tồn tại

2 hoặc 3 mạng truyền hình cáp cùng hoạt động cung cấp dịch vụ Có thể kểđến một số đơn vị cung cấp dịch vụ truyền hình cáp như: Trung tâm kỹ thuậttruyền hình cáp Việt Nam (VCTV), truyền hình cáp Hà Nội (HCaTV), truyềnhình cáp Tp Hồ Chí Minh (HTVC), truyền hình cáp Saigontourist (SCTV),công ty cổ phần viên thông FPT, Công ty cổ phần truyền hình cáp Sông Thu,truyền hình cáp Quảng Ninh (QnCTv)…

Hiện nay, các mạng truyền hình cáp chủ yếu đang áp dụng kỹ thuậtđiều chế tín hiệu truyền hình tương tự hệ màu PAL D/K hoặc B/G Một số ítnhững đơn vị cung cấp dịch vụ truyền hình cáp có qui mô lớn như Công tyTruyền hình cáp SCTV, Trung tâm Truyền hình cáp Việt Nam (VCTV) đãcung cấp các gói dịch vụ truyền hình cáp số theo tiêu chuẩn DVB-C Thực tếtriển khai cung cấp dịch vụ truyền hình cáp hiện nay, các mạng truyền hìnhcáp triển khai mạng lưới cung cấp dịch vụ trong bối cảnh chưa có các tiêuchuẩn kỹ thuật quy định các chỉ tiêu kỹ thuật về tín hiệu, hệ màu, hệ phátsóng để tham chiếu trong quá trình thực hiện Chính vì vậy, dịch vụ truyềnhình cáp đang được cung cấp đến người xem với chất lượng tín hiệu rất địnhtính, không thống nhất về hệ phát sóng, không công bố về chỉ tiêu kỹ thuậtcủa tín hiệu, không có đảm bảo về chất lượng dịch vụ