ระบบMATV

MATV คืออะไร อาจจะเป็นคำถามที่คนอยู่อพาร์ทเม้นท์หรือคอนโดอยากรู้ เพราะว่าทุกห้องคงต้องการดูทีวีอยู่แล้ว MATV นั้นย่อมาจากคำว่า Master Antenna Television อันหมายถึงการกระจายสัญญาณทีวีไปยังห้องต่างๆภายในอาคารเดียวกันหรือในกลุ่มอาคารบริเวณใกล้เคียงกันโดยใช้สายอากาศเพียงชุดเดียว ระบบนี้จึงเป็นที่นิยมใช้ตาม หอพัก อพาร์ทเม้น รีสอร์ท คอนโดมิเนียม โรงแรมเป็นต้น

เหตุที่ได้รับความนิยมในกลุ่มห้องพักแบบนี้ก็ต้องลองจินตนาการดูว่าคอนโดหนึ่งๆมีจำนวนห้องซัก 50 ห้อง จะให้แต่ละห้องติดตั้งสายอากาศหรือจานดาวเทียมของตนเองก็คงรกหูรกตาน่าดู เห็นได้จากอาคารชุดสมัยก่อนๆ ที่ไม่มีระบบเหล่านี้ เราจะเห็นเสาก้างปลาเต็มหลังคา หรือจานดาวเทียมเต็มหลังห้อง การใช้เสารวมจึงเป็นแนวทางที่ดีในการบริหารจัดการเรื่องการเดินสาย การติดตั้งของแต่ละห้องให้มีปัญหาน้อยลง

การติดตั้งสายอากาศแบบก้างปลาบนหลังคาอันเดียวแล้วต่อสายธรรมดาๆ ลงมาทุกห้องจะเกิดปัญหาว่าห้องที่อยู่ไกลๆจะดูได้ไม่ชัด หรือแทบไม่มีสัญญาณเลย เกิดสัญญาณรบกวนจากการเปิดปิดไฟหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าในห้องต่างๆเข้ามาในระบบสายส่ง การสูญเสียสัญญาณเมื่อต้องต่อสายระยะไกล ปัญหาเหล่านี้จึงต้องมีการออกแบบและคำนวนจากผู้ที่มีความเชี่ยวชาญและมีประสบการณ์เฉพาะ เราจึงควรมาทำความเข้าใจเบื้องต้นกับระบบ MATV ดังนี้คือ

MATV ประกอบด้วยส่วนหลักๆ 3 ส่วนคือ

1 ส่วนรับสัญญาณทีวีเข้าระบบ

ส่วนรับสัญญาณทีวีที่เป็นสายอากาศจะทำหน้าที่รับสัญญาณทีวีที่ส่งออกมาจากเสาส่งในระบบภาคพื้นดิน แนวคิดคือการนำแผงก้างปลาหันไปตามเสาส่งต่างๆแล้วรวมสัญญาณส่งลงไปตามอาคารตามสายส่ง แต่ปัญหาของทีวีในระบบอนาลอกก็คือ คุณภาพของสัญญาณจะไม่ดี เนื่องจากเกิดการสะท้อนของคลื่นสัญญาณกับอาคารข้างเคียง ทำให้เกิดเงา การจูนสัญญาณอาจเกิดภาวะเสียงชัดภาพไม่ชัด แต่พอภาพชัดเสียงจะไม่ชัดเป็นต้น สมัยนี้ก่อนทีวีดิจิตอลภาคพื้นดินจะเกิดขึ้นจึงนิยมทำวิธีที่สอง

นั้นคือส่วนรับสัญญาณเป็นจานดาวเทียม โดยการมีจานดาวเทียมนี้จะทำให้คุณภาพของสัญญาณดีมาก คมชัดทุกช่อง ไม่เป็นเงา ไม่มีปัญหาเรื่องเสียงและภาพ เราสามารถตั้งจานหลักๆ เพียงจานเดียวก็รับสัญญาณได้หลายๆ ข่อง แต่จะต้องมีการติดตั้งเครื่องรับหรือ Receiver จำนวนมากเพื่อแปลงสัญญาณดาวเทียมให้เป็นสัญญาณทีวีเพื่อส่งไปยังระบบสายสัญญาณของอาคารต่อไป

ตัวอย่างเข่นหากมีช่องดาวเทียมทั้งหมด 100 ช่อง และเราต้องการช่องที่น่าสนใจส่งผ่านระบบ MATV เพียง 10 ช่อง เราก็จะเดินสายสัญญาณมาจากจานดาวเทียมแล้วแยกสัญญาณ 10 เส้นเข้าตัวรับสัญญาณ 10 ตัว โดยแต่ละตัวจะจูนเฉพาะช่องที่เราต้องการ จากนั้นสัญญาณจากจูนเนอร์สิบตัวนี้จะถูกนำไปแปลง (Modulate) เพื่อแปลงเป็นคลื่นวิทยุให้ทีวีสามารถรับสัญญาณได้ เสมือนทำหน้าที่เป็นเครื่องส่งขนาดเล็ก 10 เครื่องนั่นเอง จากนั้นสัญญาณเหล่านี้ก็จะถูกรวม (Combiner) เข้าด้วยกันเพื่อส่งต่อไปยังภาคขยายสัญญาณและกระจายไปตามระบบสายส่งลงสู่แต่ละห้องต่อไป

การออกแบบระบบ MATV แบบนี้ ก็เพื่อให้มั่นใจได้ว่าทุกจุดทุกห้องจะสามารถรับชมทีวีได้ทั้ง 10 ช่องที่เลือกแล้วด้วยความคมชัด ไม่มีสัญญาณสะท้อนต่างๆเหมือนที่รับมาจากสายอากาศโดยตรง หากต้องการเพิ่มช่องก็แค่เพิ่ม Receiver และ Modulator เพิ่มเท่านั้น ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้จะมีขนาดเล็กถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเป็นโมดูล เพื่องานในลักษณะนี้ เพราะแต่ละตัวจะทำงานแบบคงที่ มีแหล่งจ่ายไฟรวม ไม่ต้องมีหน้าจอแสดงผล ไม่ต้องมีตัวรับสัญญาณจากรีโมทในแต่ละช่อง (Channel) จึงทำให้ราคาถูกกว่าไปซื้อกล่องดาวเทียมธรรมดามาวางเรียงกัน

2 ภาคขยายสัญญาณทีวี

เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วทีวีแต่ละเครื่องจะรับสัญญาณได้ดีที่ความแรงของสัญญาณ 60 – 80 dB หากน้อยกว่า 60 dB ภาพจะมีการรบกวนมากจะเป็นเม็ดๆ หรือเรียกตามระบบทีวีอนาลอกว่าเป็นหิมะ (Snow) หากมากเกิน 80 dB ภาพจะหยาบสีเข้มเกินไป เกิดการเหลื่อมของสีมาก โดยทั่วไปแล้วจะมีการออกแบบให้มีความแรงสัญญาณอยู่ประมาณ 70 dB

การขยายสัญญาณก่อนส่งผ่านไปยังระบบสายส่ง มักจะมีการขยายสัญญาณขึ้นไปถึง 90 – 110 dB ซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบ เพื่อชดเชยการสูญเสียสัญญาณตามจุดต่างๆ ให้เหลือที่ปลายทางทุกจุดอยู่ในช่วง 70 dB ตามที่กล่าวข้างต้น

3 ส่วนกระจายสัญญาณทีวีไปตามจุดต่างๆ

ส่วนกระจายสัญญาณจะทำหน้าที่หลักๆ กระจายสัญญาณทีวีให้เหมาะสมในแต่ละจุด และทำหน้าที่กำหนดความต้านทานรวมที่ 75 โอห์ม

ในการกระจายสัญญาณไปในแต่ละจุดนั้นจะต้องมีการออกแบบให้ทุกจุดได้รับสัญญาณในช่วง 60 – 80 dB นั่นหมายถึงว่าภาคขยายสัญญาณในข้อ 2 จะต้องขยายสัญญาณให้สูงกว่านี้เพื่อชดเชยการสูญเสียสัญญาณในจุดต่างๆ ส่วนการทำหน้าที่กำหนดความต้านทานรวมหรือ Matching Impedance นั้นก็เพื่อให้กำลังขยายที่ออกมาจากภาคขยายนั้นสูงสุด ไม่งั้นคลื่นจะสะท้อนไปมาระหว่างในสายและจะทำให้เกิดเงาของภาพขึ้นมาได้

อุปกรณ์ที่สำคัญในระบบกระจายสัญญาณมีดังต่อไปนี้

– Tap-off เป็นการแยกสัญญาณจากสายส่งหลักไปยังตัวกระจายสัญญาณไปตามห้องอีกที ซึ่งอาจจะมีทั้งแบบ 2 ทางไปจนถึง 4 ทาง การสูญเสียสัญญาณที่นี่ (Tap loss) จะมีตัวเลขสูงเนื่องจากเป็นตัวแบ่งสัญญาณหลักๆ สายสัญญาณที่ใช้ในช่วงนี้จะเป็นแบบ RG-11

– Splitter ตัวแยกสัญญาณไปยังแต่ละห้องอีกทอดหนึ่ง สัญญาณที่มาจาก Tap-off จะผ่านตัว Splitter อีกทีอันเป็นด่านสุดท้ายที่จะแยกไปตามห้องต่างๆ ยิ่งมีการแยกสัญญาณเยอะ การสูญเสียสัญญาณ (Insertion loss) ก็จะเยอะตามไปด้วย สายสัญญาณที่ใช้ในช่วงนี้จะเป็นแบบ RG-6

แต่จะว่าไปแล้วช่างอาจจะเรียกทั้งหมดว่าเป็น Tap off หรือเรียกทั้งหมดว่าเป็น Splitter ก็ได้ เป็นอันเข้าใจกันว่ามีระบบกระจายสัญญาณสองช่วงนั่นเอง การออกแบบบางกรณีอาจจะใช้เทคนิคการ Tap สัญญาณไปเรื่อยๆก็ได้ หรือเริ่มจาก Splitter ก่อนแล้วค่อย Tap ออกไปตามห้องต่างๆ หรือผสมผสานกันก็ได้ แต่ส่วนใหญ่แล้วช่างจะเริ่มจากการ Split สัญญาณแล้วค่อย Tap ไปตามห้องมากกว่า

โดยรวมแล้วเราก็จะเลือกช่องที่มี Tap loss สูงไว้ในบริเวณต้นทาง เช่นตึกช่วงบนๆ ส่วน Tap loss ต่ำๆ ก็จะเลือกส่งไปบริเวณชั้นล่างๆ เนื่องจากสายสัญญาณที่ยาวขึ้นมีการสูญเสียในสายเพิ่มขึ้นเพื่อให้ค่าเฉลี่ยโดยรวมเท่าๆกัน จากนั้นก็ต่อไปยัง Splitter เพื่อแยกไปตามแต่ละห้องอีกที

สรุป

หลักการเบื้องต้นของ MATV ที่กล่าวมานั้นเป็นของระบบทีวีที่ตัวทีวีมีจูนเนอร์แบบอนาลอก เนื่องจากเราห่วงเรื่องการเกิดเงาของคลื่นมาก การส่งผ่านสัญญาณในสายสัญญาณที่ฝาห้องจะเป็น RF แบบอนาลอกที่ทีวีต้องมีจูนเนอร์แบบ อนาลอก

แต่การออกอากาศทีวีระบบดิจิตอล ที่มีการออกอากาศแบบความคมชัดสูงหรือ HD ด้วย การออกแบบในลักษณะดังกล่าวจึงไม่สามารถรองรับทีวีดิจิตอลได้ ดังนั้นการออกแบบระบบ MATV สำหรับการรับชมทีวีดิจิตอลภาคพื้นดินจึงอาจจะต้องเปลี่ยนแนวคิดใหม่ นั่นคือการส่งผ่านสัญญาณจากสายอากาศ ขยายสัญญาณแล้วกระจายสัญญาณโดยตรงลงมาตามห้องต่างๆ โดยแต่ละห้องก็จะมี Set top box หรือทีวีที่มีดิจิตอลจูนเนอร์ในตัว นั่นหมายความว่าต้องส่งผ่านความถี่ทุกช่วง ตั้งแต่ 470 – 862 MHz นั่นเอง