Wohnanlage mit Sat-ZF-Verteilung

Alle passiven sowie aktiven Komponenten der Empfangstechnik stammen weitgehend vom Schweizer Anbieter Axing. Zur Optimierung des Dämpfungsbudgets unterteilt man das Verteilnetz im Gebäude jeweils in ein optisches und koaxiales Netz (Bild 4). Über einen optischen Weg (Single-Mode-Fasern, Durchmesser 9 µ, Typ Axing OAK 100-01, FC/PC-Stecker) minimiert man den Dämpfungsverlust, der mit einem Koaxialkabel gegeben wäre, zwischen der zentral gelegenen Empfangsantenne (Dach, Bau C) und den vier dezentral gelegenen »Technikräumen«. Die vier Technikräume befinden sich in den Kellergeschossen der jeweiligen Gebäudeteile A bis D. Alle Komponenten zur Umsetzung und Verteilung der Sat-ZF-Technik sind in Datenschränken (Rittal) untergebracht. Von dort aus versorgt man die jeweiligen Wohnungen sternförmig über ein Koaxialkabelnetz der Klasse A+ (Schirmungsgrad 110 dB). Die maximale Versorgungslänge über ein Koaxialkabel zu einer Wohnung beträgt 95 m (im größten Gebäude D) und garantiert damit noch einen Mindestversorgungspegel von 53 dB an der Antennenanschlussdose. Insofern besteht die gesamte Verteiltechnik aus vier »Sub-Netzen«, die jeweils einen der vier Gebäudeteile versorgen. Jeder Mieter hat die unabhängige und freie Auswahlmöglichkeit sein gewünschtes Fernseh- und Radioprogramm anzusehen. Errichtet wurde die Anlage von dem Elektro-Unternehmen Spinnler GmbH, Elektro- und Sicherheitstechnik, Aschaffenburg, gemäß einer Planung vom Unternehmen Axing AG. Die Komponentenplanung und Erstellung der Planung und Berechnung der Antennenpegel stellte Axing mit Hilfe der Planungssoftware AND, Version 4.8 zusammen. Die Planungssoftware generiert nach den Vorgaben des Planers auf der Grundlage aller vorliegenden technischen Parameter der verwendeten Komponenten einen kompletten Plan für das Verteilnetz. Auch der Pegel unter Berücksichtigung aller Bauteile bis zur Antennen-Anschlussdose wird berechnet.

Das technische Konzept

Eine Satellitenantennenanlage (Bild 5) versorgt über Glasfasern alle vier Technikräume. Die Satellitenantenne des Typs Axing SAA 85-01 befindet sich auf dem Dach des Gebäudes C mit einer Ausrichtung auf die Orbit-Position Astra 19,2 °. Über diese Position lassen sich Hunderte von Radio- und Fernsehprogramme (HD und SD über insgesamt 120 Transponder) empfangen (siehe www.satindex.de). Für einen Empfang der Programme benötigen die Mieter mindestens einen digitalen Receiver (DVB-S) oder Fernseher, ausgerüstet mit einem integrierten Empfangsmodul. Die Ausrüstung der Receiver bzw. der nötigen CA-Module (Conditional Access, bedingter Zugang) für die Widergabe verschlüsselter Programme ist Sache der Mieter.

Die Antennen

Der Sat-Spiegel hat eine runde Form mit 85 cm Durchmesser und bietet damit eine größere Stabilität gegenüber einer ovalen Spiegelform. Vier Betonplatten stabilisieren den Antennenmast. Das empfangene Satellitensignal (Frequenz 10,7 GHz bis 12,75 GHz, Ku-Band) setzt das optische LNB (low noise block converter) in ein optisches Signal um. Mit diesem optischen Signal (950 MHz bis 5,4 GHz) fasst man die vier Frequenzbänder der Sat-ZF mit einer sogenannten Stacking-Methode (übereinandergestapelte Kanäle) zusammen. Für den Empfang der Radioprogramme steht die UKW-Antenne Axing SKT TAK-03 zur Verfügung. Ein Umsetzer nach dem LNB bündelt die Radio- und Fernsehprogramme. Über eine Glasfaser (Single-Mode, 9µ) führt man die vier gebündelten Sat-ZF-Bänder (VL, HL, VH, HH) und Radioprogramme den vier Technikräumen zu.

Blitzschutz

Die Antennenanlage ist gemäß DIN EN 60728-11 (VDE 0855-1):2011-06 gegen Überspannung/Blitzeinwirkung gesichert. Da sie sich in unmittelbarer Nähe einer weiteren geschützten Dachkonstruktion befindet, ist keine gesonderte Fangeinrichtung erforderlich.

Optische Verkabelung

Über einen Dreifach-Splitter (Bild 6) versorgt man die zentrale Technik (Bild 4) der einzelnen Technikräume. Die Lichtwellenleiter enden an den optisch/elektrischen Umsetzern. Die übertragene Wellenlänge liegt bei 1310 nm. Das Gebäude C wird direkt vom optischen Konverter mit einer LWL-Leitung versorgt. Der Splitter befindet sich im Keller des Gebäudes B. Der Splitter benötigt keine Stromversorgung, diese Geräte arbeiten rein passiv. Die Dämpfung der LWL-Faser beträgt 0,3 dB/km, was bei der vorliegenden Installation mit max. 150 m (Gebäude A, B, D) zu einer vernachlässigbaren Signaldämpfung führt. Der optische Empfangspegel am Eingang des optischen/elektrischen Umsetzers liegt so hoch, sodass er mit einem Dämpfungsglied um 10 dB reduziert wird.

Aktive Komponenten

In allen vier Technikräumen findet man die gleiche Technik für die Signalaufbereitung vor. Das Bild 7 zeigt die zentrale, aktive Technik. Von unten nach oben: Der optische Umsetzer OPU 14-00, der Kopfverstärker, parallel dazu der Breitbandverstärker/FM-Verstärker und oben die Verteilmatrix. Von diesem versorgt man die kaskadierten Multischalter. Im Bild 8 erkennt man die Kaskaden der Multischalter für die Versorgung der Teilnehmer im Gebäude D. Je nach Anzahl der zu versorgenden Wohnungen findet man in den Schränken der zentralen Technik die erforderlichen, kaskadierten Multischalter vor. Im kleinsten Wohnflügel (A) versorgen vier Multischalter die 72 Wohnungen. Dagegen greifen im größten Wohnflügel D insgesamt 204 Zuschauer auf insgesamt 12 Multischalter zu. Die Koaxialleitungen der einzelnen Wohnungen enden dabei an einem geerdeten Erdungswinkel, die untereinander noch zusätzlich mit einem Schutzleiter verbunden sind. Diese aufwendige Erdung (Bild 9) schützt die zentrale Technik vor Schäden, die durch Fehlfunktionen oder falscher Betriebsweise von Satreceivern möglich sind. Die Bestückung der Verteilkomponenten sowie der Multischalter hängt von der Anzahl der zu versorgenden Wohnungen in den jeweiligen Kammgebäuden A bis D ab. Die Anzahl der Teilnehmer verteilt sich wie folgt:

• Gebäude A: 72 Teilnehmer
• Gebäude B: 121Teilnehmer
• Gebäude C: 149Teilnehmer
• Gebäude D: 204Teilnehmer.

Diese zentralen Geräte befinden sich auf einer Montageplatte, untergebracht in verschlossenen 19“-Schränken mit 42 HE (Höheneinheiten, 2022 mm). Bei Stromausfall stützt keine USV die Versorgung. In diesem Fall fällt die gesamte Anlage aus, ein Risiko, das man hier bewusst eingeht.

Kopfverstärker

Die Eingangssignale der vier Stammleitungen (VL, VH, HL, HH) werden vom Kopfverstärker auf einen passenden Pegel angepasst und den Multischaltern zugeführt. In jedem Technikraum ist den Multischaltern ein Kopfverstärker vorgeschaltet. Der Ausgangspegel lässt sich anpassen (0 bis –15 dB Dämpfung). Der Verstärker hat eine eigene Netzversorgung. Das terrestrische Signal (UKW) wird durch den Kopfverstärker durchgeschleift und über einen separaten UKW-Verstärker/FM-Verstärker (TVS-11-00) dem elektrischen Signal angepasst. Außerdem berücksichtigt der Kopfverstärker die Schräglage des Ausgangspegels: die hohen Frequenzen werden durch die Koaxialkabel stärker bedämpft.

Breitbandverstärker/FM-Verstärker

Der Breitbandverstärker passt ausschließlich das UKW-Signal der Verteilung an. Der Verstärker (Typ TVS 11-00) eignet sich nicht für die Durchschleifung eines BK-Signals. Sein Frequenzband ist auf 87,5 … 108 MHz begrenzt und dient daher nur einer UKW-Band-Versorgung eines Multischalters. Ein Netzteil ist integriert. Der UKW-Verstärker ist in der Strecke des Kopfverstärkers SVS und des Verteilers für die Stammleitungen eingeschleift.

Verteiler für die Stammleitungen

In jedem Technikraum verteilt man die die Signale der vier Stammleitungen (VL, VH, HL, HH und UKW) auf alle Multischalter. Hierzu verwendet man im Gebäude A den Verteiler mit 2 x 5 Ausgängen (SVE 5502-09) und in den restlichen Gebäuden den größeren Verteiler mit 4 x 5 Ausgängen (SVE 5504-09). Die Stammleitungen werden den kaskadierten Multischaltern zugeführt. Die Steckertechnik basiert auf den Koaxsteckern Typ F. Diese Verteiler arbeiten rein passiv.

Multischalter/ Matrix

Die TV-Signale führt man über die Multischalter den einzelnen Wohnungen zu. Diese Multischaltertechnik kennzeichnet das System einer Sat-ZF-Verteilung: freier Zugriff aller Wohnungen (Antennendosen) auf alle Programmangebote der Astra-Position 19,2  °. Über Steuerbefehle wählen die TV-Nutzer ihr gewünschtes Programm aus. Axing bezeichnet diese Multischalter als »Kaskadenbaustein«. Alle eingesetzten Multischalter unterstützen die gleiche Matrixfunktion: SPU 5518-09/SPU 5518-19. D. h.: an jedem Multischalter können bis zu 18 Antennendosen angeschlossen werden, die von einer Satellitenposition versorgt werden (vier Stammleitungen + ein terrestrischer Zugang). Bei besonders langen ­Koaxzuführungen (über 80 m) kommen Multischalter mit aktiven Teilnehmerausgängen zum Einsatz. Die Koaxleitungen enden an Antennensteckdosen des Typs SSD-5-00 mit F-Stecker.

Abnahmemessungen

Das Unternehmen Axing führte die Abnahmemessungen gemeinsam mit Spinnler GmbH durch. Als Messgerät verwendete Axing den Sat-Empfänger Varos 106 von KWS Electronic. Dieses Messgerät hat zusätzlich einen optischen Messeingang. Der Durchgang der optischen Leitungen wurde im Vorfeld geprüft. Vom Lieferant der Glasfasern wurde eine Garantie über die Reinheit der Steckerfaserendflächen gegeben. Daher verzichtete man auf Überprüfung der Faserendflächen sowie einer separaten Untersuchung der LWL-Fasern. Das setzte allerdings einen sorgfältigen Umgang mit den Glasfasersteckern voraus: Staubkappe entfernen und sofortiges Stecken der vorgefertigten Glasfaserkabel. Die fehlerfreien Messwerte an den Kopfverstärkern bestätigten den richtigen Umgang mit der empfindlichen Glasfasertechnik.

Die Reihenfolge der Messungen

Bei der Abnahmemessung hat man systematisch die Signalpegelwerte an den vorgesehenen Messpunkten erfasst, beginnend am optischen LNB direkt an der Antenne. Danach erfolgten Messungen am optischen/elektrischen Konverter und schließlich am Kopfverstärker. Dabei stellte man den Kopfverstärker sowie den UKW-Verstärker richtig ein (Schräglage). Der nächste Messpunkt befindet sich an einem Teilnehmerausgang eines Multischalters. Hier kann ein freier Ausgang als Messpunkt genutzt werden. Die letzte Messung in der Übertragungskette bildet eine Pegelmessung an einer Antennenanschlussdose. Geprüft wurden alle vier Sat-ZF-Ebenen (VL, HL, VH, HH) sowie UKW und hier exemplarisch in SD- und HD-Kanälen. Festzustellen ist, dass die optischen Konverter und das LNB nicht linear arbeitet, eine typische Eigenschaft der optischen Technik. Das Messbeispiel des Sat-ZF-Signals (vertikal low VL) Bild 10, zeigt ein gutes Signal. Noise-Margin (NM) wird als »grüner« Wert mit 6,6 dB deklariert. Die MER (Modulations-Fehlerrate) entspricht ebenfalls der geforderten Norm: über 12 dB. Die Messwerte im vertikalen Bereich liegen immer besser. Die Spannung 14 V zeigt immer ein vertikal polarisiertes Signal an. Bei 18 V liegt ein horizontales Signal vor. Die aufmodulierten 22 kHz-Signale kennzeichnen ein »high«-Signal, ansonsten handelt es sich um ein »Low-Signal«. In der zentralen Technik weichen die gemessenen Pegel maximal nur etwa um 1 dB von den Planungswerten ab, was die Genauigkeit der installierten Technik beweist. Bei der ersten Inbetriebnahme durch die Mieter gab es keinerlei Schwierigkeiten.

Messung des Spektrums

Bild 11 zeigt ein Spektrum eines Transponders. Horizontal polarisiert low. Man erkennt hier eine relativ hohe »Welligkeit« welche durch die optische Übertragung bedingt ist. Das stört allerdings die Qualität der Signale keinesfalls.