I tym mniej się to nam podoba, gdyż ktoś winduje ceny sprzętu pomiarowego bardzo wysoko, a przynajmniej nie proporcjonalnie do możliwości sprzętu – szczególnie jeśli chodzi o segment tańszego sprzętu. Dlatego właśnie tanie mierniki mają monochromatyczne wyświetlacze. Bo po co komu wysokokontrastowy wyświetlacz 320×240, skoro w jego miejsce można włożyć monochromatyczny 128×64. I takich po co można mnożyć w nieskończoność…

Jednym z takich „po co” jest bez wątpienia moduł GPS. I szczerze mówiąc, pewnie też bym uważał go za zbędny gdyby nie fakt, że ostatnio chcąc trochę poduczyć się programowania pod bluetooth wziąłem do ręki naprawiony przeze mnie moduł GPS pod bluetooth. I muszę przyznać, że oprócz tego, że nie dość, że zabawa jest przednia, to jeszcze w życiu tylu rzeczy o GPS się nie nauczyłem w tak przyjemny sposób.

I właśnie – szukając zastosowań dla softu, który od podstaw sam napisałem pomyślałem sobie, że wrzucę funkcję wyświetlania namiarów na poszczególne satelity. I znowu jak zwykle wszystko okazało się bardziej zabawne niż w rzeczywistości się wydaje… Okazuje się bowiem, że nawet w książkach są błędy we wzorach, a ludzie, którzy na swoich stronach podają gotowe formuły, chyba w ogóle nie korzystają z nich. Bo w sumie po co – są już przecież kalkulatory kątów Az/El. Fakt – i różne kalkulatory podają różne kąty…

Panel z danymi z GPS

I panel z danymi Az/El obliczonymi na podstawie danych z GPS

Całość wygląda jak widać i działa poprawnie. Jak będę miał więcej czasu to być może dopiszę moduł, który na podstawie danych GPS i nie tylko, ocenia, które maszty nadajników naziemnych są w zasięgu widoczności radiowej oraz wyświetla na co warto ustawić antenę. Myślę jeszcze o stworzeniu automatycznego sterowania, które na podstawie wyliczonych danych od razu ustawi antenę poprawnie. Pomysł na realizację pomysłu w głowie już mam – mam nadzieję, że starczy czasu na jego realizację i realizację innych powiązanych projektów…

___________
UPDATE:

Jak zwykle, jak coś jest tak fascynującego i porywającego, to trudno się powstrzymać przed siedzeniem po nocach i kończeniu projektu. Tak więc trochę poprawiłem program. Teraz pokazuje nadajniki będące w zadanym promieniu od lokalizacji z GPS. Chciałem zrobić tak, aby automatycznie wyszukiwało nadajniki będące w teoretycznym zasięgu radiowym, nie mniej brakowało mi w bazie danych odnośnie wysokości masztów nadawczych, a samemu nie chciało mi się wklepywać informacji o 700 nadajnikach. Teraz wygląda to tak:

Interface jeszcze kuleje, nie mniej widać o co chodzi w funkcjonalności. Korci mnie, by zacząć się bawić z żyrokompasami i automatycznym ustawianiem anteny na zadaną lokalizację…

Jednym z takich przyrządów, który jest strasznie użytecznym gadżetem jest tester przewodów. Już tłumaczę o co chodzi. Projektując instalacje układa się setki metrów kabli. Na niektórych odcinkach kable są układane w ilości większej niż jeden. Taka sytuacja występuje na przykład w instalacjach multiswitchowych, na odcinku od anten do multiswitcha. Zazwyczaj na takim odcinku występuje pięć lub dziewięć kabli. Kable te zazwyczaj układa się za jednym razem. Najpierw jeden kabel układa się testowo, tak aby było wiadomo jakiej długości mają być pozostałe, a następnie na wzór i podobieństwo tnie się pozostałe odcinki kabli. Wszystko jest zawsze fajnie, ale należy za każdym razem pamiętać o tym, żeby opisywać poszczególne końcówki kabli (po obu stronach) bo w przeciwnym razie, jeśli nie posiada się fajnego analizatora sygnału nie najszybsze jest dojście do tego, który kabel odpowiada za którą polaryzację. A czy można inaczej? Pewnie, że można. Istnieje cały szereg różnych metod identyfikacji kabli. Najprostszą z nich przedstawię.

Pierwszy lepszy kabel RG-6, którego specyfikacja wpadła mi w rękę cechował się rezystancją mniejszą niż 20Ω/km. Jest to bardzo mała wielkość. Szczególnie jeśli weźmie pod uwagę się to, że zazwyczaj odcinki kabli mają znacznie mniej niż 100m. Czyli w rzeczywistości rezystancja poszczególnych odcinków kabla jest rzędu omów. Fakt ten można wykorzystać przy identyfikacji kabli. Wystarczy wykonać wtyczki F, w których umieszczone są rezystory o oporze będącym wielokrotnością 1kΩ. W takim przypadku mierząc rezystancję poszczególnych kabli można przyjąć, że wartość całkowitego oporu zaokrąglonych do pełnych kiloomów to numer kabla. Brzmi to może trochę ciężko, ale po pierwszym pomiarze wszystko staje się proste.

Metoda ta pomimo tego, że jest bardzo prosta i daje niezłe wyniki jest jeden problem. Ciężko lutuje się rezystory do wtyczek F. Właściwie to najprościej jest je wykonać za pomocą wtyku F do wlutowywania.

Ale po co wykonywać samemu ciężką robotę skoro już ktoś ją zrobił. Na rynku dostępne są w nie aż tak wysokiej cenie testery okablowania JDSU CX200.

Tester przewodów JDSU CX 200

Pomiar jest prosty. Na końcu kabla wpinamy Fkę w odpowiednim kolorze. Podłączenie testera do kabla z Fką testową skutkuje zapaleniem się konkretnej diody sygnalizującej. Dodatkowo tester jest w stanie określić czy badany przewód jest na przerwie czy zwarciu. Ograniczeniem urządzenia jest to, że nie może on być stosowany do identyfikacji kabli, w które są wpięte wzmacniacze sygnału, transformatory, dzielniki sygnału bez przejścia stałoprądowego.

Nie mniej są czasami sytuacje, gdy niewygodnie jest używać takiego testera. Sytuacja taka występuje w momencie gdy kabel nie jest zakończony jakąkolwiek wtyczką z jednej strony, np. załóżmy, że zakładamy najpierw gniazdo końcowe a następnie nadmiar kabla zwijamy na motek. Tanie gniazda abonenckie są wredne i powinny moim zdaniem być wycofane z rynku na rzecz gniazd zbudowanych na Fkach zarówno po stronie wejścia jak i wyjścia z gniazda. Wredność ta polega na tym, że zdarzają się przypadki przywarć gniazd abonenckich. Wredne uszkodzenie, gdyż niewygodnie się te gniazda montuje jak i demontuje. Dlatego prewencyjnie, w przypadku gniazd TV/SAT można wpiąć w tor SAT rezystor zakończeniowy 75Ω i na końcu motka kabla badać można rezystancję odcinka kabla. Jeśli jest ona w okolicach 80Ω oznacza to, że wszystko jest OK. Technicznie najprościej taki pomiar wykonuje się poprzez wpięcie przewodów pomiarowych multimetru w koniec kabla na motku. W tym momencie mamy już drugie niezbędne urządzenie pomiarowe po miernikach/analizatorach – multimetr. Jest nieoceniony i niedoceniony. Ważne by był odpowiedniej klasy – tani syf mierzy tylko stopień głupoty użytkownika, który wierzy w rzetelność wskazań miernika…

Mierniki, testery i co jeszcze? W kontekście czynności związanych z pomiarem kabli zostaje jeszcze opisywany na blogu wcześniej reflektometr sygnału oraz urządzenie rodem z sieci teletechnicznych, czyli identyfikator par kablowych. Idea tego drugiego urządzenia jest prosta. Urządzenie takie składa się z dwóch części: generatora oraz detektora sygnału. Generator podłącza się pod badany kabel, a detektor zbliżając do badanego kabla wydaje z siebie ton. Co to umożliwia? Na przykład śledzenie tras przebiegu kabla pod tynkiem, czy bezinwazyjną identyfikację konkretnego kabla w gąszczu innych kabli. Wymóg jest jeden: urządzenie to musi być markowe.

Szukacz przewodów - par JDSU KP105

Tanie identyfikatory generują oprócz konkretnego tonu stado harmonicznych i podobnych, a detektory nie są do końca dopracowane, skutkuje to tym, że czasami indukujące się sygnały w innych kablach są rozpoznawane przez detektor jako sygnały użyteczne. Istnieją specjalne identyfikatory par przeznaczone do identyfikacji kabli koncentrycznych. Produkuje je firma TEMPO.

Pokazane urządzenia stanowią tylko niewielką część z gadżetów, które w sposób znaczący umilają życie, przyspieszają pracę i pomagają uniknąć stada problemów. Tak więc czy warto w nie inwestować? Pewnie, że warto – nie inwestując w siebie ani w osprzęt po prostu stoi się w miejscu…

Artykuł ten pewnie będzie pomocny przede wszystkim tym, którzy zastanawiają się jaki sprzęt pomiarowy zakupić na własne potrzeby, nie mniej – pewnie także inne osoby coś dla siebie także znajdą.

Przed przystąpieniem do dywagacji odnośnie sprzętu pomiarowego należy podkreślić jedną rzecz – cała reszta uwag jest tylko jej konsekwencją.

Mierniki sygnału telewizyjnego czy też analizatory sygnału telewizyjnego kupuje się w jakimś celu: służą one instalatorowi telewizji przy wykonywaniu jego zawodu. Posiadając odpowiednią wiedzę, odpowiedni budżet oraz niezbędne narzędzia pomiarowe i nie tylko, instalator jest w stanie zdziałać cuda. Nawet nie czyniąc instalatorskich cudów zawsze warto wykonywać wszystko porządnie – raz, by kilka razy nie podchodzić do tej samej instalacji, dwa, by móc spokojnie spać w nocy i nie mieć wyrzutów sumienia, że coś z instalacją się dzieje.

Takiego sprzętu nie kupuje się po to by szpanować profesjonalizmem przed klientem – używa się go dlatego, że znacznie ułatwia to życie i czyni pracę przyjemniejszą. Dlatego, sprzęt taki powinno się dobierać tak, by spełniał wszystkie oczekiwania jego użytkownika oraz by był niezawodny. Nikt nie chce by w środku zabawy w wykonywaniu instalację najważniejsze urządzenie pomiarowe odmówiło posłuszeństwa. Problem zazwyczaj jest jeden – przed kupnem pierwszego urządzenia pomiarowego zbytnio nie wiadomo czego się oczekuje po nim. Dlatego poniżej omówię kilka najważniejszych cech miernika. Być może przydadzą się komuś w wyborze sprzętu dla siebie.

1. Sprzęt przenośny czy obwoźny?

Zazwyczaj duży może więcej, nie mniej duży zazwyczaj waży dużo więcej. Mniej niż jeden kilogram czy siedem kilogramów? I jedno i drugie wydaje się lekkie do momentu gdy nie trzeba sprzętu taszczyć na szyi stojąc na dachu.

Niewielkie przenośne mierniki zazwyczaj posiadają niewielkie wyświetlacze. Nie wiedzieć czemu producenci sprzętu pomiarowego uwielbiają monochromatyczne wyświetlacze 128×64 piksele zamiast wyświetlaczy LCD 320×240 pikseli, które mają niemal identyczne wymiary zewnętrzne. Pewnie dlatego, że w ostrym słońcu monochromy są bardziej widoczne, nie mniej jakoś posiadając kolorowy wyświetlacz w telefonie nigdy nie zauważyłem potrzeby zasłaniania ekranu przed słońcem by cokolwiek na nim zobaczyć – więc nie jest z tym tak źle.

Przenośne mierniki mają zazwyczaj jeszcze jedną wadę. Zazwyczaj są tak wykonane, że fajnie wiszą na szyi. Rąk człowiek nigdy nie ma za wiele, a zazwyczaj przydała by się co najmniej jedna dodatkowa. Tak więc warto zadbać o to, by wyświetlacz miernika był widoczny bez potrzeby trzymania sprzętu w ręku. Nie jest to aż takie ważne jeśli wie się jak sobie z tym radzić. Niektóre mierniki można sprytnie zaprzeć o siebie tak, że widać ich wyświetlacz. Nie mniej ja zazwyczaj by mieć wolne ręce i niczym się nie przejmować po prostu mocowałem miernik do masztu tak, że widziałem ekran i niczym się nie przejmowałem – rozwiązanie takie wg mnie jest niesamowicie wygodne…

Małe mierniki zazwyczaj są tak wykonywane by ciągnęły mniej prądu – duże zazwyczaj więcej go potrzebują, co kompensuje pojemniejsza bateria. Tak więc zazwyczaj małe i duże mierniki pracują na bateriach przez zbliżony okres czasu, nie mniej nie jest to regułą. Tak czy siak należy spodziewać się tego, że sprzęt taki będzie trzeba podłączać pod prąd. Nie mniej – istnieją zawsze ładowarki sieciowe, samochodowe a czasami także specjalne zewnętrzne pakiety akumulatorów, które można podłączać do miernika, wydłużając tym samym czas pracy sprzętu.

Osobiście jestem zdania, że jeśli nie istnieją ograniczenia budżetowe to fajnie jest posiadać mały poręczny miernik sygnału i niezły analizator. Pierwszy do ustawiania anten i pobieżnych testów, drugi do grubszych pomiarów.

2. Ergonomia użytkowania

Niby proste, a zawsze tłumaczenie tego pojęcia zawsze sprawia mi problemy. Dlaczego? Bo każdy człowiek jest przyzwyczajony do innych standardów użytkowania sprzętu. Na początek może przykład niezwiązany z miernikami. Klawiatura laptopa: Każdy laptop posiada zazwyczaj na klawiaturze klawisze dodatkowe – w laptopach przeznaczonych na rynek domowy zazwyczaj jest ich sporo – praktycznie do wszystkiego: od ściszenia i zgłośnienia po uruchomienie przeglądarki internetowej, programu do odtwarzania filmów i pisanie e-mailów. Zazwyczaj i tak użytkownik z nich nie korzysta – no oprócz tych klawiszy od dźwięku. Po co więc je się montuje? Pewnie po to by klawiatura bogaciej wyglądała. Dla odmiany w moim Lenovo R400, na którym piszę ten tekst z klawiszy dodatkowych są tylko cztery – trzy do obsługi dźwięku i jeden do uruchamiania oprogramowania od Lenovo – używam ich wszystkich. Dodatkowo fajne skróty klawiszowe wyprowadzono z klawiszem Fn, a klawiatura laptopa nie boi się wody w niewielkich ilościach. Sprzęt ten posiada także lampkę, która lekko rozświetla klawisze w ciemności, oraz zamontowano w sprzęcie akcelerometr, dzięki któremu trudniej jest uszkodzić dysk twardy.

Do czego zmierzam – nie ważne jest ile sprzęt ma klawiszy, tylko to jak są one dobrane i w ilu naciśnięciach użytkownik dochodzi do danej funkcji. Za mało klawiszy bywa złe, tak samo za duża ich ilość rozprasza…

Drugą najważniejszą sprawą jest organizacja wyświetlanych funkcji na ekranie miernika. Fajnie jest gdy na ekranie sprzętu wyświetlane są wszystkie parametry sygnału, które są potrzebne.

Np. Rover ST2 i podobne mierniki rodem od Rovera nieco dziwnie wg mnie mają zorganizowane ekrany z funkcjami pomiarowymi. Np. chcemy ustawić antenę. Pierwszy ekran pomiarowy – mamy nazwę transpondera, i noise margin, ewentualnie noise margin i MER, czy aBER i bBER, czy panel z poziomem sygnału. Jednak brak panelu, na którym jest poziom sygnału, jakiś BER czy C/N czy MER i ewentualnie noise margin. Taka organizacja ekranu pomiarowego sprawiłaby, że bez grzebania po menu wszystkie ważne parametry sygnału byłyby zawsze widoczne. Czyż nie? Dla odmiany by nie było, że mam zbyt zawyżone wymagania np. Promax TV Explorer pokazuje wszystkie parametry na jednym ekranie – czyli jednak można.

Droższe mierniki (ale nie tylko – czasami omawianą funkcjonalność posiadają ekstremalnie tanie mierniki) posiadają funkcję wyświetlania konkretnego programu na ekranie miernika. Moje zdanie na ten temat jest jedno – miernik nie służy do oglądania telewizji. Poza kilkoma wyjątkami. Pierwszy z nich to ustawianie telewizji analogowej a drugi to taki, gdy upierdliwy klient czepia się, że nic nie działa, a nie da się przekonać do tego, że zwalony jest jego sprzęt…

Kolejna sprawa to pancerność i wodoodporność sprzętu. Mierników nie kupuje się po to by stały na półce i tam się kurzyły. Kupuje się je po to, by były używane w ciężkich warunkach – dlatego fajnie jest jak obudowa sprzętu jest wodo i pyło odporna, oraz odporna na upadki. Można się wtedy spokojnie zająć pracą nie martwiąc się o swoje zabawki…

3. Dokładność wskazań miernika

Pomiary wykonuje się po to, by wiedzieć jakie naprawdę są parametry sygnału, nie zaś to jakie wg miernika one są. Do czego zmierzam? Tanie mierniki nie są zazwyczaj kalibrowane oraz czasami bardzo mało parametrów rzeczywiście mierzą – niektóre z podawanych wielkości są przeliczane z innych. Np. na blogu kiedyś prezentowałem formułę do przeliczeń S/N na C/N. Czasami mierniki mierzą S/N a prezentują C/N. Sorry – takie rzeczy to sam potrafię przeliczyć – a od miernika oczekuję rzetelności – jeśli mierzy S/N to niech podaje, że jest to S/N. Jeśli mierzy tylko aBER to niech będzie to wyraźnie napisane, a nie ukryte pod płaszczykiem pojęcia BER.

Mówiąc o dokładności wskazań miernika należy także powiedzieć jeszcze o jednej ważnej rzeczy, czyli temperaturze. Sprzęt pomiarowy jest bardzo wrażliwy na wahania temperatury. Innymi słowy – w zależności od temperatury otoczenia miernik może wskazywać różne wartości pomiarów – należy mieć tego świadomość. Producenci zazwyczaj podają wartości temperatur w jakich sprzęt może pracować. Zazwyczaj są to temperatury dodatnie. Jak wiadomo klimat mamy w kraju taki a nie inny, a najwięcej anten montuje się przed Bożym Narodzeniem. Wykonując pomiary w takich warunkach należy mieć świadomość tego, że wyniki będą przekłamane, a sam miernik będzie dosłownie wysysał prąd z baterii powodując, że czas pracy na bateriach będzie bardzo krótki.

4. Czy mierniki typu Combo są fajne?

Tak. Ale tylko do momentu gdy sprzęt się uszkodzi. Nagle okazuje się, że nie dysponuje się żadnym sprzętem pomiarowym, czyli podstawowym narzędziem pracy. Dlatego warto posiadać także inne mierniki – tak na wszelki wypadek.

Przy okazji uszkodzeń mierników warto zahaczyć o tematykę serwisu urządzeń. Powiem tak – bywa różnie z tym. Na serwisach bardzo markowych i drogich urządzeń także można się naciąć. By zakończyć pozytywnie ten podpunkt napiszę tyle, że ponoć Televes na czas serwisu swoich urządzeń daje użytkownikowi sprzęt o parametrach nie gorszych niż serwisowany sprzęt.

5. Czy sam miernik wystarczy?

Oczywiście, że nie. Samo urządzenie nic nie zdziała. Potrzebuje ono jeszcze operatora, który nie dość, że będzie potrafił je obsłużyć, to jeszcze będzie potrafił poprawnie zinterpretować wyniki i wyciągnąć z nich jakieś wnioski. Praktyka pokazuje, że o ile jeszcze z obsługą sprzętu nie ma aż takiego problemu to z interpretacją wyników już tak.

Prawda jest taka, że by powiedzieć czy wszystko jest OK to niestety czasami trzeba coś przeliczyć, by wiedzieć czego się spodziewać. To raz a dwa – czasami trzeba coś przeliczyć by wiedzieć jakie minimalne parametry sygnału uważa się za dobre a jakie za złe. I tu kłania się kolejna rzecz – czyli wiedza: bez niej nic się nie zdziała, a sprzęt nie będzie w pełni wykorzystywany. A szkoda – bo zabawki trochę kosztują…

Pamiętać należy także o tym, że pomimo tego, że sam miernik czy analizator sygnału jest bardzo ważnym przyrządem, to zazwyczaj warto mieć także całą masę innych zabawek, wliczając w nie: multimetr, generatory sygnału, identyfikatory par w przewodach wieloparowych, wykrywacze żelaztwa ukrytego w ścianach, wliczając w to przewody pod napięciem i wiele innych.

Podsumowując temat wyboru sprzętu pomiarowego do badania sygnału telewizyjnego to po pierwsze: należy sprecyzować jakie są własne wymagania co do sprzętu, dwa zastanowić się czy jest on naprawdę potrzebny, potraktować go jako inwestycję, która się zwraca i to z nadwyżką. Dlatego nie należy zbytnio oszczędzać na miernikach: tani syf pomiarowy zawsze nim będzie. Nie mniej należy także patrzeć na cenę sprzętu. Na rynku jest sporo OEMów – w zależności od tego jakie logo jest na sprzęcie to jego cena potrafi się sporo różnić – pytanie czy warto aż tyle dopłacać za samo logo. Tym, którzy jeszcze nie bawili się sprzętem pomiarowym proponuję małe i poręczne analizatory sygnału – jeśli po czasie człowiek dojdzie do wniosku, że czegoś w takim sprzęcie brak, to przynajmniej będzie wiadomo co będzie się musiało obowiązkowo znaleźć w kolejnym kupowanym sprzęcie…

Można powiedzieć, że „zabawa” w znajdywanie uszkodzonego miejsca jest wprost proporcjonalna do komplikacji instalacji i błędów popełnionych przy jej wykonaniu a odwrotnie proporcjonalna do jakości wykonania dokumentacji instalacji. Dla tych, którzy nie załapali żartu to zilustruję go na przykładzie. W ziemi pomiędzy budynkami biegnie kabel dostarczający telewizję. Ktoś wpadł na pomysł aby pomiędzy budynkami zrobić wspaniały ogród, tylko, że nikt nie pamiętał o kablu, który został nieprawidłowo wkopany w ziemię, a co gorsza nikt nawet nie pamięta gdzie on biegnie. Robotnicy przecięli kabel i w obawie o swoje premie się nie przyznali do tego. Ogród jest zrobiony. Telewizji nie ma. Wiadomo, że kabel jest uszkodzony, lecz nie wiadomo gdzie. Inwestor nie godzi się na rozkopanie świeżo zrobionego ogrodu i żąda aby kabel po prostu został naprawiony. I co teraz zrobić?

Do znajdywania tego typu uszkodzeń kabli (i nie tylko) służą reflektometry kablowe, zwane czasami radarami kablowymi lub TDR’ami (od angielskiego bodajże Time Domain Reflectometry). Zasada działania tego typu urządzeń jest bardzo prosta. W badany kabel „wpuszcza” się bardzo wąski impuls. Badając kształt impulsu oraz czas po jakim miernik go ponownie zarejestruje można stwierdzić w jakiej odległości od początku kabla znajduje się uszkodzenie i jakiego typu jest ono.

Przykład fajnego TDR’a służącego do lokalizacji uszkodzeń w kablach koncentrycznych.

Podstawowe pytanie, jakie można sobie zadać widząc takie urządzenie to „Jak tak naprawdę ono działa?”. Być może poniższy tekst choć trochę rozświetli tajemnice tego urządzenia.

Podstawą w tym przypadku jest impedancja. Można ją definiować na wiele sposobów, ale tak właściwie z marszu czytając regułkę pewnie niewielu spośród czytelników zrozumie jej sens. Dlatego jej nie umieszczam. Napiszę tylko tyle, że dla kabli koncentrycznych, czyli takich jakie są używane w instalacjach telewizyjnych, impedancja przewodów jest opisana zależnością:

gdzie:
a – promień żyły środkowej
b – promień oplotu kabla
ε_r – stała dielektryczna

Tak czy siak z wzoru można wyczytać tyle, że impedancja kabla koncentrycznego zależy od jego wymiarów geometrycznych oraz dielektryka.

Dla ciekawych tego dlaczego akurat 75Ω? Dlatego, że tłumienie linii przesyłowej jest najmniejsze dla b/a=3,6 a to odpowiada około 75Ω.

Ale wracając do głównego tematu. Zmiana impedancji w torze przesyłowym powoduje tyle, że część energii transportowanej w nim odpija się częściowo od miejsca, w którym ta zmiana impedancji zachodzi a częściowo przechodzi dalej. Odbijający się sygnał powoduje interferencje, co można zobaczyć na ekranie telewizora w przypadku telewizji analogowej jako bliższe oryginalnemu obrazowi „duchy”.

Wracając do wzoru opisującego zależność impedancji od wymiarów geometrycznych kabli można stwierdzić, że zmiany impedancji będą spowodowane np. poprzez:

• niezachowanie odpowiednich promieni gnących kabli,
• ich ostre zagięcia,
• odkształcenia kabla (np. poprzez zbicie go młotkiem),
• zawilgocenie kabla (zmienia się wtedy jego stała dielektyczna),
• zwarcie czy rozwarcie jednego z jego końców.

Między innymi tego typu uszkodzenia można obserwować na reflektometrach kablowych. Ale żeby było jeszcze ciekawiej to można na nich obserwować także wszystkiego rodzaju gniazda końcowe, rozgałęźniki, anteny itp.

Ogólnie TDRy mają ogromne możliwości a ich rozpiętość cenowa bywa naprawdę spora. W przypadku zastosowań telewizyjnych warto zaopatrzyć się w urządzenie, które są dedykowane specjalnie do zastosowań telewizyjnych. Osobiście posiadam sprzęt, którego najmniejszy zakres pomiarowy to 100m, a największy to 4km. W praktyce pracuje się na najmniejszym zakresie i ma się świadomość tego, że powinien on być jeszcze co najmniej 2x mniejszy dla zwiększenia komfortu pracy.

W jaki sposób taki reflektometr pokazuje rodzaje uszkodzeń? To proste. Np. zwarcie powoduje spadek impedancji, rozwarcie jej wzrost.

UWAGA!!! Obraz tego samego uszkodzenia na różnych przewodach może być trochę inny. Ten sam typ uszkodzeń na różnych typach przewodów może się znacznie różnić.

Całkowite zwarcie lub rozwarcie

Na poniższych obrazkach pokazano całkowite rozwarcie na końcu badanego przewodu. Jak widać przerwa na przewodzie powoduje wzrost impedancji.

Zwarcie przewodów powoduje gwałtowny spadek impedancji.

Wilgoć w przewodzie

Woda potrafi przyczynić się do korozji złącz kablowych, a co za tym idzie osłabić punkt łączenia ze sobą dwóch odcinków przewodu. Woda także potrafi dostać się w głąb kabla powodując zmniejszenie jego impedancji. Należy podkreślić, że woda ma tendencje do wnikania w głąb kabla, szczególnie jeśli dany przewód ma dielektryk spieniany chemicznie oraz do osiadania w najniżej położonych odcinkach kabla. Woda jest dobrym przewodnikiem – przyczynia się do osłabienia izolacji pomiędzy żyłą a ekranem. Wilgoć w przewodzie powoduje zmniejszenie się wartości VOP (czyli po polsku prędkość propagacji fali). Powoduje to, że można jedynie stwierdzić początek miejsca zawilgocenia. Koniec zawilgocenia można poznać jedynie poprzez wykonanie pomiarów na drugim końcu przewodu.

Słabej jakości przewody

Na rysunku poniżej przedstawiono łączenie dwóch różnych kabli tego samego typu. Jak widać impedancja środkowego odcinka jest niższa niż 75 Ohm. Co ciekawe oba przewody były opisane jako 75Ω – jak widać – reflektometr zweryfikował poprawność opisów. Część reflektometrów, w tym np. rodzimej produkcji RM-20 nie posiada skali na osi OY. Konsekwencją tego jest niemożliwość bezpośredniego stwierdzenia impedancji badanego przewodu tzn. podłączając reflektometr do takiego przewodu, nie zauważy się, że przewód ten ma impedancję inną niż 75Ω.

Innym przykładam słabej jakości przewodów są przewody o nadmiernej rezystancji czego konsekwencją jest nadmierne tłumienie sygnałów. Na ekranie reflektometru taki defekt kabla objawia się wzrostem impedancji proporcjonalnym do długości kabla.

Jak widać na przedstawionym powyżej obrazku pierwsza część badanego przewodu jest w porządku, podczas gdy jego druga część cechuje się nadmiernym wzrostem impedancji.

Słabe złącze

W instalacjach antenowych często istnieje potrzeba łączenia ze sobą kilku odcinków przewodów. Najczęściej łączenie tego typu wykonuje się za pomocą tzw. beczki, czyli przejściówki z dwoma żeńskimi złączami F. Prawidłowo wykonane połączenie tego typu nie powinno być widoczne na reflektometrze. Beczki potrafią być widoczne na reflektometrze w postaci niewielkiego wzrostu lub spadku impedancji. Poniższy obrazek pokazuje obraz spowodowany łączeniem dwóch kabli 50Ω beczką przystosowaną do montażu na przewodach 75Ω.

W przypadku bezpośredniego łączenia ze sobą przewodów koncentrycznych bez użycia odpowiednich złącz obraz jest zgoła inny. W zależności od stopnia oczyszczenia łączonych ze sobą przewodów oraz stopnia ubytku dielektryka zmiany impedancji mogą być różne. W przypadku przedstawionym na poniższym obrazku wyraźnie widać spadek impedancji w miejscu łączenia przewodów.

Przewód zakończony terminatorem

Terminator to inna nazwa dla rezystora o wartości rezystancji równej impedancji charakterystycznej przewodu. Pomiędzy przewodem a terminatorem istnieje całkowite dopasowanie, rezystor pochłania całkowitą energię impulsu wysłanego przez reflektometr. Mierząc reflektometrem kabel zakończony terminatorem uzyska się obraz, na którym nie widać końca przewodu.

Antena podłączona do przewodu

Podczas pomiarów anteny podłączonej do badanego odcinka przewodu pokazuje się charakterystyczny obraz, który w literaturze jest opisywany jako odbicie w kształcie litery „S”. Osobiście tego typu odbicia bardziej przypominają mi literę „N”. Ocenę kształtu odbitego impulsu pozostawiam ocenie czytających niniejszą lekturę. Należy podkreślić, że kształt odbicia zależy od samej anteny podłączonej do przewodu. Poniższy obrazek prezentuje wygląd typowego odbicia spowodowanego przez antenę.

Pomiary odcinka przewodu z podłączoną do niego anteną mogą być utrudnione ze względu na to, że reflektometr może pokazywać zakłócenia spowodowane obecnością anteny.

Niektóre reflektometry posiadają odpowiednie filtry usuwające tego typu zakłócenia, przez co możliwe jest zlokalizowanie uszkodzenia na takim fragmencie przewodu. Jeśli reflektometr nie posiada tego typu funkcji to pewną poprawę może dać parokrotne uśrednienie otrzymanych danych pomiarowych.

Powyższe przykłady stanowią niewielką część możliwości TDRów i nie ukrywam, że opisałem je w celu zachęcenia do zapoznania się z tego typu urządzeniami. Jeśli kogoś temat ten będzie bardziej interesował to w przyszłości opiszę zasady przeprowadzania pomiarów za pomocą TDRów.

Rozszyfrowując skrót C/N to stosunek poziomu nośnej sygnału do poziomu szumu lub pisząc bardziej dokładniej poziomu nośnej sumy sygnału użytecznego i szumu do poziomu szumu (zakładamy, że w całym paśmie poziom szumu jest stały). Poziom nośnej sygnału wiadomo gdzie jest mierzony – wewnątrz kanału. Pytanie brzmi: w którym miejscu mierzony jest poziom szumów? Zazwyczaj w odstępach międzykanałowych.

W przypadku telewizji naziemnej często stosuje się różnego rodzaju filtry kanałowe czy pasmowe i podobne. Jeśli kanał dla którego C/N jest mierzony jest właśnie za takim filtrem kanałowy o niezłej selektywności to w pomiarach mogą wyjść różne dziwne rzeczy. Widać to dobrze na przykładzie poniższych zrzutów ekranu z prezentacji.

Na powyższym zrzucie widać efekt pomiarów w normalnych warunkach – C/N i MER są niemal równe odbiór sygnału jest prawidłowy.

Następnie sygnał z anteny naziemnej zostaje zsumowany z sygnałem z generatora szumów a pomiędzy miernik a sumator sygnału zostaje wpięty filtr kanałowy. I co się dzieje? To co widać na poniższym zrzucie: C/N jest OK, ale MER i BER mówią, że na poprawny odbiór nie ma szans…

Jak zostało to przedstawione na pomiarze C/N nieźle można się naciąć. Dlatego ważnym jest aby miernik służący do pomiarów sygnałów cyfrowych potrafił zmierzyć wielkości istotne dla sygnałów cyfrowych czyli np. BER czy MER. Powyższy eksperyment pokazuje także to, że czasami przed przystąpieniem do pomiarów należy się zastanowić nad tym, czy akurat pomiar danej wielkości ma sens w danej instalacji. Należy mieć świadomość tego, że analogiczna sytuacja do przedstawionej może dziać się np. z MER, ale to już zupełnie inna historia…

PS. Przesyłam serdeczne pozdrowienia dla pana Daniela K., którego e-mail zainspirował mnie do napisania tego wpisu.

Czym jest BER?

Skrót BER, tak jak wyżej napisałem, można rozszyfrować jako Bit Error Rate, co po spolszczeniu można nazwać bitową stopą błędów lub pewnie zupełnie inaczej – nieważne. Ważne jest to co określa ten parametr: jest to ilość przekłamanych bitów w stosunku do całkowitej ilości przesłanych bitów. Z definicji jest to zatem pewien ułamek, którego wartość jest tym lepsza, im mniejszy on jest. Z uwagi na fakt, że wartości tego parametru są naprawdę małe do zapisu tego parametru zazwyczaj nie stosuje się ułamków dziesiętnych ale w notacji naukowej. Dla przykładu wartość 0,001 w tej notacji zapisuje się jako 1E-3, czyli 1*10^-3. Wartość 4,5E-4 to 4,5*10^-4. I już wiadomo o co chodzi. Przy BER najczęściej nie patrzy się na dokładną wartość liczbową tego parametru tylko na rząd wielkości i w tym przypadku najważniejsze jest to co jest zapisane zaraz za symbolem E w notacji. Im mniejsza to liczba (wraz ze znakiem) tym lepiej.

W różnych publikacjach często jest napisane, że wartością krytyczną BER dla sygnału cyfrowego jest 1E-3. Oznacza to tyle, że przy takiej wartości BER sygnał jest na granicy odbioru. Czy tak naprawdę jest to do końca prawdą? W pewnym uproszczeniu tak, ale nie zawsze. Spójrzmy na chwilę na poniższy diagram blokowy. Oraz przeanalizujmy jako to wygląda dla transmisji satelitarnych.

Jak widać BER, w przypadku DVB-S może być mierzony w paru miejscach:

• przed korekcją Viterbi (Pre-Viterbi bit error ratio),
• przed korekcją Reed-Solomon (Pre-Reed-Solomon bit error ratio),
• po korekcji Reed-Solomon (Post-Reed-Solomon bit error ratio).

Z punktu pomiarów sygnału najbardziej interesującym miejscem do pomiarów BER jest pomiar tej wielkości przed korekcją Viterbi. Czasami ten BER określa się jako Channel BER. Użyteczne wartości dla tego parametru to 1E-4 do 1E-2. Oznacza to, że każdy dziesięciotysięczny do każdego co setnego bitu jest przekłamany. Niestety korekcja Viterbi nie potrafi skorygować wszystkich błędów  – i tak jak już wcześniej wspomniałem – używana jest korekcja Reed-Solomon. Wartością krytyczną dla tej korekcji jest BER równy 1E-4. Jeśli wartość BER jest niższa – korekcja RS potrafi skorygować wszystkie błędy. Definiuje się pojęcie QEF, czyli quasi-error-free, czyli BER<1E-11, czyli innymi słowy około jeden przekłamany bit na godzinę transmisji.

Tak więc krytycznie podchodząc do pomiaru BER, oprócz podania samej wartości parametru powinno się mówić, w którym miejscu zmierzono ten parametr. Tak więc w czym jest problem? Problemów jest sporo, szczególnie z tańszymi miernikami. Nie wiedzieć czemu producenci tworząc instrukcje obsługi do mierników czy analizatorów sygnału często zapominają napisać wiele bardzo ciekawych rzeczy. Pierwszą z nich wspomniany wcześniej fakt, że z punktu pomiarów BER można mierzyć w dwóch miejscach. Dla przykładu, w karcie katalogowej analizatora Telemann 1680S2 wyraźnie jest napisane, że sprzęt ten mierzy BER właśnie w tych dwóch miejscach. Dla Satlook Micro+ G2 w instrukcji jest tylko napisane, że BER powinien mieć wartość poniżej 1E-4… W przypadku niektórych mierników większość wartości wyświetlanych przez miernik nie jest kalibrowana. Oznacza to tyle, że każde dwa mierniki nawet z tej samej serii mogą wyświetlać nieco inne wyniki pomiarów. W praktyce używanie takiego miernika ogranicza się do ustawienia systemu na maksimum wartości mierzonych parametrów. Z kolejnej strony problemem może być to, że czasami producenci niechętnie przyznają się do tego faktu i tak właściwie nie mając sprzętu referencyjnego i kilku mierników samemu ciężko jest stwierdzić co tak właściwie wskazuje miernik… Czasami także producenci tańszych konstrukcji stosują pewną sztuczkę. Polega ona na tym, że wiadome są teoretyczne zależności pomiędzy poszczególnymi parametrami. I tak C/N można obliczyć mierząc SNR a BER można wyliczyć z C/N.

O takich zabiegach także producenci niechętnie mówią…

No dobrze – w przytoczonym tekście przykład pomiaru BER podany był dla DVB-S. Jak sprawa wygląda dla innych typów transmisji. Generalnie dość podobnie. Różnica polega np. na tym, że w przypadku DVB-C nie stosuje się korekcji Viterbi…

Na koniec taki mały offtopic. Mamy tyle różnych wielkości opisujących jakość sygnału, począwszy od jego poziomu, poprzez C/N i SNR po BER, MER i inne. Czy potrzebujemy ich wszystkich? Zdecydowanie tak. Dla przykładu patrzenie tylko na poziom sygnału i C/N może być zgubne w skutkach. Można sztucznie wygenerować sygnał, który będzie miał super C/N, ale będzie kompletnie bezużyteczny. Tak samo istnieją przypadki, w których sygnał ma znakomity MER, a paskudny BER. Wszystkie te mierzone wielkości mają swoje ograniczenia. Posiadając pewną wiedzę o nich dość szybko i sprawnie można zdiagnozować problem. Jak widać samo posiadanie nawet dobrego sprzętu nie gwarantuje sukcesu.

Z uwagi na fakt, że w przypadku cyfrowej telewizji możliwe są dwa stany odbioru sygnału: jego prawidłowy odbiór lub całkowity brak odbioru, niezwykle ważnym jest aby odbierany sygnał był na tyle dobrej jakości. Zapewnienie takiego sygnału skutkuje tym, że w przypadku pogorszenia się warunków odbioru (np. podczas ulewy, lokalny wzrost poziomu zakłóceń) sygnał ten jest jeszcze na tyle dobrej jakości, że zapewnia poprawny odbiór oglądanego programu.

Podobny efekt można zaobserwować także w przypadku telewizji satelitarnej, gdzie dla przykładu zastosowanie anteny o relatywnie małej średnicy czy jej nieprecyzyjny montaż pozostaje praktycznie niezauważony podczas ładnej pogody. W czasie jej pogorszenia – sygnał bardzo szybko się „rwie” – odbiór audycji jest nie możliwy…

W kontekście telewizji naziemnej parametrem, który określa jakość sygnału jest C/N czyli stosunek poziomu jakości nośnej sygnału do poziomu szumu. Stosunek ten wyrażany jest w decybelach – im wyższy tym lepiej. Pomiar wartości C/N znany był także z telewizji analogowej – tam za wartość, do której się dążyło było około 48dB. Przy tej wartości odbiór obrazu był idealny. Dobrą wiadomością jest to, że w przypadku DVB-T wartości C/N jakie teoretycznie można osiągnąć są o wiele niższe. W tym przypadku już same parametry techniczne modulatora sygnału, który jest zamontowany po stronie jego nadawcy narzucają graniczną wartość około 38..40 dB.

Jakość sygnału generowanego po stronie modulatora nadawcy ma dla odbiorcy sygnału drugorzędną wartość. Przyjrzyjmy się więc minimalnym wartościom C/N jakie musi mieć sygnał, aby został poprawnie demodulowany. W poniższej tabeli zostały zebrane wartości C/N dla wszystkich modulacji i FEC w DVB-T.

Pomimo tego, że powyższa tabela dokładnie określa minimalne warunki odbioru sygnału, to wprowadza pewną niejednoznaczność. Dla każdej modulacji podane są trzy wartości C/N. Rozsądek podpowiada, że należy patrzeć na najwyższą wartość. I w zasadzie zazwyczaj tak jest. Czym są więc te poszczególne kanały? A więc zacznijmy od początku:

• Gaussian Channel – w tym kanale podstawowymi założeniami jest bezpośrednia widoczność nadajnika i odbiornika oraz zakłada się brak sygnałów echowych
• Ricean Channel – założenie bezpośredniej widoczności nadajnika oraz odbiornika pozostają takie same, nie mniej dodatkowo zakłada się możliwość odbioru sygnału z wielu kierunków
• Rayleigh Channel – w odróżnieniu od powyższych kanałów odbioru w tym zakłada się, że nie istnieje bezpośrednia widoczność nadajnika i odbiornika oraz, że odbiór sygnału jest tylko wielościeżkowy – czyli innymi słowy – totalny brak widoczności nadajnika.

Warto wspomnieć, że w przypadku maksymalnie wydajnej modulacji w DVB-T minimalny C/N wynosi 28dB. Przy takiej wartości C/N – telewizja analogowa zapewniała odbiór na poziomie szumu…

Czytając różne fora internetowe, czy nawet czytając specyfikacje produktów można czasami zauważyć, że zbytnio nie jest rozróżnia się różnicy pomiędzy S/N a C/N. Wielkości te są często używane zamiennie. W ogólności nie jest to prawdą. Chociaż w sumie różnica w wartościach dla DVB-T nie jest aż tak wielka. Dla trybu 8K różnica pomiędzy C/N a S/N jest równa 0,33dB.

W kontekście pomiarów sygnału DVB-T ważnymi parametrami są także wartości BER oraz MER. Ale o tym postaram się dokładniej napisać w kolejnym wpisie…