TRANSMISIÓN DE TV EN SISTEMA DIGITAL PARA AFICIONADO (DATV)
Por EA3UM
El presente artículo únicamente tiene la pretensión de informar a los interesados en activarse en esta modalidad, del conjunto de elementos y su configuración, para transmitir imágenes en formato digital, sin onerosas inversiones y dentro de las posibilidades económicas de cada uno. Todo cuesta dinero, pero si podemos ir componiendo el equipo a medida de nuestras posibilidades, sin desequilibrar el presupuesto familiar, y haciéndolo de una vez, o poco a poco, nos podemos permitir acometer el proyecto.
En este campo todos somos novatos, y vamos aprendiendo sobre la marcha.
En este caso, me propongo compartir las experiencias de este nuevo sistema, que con el consiguiente atraso con respecto a nuestros colegas europeos he podido adquirir, aprovechando los pasos que nuestros colegas foráneos ya han dado, no en vano ellos llevan experimentando desde seguramente antes del 2009, y nosotros nos incorporamos al grupo con ciertas ventajas, ya que podemos empezar con elementos con garantías suficientes de éxito, gracias a los esfuerzos de nuestros amigos europeos.
No es difícil entender el funcionamiento básico de un sistema de TV digital, que sin ánimo de cansar con terminología técnica, voy a describir desglosándolo en 3 grandes bloques:
Encoder ó codificador
Modulador
Sistema de transmisión
El encoder o codificador es quizá la etapa más compleja y cara de todo el sistema. Entrando con una señal de video analógico, (la típica cámara familiar), se encarga de digitalizar la señal,..
Inciso previo:
Digitalizar la señal no es más que si en la pantalla del TV la dividimos en muchos puntos uno al lado del otro, cubriendo la totalidad de la imagen, y uno por uno medimos su nivel, color, etc y lo convertimos en un valor numérico, después de realizar esta operación en toda la pantalla punto a punto, tendremos una tabla de valores, con cada valor representando un punto con las características particulares de cada uno. Esto se realiza con un conversor analógico/digital (A/D). Por lo tanto, ya podemos deducir que estos valores podemos almacenarlos en una memoria, de donde, como podemos imaginar, realizando la operación inversa, (conversión digital/analógica, D/A), volveremos a tener la imagen original.
Esta operación se realiza a gran velocidad, por lo que nos permite visualizar los movimientos y cambios de escena a tiempo real.
Seguimos…
En la etapa del encoder se realiza también un proceso de compresión en formato MPEG2, para que la imagen digitalizada no ocupe mucho espacio. Se trata de un algoritmo en software el cual añade información adicional, como bits para corrección de errores, genera tablas de identificación, etc. los elementos encargados de este proceso son memorias, FPGA, (que es aquel bicho con miles de patitas), etc. y finalmente genera una trama denominada TS (Transport Stream), (similar a como funcionan los DVDs), definiéndose dos canales que transportan la información. Estos canales vienen a llamarse I y Q, que utilizaremos posteriormente como señal moduladora.
Habremos oído hablar del "Symbol Rate" : Describiré brevemente:
Un símbolo está formado por dos bits a un mismo tiempo, que es la información mínima de un punto de la imagen que estamos enfocando, y su velocidad se determina por el número de símbolos que generamos por segundo. Teniendo presente una cosa: Cuanto más symbol rate, necesitaremos más ancho de banda de transmisión, y ello determinará también la resolución que podemos obtener.
En DATV se trabaja normalmente entre SR1000 a SR6000, siendo bastante usual un SR de 4000 y también 2000.
Se están haciendo transmisiones con SR tan bajos como 500, 300 y hasta 150, permitiendo la transmisión en anchos de banda muy reducidos pudiéndose transmitir en la banda de 144 MHz, 432 MHz, etc. pero de momento nos basaremos en el estándard de 2000/4000 lo cual prociona imágenes que pueden considerarse de resolución comercial, y muy superiores a las que podemos obtener en una transmisión analógica de ATV.
Ya tenemos los canales i/Q también en conjunto denominado TS (transport Stream)
MODULADOR
El modulador está compuesto por un circuito bastante sencillo, al cual por un lado le aplicamos los canales I/Q y por otro la señal de un oscilador local a la frecuencia que deseamos transmitir. Gracias a los chips de alta integración actuales, todo ello es posible realizarlo con muy pocos componentes
El Modo de modulación se define como QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)…o sea, "de cuadratura", en el que la portadora puede estar en uno de cuatro estados, con cada estado definiendo dos bits, (un símbolo).
Antes de aplicar las señales I/Q al modulador, las filtraremos para eliminar en lo posible los armónicos implícitos que conlleva la onda cuadrada. Dicho filtro es el denominado de "Nyquist". Lo comento solo por si oís comentarios con este nombre, os suene de algo.
Existen otros tipos de filtros, pero este es el que nos ocupa.
SISTEMA DE TRANSMISIÓN
Bueno, pues el modulador nos entrega una señal ya en RF, y a la frecuencia que queremos emitir, desde luego a muy bajo nivel, y tan solo debemos colocar las etapas amplificadoras convenientes, para elevar esta señal a la potencia que deseemos, teniendo en cuenta, que puesto que la señal de RF lleva componentes de fase y de amplitud, precisaremos que los amplificadores sean lineales (no sirven los de clase C), con el fin de evitar el recorte que se produciría en los picos de amplitud.
En general, pueden utilizarse con buenos resultados, amplificadores clase B y mejor AB, por ejemplo, el del famoso híbrido M57762, eso si, controlando también el nivel de excitación, porque igualmente puede llegar al punto de recorte, que significa sacar mucha potencia, pero no veremos nada en la pantalla.
De forma muy abreviada y superficial ya sabemos en que consiste la transmisión digital de TV….la avaricia rompe el saco.
A continuación voy a tratar de definir los varios modos de composición del equipo, que en estos principios ha podido experimentar el grupito de DATV del que formo parte:
Nuestro amigo Dave G8AJN después de varias opciones de diseño de varios colegas de Francia, Holanda, y otros colegas ingleses, ha definido un sistema muy práctico, fácil y barato para la transmisión digital.
Ya hemos mencionado la dificultad y precio en la realización del encoder. Pues Dave aplicó la idea de utilizar un PC para hacer esta operación. Es decir digitalización y codificación a MPEG2 .
Se decidió emplear una tarjeta capturadora, la cual por su versatilidad y características de codificación por hardware, le pareció adecuada. La capturadora que él recomienda es la Hauppauge 150, 250 ó 350, sirve cualquiera de las 3.
Tal cual nos llega, la colocamos en un slot libre de nuestro PC, y su trabajo es tomar la señal de nuestra cámara aplicada a una entrada, y graba en el disco duro todo lo que vamos filmando… no hace nada más, pero lo que graba ya es en formato MPEG2 que es lo que queremos.
Entonces Dave hizo un programa al que llama "Transmit", que va leyendo el archivo que por otro lado la capturadora va grabando, compone los canales I/Q y los envía por un puerto USB.
Ahí, mediante un cable normalizado conectamos la Digilite que no es más que un modulador como el descrito más arriba, y esta placa a la cual le hemos conectado un oscilador a la frecuencia que queremos transmitir, en nuestro caso 1244 MHz, y por su salida de RF nos da la señal en QPSK a un nivel de 1 mW (0dBm).
Ponemos un amplificador de ganancia 30 dB, y ya disponemos de 1 W. para excitar cualquier bicho gordo que le pongamos para sacar más potencia.
La configuración esquemático-práctica es asi:
