Это сообщение блога. Чтобы прочитать оригинальную запись, нажмите сюда »
Начался период осенней солнечной интерференции
Дважды в год, на протяжении примерно 3,5 недель от дней весеннего и осеннего равноденствия (21-е марта и 23-е сентября соответственно), в определённые моменты (длящиеся несколько минут) Солнце, спутник, и приёмная антенна оказываются на одной линии. Т.е. Солнце находится непосредственно позади геостационарного спутника, если смотреть со стороны наземной антенны. Собственное радиоизлучение Солнца попадает в конвертер наравне со спутниковым сигналом. Т.к. Солнце - мощнейший источник радиоизлучения, то в это время наблюдается существенное ослабление принимаемого сигнала, вплоть до пропадания.
В периоды СИ Солнце в своём суточном движении по небосклону (точнее это Земля вместе со спутниками поворачивается, об этом мы помним) на несколько минут поочередно для разных спутников оказывается на линии Антенна - Спутник. По мере наползания Солнца, сигнал медленно ухудшается, после достижения минимума снова начинает расти. В среднем это явление длится не более 10 минут. Причём продолжительность зависит от диаметра антенны и точности её настройки - чем меньше диаметр, чем хуже настроена антенна, тем более длительно явление и большее количество дней наблюдается. Т.е. на антеннах малого диаметра (с более широкой диаграммой направленности), на плохо отстроенных антеннах эффект более "размазан".
И наоборот, чем больше диаметр антенны, чем лучше она настроена, тем короче продолжительность явления, тем меньшее количество дней оно наблюдается, но тем глубже его проявление. Это объясняется тем, что у больших антенн диаграмма направленности более узкая.
Период интерференции для каждой конкретной точки Земли продолжается чуть более недели. В этот период интерференция проявляется каждые сутки, в начале светового дня - для восточных спутников, в конце - для западных. Осенняя Солнечная Интерференция сначала оказывает воздействие на земные приемные станции, расположенные в южных широтах, затем захватывает станции, расположенные севернее. Весной же, в марте и апреле, картина меняется на обратную.
Помимо ухудшения сигнала, во время СИ отражённое тепловое излучение Солнца также концентрируется на конвертере и может прожечь его крышку и повредить электронику. Такие случаи редки, но они зарегистрированы, момент СИ - идеальное время для настройки спутниковой антенны.
[img]http://netobzor.org/forum/index.php?action=dlattach;topic=8640.0;attach=12951;image[/img]
[img]http://netobzor.org/forum/index.php?action=dlattach;topic=8640.0;attach=12954;image[/img]
Как установить и настроить спутниковую антенну
-
Administrator
- Сообщения: 161382
- Зарегистрирован: 27 июн 2011 19:11
- Пол: Мужской
- Зодиак:: Овен
- Страна:: Украина
- Имя: Роман
- Мой телевизор :: BRAVIS LED-39G5000 + T2 , BRAVIS LED-1697 bleck, Liberton D-LED 3225 ABHDR,
- Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Beelink W95 (2Гб/16Гб), X96 X4 (905X4/2GB/16GB)
- Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
- Благодарил (а): 7658 раз
- Поблагодарили: 26288 раз
-
Administrator
- Сообщения: 161382
- Зарегистрирован: 27 июн 2011 19:11
- Пол: Мужской
- Зодиак:: Овен
- Страна:: Украина
- Имя: Роман
- Мой телевизор :: BRAVIS LED-39G5000 + T2 , BRAVIS LED-1697 bleck, Liberton D-LED 3225 ABHDR,
- Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Beelink W95 (2Гб/16Гб), X96 X4 (905X4/2GB/16GB)
- Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
- Благодарил (а): 7658 раз
- Поблагодарили: 26288 раз
Коллективные системы телевидения
Коллективные системы телевидения
Чем коллективная система лучше индивидуальной?
Стоимость. Цена коллективной системы в пересчете на одного абонента меньше, чем цена индивидуальной системы с такими же возможностями. Это естественно, поскольку часть оборудования используется всеми абонентами совместно и покупается «вскладчину».
Качество. Прием телевидения в современном городе - не такая уж простая задача. В общем случае, для качественного приема необходимо серьезное оборудование, слишком дорогое для одного пользователя. Жильцы многоквартирного дома могут позволить себе установить хорошее оборудование и заплатить за качественный монтаж.
Обслуживание. Поддержание индивидуальной системы в рабочем состоянии - забота только ее владельца. Такие системы либо вообще не обслуживаются, либо у каждого жильца есть свой «мастер», который следит только за «своей» системой. В результате в одном доме сосуществуют несколько систем, построенных разными фирмами, на разном оборудовании и в разное время. Как правило, какая-либо документация и маркировка отсутствуют. Каждый «мастер», впервые придя в дом, вынужден разбираться с мешаниной кабелей в слаботочных щитках. Коллективная система монтируется по заказу ТСЖ, управляющей компании или компании-застройщика, по утвержденной проектной документации, и в дальнейшем обслуживается квалифицированным персоналом.
Внешний вид здания. Разнокалиберные, установленные в разных местах и разным способом индивидуальные антенны портят внешний вид здания. Очень часто управляющая компания или правление ТСЖ запрещают жильцам устанавливать какие-либо антенны на наружных стенах. Да это и не всегда возможно технически - например, на стеклянном фасаде или на стене, закрытой сайдингом. Бывает, что все окна квартиры выходят на северную сторону, где спутниковые антенны не могут работать в принципе. Конечно, можно установить индивидуальные антенны на крыше, но там место, как правило, ограничено. Кроме того, от каждой индивидуальной антенны должен спускаться в квартиру абонента как минимум один кабель. В современных жилых домах в одном подъезде может быть 100 и более квартир - такое количество кабелей не вместит ни один кабельный «стояк». С коллективной системой все проще: место для одной-двух тарелок найдется всегда, а общих, «магистральных» кабелей в вертикальных кабельных каналах нужно будет проложить от 1 до 9 (в зависимости от выбранной технологии и количества принимаемых спутников) - это уже вполне реально.
Отсутствие дополнительных кабелей. Пользователь индивидуальной антенны обычно прокладывает от своих антенн отдельные кабели. Если антенна смонтирована за окнами квартиры, для кабелей нужно сверлить наружную стену. Через дырку снаружи попадает холодный воздух и пыль, а если она просверлена неграмотно, во время дождя из нее может вытекать вода. В коллективной системе в квартиру абонента заходит единственный кабель, по которому доставляются сигналы и спутникового, и обычного телевидения. Он прокладывается по «штатному» пути - от слаботочного этажного щитка на лестничной площадке. В подавляющем большинстве случаев к коллективной системе можно подключить уже существующую квартирную разводку, доработав ее по минимуму, без прокладки новых кабелей (только заменив абонентские розетки и делители). То есть, для подключения к коллективной системе в квартире не нужно проводить «грязные» монтажные работы и нарушать существующую отделку.
Возможности модернизации. Коллективные системы легко масштабируются. Например, в коллективную систему для приема обычного телевидения и НТВ Плюс можно добавить спутниковые каналы высокой четкости (например, пакет «Платформа HD»). Для этого достаточно установить одну дополнительную тарелку, и каналы с добавленного спутника автоматически станут доступными всем абонентам системы. С индивидуальными системами так не получится - дополнительную антенну придется устанавливать у каждого абонента. Коллективную систему легко расширить и по охвату. Например, если система смонтирована на один подъезд жилого дома, можно подключить к ней другие подъезды, просто проведя в них кабели. Современные технологии позволяют доставить сигналы от спутниковых антенн по волоконно-оптическим кабелям даже в соседние дома. Эта технология особенно актуальна для дачных и коттеджных поселков. В таких поселках здания невысокие, и зачастую спутники закрыты близко расположенным лесом. Коллективная система позволит установить один антенный пост на весь поселок и «оптикой» подключить к нему отдельные дома. Один и тот же волоконно-оптический кабель можно использовать для подключения телевидения, телефонов и высокоскоростного Интернета.
Системы коллективного приема эфирных программ (MATV)
Коллективная антенна с общим усилителем
Система представляет собой аналог традиционной системы «антенна на подъезд» и состоит из комплекса эфирных антенн, специального многовходового усилителя и распределительной сети.
Комплекс антенн обеспечивает качественный прием городских телепрограмм. В современных городах эфирное телевидение транслируется в разных частотных диапазонах и зачастую с нескольких разных направлений, поэтому одной всеволновой антенны, как правило, недостаточно. Например, в эфире города Екатеринбурга 20 телевизионных каналов, которые передаются с трех разных телебашен в трех частотных диапазонах (МВ-I, МВ-III, ДМВ) и с разной поляризацией излучения (горизонтальной и вертикальной). Поэтому для качественного приема всех городских программ в центре города необходим комплекс из пяти эфирных антенн.
Многовходовый усилитель (Multiband) нужен для корректного сложения сигналов от антенн разных диапазонов. На телецентрах используются передатчики разной мощности, а антенны разных диапазонов имеют неодинаковое усиление, в результате уровни телевизионных сигналов на выходах антенн могут существенно отличаться. Например, в центре Екатеринбурга сигнал «Первого канала» в метровом диапазоне может быть сильнее сигналов дециметровых каналов в несколько тысяч раз (на 30-40 dB). Чтобы раздать телевизионные сигналы от одного антенного комплекса на множество телевизоров, их обязательно нужно усилить. Но сигналы разных телевизионных диапазонов нужно усиливать по-разному, иначе либо каналы с маленькими уровнями окажутся на входе телевизоров слишком слабыми, «зашумленными», либо каналы с высокими уровнями перегрузят усилитель, что еще хуже - на всех каналах появятся «перекрестные» помехи. Усилители Multiband имеют несколько входов (как правило, от 3 до 5) для подключения антенн разных диапазонов, с раздельной регулировкой усиления по каждому входу. Бывают мощные усилители Multiband для большого числа абонентов (многоквартирный дом, подъезд высотного дома) и относительно слабые для небольших систем (частный дом или несколько соседних квартир).
Распределительная сеть состоит из кабелей и делителей. Ее назначение - доставить сигналы с выхода усилителя до телевизоров абонентов. Выходная мощность усилителя должна распределяться между всеми абонентами по возможности поровну, только при этом условии усилитель используется максимально эффективно, а уровни сигналов на всех абонентских розетках находятся в допустимых пределах. Однако реальные распределительные сети строятся обычно по «линейной» схеме, где одни абоненты находятся рядом с усилителем, а другие - далеко. Поэтому в сети используются два типа делителей мощности - на равные части (разветвители, splitters) и на неравные (ответвители, couplers).
Достоинства:
система недорогая, компактная и простая в эксплуатации. При необходимости на ее базе можно построить более сложную систему: эфирную СКПТ с головной станцией или систему для коллективного приема эфирных и спутниковых программ.
Недостатки:
система применима только для небольшого количества абонентов (один подъезд или небольшой многоквартирный дом, офис, коттедж). Усилитель Multiband позволяет раздельно регулировать усиление по частотным диапазонам, однако выровнять с его помощью уровни разных каналов внутри одного диапазона нельзя. Поэтому система корректно работает, только если усилитель в ней - единственный.
Эфирная СКПТ с головной станцией прямого усиления.
Это более сложная система, в ней телевизионные сигналы каждого канала обрабатываются отдельно. Основа системы - головная станция прямого усиления. Это модульная конструкция, состоящая из базового блока или шасси, на которое устанавливаются модули канальных усилителей - по одному на каждый канал. Такая схема позволяет выровнять уровни всех телевизионных каналов, «подстричь их под одну гребенку». Такой «подстриженный» групповой сигнал можно раздавать большому количеству абонентов, многократно усиливая его, если необходимо.
Поканальная обработка позволяет устранить проблемы с приемом отдельных каналов: дополнительно усилить слабые, возможно, ослабить слишком сильные.
Достоинства:
система позволяет получить на абонентских розетках качественные сигналы всех городских телеканалов, даже при сложных условиях приема. СКПТ с головной станцией может обслуживать большой многоквартирный дом или даже несколько домов, микрорайон. Ее можно интегрировать с коллективной спутниковой системой, можно добавить в нее собственные каналы - например, раздать на телевизоры абонентов изображение с камер видеонаблюдения.
Недостатки:
стоимость СКПТ с головной станцией несколько выше, чем системы с общим усилителем. На каждый телевизионный канал необходим отдельный модуль канального усилителя, поэтому, если в городе появляются новые каналы, головную станцию необходимо модернизировать.
Системы коллективного приема эфирных и спутниковых программ (SMATV)
Все предлагаемые нами коллективные спутниковые системы предполагают одновременный прием спутниковых и эфирных (обычных) телепрограмм. Сигналы спутникового и эфирного телевидения доставляются в квартиры абонентов по одному кабелю. Для одновременного подключения телевизора и спутникового приемника используются специальные абонентские розетки с двумя раздельными выходами (TV/SAT) или внешние фильтры-разделители.
Матричные системы (Star Distribution)
Эти коллективные спутниковые системы обладают максимальными возможностями и наиболее удобны в эксплуатации. Однако, они самые дорогие и довольно громоздкие, поэтому используются в основном для небольшого количества абонентов - за редкими исключениями, для одного жилого или офисного здания.
Основу их составляют матричные антенные переключатели - мультисвитчи. В общем случае мультисвитч имеет несколько входов для подключения спутниковых антенн (как правило, 4, 8 или 16), один вход для подключения обычной телевизионной антенны (или сигнала местного кабельного ТВ) и несколько абонентских выходов (обычно 4, 6, 8, 10, 12 или 16). В зависимости от управляющего сигнала, поступающего от ресивера абонента, абонентский выход подключается к тому или иному спутниковому входу. Сигнал обычного телевидения всегда присутствует на всех абонентских выходах. Таким образом, каждый абонент получает доступ к любым каналам со всех спутниковых антенн в системе, независимо от других абонентов.
В силу некоторых причин технического характера для подключения к матричной системе одной спутниковой антенны иногда необходимо использовать не один, а несколько спутниковых входов: 2, 3 или 4. Это зависит от выбранного спутника, точнее, от используемого частотного диапазона и поляризации излучения. Например, для коллективного приема программ НТВ Плюс и «Триколор» (спутник Eutelsat W4/W7) необходимо использовать 2 спутниковых входа, для приема популярных европейских спутников HotBird - 4, а для приема телевидения высокой четкости (пакет «Платформа HD» и др.) со спутника Eurobird-9 достаточно одного входа.
Матричная коллективная система для приема программ 4-х спутников на 8-ми независимых приемниках (частный дом, коттедж)
Для увеличения емкости матричных систем выпускаются каскадируемые мультисвитчи - кроме абонентских выходов они имеют «проходные» или «магистральные» выходы, на которых повторяются входные сигналы спутникового и обычного телевидения. К этим выходам подключается следующий мультисвитч - оконечный или другой каскадируемый. По такой схеме строятся матричные системы с линейной топологией - например, для одного подъезда многоэтажного дома.
«Линейная» матричная система для приема 3-х спутников на 20 абонентов (один подъезд)
Другая схема, используемая для расширения емкости - радиальная. Сигналы от телевизионной антенны и спутниковых и антенн делятся с помощью разветвителей и направляются на несколько мультисвитчей. Такая схема может быть использована, например, в матричной системе на несколько подъездов, если в доме немного этажей.
В более крупных системах используются комбинации линейной и радиальной схем: сигналы от источников делятся радиально и подаются на входы нескольких линейных цепочек из мультисвитчей, включенных каскадно.
«Линейно-радиальная» матричная система для приема НТВ Плюс (Триколор-ТВ) на 30 абонентов (жилой дом 3 подъезда, 5 этажей, 2 квартиры на этаже)
Мультисвитчи бывают активными и пассивными. Пассивные просто делят входной сигнал между абонентскими и магистральными выходами, активные еще и усиливают его, чтобы компенсировать потери мощности при делении и затухание сигналов в кабелях. Производители предлагают широчайший набор мультисвитчей и вспомогательных устройств (многоканальные усилители, многоканальные ответвители, блоки питания и т.п.), на основе которых можно строить коллективные системы разной сложности и размера.
Достоинства:
Можно коллективно принимать сигналы нескольких спутников
Абонент может принимать любые каналы со всех спутниковых антенн, подключенных к системе
Система «прозрачна» для ресивера абонента: настройка и пользование ресивером происходит точно так же, как если бы абонент использовал собственную индивидуальную антенну (антенны)
Прием платных спутниковых программ осуществляется абсолютно легально, так же, как и через индивидуальные системы
Недостатки:
В системе используется «многокабельная» магистральная разводка. Это несколько осложняет монтаж, особенно в старых зданиях
Довольно дорогое оборудование
«Однокабельные» коллективные системы
«Магистральная» разводка таких коллективных систем выполняется одним кабелем, а вместо дорогих и сложных матричных переключателей используются компактные и дешевые делители, поэтому система получается недорогой и простой в монтаже. Однако возможности «однокабельных» систем сильно ограничены.
В спутниковом телевидении используются разные частотные диапазоны и разные поляризации излучения радиоволн. В индивидуальной приемной системе выбор диапазона и поляризации происходит в конвертере - электронной «головке» антенны, и в кабель к абоненту поступают сигналы не всех каналов спутника, а только из одного диапазона и одной поляризации - именно тех, которые нужны в данный момент абоненту. В коллективной системе необходимо одновременно принимать все сигналы спутника. Просто сложить их, чтобы подать в один кабель, нельзя - они перекрываются по частоте и будут мешать друг другу.
«Однокабельные» коллективные системы строятся по одной из трех схем:
«Однокабельная» система без частотного уплотнения
Система позволяет коллективно принимать программы только одного спутника, но не все, а только часть их - в одном частотном диапазоне и только с одной поляризацией излучения. Типичный пример - популярный спутник Ямал-201 90,0Е, у которого наиболее интересные телеканалы передаются в С-диапазоне с левосторонней вращательной поляризацией (LZ).
Спутниковая антенна и конвертер используются обычные, как для индивидуального приема. Спутниковый усилитель необходим, чтобы компенсировать потери сигнала при делении между абонентами и затухание в кабелях. Обычные телевизионные делители не подойдут - они работоспособны только в диапазоне частот обычного телевидения (5…1000 МГц), а нужны широкополосные, с поддержкой спутникового диапазона (до 2150 МГц).
Пример простейшей «однокабельной» коллективной спутниковой системы (прием пакета «Континент-ТВ» в одном подъезде)
Достоинства:
система очень простая и дешевая
Недостатки:
сильно ограниченное применение. Можно принимать сигналы только одного спутника, например:
платный пакет «Радуга-ТВ» со спутника ABS-1 75,0E
платный пакет «Континет-ТВ» со спутника Intelsat-15 85,2E
платный пакет «Триколор-ТВ» со спутника Eutelsat W4/W7 36,0E
платный пакет «Триколор-Сибирь» или «НТВ Плюс-Восток» со спутника Бонум-1 56,0Е (но только один на выбор, не одновременно)
пакет высокой четкости «Платформа HD» со спутника Eurobird-9 9,0Е
«Однокабельная» система со специальным конвертером Single Cable Solution
«Однокабельная» система коллективного приема «НТВ Плюс» на подъезд с использованием устройства частотного уплотнения SUP-575
Система не намного сложнее и дороже систем без уплотнения, но для нее требуется «экзотическое» оборудование. Это либо специальный конвертер с встроенным устройством частотного уплотнения двух сигналов разной поляризации (Single Cable Solution), либо внешнее устройство уплотнения.
Системы Single Cable Solution применимы только в отдельных частных случаях, когда все нужные каналы спутника расположены на близких частотах. Типичный пример использования - коллективный прием пакетов «НТВ Плюс» и «Триколор-ТВ» со спутника Eutelsat W4/W7 36,0E или «НТВ Плюс-Восток» и «Триколор-Сибирь» со спутника Бонум-1 56,0Е.
Достоинства:
система простая и дешевая
систему можно легко интегрировать с существующей эфирной системой «антенна на подъезд», заменив обычные делители сигнала на широкополосные
Недостатки:
сильно ограниченное применение - можно использовать только для коллективного приема «НТВ Плюс» и «Триколор-ТВ»
система «не прозрачна» для абонентских ресиверов. Настройки ресивера для работы в коллективной системе Single Solution отличаются от настроек в индивидуальной системе. Автоматическая настройка не поддерживается, каналы нужно «прописывать» вручную
«Однокабельная» система с головной станцией спутниковых конвертеров (IF-IF Processing)
«Однокабельная» система со станцией спутниковых конвертеров «ПЧ в ПЧ» на два подъезда для приема НТВ Плюс, Триколор-ТВ и Континент-ТВ
Это более сложная система, требующая более дорогого оборудования, но с ее помощью можно принимать программы разных спутников (правда, общее число каналов ограничено).
Распределительная сеть остается точно такой же, с одним «магистральным» кабелем и широкополосными делителями. Между распределительной сетью и спутниковыми антеннами устанавливается головная станция - набор модулей-конвертеров, каждый из которых обрабатывает сигнал на одной несущей частоте (один «транспондер»). С их помощью можно собрать в один кабель сигналы разных каналов с разных спутников, работающих в разных частотных диапазонах и с разной поляризацией. Таким образом, головная станция эмулирует один «виртуальный спутник», на котором собраны все интересующие абонента программы.
Достоинства:
систему можно использовать для коллективного приема программ нескольких разных спутников
Недостатки:
требуется довольно дорогое оборудование головной станции
количество каналов, доступных абоненту, ограничено числом модулей головной станции. Если на спутнике появился новый телевизионный пакет, то, чтобы он стал доступен, на головной станции необходимо установить дополнительный модуль.
система «не прозрачна» для абонентских ресиверов. Настройки ресивера для работы в коллективной системе с головной станцией IF-IF Processing отличаются от настроек в индивидуальной системе. Автоматическая настройка не поддерживается, каналы нужно «прописывать» вручную
Цифровое кабельное телевидение (DVB-C)
В принципе, это технология сетей кабельного телевидения, но в упрощенном варианте она успешно используется и в коллективных спутниковых системах. Например, если абоненты находятся на значительных расстояниях друг от друга (коттеджный поселок), или если нужно организовать коллективный прием спутниковых программ в существующей обычной кабельной сети, непригодной для работы в спутниковом диапазоне.
Сигналы спутникового телевидения поступают на вход головной станции, состоящей из модулей трансмодуляторов, которые преобразуют сигналы цифрового спутникового телевидения (DVB-S, DVB-S2) в сигналы кабельного цифрового телевидения (DVB-C). Кабельные цифровые каналы формируются в диапазоне обычного телевидения, на метровых или дециметровых волнах, поэтому их можно доставлять абонентам через классические кабельные сети, коаксиальные или оптико-коаксиальные. В телевизионном диапазоне потери в кабелях намного меньше, чем на спутниковых частотах. Это позволяет строить очень большие коллективные системы, до микрорайона, поселка и даже города. Правда, для приема спутниковых программ абоненту нужен специфический кабельный цифровой ресивер - он немного отличается от спутникового и стоит несколько дороже.
Достоинства:
систему можно использовать для коллективного приема программ нескольких разных спутников
систему можно использовать для коллективного приема программ нескольких разных спутников
можно строить протяженные системы с очень большим количеством абонентов
можно легко интегрировать систему в существующую распределительную сеть для обычного (эфирного или кабельного) телевидения. При этом сама сеть не требует никакой переделки, не нужны даже специальные абонентские розетки.
Недостатки:
количество каналов, доступных абоненту, ограничено числом модулей головной станции. для просмотра спутниковых программ абоненту необходим специальный кабельный цифровой приемник
Системы кабельного телевидения (CATV)
Традиционно системы кабельного телевидения - это коллективные системы с очень большим количеством абонентов, от большого дома до целого города, и строят их, как правило, не конечные пользователи, а кабельные операторы, не для собственных нужд, а для предоставления услуг кабельного ТВ населению. Хотя, конечно, бывают исключения.
Система кабельного телевидения (СКТВ, CATV) состоит из трех частей: источники сигналов, головная станция, распределительная сеть.
Источниками сигналов могут быть: эфирные антенны (местные городские программы), спутниковые антенны (спутниковые программы), а также собственная телестудия, видеомагнитофон, DVD-проигрыватель, компьютер и т.п. (собственные программы).
Головная станция - это модульное устройство, которое состоит из базового блока (шасси) и набора функциональных модулей. В зависимости от используемых источников сигналов это могут быть модули канальных усилителей или конвертеров (эфирное ТВ), спутниковых приемников (спутниковое ТВ), или модуляторов (сигналы от собственных источников). Головная станция принимает сигналы телевизионных программ от разных источников, в разных частотных диапазонах (телевизионный, спутниковый, немодулированные сигналы аудио/видео) в разном формате (аналоговый, цифровой) и преобразует их в стандартные сигналы аналогового вещательного телевидения в диапазоне метровых и дециметровых волн. Таким образом, с точки зрения абонента СКТВ эфирные, спутниковые и собственные программы оператора ничем не отличаются - для их приема достаточно обычного телевизора.
Распределительная сеть представляет собой систему из кабелей, усилителей и делителей (ответвителей и разветвителей). Ее назначение - доставить сигнал головной станции до каждой абонентской розетки, при этом компенсировав потери на деление и на затухание в кабелях и, по возможности, сохранив качество сигнала. Уже много лет все более или менее крупные СКТВ строятся с использованием волоконно-оптических кабелей, в основном по технологии «волокно до здания» (Fiber to the Building, FTTB). Оптические кабели вносят в сотни раз меньшее затухание, имеют почти идеальную амплитудно-частотную характеристику, не боятся сырости, грозы, наведенных индустриальных помех, и служат в несколько раз дольше медных. Электрический сигнал с выхода головной станции преобразуется в световой поток, усиливается, если необходимо, разветвляется специальными оптическими делителями и доставляется в каждый дом, подключенный к СКТВ. В доме устанавливается оптический приемник, он преобразует оптический сигнал обратно в электрический, чтобы можно было его подать на входы обычных телевизоров. Домовая распределительная сеть строится на обычных коаксиальных кабелях и делителях.
Достоинства:
СКТВ может охватывать огромное количество абонентов - микрорайон, поселок, город
абоненту СКТВ не требуется никакого дополнительного оборудования, кабельные каналы принимаются на обычный телевизор
Недостатки:
оборудование современной СКТВ - сложное и дорогое, поэтому технология применима только для относительно большого количества абонентов (от нескольких сотен)
количество каналов, доступных абоненту, ограничено числом модулей головной станции (обычно не более 50…60)
Цифровое вещание в СКТВ
Сегодня многие кабельные операторы не только предоставляют услуги традиционного аналогового телевидения, но предлагают несколько цифровых пакетов, в том числе с программами высокой четкости (HDTV). Можно подать в кабельную сеть цифровые пакеты со спутников, используя трансмодуляторы. Однако, кабельным операторам вряд ли интересно ретранслировать спутниковые каналы без изменений - ведь тогда абоненты будут платить за просмотр платного ТВ спутниковому оператору, а кабельщикам выгодно продавать собственные услуги.
Поэтому в «цифровых» головных станциях используется более сложное оборудование. Спутниковые сигналы демодулируются - преобразуются в цифровые потоки. Платные, кодированные программы, принимаемые со спутников, дешифруются - делаются открытыми. Затем из разных спутниковых каналов кабельный оператор формирует собственные цифровые пакеты, в соответствии со своей маркетинговой стратегией. Сформированные цифровые потоки вновь кодируются - но уже собственной системой кодирования кабельного оператора, которая позволяет ему управлять доступом абонентов к программам и собирать плату за просмотр. Потом цифровые потоки переносятся на частоты метрового и дециметрового диапазонов и вместе с аналоговыми каналами отправляются в распределительную сеть.
Для просмотра аналоговых каналов абоненту достаточно обычного телевизора, а для приема цифровых программ нужен кабельный цифровой ресивер, и, как правило, специфический - с поддержкой той системы кодирования, которую использует кабельный оператор. Обычно кабельные операторы и продают абонентам эти ресиверы или выдают в аренду.
Технология СКТВ рассчитана на большой охват абонентов - от нескольких сотен до нескольких тысяч. Кабельный оператор вынужден рассчитывать на среднюю платежеспособность населения. Поэтому «чисто цифровых» СКТВ в нашей стране нет (по крайней мере, пока) и цифровое вещание позиционируется, как дополнительная услуга.
Системы IP-телевидения (IPTV)
Это совсем новая, но стремительно развивающаяся технология.
В системах IPTV телевизионные программы доставляются абонентам через компьютерные сети с использованием протокола Интернета (IP). Следует различать интернет-телевидение (телевизионное вещание в Интернете, онлайн-вещание) и IP-телевидение. Хотя используется, в принципе, одна и та же технология, это совершенно разные по сути услуги.
В первом случае вещание осуществляется в публичной сети Интернет, без каких-либо ограничений по территории, как правило, бесплатно. Соответственно, никаких гарантий качества (как и самой возможности приема) не существует - все зависит от того, как подключен к Интернету каждый конкретный «телезритель», какую скорость предполагает его подключение и насколько оно надежно. Для просмотра телепрограмм используется ПК. По большому счету, телевещание в Интернете - это один из многочисленных сервисов Интернета.
Система IP-телевидения строится специально для предоставления населению услуг платного телевидения. Вещание локализовано в кабельной
сети одного оператора - как правило, это сеть Ethernet или ADSL. В этой сети используются различные механизмы, гарантирующие качество доставки видео. Для просмотра программ используется телевизор, который подключается к компьютерной сети через специальную приставку - IP-Set Top Box (IP STB).
Системы IPTV - больше, чем просто системы коллективного приема. Есть несколько принципиальных отличий систем IP телевидения от любых других СКПТ:
В сетях кабельного телевидения используется аналоговый транспорт. Даже цифровые телевизионные программы DVB передаются по сети в виде аналогового радиочастотного сигнала. От головной станции до абонентской розетки сигнал подвергается многократному пассивному делению и усилению, что неизбежно приводит к снижению его качества (увеличению отношения «сигнал-шум»). В системах IPTV используются только цифровые сигналы, каждое активное устройство распределительной сети обеспечивает регенерацию (восстановление) сигнала. Поэтому в системах IPTV можно доставлять программы телевидения любому количеству абонентов на любые расстояния, сохраняя исходное качество изображения и звука.
В «классических» кабельных сетях на каждой абонентской розетке одновременно присутствуют сигналы всех телепрограмм, которые транслируются в системе. Поэтому количество телеканалов (и других услуг) ограничено полосой пропускания сети. В IPTV на абонентскую розетку поступает сигнал только одной телепрограммы - той, которую абонент просматривает в данный момент. Поэтому пропускная способность участка сети определяется не количеством доступных услуг, а количеством подключенных к этому участку абонентов. В результате при правильном структурировании сети количество доступных услуг систем IPTV практически не ограничено.
В IPTV в качестве транспорта изначально используется двунаправленный симметричный канал связи - компьютерная сеть. Это позволяет легко реализовать интерактивные услуги. Т.е. услуги, на содержание которых может оперативно влиять сам абонент: прежде всего, услуги «по запросу», а также управление своей подпиской, «онлайновые» покупки, электронные голосования, тотализаторы, сетевые игры, электронную почту и доступ в Интернет (без компьютера, с помощью телевизора и STB).
Все интеллектуальные устройства «классических» кабельных сетей (например, спутниковые приемники головной станции или абонентские кабельные цифровые ресиверы) - это электронные автоматы, работающие по жесткой программе. В системах IPTV как головное оборудование, так и абонентский Set-Top-Box, -это компьютеры, работающие под управлением «обычных» операционных систем. Весь функционал IPTV реализуется программно. Одна и та же аппаратная платформа позволяет разработчику, и даже более того - пользователю, придумать, написать и внедрить программное обеспечение для самых разных услуг. Другими словами, IPTV - «открытая» система, в ней можно реализовать любые услуги, которые можно реализовать в Интернете, с той разницей, что в системе IPTV они будут предоставляться с гарантированным качеством.
В состав головной станции IPTV обычно входят:
Стримеры. Это устройства, которые обеспечивают «онлайновые» услуги - прием телевидения и радио. Они преобразуют сигналы телевизионных каналов (спутниковых, эфирных или от собственных источников, цифровых или аналоговых) в IP-пакеты, которые затем транслируются в сеть методом групповой передачи (multicast).
Серверы услуг «по запросу». Они обеспечивают «оффлайновые» услуги. На дисковых накопителях серверов хранятся фильмы и музыка. Каждый абонент может в любое время воспроизвести на своем телевизоре фильм или песню по своему выбору. При этом сервер на головной станции выполняет функции удаленного DVD-проигрывателя. Передача пакетов в сеть производится одному конкретному абоненту, методом unicast.
Серверы «отложенного просмотра» позволяют не только воспроизводить, но и записывать «онлайновый» контент, то есть выполняют функции удаленного видеомагнитофона. Абонент может запрограммировать запись интересной ему передачи и посмотреть ее в любое удобное время. Еще интереснее услуга «смотреть сначала»: сервер записывает все передачи определенного телеканала и хранит архив за какое-то время, скажем, за три часа. Если абонент включил этот канал на середине передачи, он может начать просмотр с ее начала, со сдвигом по времени.
Система условного доступа (CAS) разрешает просмотр платного контента только авторизованным абонентам
Система клиентского самообслуживания - Middleware. По сути, это программа, основная задача которой - сформировать на экранах телевизоров интуитивно-понятный клиентский интерфейс, систему меню, с помощью которых абонент выбирает нужную ему услугу и управляет просмотром.
Функции распределительной сети в системах IPTV выполняет компьютерная сеть передачи данных (СПД). Как правило, одна и та же СПД используется одновременно для IPTV, для доступа в Интернет и для телефонии. Грубо говоря, в квартиру к абоненту приходит одна «витая пара». Услуги разделяются не физически, а логически (например, с помощью механизма виртуальных локальных сетей VLAN).
Абонентским устройством системы IPTV является телевизор и STB, которые фактически превращаются в домашний мультимедийный центр: выполняют одновременно функции обычного телевизора, медиаплеера (сетевого аналога видеомагнитофона или DVD плеера/рекордера), игровой приставки и компьютера для доступа в Интернет.
Современные IP STB поддерживают телевидение высокой четкости (HDTV) и могут подключаться к HD телевизорам через цифровой интерфейс HDMI. STB имеет «на борту» высокопроизводительный процессор и полупроводниковый «жесткий диск» объемом в несколько Гбайт. Это позволяет реализовать существенную часть функционала IPTV прямо в приставке, средствами ее программного обеспечения, не обращаясь лишний раз к серверам головной станции и не загружая сеть лишним трафиком. Благодаря такой возможности удалось избавиться от основного недостатка ранних систем IPTV - «медленной» реакции на команды пользователя.
Пока системы IPTV мало распространены, в основном из-за сравнительно высокой стоимости STB - от $150 для телевидения обычного разрешения и от $200 для телевидения высокой четкости. Как правило, IP телевидение предлагается действующими компаниями-провайдерами Интернета в качестве дополнительной услуги.
http://www.satcomservice.ru/kols.html#s321
Чем коллективная система лучше индивидуальной?
Стоимость. Цена коллективной системы в пересчете на одного абонента меньше, чем цена индивидуальной системы с такими же возможностями. Это естественно, поскольку часть оборудования используется всеми абонентами совместно и покупается «вскладчину».
Качество. Прием телевидения в современном городе - не такая уж простая задача. В общем случае, для качественного приема необходимо серьезное оборудование, слишком дорогое для одного пользователя. Жильцы многоквартирного дома могут позволить себе установить хорошее оборудование и заплатить за качественный монтаж.
Обслуживание. Поддержание индивидуальной системы в рабочем состоянии - забота только ее владельца. Такие системы либо вообще не обслуживаются, либо у каждого жильца есть свой «мастер», который следит только за «своей» системой. В результате в одном доме сосуществуют несколько систем, построенных разными фирмами, на разном оборудовании и в разное время. Как правило, какая-либо документация и маркировка отсутствуют. Каждый «мастер», впервые придя в дом, вынужден разбираться с мешаниной кабелей в слаботочных щитках. Коллективная система монтируется по заказу ТСЖ, управляющей компании или компании-застройщика, по утвержденной проектной документации, и в дальнейшем обслуживается квалифицированным персоналом.
Внешний вид здания. Разнокалиберные, установленные в разных местах и разным способом индивидуальные антенны портят внешний вид здания. Очень часто управляющая компания или правление ТСЖ запрещают жильцам устанавливать какие-либо антенны на наружных стенах. Да это и не всегда возможно технически - например, на стеклянном фасаде или на стене, закрытой сайдингом. Бывает, что все окна квартиры выходят на северную сторону, где спутниковые антенны не могут работать в принципе. Конечно, можно установить индивидуальные антенны на крыше, но там место, как правило, ограничено. Кроме того, от каждой индивидуальной антенны должен спускаться в квартиру абонента как минимум один кабель. В современных жилых домах в одном подъезде может быть 100 и более квартир - такое количество кабелей не вместит ни один кабельный «стояк». С коллективной системой все проще: место для одной-двух тарелок найдется всегда, а общих, «магистральных» кабелей в вертикальных кабельных каналах нужно будет проложить от 1 до 9 (в зависимости от выбранной технологии и количества принимаемых спутников) - это уже вполне реально.
Отсутствие дополнительных кабелей. Пользователь индивидуальной антенны обычно прокладывает от своих антенн отдельные кабели. Если антенна смонтирована за окнами квартиры, для кабелей нужно сверлить наружную стену. Через дырку снаружи попадает холодный воздух и пыль, а если она просверлена неграмотно, во время дождя из нее может вытекать вода. В коллективной системе в квартиру абонента заходит единственный кабель, по которому доставляются сигналы и спутникового, и обычного телевидения. Он прокладывается по «штатному» пути - от слаботочного этажного щитка на лестничной площадке. В подавляющем большинстве случаев к коллективной системе можно подключить уже существующую квартирную разводку, доработав ее по минимуму, без прокладки новых кабелей (только заменив абонентские розетки и делители). То есть, для подключения к коллективной системе в квартире не нужно проводить «грязные» монтажные работы и нарушать существующую отделку.
Возможности модернизации. Коллективные системы легко масштабируются. Например, в коллективную систему для приема обычного телевидения и НТВ Плюс можно добавить спутниковые каналы высокой четкости (например, пакет «Платформа HD»). Для этого достаточно установить одну дополнительную тарелку, и каналы с добавленного спутника автоматически станут доступными всем абонентам системы. С индивидуальными системами так не получится - дополнительную антенну придется устанавливать у каждого абонента. Коллективную систему легко расширить и по охвату. Например, если система смонтирована на один подъезд жилого дома, можно подключить к ней другие подъезды, просто проведя в них кабели. Современные технологии позволяют доставить сигналы от спутниковых антенн по волоконно-оптическим кабелям даже в соседние дома. Эта технология особенно актуальна для дачных и коттеджных поселков. В таких поселках здания невысокие, и зачастую спутники закрыты близко расположенным лесом. Коллективная система позволит установить один антенный пост на весь поселок и «оптикой» подключить к нему отдельные дома. Один и тот же волоконно-оптический кабель можно использовать для подключения телевидения, телефонов и высокоскоростного Интернета.
Системы коллективного приема эфирных программ (MATV)
Коллективная антенна с общим усилителем
Система представляет собой аналог традиционной системы «антенна на подъезд» и состоит из комплекса эфирных антенн, специального многовходового усилителя и распределительной сети.
Комплекс антенн обеспечивает качественный прием городских телепрограмм. В современных городах эфирное телевидение транслируется в разных частотных диапазонах и зачастую с нескольких разных направлений, поэтому одной всеволновой антенны, как правило, недостаточно. Например, в эфире города Екатеринбурга 20 телевизионных каналов, которые передаются с трех разных телебашен в трех частотных диапазонах (МВ-I, МВ-III, ДМВ) и с разной поляризацией излучения (горизонтальной и вертикальной). Поэтому для качественного приема всех городских программ в центре города необходим комплекс из пяти эфирных антенн.
Многовходовый усилитель (Multiband) нужен для корректного сложения сигналов от антенн разных диапазонов. На телецентрах используются передатчики разной мощности, а антенны разных диапазонов имеют неодинаковое усиление, в результате уровни телевизионных сигналов на выходах антенн могут существенно отличаться. Например, в центре Екатеринбурга сигнал «Первого канала» в метровом диапазоне может быть сильнее сигналов дециметровых каналов в несколько тысяч раз (на 30-40 dB). Чтобы раздать телевизионные сигналы от одного антенного комплекса на множество телевизоров, их обязательно нужно усилить. Но сигналы разных телевизионных диапазонов нужно усиливать по-разному, иначе либо каналы с маленькими уровнями окажутся на входе телевизоров слишком слабыми, «зашумленными», либо каналы с высокими уровнями перегрузят усилитель, что еще хуже - на всех каналах появятся «перекрестные» помехи. Усилители Multiband имеют несколько входов (как правило, от 3 до 5) для подключения антенн разных диапазонов, с раздельной регулировкой усиления по каждому входу. Бывают мощные усилители Multiband для большого числа абонентов (многоквартирный дом, подъезд высотного дома) и относительно слабые для небольших систем (частный дом или несколько соседних квартир).
Распределительная сеть состоит из кабелей и делителей. Ее назначение - доставить сигналы с выхода усилителя до телевизоров абонентов. Выходная мощность усилителя должна распределяться между всеми абонентами по возможности поровну, только при этом условии усилитель используется максимально эффективно, а уровни сигналов на всех абонентских розетках находятся в допустимых пределах. Однако реальные распределительные сети строятся обычно по «линейной» схеме, где одни абоненты находятся рядом с усилителем, а другие - далеко. Поэтому в сети используются два типа делителей мощности - на равные части (разветвители, splitters) и на неравные (ответвители, couplers).
Достоинства:
система недорогая, компактная и простая в эксплуатации. При необходимости на ее базе можно построить более сложную систему: эфирную СКПТ с головной станцией или систему для коллективного приема эфирных и спутниковых программ.
Недостатки:
система применима только для небольшого количества абонентов (один подъезд или небольшой многоквартирный дом, офис, коттедж). Усилитель Multiband позволяет раздельно регулировать усиление по частотным диапазонам, однако выровнять с его помощью уровни разных каналов внутри одного диапазона нельзя. Поэтому система корректно работает, только если усилитель в ней - единственный.
Эфирная СКПТ с головной станцией прямого усиления.
Это более сложная система, в ней телевизионные сигналы каждого канала обрабатываются отдельно. Основа системы - головная станция прямого усиления. Это модульная конструкция, состоящая из базового блока или шасси, на которое устанавливаются модули канальных усилителей - по одному на каждый канал. Такая схема позволяет выровнять уровни всех телевизионных каналов, «подстричь их под одну гребенку». Такой «подстриженный» групповой сигнал можно раздавать большому количеству абонентов, многократно усиливая его, если необходимо.
Поканальная обработка позволяет устранить проблемы с приемом отдельных каналов: дополнительно усилить слабые, возможно, ослабить слишком сильные.
Достоинства:
система позволяет получить на абонентских розетках качественные сигналы всех городских телеканалов, даже при сложных условиях приема. СКПТ с головной станцией может обслуживать большой многоквартирный дом или даже несколько домов, микрорайон. Ее можно интегрировать с коллективной спутниковой системой, можно добавить в нее собственные каналы - например, раздать на телевизоры абонентов изображение с камер видеонаблюдения.
Недостатки:
стоимость СКПТ с головной станцией несколько выше, чем системы с общим усилителем. На каждый телевизионный канал необходим отдельный модуль канального усилителя, поэтому, если в городе появляются новые каналы, головную станцию необходимо модернизировать.
Системы коллективного приема эфирных и спутниковых программ (SMATV)
Все предлагаемые нами коллективные спутниковые системы предполагают одновременный прием спутниковых и эфирных (обычных) телепрограмм. Сигналы спутникового и эфирного телевидения доставляются в квартиры абонентов по одному кабелю. Для одновременного подключения телевизора и спутникового приемника используются специальные абонентские розетки с двумя раздельными выходами (TV/SAT) или внешние фильтры-разделители.
Матричные системы (Star Distribution)
Эти коллективные спутниковые системы обладают максимальными возможностями и наиболее удобны в эксплуатации. Однако, они самые дорогие и довольно громоздкие, поэтому используются в основном для небольшого количества абонентов - за редкими исключениями, для одного жилого или офисного здания.
Основу их составляют матричные антенные переключатели - мультисвитчи. В общем случае мультисвитч имеет несколько входов для подключения спутниковых антенн (как правило, 4, 8 или 16), один вход для подключения обычной телевизионной антенны (или сигнала местного кабельного ТВ) и несколько абонентских выходов (обычно 4, 6, 8, 10, 12 или 16). В зависимости от управляющего сигнала, поступающего от ресивера абонента, абонентский выход подключается к тому или иному спутниковому входу. Сигнал обычного телевидения всегда присутствует на всех абонентских выходах. Таким образом, каждый абонент получает доступ к любым каналам со всех спутниковых антенн в системе, независимо от других абонентов.
В силу некоторых причин технического характера для подключения к матричной системе одной спутниковой антенны иногда необходимо использовать не один, а несколько спутниковых входов: 2, 3 или 4. Это зависит от выбранного спутника, точнее, от используемого частотного диапазона и поляризации излучения. Например, для коллективного приема программ НТВ Плюс и «Триколор» (спутник Eutelsat W4/W7) необходимо использовать 2 спутниковых входа, для приема популярных европейских спутников HotBird - 4, а для приема телевидения высокой четкости (пакет «Платформа HD» и др.) со спутника Eurobird-9 достаточно одного входа.
Матричная коллективная система для приема программ 4-х спутников на 8-ми независимых приемниках (частный дом, коттедж)
Для увеличения емкости матричных систем выпускаются каскадируемые мультисвитчи - кроме абонентских выходов они имеют «проходные» или «магистральные» выходы, на которых повторяются входные сигналы спутникового и обычного телевидения. К этим выходам подключается следующий мультисвитч - оконечный или другой каскадируемый. По такой схеме строятся матричные системы с линейной топологией - например, для одного подъезда многоэтажного дома.
«Линейная» матричная система для приема 3-х спутников на 20 абонентов (один подъезд)
Другая схема, используемая для расширения емкости - радиальная. Сигналы от телевизионной антенны и спутниковых и антенн делятся с помощью разветвителей и направляются на несколько мультисвитчей. Такая схема может быть использована, например, в матричной системе на несколько подъездов, если в доме немного этажей.
В более крупных системах используются комбинации линейной и радиальной схем: сигналы от источников делятся радиально и подаются на входы нескольких линейных цепочек из мультисвитчей, включенных каскадно.
«Линейно-радиальная» матричная система для приема НТВ Плюс (Триколор-ТВ) на 30 абонентов (жилой дом 3 подъезда, 5 этажей, 2 квартиры на этаже)
Мультисвитчи бывают активными и пассивными. Пассивные просто делят входной сигнал между абонентскими и магистральными выходами, активные еще и усиливают его, чтобы компенсировать потери мощности при делении и затухание сигналов в кабелях. Производители предлагают широчайший набор мультисвитчей и вспомогательных устройств (многоканальные усилители, многоканальные ответвители, блоки питания и т.п.), на основе которых можно строить коллективные системы разной сложности и размера.
Достоинства:
Можно коллективно принимать сигналы нескольких спутников
Абонент может принимать любые каналы со всех спутниковых антенн, подключенных к системе
Система «прозрачна» для ресивера абонента: настройка и пользование ресивером происходит точно так же, как если бы абонент использовал собственную индивидуальную антенну (антенны)
Прием платных спутниковых программ осуществляется абсолютно легально, так же, как и через индивидуальные системы
Недостатки:
В системе используется «многокабельная» магистральная разводка. Это несколько осложняет монтаж, особенно в старых зданиях
Довольно дорогое оборудование
«Однокабельные» коллективные системы
«Магистральная» разводка таких коллективных систем выполняется одним кабелем, а вместо дорогих и сложных матричных переключателей используются компактные и дешевые делители, поэтому система получается недорогой и простой в монтаже. Однако возможности «однокабельных» систем сильно ограничены.
В спутниковом телевидении используются разные частотные диапазоны и разные поляризации излучения радиоволн. В индивидуальной приемной системе выбор диапазона и поляризации происходит в конвертере - электронной «головке» антенны, и в кабель к абоненту поступают сигналы не всех каналов спутника, а только из одного диапазона и одной поляризации - именно тех, которые нужны в данный момент абоненту. В коллективной системе необходимо одновременно принимать все сигналы спутника. Просто сложить их, чтобы подать в один кабель, нельзя - они перекрываются по частоте и будут мешать друг другу.
«Однокабельные» коллективные системы строятся по одной из трех схем:
«Однокабельная» система без частотного уплотнения
Система позволяет коллективно принимать программы только одного спутника, но не все, а только часть их - в одном частотном диапазоне и только с одной поляризацией излучения. Типичный пример - популярный спутник Ямал-201 90,0Е, у которого наиболее интересные телеканалы передаются в С-диапазоне с левосторонней вращательной поляризацией (LZ).
Спутниковая антенна и конвертер используются обычные, как для индивидуального приема. Спутниковый усилитель необходим, чтобы компенсировать потери сигнала при делении между абонентами и затухание в кабелях. Обычные телевизионные делители не подойдут - они работоспособны только в диапазоне частот обычного телевидения (5…1000 МГц), а нужны широкополосные, с поддержкой спутникового диапазона (до 2150 МГц).
Пример простейшей «однокабельной» коллективной спутниковой системы (прием пакета «Континент-ТВ» в одном подъезде)
Достоинства:
система очень простая и дешевая
Недостатки:
сильно ограниченное применение. Можно принимать сигналы только одного спутника, например:
платный пакет «Радуга-ТВ» со спутника ABS-1 75,0E
платный пакет «Континет-ТВ» со спутника Intelsat-15 85,2E
платный пакет «Триколор-ТВ» со спутника Eutelsat W4/W7 36,0E
платный пакет «Триколор-Сибирь» или «НТВ Плюс-Восток» со спутника Бонум-1 56,0Е (но только один на выбор, не одновременно)
пакет высокой четкости «Платформа HD» со спутника Eurobird-9 9,0Е
«Однокабельная» система со специальным конвертером Single Cable Solution
«Однокабельная» система коллективного приема «НТВ Плюс» на подъезд с использованием устройства частотного уплотнения SUP-575
Система не намного сложнее и дороже систем без уплотнения, но для нее требуется «экзотическое» оборудование. Это либо специальный конвертер с встроенным устройством частотного уплотнения двух сигналов разной поляризации (Single Cable Solution), либо внешнее устройство уплотнения.
Системы Single Cable Solution применимы только в отдельных частных случаях, когда все нужные каналы спутника расположены на близких частотах. Типичный пример использования - коллективный прием пакетов «НТВ Плюс» и «Триколор-ТВ» со спутника Eutelsat W4/W7 36,0E или «НТВ Плюс-Восток» и «Триколор-Сибирь» со спутника Бонум-1 56,0Е.
Достоинства:
система простая и дешевая
систему можно легко интегрировать с существующей эфирной системой «антенна на подъезд», заменив обычные делители сигнала на широкополосные
Недостатки:
сильно ограниченное применение - можно использовать только для коллективного приема «НТВ Плюс» и «Триколор-ТВ»
система «не прозрачна» для абонентских ресиверов. Настройки ресивера для работы в коллективной системе Single Solution отличаются от настроек в индивидуальной системе. Автоматическая настройка не поддерживается, каналы нужно «прописывать» вручную
«Однокабельная» система с головной станцией спутниковых конвертеров (IF-IF Processing)
«Однокабельная» система со станцией спутниковых конвертеров «ПЧ в ПЧ» на два подъезда для приема НТВ Плюс, Триколор-ТВ и Континент-ТВ
Это более сложная система, требующая более дорогого оборудования, но с ее помощью можно принимать программы разных спутников (правда, общее число каналов ограничено).
Распределительная сеть остается точно такой же, с одним «магистральным» кабелем и широкополосными делителями. Между распределительной сетью и спутниковыми антеннами устанавливается головная станция - набор модулей-конвертеров, каждый из которых обрабатывает сигнал на одной несущей частоте (один «транспондер»). С их помощью можно собрать в один кабель сигналы разных каналов с разных спутников, работающих в разных частотных диапазонах и с разной поляризацией. Таким образом, головная станция эмулирует один «виртуальный спутник», на котором собраны все интересующие абонента программы.
Достоинства:
систему можно использовать для коллективного приема программ нескольких разных спутников
Недостатки:
требуется довольно дорогое оборудование головной станции
количество каналов, доступных абоненту, ограничено числом модулей головной станции. Если на спутнике появился новый телевизионный пакет, то, чтобы он стал доступен, на головной станции необходимо установить дополнительный модуль.
система «не прозрачна» для абонентских ресиверов. Настройки ресивера для работы в коллективной системе с головной станцией IF-IF Processing отличаются от настроек в индивидуальной системе. Автоматическая настройка не поддерживается, каналы нужно «прописывать» вручную
Цифровое кабельное телевидение (DVB-C)
В принципе, это технология сетей кабельного телевидения, но в упрощенном варианте она успешно используется и в коллективных спутниковых системах. Например, если абоненты находятся на значительных расстояниях друг от друга (коттеджный поселок), или если нужно организовать коллективный прием спутниковых программ в существующей обычной кабельной сети, непригодной для работы в спутниковом диапазоне.
Сигналы спутникового телевидения поступают на вход головной станции, состоящей из модулей трансмодуляторов, которые преобразуют сигналы цифрового спутникового телевидения (DVB-S, DVB-S2) в сигналы кабельного цифрового телевидения (DVB-C). Кабельные цифровые каналы формируются в диапазоне обычного телевидения, на метровых или дециметровых волнах, поэтому их можно доставлять абонентам через классические кабельные сети, коаксиальные или оптико-коаксиальные. В телевизионном диапазоне потери в кабелях намного меньше, чем на спутниковых частотах. Это позволяет строить очень большие коллективные системы, до микрорайона, поселка и даже города. Правда, для приема спутниковых программ абоненту нужен специфический кабельный цифровой ресивер - он немного отличается от спутникового и стоит несколько дороже.
Достоинства:
систему можно использовать для коллективного приема программ нескольких разных спутников
систему можно использовать для коллективного приема программ нескольких разных спутников
можно строить протяженные системы с очень большим количеством абонентов
можно легко интегрировать систему в существующую распределительную сеть для обычного (эфирного или кабельного) телевидения. При этом сама сеть не требует никакой переделки, не нужны даже специальные абонентские розетки.
Недостатки:
количество каналов, доступных абоненту, ограничено числом модулей головной станции. для просмотра спутниковых программ абоненту необходим специальный кабельный цифровой приемник
Системы кабельного телевидения (CATV)
Традиционно системы кабельного телевидения - это коллективные системы с очень большим количеством абонентов, от большого дома до целого города, и строят их, как правило, не конечные пользователи, а кабельные операторы, не для собственных нужд, а для предоставления услуг кабельного ТВ населению. Хотя, конечно, бывают исключения.
Система кабельного телевидения (СКТВ, CATV) состоит из трех частей: источники сигналов, головная станция, распределительная сеть.
Источниками сигналов могут быть: эфирные антенны (местные городские программы), спутниковые антенны (спутниковые программы), а также собственная телестудия, видеомагнитофон, DVD-проигрыватель, компьютер и т.п. (собственные программы).
Головная станция - это модульное устройство, которое состоит из базового блока (шасси) и набора функциональных модулей. В зависимости от используемых источников сигналов это могут быть модули канальных усилителей или конвертеров (эфирное ТВ), спутниковых приемников (спутниковое ТВ), или модуляторов (сигналы от собственных источников). Головная станция принимает сигналы телевизионных программ от разных источников, в разных частотных диапазонах (телевизионный, спутниковый, немодулированные сигналы аудио/видео) в разном формате (аналоговый, цифровой) и преобразует их в стандартные сигналы аналогового вещательного телевидения в диапазоне метровых и дециметровых волн. Таким образом, с точки зрения абонента СКТВ эфирные, спутниковые и собственные программы оператора ничем не отличаются - для их приема достаточно обычного телевизора.
Распределительная сеть представляет собой систему из кабелей, усилителей и делителей (ответвителей и разветвителей). Ее назначение - доставить сигнал головной станции до каждой абонентской розетки, при этом компенсировав потери на деление и на затухание в кабелях и, по возможности, сохранив качество сигнала. Уже много лет все более или менее крупные СКТВ строятся с использованием волоконно-оптических кабелей, в основном по технологии «волокно до здания» (Fiber to the Building, FTTB). Оптические кабели вносят в сотни раз меньшее затухание, имеют почти идеальную амплитудно-частотную характеристику, не боятся сырости, грозы, наведенных индустриальных помех, и служат в несколько раз дольше медных. Электрический сигнал с выхода головной станции преобразуется в световой поток, усиливается, если необходимо, разветвляется специальными оптическими делителями и доставляется в каждый дом, подключенный к СКТВ. В доме устанавливается оптический приемник, он преобразует оптический сигнал обратно в электрический, чтобы можно было его подать на входы обычных телевизоров. Домовая распределительная сеть строится на обычных коаксиальных кабелях и делителях.
Достоинства:
СКТВ может охватывать огромное количество абонентов - микрорайон, поселок, город
абоненту СКТВ не требуется никакого дополнительного оборудования, кабельные каналы принимаются на обычный телевизор
Недостатки:
оборудование современной СКТВ - сложное и дорогое, поэтому технология применима только для относительно большого количества абонентов (от нескольких сотен)
количество каналов, доступных абоненту, ограничено числом модулей головной станции (обычно не более 50…60)
Цифровое вещание в СКТВ
Сегодня многие кабельные операторы не только предоставляют услуги традиционного аналогового телевидения, но предлагают несколько цифровых пакетов, в том числе с программами высокой четкости (HDTV). Можно подать в кабельную сеть цифровые пакеты со спутников, используя трансмодуляторы. Однако, кабельным операторам вряд ли интересно ретранслировать спутниковые каналы без изменений - ведь тогда абоненты будут платить за просмотр платного ТВ спутниковому оператору, а кабельщикам выгодно продавать собственные услуги.
Поэтому в «цифровых» головных станциях используется более сложное оборудование. Спутниковые сигналы демодулируются - преобразуются в цифровые потоки. Платные, кодированные программы, принимаемые со спутников, дешифруются - делаются открытыми. Затем из разных спутниковых каналов кабельный оператор формирует собственные цифровые пакеты, в соответствии со своей маркетинговой стратегией. Сформированные цифровые потоки вновь кодируются - но уже собственной системой кодирования кабельного оператора, которая позволяет ему управлять доступом абонентов к программам и собирать плату за просмотр. Потом цифровые потоки переносятся на частоты метрового и дециметрового диапазонов и вместе с аналоговыми каналами отправляются в распределительную сеть.
Для просмотра аналоговых каналов абоненту достаточно обычного телевизора, а для приема цифровых программ нужен кабельный цифровой ресивер, и, как правило, специфический - с поддержкой той системы кодирования, которую использует кабельный оператор. Обычно кабельные операторы и продают абонентам эти ресиверы или выдают в аренду.
Технология СКТВ рассчитана на большой охват абонентов - от нескольких сотен до нескольких тысяч. Кабельный оператор вынужден рассчитывать на среднюю платежеспособность населения. Поэтому «чисто цифровых» СКТВ в нашей стране нет (по крайней мере, пока) и цифровое вещание позиционируется, как дополнительная услуга.
Системы IP-телевидения (IPTV)
Это совсем новая, но стремительно развивающаяся технология.
В системах IPTV телевизионные программы доставляются абонентам через компьютерные сети с использованием протокола Интернета (IP). Следует различать интернет-телевидение (телевизионное вещание в Интернете, онлайн-вещание) и IP-телевидение. Хотя используется, в принципе, одна и та же технология, это совершенно разные по сути услуги.
В первом случае вещание осуществляется в публичной сети Интернет, без каких-либо ограничений по территории, как правило, бесплатно. Соответственно, никаких гарантий качества (как и самой возможности приема) не существует - все зависит от того, как подключен к Интернету каждый конкретный «телезритель», какую скорость предполагает его подключение и насколько оно надежно. Для просмотра телепрограмм используется ПК. По большому счету, телевещание в Интернете - это один из многочисленных сервисов Интернета.
Система IP-телевидения строится специально для предоставления населению услуг платного телевидения. Вещание локализовано в кабельной
сети одного оператора - как правило, это сеть Ethernet или ADSL. В этой сети используются различные механизмы, гарантирующие качество доставки видео. Для просмотра программ используется телевизор, который подключается к компьютерной сети через специальную приставку - IP-Set Top Box (IP STB).
Системы IPTV - больше, чем просто системы коллективного приема. Есть несколько принципиальных отличий систем IP телевидения от любых других СКПТ:
В сетях кабельного телевидения используется аналоговый транспорт. Даже цифровые телевизионные программы DVB передаются по сети в виде аналогового радиочастотного сигнала. От головной станции до абонентской розетки сигнал подвергается многократному пассивному делению и усилению, что неизбежно приводит к снижению его качества (увеличению отношения «сигнал-шум»). В системах IPTV используются только цифровые сигналы, каждое активное устройство распределительной сети обеспечивает регенерацию (восстановление) сигнала. Поэтому в системах IPTV можно доставлять программы телевидения любому количеству абонентов на любые расстояния, сохраняя исходное качество изображения и звука.
В «классических» кабельных сетях на каждой абонентской розетке одновременно присутствуют сигналы всех телепрограмм, которые транслируются в системе. Поэтому количество телеканалов (и других услуг) ограничено полосой пропускания сети. В IPTV на абонентскую розетку поступает сигнал только одной телепрограммы - той, которую абонент просматривает в данный момент. Поэтому пропускная способность участка сети определяется не количеством доступных услуг, а количеством подключенных к этому участку абонентов. В результате при правильном структурировании сети количество доступных услуг систем IPTV практически не ограничено.
В IPTV в качестве транспорта изначально используется двунаправленный симметричный канал связи - компьютерная сеть. Это позволяет легко реализовать интерактивные услуги. Т.е. услуги, на содержание которых может оперативно влиять сам абонент: прежде всего, услуги «по запросу», а также управление своей подпиской, «онлайновые» покупки, электронные голосования, тотализаторы, сетевые игры, электронную почту и доступ в Интернет (без компьютера, с помощью телевизора и STB).
Все интеллектуальные устройства «классических» кабельных сетей (например, спутниковые приемники головной станции или абонентские кабельные цифровые ресиверы) - это электронные автоматы, работающие по жесткой программе. В системах IPTV как головное оборудование, так и абонентский Set-Top-Box, -это компьютеры, работающие под управлением «обычных» операционных систем. Весь функционал IPTV реализуется программно. Одна и та же аппаратная платформа позволяет разработчику, и даже более того - пользователю, придумать, написать и внедрить программное обеспечение для самых разных услуг. Другими словами, IPTV - «открытая» система, в ней можно реализовать любые услуги, которые можно реализовать в Интернете, с той разницей, что в системе IPTV они будут предоставляться с гарантированным качеством.
В состав головной станции IPTV обычно входят:
Стримеры. Это устройства, которые обеспечивают «онлайновые» услуги - прием телевидения и радио. Они преобразуют сигналы телевизионных каналов (спутниковых, эфирных или от собственных источников, цифровых или аналоговых) в IP-пакеты, которые затем транслируются в сеть методом групповой передачи (multicast).
Серверы услуг «по запросу». Они обеспечивают «оффлайновые» услуги. На дисковых накопителях серверов хранятся фильмы и музыка. Каждый абонент может в любое время воспроизвести на своем телевизоре фильм или песню по своему выбору. При этом сервер на головной станции выполняет функции удаленного DVD-проигрывателя. Передача пакетов в сеть производится одному конкретному абоненту, методом unicast.
Серверы «отложенного просмотра» позволяют не только воспроизводить, но и записывать «онлайновый» контент, то есть выполняют функции удаленного видеомагнитофона. Абонент может запрограммировать запись интересной ему передачи и посмотреть ее в любое удобное время. Еще интереснее услуга «смотреть сначала»: сервер записывает все передачи определенного телеканала и хранит архив за какое-то время, скажем, за три часа. Если абонент включил этот канал на середине передачи, он может начать просмотр с ее начала, со сдвигом по времени.
Система условного доступа (CAS) разрешает просмотр платного контента только авторизованным абонентам
Система клиентского самообслуживания - Middleware. По сути, это программа, основная задача которой - сформировать на экранах телевизоров интуитивно-понятный клиентский интерфейс, систему меню, с помощью которых абонент выбирает нужную ему услугу и управляет просмотром.
Функции распределительной сети в системах IPTV выполняет компьютерная сеть передачи данных (СПД). Как правило, одна и та же СПД используется одновременно для IPTV, для доступа в Интернет и для телефонии. Грубо говоря, в квартиру к абоненту приходит одна «витая пара». Услуги разделяются не физически, а логически (например, с помощью механизма виртуальных локальных сетей VLAN).
Абонентским устройством системы IPTV является телевизор и STB, которые фактически превращаются в домашний мультимедийный центр: выполняют одновременно функции обычного телевизора, медиаплеера (сетевого аналога видеомагнитофона или DVD плеера/рекордера), игровой приставки и компьютера для доступа в Интернет.
Современные IP STB поддерживают телевидение высокой четкости (HDTV) и могут подключаться к HD телевизорам через цифровой интерфейс HDMI. STB имеет «на борту» высокопроизводительный процессор и полупроводниковый «жесткий диск» объемом в несколько Гбайт. Это позволяет реализовать существенную часть функционала IPTV прямо в приставке, средствами ее программного обеспечения, не обращаясь лишний раз к серверам головной станции и не загружая сеть лишним трафиком. Благодаря такой возможности удалось избавиться от основного недостатка ранних систем IPTV - «медленной» реакции на команды пользователя.
Пока системы IPTV мало распространены, в основном из-за сравнительно высокой стоимости STB - от $150 для телевидения обычного разрешения и от $200 для телевидения высокой четкости. Как правило, IP телевидение предлагается действующими компаниями-провайдерами Интернета в качестве дополнительной услуги.
http://www.satcomservice.ru/kols.html#s321
-
Administrator
- Сообщения: 161382
- Зарегистрирован: 27 июн 2011 19:11
- Пол: Мужской
- Зодиак:: Овен
- Страна:: Украина
- Имя: Роман
- Мой телевизор :: BRAVIS LED-39G5000 + T2 , BRAVIS LED-1697 bleck, Liberton D-LED 3225 ABHDR,
- Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Beelink W95 (2Гб/16Гб), X96 X4 (905X4/2GB/16GB)
- Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
- Благодарил (а): 7658 раз
- Поблагодарили: 26288 раз
Коллективные системы телевидения
В последнее время среди наших клиентов заметно возрос интерес к коллективному приему спутникового телевидения. Это обусловлено несколькими объективными причинами. Спутниковое оборудование из категории экзотики переходит в более приземленную категорию бытовой техники. Если спутниковая антенна сродни эфирной, то логично предположить, что ее также можно использовать коллективно. Естественно, стоимость в расчете на одного зрителя (абонента) должна быть меньше, чем стоимость индивидуальной системы. Особенно активизировался интерес к подобным системам с началом цифрового вещания НТВ-Плюс и с расширением его зоны охвата на Восток.
Существует множество технологий коллективного приема спутниковых каналов, каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Выбор той или иной технологии зависит от количества абонентов коллективной сети, и от количества каналов, к которым необходимо обеспечить доступ каждого абонента. Цель настоящей статьи – кратко описать только типовые способы распределения спутниковых каналов.
Особенности конверторов для коллективного приема
Эти особенности связаны с тем, что спутниковое вещание осуществляется в различных частотных поддиапазонах и с различными направлениями поляризациями излучения. Различные поляризации используются как в С, так и в Ku – диапазоне (вертикальная и горизонтальная линейные или правосторонняя и левосторонняя круговые). Ширина диапазона С составляет всего 500 МГц (3,7 – 4,2 ГГц) и весь С - диапазон переносится в диапазон входных частот стандартного ресивера (950 – 2150 МГц) одним гетеродином с частотой 5,15 ГГц. Ширина полосы частот, занимаемой Ku – диапазоном, более 2 ГГц (10,7 – 12,75 ГГц), это больше ширины полосы входных частот ресивера. Поэтому перенести сигнал всего Ku – диапазона в диапазон входных частот ресивера одним гетеродином невозможно.
Для индивидуального приема сигналов в разных поддиапазонах и с разными поляризациями, как правило, используются переключаемые конверторы. Переключение поляризации осуществляется изменением питающего напряжения конвертора с 13В (вертикальная, правая круговая) до 18В (горизонтальная, левая круговая). Для переключения гетеродинов конверторов используется тоновый сигнал (меандр) 22 кГц с амплитудой 0,6 В, который добавляется к напряжению питания (тона нет – работает нижний гетеродин, F=9750 МГц, прием в поддиапазоне 10,7 – 11,8 ГГц; тон есть – работает верхний гетеродин, F=10600 МГц, прием в поддиапазоне 11,55 – 12,65 ГГц). Такие конверторы известны под названием Universal. Управляющие сигналы 13/18В и 0/22 кГц поступают от ресивера по радиочастотному кабелю.
Использовать переключаемые конверторы для коллективного приема нельзя. Действительно, если конвертор используется коллективно, и два разных абонента выбирают каналы с разной поляризацией и/или из разных поддиапазонов, в системе возникает конфликт. Конвертор будет переключаться в режим, соответствующий приоритетному управляющему сигналу. Режим работы 13В 0 кГц (вертикальная поляризация, нижний поддиапазон) имеет низший приоритет, затем следует режим 13В 22 кГц, затем 18В 0 кГц, и, наконец, режим, соответствующий комбинации 18 В 22 кГц – высший приоритет. Это значит, что, если такой конвертор непосредственно подключен к нескольким ресиверам, и один из абонентов включил канал верхнего поддиапазона с горизонтальной поляризацией, остальные абоненты сети смогут принимать только каналы этой поляризации и этого поддиапазона. Разумеется, это недопустимо.
При коллективном приеме должен быть обеспечен ОДНОВРЕМЕННЫЙ независимый прием сигналов с обеими поляризациями и в обоих поддиапазонах, – разумеется, если на спутнике присутствуют такие сигналы, и если есть необходимость их принимать. Например, для приема сигналов спутника Экспресс-6 (80,0 Е) вышесказанное не актуально – все каналы работают с одной поляризацией – правосторонней круговой. Один конвертор, настроенный на прием этой поляризации, можно подключать к нескольким ресиверам через обычный делитель мощности (сплиттер), конфликта не возникнет. Каналы со спутников ГАЛС, МОСТ-1 (36,0Е) расположены только в верхней части Ku – диапазона, все они обрабатываются одним гетеродином, поэтому в коллективной системе необходимо обеспечить прием двух сигналов – левосторонней и правосторонней круговой поляризации. Самый сложный вариант – прием спутников Hot Bird (13,0E), Intelsat 707/THOR (1,0W), где необходимо одновременно принимать четыре сигнала – обе поляризации и оба поддиапазона.
Для одновременного приема применяются два технических решения:
Используется волноводное устройство – разделитель поляризаций (ортоплексор). Такое устройство имеет круглый волноводный фланец на входе, – к нему крепится облучатель антенны, и два прямоугольных фланца на выходе – на них устанавливаются конверторы для приема горизонтальной и вертикальной поляризации. Такая система несколько громоздка, вносит довольно большие потери и не решает проблему с одновременным приемом в двух поддиапазонах (в Ku – диапазоне). В настоящее время волноводные разделители поляризаций используются в основном для приема в С- диапазоне, например, для приема со спутников Intelsat 703 (57°E), Asiasat-2 (100.5°E).
Рис.1 Ортоплексор для Ku-диапазона внешний вид.
Используются специальные конверторы для коллективного приема с двумя (Twin) или четырьмя (Quadral) выходами. У конверторов Quadral за каждым выходом закреплен один поддиапазон и одна поляризация, управляющие сигналы 13/18В и 0/22 кГц таким конвертором игнорируются. Конверторы Quadral можно без ограничений использовать для коллективного приема любого спутника, работающего в Ku – диапазоне. Конверторы Twin, как правило, представляют собой два конвертора Universal в одном корпусе, каждый из двух выходов может быть независимо переключен на прием любого поддиапазона любой поляризации. Такой конвертор предназначен для коллективного использования антенны двумя абонентами. В принципе, можно использовать его и в более сложных системах коллективного приема, если есть возможность подать на него нужные управляющие сигналы.
Рис.2 Конвертор типа Quadral
Критерии выбора системы коллективного приема
Для правильного выбора того или иного принципа построения системы ее будущему оператору (владельцу) необходимо принять во внимание следующие ее характеристики и возможности:
Максимально возможное количество абонентов.
Максимальное число спутниковых каналов, к которым получает доступ каждый абонент
Возможность частичного или полного использования существующей распределительной сети.
Возможность использования одного и того же оборудования для приема и распределения как спутниковых, так и эфирных каналов.
Возможность коллективного приема цифровых спутниковых каналов
Стоимость системы в расчете на одного абонента
Юридическая правомерность ретрансляции платных каналов (НТВ-Плюс).
Системы с распределением сигнала в диапазонах МВ и ДМВ – CATV (локальные кабельные сети)
Конвертирование FM-AM (Channel Processing)
Это классический принцип распределения спутниковых программ. Основное отличие такой системы от всех других в том, что не только антенна, но и ресиверы используются абонентами коллективно, у абонента не устанавливается никакой аппаратуры, кроме телевизора. В качестве головного оборудования используется спутниковая головная станция. Типичная станция состоит из монтажного кожуха, блока питания, блока широкополосного усилителя и набора канальных линеек (кассет). Каждая канальная кассета представляет собой аналоговый спутниковый ресивер и кабельный модулятор. Сигнал от спутниковой антенны с частотной модуляцией в диапазоне 950 – 2050 МГц принимается ресивером и демодулируется до аудио/видео. Затем кабельный модулятор формирует сигнал в диапазоне МВ или ДМВ (46 – 862 МГц) с амплитудной модуляцией, т. е. в том же формате, который используется в эфирном и кабельном телевидении. Выходные сигналы всех канальных кассет суммируются, усиливаются широкополосным усилителем и подаются в распределительную сеть.
Рис.3 Схема локальной кабельной сети с аналоговой спутниковой головной станцией
Рис.4 Спутниковая головная станция ALCAD ST912 – внешний вид
Теоретически максимальное количество абонентов такой системы не ограничено. Реально оно зависит от характеристик головной станции, распределительного оборудования (кабель, усилители, пассивные элементы) и топологии разводки (трасса прокладки кабелей, расположение телевизоров внутри зданий и т. п.). Например, головная станция WISI TOPLINE способна обслужить от одного подъезда (офиса, гостиницы, учреждения) до микрорайона.
Число спутниковых каналов ограничено количеством каналов станции – на каждый принимаемый канал должна быть установлена отдельная кассета. Практически все спутниковые головные станции предполагают каскадирование, – если емкости одной станции недостаточно, устанавливается две, три и т. д. станций, выходные сигналы их суммируются. Однако, если каналов много, при выборе станции необходимо обратить внимание на качество модуляторов. В недорогих станциях, например, PSM8000 производства Pace Microtechnology (UK) используются упрощенные модуляторы, без подавления нижней боковой полосы спектра АМ. Использовать такие модуляторы для работы на смежных каналах нельзя, каналы должны быть расположены хотя бы через один. Это обстоятельство существенно ограничивает применение подобных головных станций, особенно если предполагается ретрансляция в диапазоне МВ.
Так как спутниковые каналы в сети ничем не отличаются от эфирных, можно использовать существующую распределительную сеть без каких-либо ограничений. Разумеется, если используются каналы диапазона ДМВ, усилители и пассивные устройства сети должны обеспечивать работу в диапазоне 46 – 862 МГц. Этим требованиям не отвечают старые отечественные абонентские ответвители УАР-6 и РАФ-4, рассчитанные только на метровый диапазон (до 230 МГц).
В подобных кабельных сетях, как правило, ретранслируются одновременно и спутниковые, и эфирные каналы. Если сеть небольшая (одно здание, часть здания), сигналы эфирных каналов усиливаются канальными или диапазонными усилителями (split-band amplification), суммируются друг с другом и затем с выходным сигналом спутниковой станции. В крупных кабельных сетях для усиления (и/или конвертирования) эфирных каналов используется отдельное головное оборудование. Это может быть отдельная эфирная головная станция или одна универсальная головная станция с набором спутниковых и эфирных канальных линеек. Например, в монтажный корпус OV-50 станции WISI TOLPINE одновременно могут быть установлены спутниковые линейки OV-53/55 и эфирные линейки OV43/45. Абоненту кабельной сети не нужно никакого оборудования, кроме телевизора. Эфирные и спутниковые каналы присутствуют в абонентской розетке одновременно, и, с точки зрения абонента, ничем не отличаются друг от друга.
Прием цифровых каналов осуществляется подобным же образом: на головной станции канал принимается цифровым ресивером, декодируется до аудио/видео и переносится модулятором в диапазон МВ (ДМВ). Для абонента цифровой канал ничем не отличается от аналогового. Цифровые канальные линейки MPEG2/DVB для головных станций пока довольно дороги. Например, линейка ресивера-декодера WISI OV-96 для станции TOPLINE стоит втрое дороже бытового цифрового терминала. Так как качество приема в MPEG2/DVB определяется не столько параметрами оборудования, сколько самим форматом вещания, допустимо использовать вместо канальной линейки комбинацию “бытовой цифровой ресивер + линейка модулятора”. В качестве последней можно использовать модулятор аналоговой спутниковой линейки. Например, таким образом можно использовать для коллективного приема цифровых каналов аналоговую станцию ST-912 производства ALCAD (Испания). Для приема аналоговых каналов линейка станции используется полностью, для приема цифрового канала используется только модулятор, к которому через штатный декодерный разъем подключается внешний цифровой ресивер (NOKIA DVB9600S или любой другой).
Стоимость головной станции намного выше, чем нескольких бытовых ресиверов по числу каналов станции. Поэтому описанную схему распределения целесообразно использовать в системах с большим количеством абонентов (от нескольких десятков и больше) для распределения небольшого количества каналов (от 4 до 20).
Таблица 1. Системы для коллективного приема каналов спутника Экспресс-6
В таблице приведены стоимости систем коллективного приема 4 каналов спутника Экспресс-6 с использованием антенны диаметром 180 см и головной станции Pace PSM8000. За стоимость индивидуальной приемной установки принята стоимость системы с такой же антенной и дешевым аналоговым ресивером Strong SRT200.
Таблица 2. Системы для коллективного приема каналов спутников Hot Bird 1-5.
В таблице 2 приведены стоимости систем коллективного приема 8 аналоговых каналов спутников Hot Bird 1-5 c использованием антенны диаметром 3.1 м и головной станции ALCAD ST-912. За стоимость индивидуальной приемной установки принята стоимость системы с той же антенной и ресивером Strong SRT200.
Ретрансляция программ НТВ-Плюс в кабельной сети с декодированием на головной станции является юридически неправомерной и преследуется по закону. Как исключение допускается ретрансляция в гостиничных сетях и ретрансляция каналов зарубежного производства, входящих в этот пакет. В этих случаях требуется заключение договора с НТВ-Плюс.
Трансмодуляция QPSK – QAM
Этот метод используется для коллективного приема цифровых спутниковых программ. В качестве головного оборудования используются трансмодуляторы. В этих устройствах спутниковый цифровой сигнал с квадратурной фазовой манипуляцией (QPSK) демодулируется, затем полученным цифровым потоком модулируется несущая частота в диапазоне МВ или ДМВ. Для модуляции используется многопозиционная квадратурная амплитудная манипуляция (QAM). Таким образом, трансмодулятор преобразует спутниковый цифровой пакет в кабельный цифровой пакет. QAM менее защищена от помех, чем QPSK, но более информативна - одним состоянием несущей передается 4, 8 или 16 бит информации для 16-QAM, 64-QAM и 256-QAM соответственно (QPSK - только 2 бита ). Это свойство QAM позволяет перенести спутниковый цифровой сигнал, занимающий полосу частот 36 МГц, в полосу одного телевизионного канала (8 МГц) без уменьшения объема информации. При трансмодуляции транспортный цифровой поток MPEG2/DVB не демультиплексируется и не декодируется, весь пакет просто преобразуется из спутникового стандарта DVB-S в кабельный DVB-C. Для приема цифровых программ у каждого абонента должен быть установлен ресивер-декодер MPEG-2/DVB с демодулятором QAM. Внешне такой ресивер выглядит точно так же, как спутниковый, только вместо традиционного входного F-коннектора у него установлен коннектор типа IEC – обычный антенный разъем для подключения к абонентскому отводу кабельной сети. Конструктивно трансмодулятор может быть выполнен в виде стандартной линейки для установки в монтажный корпус головной станции. Например, фирма WISI выпускает кассеты трансмодуляторов OV-93/95 для головных станций TOPLINE. Эти кассеты могут быть использованы в одной станции с кассетами аналоговых спутниковых ресиверов и/или модуляторов. Испанские фирмы Televes и Fagor производят головные станции серии, состоящие только из линеек трансмодуляторов.
Рис.5 Схема локальной кабельной сети с использованием на головной станции трансмодуляторов QPSK-QAM
Рис.6 Станция трансмодуляторов Fagor SDT7000 - внешний вид
Максимальное количество абонентов – теоретически не ограничено.
Максимальное количество принимаемых каналов – зависит от абонентского оборудования. Если у абонента установлен только телевизор, абонент получает доступ только к аналоговым каналам в сети. Для приема цифровых программ абонент должен иметь кабельный ресивер/декодер. И ресивер, и телевизор подключаются к одному абонентскому отводу, аналоговые каналы принимаются непосредственно, цифровые декодируются ресивером и выводятся на телевизор абонента по низкой частоте либо по радиочастоте. Таким образом, оператор сети предоставляет цифровые каналы в качестве дополнительного сервиса. Абонент может либо приобрести (взять в аренду) цифровой ресивер, либо довольствоваться приемом только аналоговых каналов. Здесь под аналоговыми каналами подразумеваются и те цифровые каналы, которые декодированы на головной станции и распространяются в сети в аналоговом виде (с АМ).
Существующая распределительная сеть может использоваться без ограничений.
Цифровые каналы с QAM и аналоговые с AM (эфирные каналы и аналоговые спутниковые каналы, конвертированные на головной станции в АМ) раздаются в сети одновременно без каких либо ограничений.
Стоимость такой системы в пересчете на одного абонента должна быть дифференцирована для абонентов с ограниченными возможностями (только телевизор) и абонентов с полными возможностями (телевизор + кабельный цифровой приемник). Для первых стоимость будет определяться так же, как в случае приема только аналоговых спутниковых программ (см. таблицы 1,2). Для вторых стоимость будет соизмерима со стоимостью индивидуальной приемной установки. Цена кабельного цифрового ресивера (терминала) у производителей примерна такая же, как и спутникового аппарата. Однако спутниковые приемники закупаются российскими дистрибьюторами большими партиями, в то время как на кабельные терминалы спрос в нашей стране практически отсутствует. Разумеется, при закупке небольшой партии каждый терминал обойдется покупателю значительно дороже. Коллективный прием цифровых спутниковых программ с трансмодуляцией на головной станции экономически целесообразен, если для приема необходимы антенны большого диаметра. В этом случае общая стоимость индивидуальной установки определяется в основном стоимостью антенны, и есть прямая выгода использовать ее коллективно.
Коллективный прием цифровых каналов НТВ-Плюс с трансмодуляцией абсолютно легален, так как предполагает наличие ресивера (а значит, и электронной карты) у каждого абонента. Более того, НТВ-Плюс рекомендует для коллективного приема именно такой способ распределения. По непроверенным данным, ЗАО “НТВ-Плюс” предполагает в ближайшее время начать свободную продажу кабельной версии цифровых терминалов XSAT CDTV-300 для таких сетей.
Непосредственное конвертирование спутниковых каналов в диапазон МВ
Этот способ используется для раздачи спутниковых телевизионных каналов в существующих распределительных сетях, рассчитанных только на диапазон МВ (МВ и ДМВ). Суть его состоит в следующем: небольшой участок спектра сигнала с выхода спутникового конвертора без демодуляции переносится понижающим конвертором непосредственно в диапазон МВ или ДМВ. Такой сигнал можно раздавать в любой кабельной сети одновременно с обычными кабельными каналами. Для приема спутниковых программ у абонента должны быть установлены, кроме телевизора, абонентский повышающий конвертор и спутниковый ресивер. Такое оборудование выпускает, например, фирма WISI. Понижающий конвертор OV-90 выполнен конструктивно в виде стандартной линейки для установки в корпус головной станции WISI TOPLINE. Конвертор переносит любой участок шириной 240 МГц из диапазона выходных частот LNB (950 – 2150 МГц) в диапазон Superband (230 – 470 МГц, диапазон кабельных спец. каналов между 12 МВ и 21 ДМВ). Абонентский конвертор OV-91 выполнен в небольшом корпусе для установки на стену. У OV-91 один вход, который подключается к абонентскому отводу кабельной сети и два выхода – для подключения телевизора и спутникового ресивера соответственно. На вход телевизора сигнал из сети поступает без обработки. Конвертор выделяет из входного сигнала сигнал в полосе частот 230 – 470 МГц и конвертирует его в диапазон 1000 – 1240 МГц. Этот сигнал подается на вход обычного спутникового ресивера (не кабельного).
Рис.7 Схема локальной кабельной сети с непосредственным конвертированием спутниковых каналов в диапазон МВ
Максимальное количество абонентов – теоретически не ограничено
Абоненты системы с непосредственным конвертированием также разделяются на абонентов с ограниченными возможностями (только телевизор) и абонентов с полными возможностями (абонентский конвертор и спутниковый ресивер). Для абонентов с ограниченными возможностями на количество каналов накладываются те же ограничения, которые действуют в вышеописанных системах. Кроме того, сигнал одного конвертора типа V-90 занимает весь диапазон спец. каналов, в котором можно было бы разместить до 30 кабельных программ с АМ. Количество дополнительных каналов для абонентов с полными возможностями тоже ограничено. Во-первых, в системе можно использовать только один повышающий конвертор. Во-вторых, сигнал одной спутниковой программы занимает полосу частот от 27 до 36 МГц, и во всем диапазоне 230 – 470 МГц можно разместить всего 6 – 8 аналоговых спутниковых каналов.
Существующая распределительная сеть может использоваться без ограничений.
Спутниковые каналы с FM в диапазоне 230 – 470 МГц и кабельные каналы с АМ в других диапазонах раздаются в сети одновременно.
Теоретически можно использовать прямое конвертирование как для аналоговых, так и для цифровых каналов. Разумеется, в последнем случае к абонентскому повышающему конвертору должен быть подключен вместо аналогового цифровой спутниковый ресивер. Однако, так как в цифровом спутниковом сигнале информацию несет мгновенная фаза несущей, такой сигнал весьма чувствителен к быстрым случайным изменениям частоты (фазовым шумам) гетеродинов. Так как при непосредственном конвертировании сигнал, кроме гетеродина LNB, обрабатывается еще двумя гетеродинами – понижающего конвертора головной станции и повышающего абонентского конвертора, суммарный уровень фазовых шумов может превысить допустимый уровень. В связи с этим использовать непосредственное конвертирование для раздачи цифровых спутниковых каналов не рекомендуется.
Стоимость в расчете на одного абонента для абонентов с ограниченными возможностями остается такой же, как в двух вышеописанных системах. Для абонента с полными возможностями стоимость соизмерима со стоимостью индивидуальной приемной установки. Поэтому, так же, как и вариант с трансмодуляцией цифровых каналов, данную технологию коллективного приема целесообразно использовать при больших диаметрах приемных антенн.
Распределение каналов НТВ-Плюс в сетях с непосредственным конвертированием абсолютно легально. Для цифровых пакетов НТВ-Плюс необходимо принять во внимание ограничения, описанные выше.
Системы с распределением сигнала в диапазоне спутниковой ПЧ - SMATV (коллективное использование антенны)
Такие системы обладают максимальными возможностями, но стоят довольно дорого, и, кроме того, требуют частичной или полной замены элементов распределительной сети. Как правило, подобные системы создаются для небольшого количества абонентов в пределах одного здания.
Системы без частотного уплотнения (Star Distribution)
Это классический вариант коллективного использования антенны (антенн). Так как диапазон частот эфирного (кабельного) телевидения (40 – 862) МГц не совпадает с диапазоном входных частот спутниковых ресиверов (950 – 2150 МГц), сигналы от спутниковой и эфирной антенн можно раздавать по одному кабелю. Разумеется, все пассивные устройства такой сети должны обеспечивать работу в диапазоне 40 – 2150 МГц.
В простейшем случае, когда производится прием сигналов одного спутника в одном поддиапазоне и одной поляризации (например, Экспресс-6), сигнал с выхода конвертора и с выхода эфирной антенны (антенн) просто складываются диапазонным фильтром (комбайнером TV-SAT).
Рис.8 Система коллективного каналов спутника Экспресс-6 и эфирных каналов
Распределительная сеть выглядит так же, как и для раздачи эфирных или кабельных программ, только все делители мощности (ответвители и разветвители) рассчитаны на работу в диапазоне до 2150 МГц и имеют обход по постоянному току – для того, чтобы обеспечить питание конвертора спутниковой антенны от любого абонентского ресивера. Особенным элементом системы является абонентская розетка. Розетка для такой гибридной сети оборудована двумя выходами – для подключения спутникового ресивера (как правило, F – коннектор) и телевизора (как правило, IEC – коннектор). Внутри корпуса розетки смонтирован диапазонный фильтр, разделяющий сигнал ТВ и спутникового диапазонов. Кроме того, выход для спутникового ресивера имеет обход по постоянному току. Если сеть небольшая (около 10 абонентов), розетки используются также и для деления мощности между абонентами. Например, фирма Televes выпускает набор проходных абонентских розеток #5417 - #5419 и оконечную розетку #5416. В оконечной розетке находится только диапазонный фильтр, а в проходных розетках, кроме того, направленные ответвители с различными значениями ослабления на отвод.
Рис.9 Абонентские розетки для систем коллективного приема фирмы Televes (Испания)
Если необходимо принимать спутниковый сигнал одновременно в двух поляризациях, и/или в двух поддиапазонах, а также с нескольких спутников, для разводки используются переключатели входов – мультисвитчи. Такой переключатель в простейшем случае представляет собой матричный коммутатор на N входов и M абонентских выходов. Число входов – 2, 4 или 8 спутниковых входов (950 – 2150 МГц) плюс 1 вход эфирных (кабельных) каналов (47 – 862 МГц), к ним подключаются выходы спутниковых конверторов и эфирной антенны (антенного усилителя) соответственно. Число выходов, как правило, 2,4,6 или 8, к ним подключаются описанные выше абонентские розетки, а к ним, в свою очередь, телевизоры и спутниковые ресиверы абонента. Сигнал со входа 47 – 862 МГц постоянно присутствует на всех абонентских выходах. Кроме того, каждый абонентский выход подключается электронным ключом к одному из спутниковых входов. Для управления электронными ключами используются сигналы ресивера. Для коммутации двух спутниковых входов достаточно сигнала переключения поляризации 13/18 В.
Рис.10 Мультисвитч 2 SAT + TV х 4 абонента – внешний вид
Для четырех входов дополнительно используется сигнал переключения поддиапазонов 0/22 кГц. У переключателей с 8-ю спутниковыми входами в качестве третьего управляющего сигнала используется манипуляция сигнала 22 кГц по протоколу mini-DiSEqC (Tone Burst). Таким образом, каждый абонентский ресивер работает так, как будто он подключен к индивидуальной антенне с переключаемым конвертором, или к нескольким таким антеннам через переключатель mini-DiSEqC. Для систем с большим количеством абонентов используются каскадируемые переключатели. Такие переключатели имеют N входов, М абонентских отводов и N проходных выходов для подключения следующего переключателя. На каскадируемых мультисвитчах удобно строить коллективные системы в многоэтажных зданиях – на каждом этаже, кроме нижнего, устанавливается проходной переключатель, на нижнем этаже – оконечный. Классический мультисвитч – пассивное устройство, мощность сигнала с каждого входа делится пассивно между всеми отводами сплиттерами (в оконечных мультисвитчах) или направленными ответвителями (в проходных мультисвитчах). Если уровней сигналов на входе системы недостаточно для компенсации затухания в кабелях и потерь на деление мощности, используются активные мультисвитчи. Такие переключатели питаются от сети переменного тока. Обычно активный мультисвитч ставится первым (на верхнем этаже), далее усиленный сигнал распределяется пассивными мультисвитчами. Можно обойтись и только пассивными устройствами, используя внешние усилители спутниковой ПЧ, например, Televes # 5082
Рис.11 Система коллективного приема каналов спутников Hot Bird 1-5 и эфирных каналов
Максимальное количество абонентов невелико (как правило, не более 2 – 3 десятков). Это обусловлено дороговизной оборудования и большим затуханием сигналов в пассивных устройствах и кабелях.
Максимальное число спутниковых каналов практически не ограничено – каждый абонент получает доступ ко всем каналам всех спутников, на которые наведены коллективные антенны.
Для систем с распределением в диапазоне спутниковой ПЧ элементы существующей эфирной разводки должны быть заменены. В некоторых случаях можно оставить антенный усилитель и абонентские кабели.
Спутниковые и эфирные каналы раздаются в системе одновременно, хотя, в принципе, можно создать две параллельные системы – для распределения спутниковых и эфирных каналов. Такой вариант несколько дешевле, однако, увеличивает количество и суммарную длину абонентских кабелей.
Цифровые и аналоговые спутниковые каналы распределяются в системе абсолютно одинаково. Разумеется, для приема цифровых каналов абонент должен иметь цифровой ресивер.
Так как в системе с распределением на спутниковой ПЧ у каждого абонента устанавливается ресивер, стоимость такой системы в расчете на одного абонента приближается к стоимости индивидуальной установки. Экономически выбор такой системы оправдан, если количество абонентов невелико, если необходимо получить максимальное количество спутниковых каналов и если используются приемные антенны больших диаметров.
Таблица 1. Системы для коллективного приема каналов НТВ-Плюс.
В таблице приведены стоимости систем коллективного приема всех каналов НТВ-Плюс с использованием антенны диаметром 90 см и разводки на мультисвитчах фирмы SPAUN (Германия). За стоимость индивидуальной приемной установки принята стоимость фирменного приемного комплекта НТВ-Плюс с антенной 60 см.
Таблица 2. Системы для коллективного приема цифровых каналов спутников Hot Bird 1-5 и НТВ-Плюс.
В таблице 2 приведены стоимости систем коллективного приема цифровых каналов спутников Hot Bird 1-5 c использованием антенны диаметром 3,1 м и каналов НТВ-Плюс с использованием антенны 90 см. Для разводки используются мультисвитчи фирмы SPAUN. За стоимость индивидуальной приемной установки принята стоимость системы с такими же антеннами, штатным ресивером НТВ-Плюс XSAT CDTV 300 и переключателем DiSEqC 2х1.
Коллективный прием каналов НТВ-Плюс в таких системах абсолютно легален.
Системы с частотным уплотнением двух спутниковых сигналов (Single Wire Distribution)
Такой способ распределения позволяет обойтись без матричных переключателей, что намного упрощает схему разводки. Однако он применим только в некоторых частных случаях, а именно: если требуется распределить всего два спутниковых сигнала (как правило, сигнал двух поляризаций одного спутника), занимающие по ширине не более 500 МГц. Этому условию соответствуют, например, сигналы спутника Мост-1 (36,0Е). Спутник работает с правосторонней и левосторонней круговой поляризацией и частоты всех транспондеров расположены между 12200 и 12500 МГц. Уплотнение происходит следующим образом: сигналы разных поляризаций конвертируются в первую промежуточную частоту разными гетеродинами, в результате сигнал одной поляризации переносится в нижнюю часть диапазона спутниковой ПЧ (950 – 1450 МГц), сигнал другой поляризации – в верхнюю часть (1525 – 2025 МГц). Затем оба сигнала складываются фильтром-диплексером и раздаются по одному кабелю. Как правило, все описанные функциональные узлы конструктивно выполняются прямо в корпусе спутникового конвертора. Типичный пример – конвертор Stacked DBS Ku-LNBF 150305 производства California Amplifier (США). Этот конвертор предназначен для одновременного приема с уплотнением сигналов правой и левой круговой поляризации в диапазоне 12,2 – 12,7 ГГц. Сигналы с правосторонней поляризацией обрабатываются гетеродином с частотой 11250 МГц и конвертируются в диапазон 950 – 1450 МГц, сигналы с левосторонней поляризацией гетеродином с частотой 10675 МГц переносятся в диапазон 1525 – 2025 МГц. Конвертор имеет единственный выход, на котором присутствуют сигналы обеих поляризаций (950 – 2025 МГц). Для работы в системах с уплотнением двух поляризаций California Amplifier выпускает абонентский конвертер DBS Subscriber Unit 150318. Этот прибор разделяет сигналы спутникового и телевизионного диапазонов, причем спутниковый сигнал правой поляризации (950 – 1450 МГц) не обрабатывается, а сигнал левой поляризации (1525 – 2025 МГц) переносится в тот же диапазон 950 – 1450 МГц с помощью местного гетеродина с частотой 575 МГц. Обратное преобразование позволяет, например, производить автоматический поиск каналов MPEG-2/DVB. Если у абонентов установлены ресиверы, которые не поддерживают автоматический поиск (например, ресиверы НТВ-Плюс), в обратном преобразовании нет необходимости. В этом случае можно не использовать абонентские конверторы и подключать ресиверы непосредственно к абонентским розеткам.
Рис.13 Система коллективного приема с уплотнением сигналов двух поляризаций
Максимальное количество абонентов – то же, что и при разводке по ПЧ без уплотнения.
Максимальное число спутниковых каналов ограничено шириной обрабатываемого диапазона спутниковых частот – не более 500 МГц.
Элементы существующей эфирной разводки должны быть заменены элементами, работающими в диапазоне частот 47 – 2050 МГц.
Система предполагает раздачу по одному кабелю спутниковых и эфирных каналов.
Если не используется обратный перенос частот абонентским конвертером, то цифровые спутниковые каналы распределяются без ограничений. Если абонентские конвертеры все же применяются, то сигналы одной из поляризаций обрабатываются дополнительным гетеродином, а это увеличивает фазовые шумы всей системы. Правда, изделия California Amplifier имеют довольно “острое” распределение фазового шума: -90 dBc/Hz@100KHz у спутникового конвертора 150305 и –100 dBc/Hz @ 100 kHz у абонентского устройства 150318, что вполне допустимо для приема каналов MPEG-2/DVB.
Стоимость системы в расчете на одного абонента несколько ниже, чем системы без уплотнения, так как нет необходимости использовать дорогостоящие мультисвитчи. Кроме того, инсталляция систем с уплотнением намного проще – вместо нескольких параллельных кабелей прокладывается всего один. Поэтому во всех случаях, когда описанные выше ограничения по числу каналов допустимы, целесообразно предпочесть такую систему системе без уплотнения.
Системы с поканальным конвертированием спутниковых каналов (IF/IF Processing)
Системы с канальными спутниковыми конверторами (процессорами) сочетают достоинства двух описанных выше систем. С одной стороны, такие системы позволяют принимать коллективно сигналы с нескольких спутников в разных поддиапазонах и с разными поляризациями, с другой стороны – раздавать их по одному кабелю без использования матричных коммутаторов. Сигналы от спутниковых антенн подаются на головную станцию, состоящую из канальных процессоров (конверторов). Каждый канальный конвертор вырезает из выходного сигнала спутникового конвертора (950 – 2150 МГц) сигнал только одного аналогового канала (цифрового пакета) и переносит его на другую несущую частоту в том же диапазоне 950 – 2150 МГц. Выходные сигналы процессоров станции суммируются и подаются в распределительную сеть. С помощью нескольких конверторов из сигналов нескольких спутников, работающих с разными поляризациями и в разных диапазонах, формируется один спутниковый сигнал. Таким образом, оператор как бы создает свой, виртуальный спутник, на котором сконцентрированы все интересующие его каналы. Сигнал одного из спутниковых конверторов, в котором содержится наибольшее количество каналов, интересных оператору, не конвертируется – он используется как базовый. Сигналы с других конверторов переносятся канальными процессорами на “свободные” частоты базового сигнала. Можно использовать и “занятую” частоту, для этого усиление канального процессора увеличивается таким образом, чтобы уровень сигнала на выходе процессора превышал уровень базового сигнала на этой несущей на 15 – 20 дБ.
Рис.14 Станция спутниковых канальных процессоров фирмы Televes – внешний вид
Рис.15 Принцип работы спутниковых канальных процессоров
Сигнал "виртуального" спутника можно распределять либо на спутниковой ПЧ (см. выше "Системы без частотного уплотнения"), либо в диапазоне МВ с использованием понижающего конвертора (см. выше "Непосредственное конвертирование спутниковых каналов в диапазон МВ").
Максимальное количество абонентов такой системы – то же, что и при разводке по ПЧ без уплотнения.
Максимальное число спутниковых каналов существенно ограничено, прежде всего, числом канальных процессоров головной станции. Однако при канальном конвертировании оператор сети получает возможность включить в это число именно те каналы, которые ему наиболее интересны.
Элементы существующей эфирной разводки должны быть заменены элементами, работающими в диапазоне частот 47 – 2050 МГц.
Система предполагает раздачу по одному кабелю спутниковых и эфирных каналов.
Технические характеристики канальных процессоров большинства производителей позволяют распределять описанным методом как аналоговые, так и цифровые спутниковые каналы.
С одной стороны, ресивер у каждого абонента остается, кроме этого, добавляется головное оборудование, что удорожает систему. С другой стороны, намного упрощается распределительная сеть, исключаются мультисвитчи, нет необходимости прокладывать параллельные кабели. Поэтому экономически целесообразно использовать описанную систему для относительно большого количества абонентов (многоэтажный дом, гостиница). В этих случаях дополнительные затраты на канальные процессоры компенсируются экономией на элементах распределительной сети.
Комбинированные системы
Иногда существует необходимость предоставить максимальное количество программ только небольшой группе абонентов, остальным достаточно ограниченного набора каналов. Типичный пример – гостиничные системы коллективного приема. В номерах “люкс” нужно обеспечить прием всех спутниковых каналов, в остальных номерах – только базового пакета. Оптимальным решением в подобных случаях является комбинация системы с распределением по МВ (ДМВ) и системы с распределением по спутниковой ПЧ (с использованием мультисвитчей или спутниковых канальных конверторов). Спутниковые антенны и конверторы используются одновременно обеими параллельными системами. В номерах “люкс” устанавливаются спутниковые ресиверы, в остальных помещениях гостиницы – только телевизоры.
Существует множество технологий коллективного приема спутниковых каналов, каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Выбор той или иной технологии зависит от количества абонентов коллективной сети, и от количества каналов, к которым необходимо обеспечить доступ каждого абонента. Цель настоящей статьи – кратко описать только типовые способы распределения спутниковых каналов.
Особенности конверторов для коллективного приема
Эти особенности связаны с тем, что спутниковое вещание осуществляется в различных частотных поддиапазонах и с различными направлениями поляризациями излучения. Различные поляризации используются как в С, так и в Ku – диапазоне (вертикальная и горизонтальная линейные или правосторонняя и левосторонняя круговые). Ширина диапазона С составляет всего 500 МГц (3,7 – 4,2 ГГц) и весь С - диапазон переносится в диапазон входных частот стандартного ресивера (950 – 2150 МГц) одним гетеродином с частотой 5,15 ГГц. Ширина полосы частот, занимаемой Ku – диапазоном, более 2 ГГц (10,7 – 12,75 ГГц), это больше ширины полосы входных частот ресивера. Поэтому перенести сигнал всего Ku – диапазона в диапазон входных частот ресивера одним гетеродином невозможно.
Для индивидуального приема сигналов в разных поддиапазонах и с разными поляризациями, как правило, используются переключаемые конверторы. Переключение поляризации осуществляется изменением питающего напряжения конвертора с 13В (вертикальная, правая круговая) до 18В (горизонтальная, левая круговая). Для переключения гетеродинов конверторов используется тоновый сигнал (меандр) 22 кГц с амплитудой 0,6 В, который добавляется к напряжению питания (тона нет – работает нижний гетеродин, F=9750 МГц, прием в поддиапазоне 10,7 – 11,8 ГГц; тон есть – работает верхний гетеродин, F=10600 МГц, прием в поддиапазоне 11,55 – 12,65 ГГц). Такие конверторы известны под названием Universal. Управляющие сигналы 13/18В и 0/22 кГц поступают от ресивера по радиочастотному кабелю.
Использовать переключаемые конверторы для коллективного приема нельзя. Действительно, если конвертор используется коллективно, и два разных абонента выбирают каналы с разной поляризацией и/или из разных поддиапазонов, в системе возникает конфликт. Конвертор будет переключаться в режим, соответствующий приоритетному управляющему сигналу. Режим работы 13В 0 кГц (вертикальная поляризация, нижний поддиапазон) имеет низший приоритет, затем следует режим 13В 22 кГц, затем 18В 0 кГц, и, наконец, режим, соответствующий комбинации 18 В 22 кГц – высший приоритет. Это значит, что, если такой конвертор непосредственно подключен к нескольким ресиверам, и один из абонентов включил канал верхнего поддиапазона с горизонтальной поляризацией, остальные абоненты сети смогут принимать только каналы этой поляризации и этого поддиапазона. Разумеется, это недопустимо.
При коллективном приеме должен быть обеспечен ОДНОВРЕМЕННЫЙ независимый прием сигналов с обеими поляризациями и в обоих поддиапазонах, – разумеется, если на спутнике присутствуют такие сигналы, и если есть необходимость их принимать. Например, для приема сигналов спутника Экспресс-6 (80,0 Е) вышесказанное не актуально – все каналы работают с одной поляризацией – правосторонней круговой. Один конвертор, настроенный на прием этой поляризации, можно подключать к нескольким ресиверам через обычный делитель мощности (сплиттер), конфликта не возникнет. Каналы со спутников ГАЛС, МОСТ-1 (36,0Е) расположены только в верхней части Ku – диапазона, все они обрабатываются одним гетеродином, поэтому в коллективной системе необходимо обеспечить прием двух сигналов – левосторонней и правосторонней круговой поляризации. Самый сложный вариант – прием спутников Hot Bird (13,0E), Intelsat 707/THOR (1,0W), где необходимо одновременно принимать четыре сигнала – обе поляризации и оба поддиапазона.
Для одновременного приема применяются два технических решения:
Используется волноводное устройство – разделитель поляризаций (ортоплексор). Такое устройство имеет круглый волноводный фланец на входе, – к нему крепится облучатель антенны, и два прямоугольных фланца на выходе – на них устанавливаются конверторы для приема горизонтальной и вертикальной поляризации. Такая система несколько громоздка, вносит довольно большие потери и не решает проблему с одновременным приемом в двух поддиапазонах (в Ku – диапазоне). В настоящее время волноводные разделители поляризаций используются в основном для приема в С- диапазоне, например, для приема со спутников Intelsat 703 (57°E), Asiasat-2 (100.5°E).
Рис.1 Ортоплексор для Ku-диапазона внешний вид.
Используются специальные конверторы для коллективного приема с двумя (Twin) или четырьмя (Quadral) выходами. У конверторов Quadral за каждым выходом закреплен один поддиапазон и одна поляризация, управляющие сигналы 13/18В и 0/22 кГц таким конвертором игнорируются. Конверторы Quadral можно без ограничений использовать для коллективного приема любого спутника, работающего в Ku – диапазоне. Конверторы Twin, как правило, представляют собой два конвертора Universal в одном корпусе, каждый из двух выходов может быть независимо переключен на прием любого поддиапазона любой поляризации. Такой конвертор предназначен для коллективного использования антенны двумя абонентами. В принципе, можно использовать его и в более сложных системах коллективного приема, если есть возможность подать на него нужные управляющие сигналы.
Рис.2 Конвертор типа Quadral
Критерии выбора системы коллективного приема
Для правильного выбора того или иного принципа построения системы ее будущему оператору (владельцу) необходимо принять во внимание следующие ее характеристики и возможности:
Максимально возможное количество абонентов.
Максимальное число спутниковых каналов, к которым получает доступ каждый абонент
Возможность частичного или полного использования существующей распределительной сети.
Возможность использования одного и того же оборудования для приема и распределения как спутниковых, так и эфирных каналов.
Возможность коллективного приема цифровых спутниковых каналов
Стоимость системы в расчете на одного абонента
Юридическая правомерность ретрансляции платных каналов (НТВ-Плюс).
Системы с распределением сигнала в диапазонах МВ и ДМВ – CATV (локальные кабельные сети)
Конвертирование FM-AM (Channel Processing)
Это классический принцип распределения спутниковых программ. Основное отличие такой системы от всех других в том, что не только антенна, но и ресиверы используются абонентами коллективно, у абонента не устанавливается никакой аппаратуры, кроме телевизора. В качестве головного оборудования используется спутниковая головная станция. Типичная станция состоит из монтажного кожуха, блока питания, блока широкополосного усилителя и набора канальных линеек (кассет). Каждая канальная кассета представляет собой аналоговый спутниковый ресивер и кабельный модулятор. Сигнал от спутниковой антенны с частотной модуляцией в диапазоне 950 – 2050 МГц принимается ресивером и демодулируется до аудио/видео. Затем кабельный модулятор формирует сигнал в диапазоне МВ или ДМВ (46 – 862 МГц) с амплитудной модуляцией, т. е. в том же формате, который используется в эфирном и кабельном телевидении. Выходные сигналы всех канальных кассет суммируются, усиливаются широкополосным усилителем и подаются в распределительную сеть.
Рис.3 Схема локальной кабельной сети с аналоговой спутниковой головной станцией
Рис.4 Спутниковая головная станция ALCAD ST912 – внешний вид
Теоретически максимальное количество абонентов такой системы не ограничено. Реально оно зависит от характеристик головной станции, распределительного оборудования (кабель, усилители, пассивные элементы) и топологии разводки (трасса прокладки кабелей, расположение телевизоров внутри зданий и т. п.). Например, головная станция WISI TOPLINE способна обслужить от одного подъезда (офиса, гостиницы, учреждения) до микрорайона.
Число спутниковых каналов ограничено количеством каналов станции – на каждый принимаемый канал должна быть установлена отдельная кассета. Практически все спутниковые головные станции предполагают каскадирование, – если емкости одной станции недостаточно, устанавливается две, три и т. д. станций, выходные сигналы их суммируются. Однако, если каналов много, при выборе станции необходимо обратить внимание на качество модуляторов. В недорогих станциях, например, PSM8000 производства Pace Microtechnology (UK) используются упрощенные модуляторы, без подавления нижней боковой полосы спектра АМ. Использовать такие модуляторы для работы на смежных каналах нельзя, каналы должны быть расположены хотя бы через один. Это обстоятельство существенно ограничивает применение подобных головных станций, особенно если предполагается ретрансляция в диапазоне МВ.
Так как спутниковые каналы в сети ничем не отличаются от эфирных, можно использовать существующую распределительную сеть без каких-либо ограничений. Разумеется, если используются каналы диапазона ДМВ, усилители и пассивные устройства сети должны обеспечивать работу в диапазоне 46 – 862 МГц. Этим требованиям не отвечают старые отечественные абонентские ответвители УАР-6 и РАФ-4, рассчитанные только на метровый диапазон (до 230 МГц).
В подобных кабельных сетях, как правило, ретранслируются одновременно и спутниковые, и эфирные каналы. Если сеть небольшая (одно здание, часть здания), сигналы эфирных каналов усиливаются канальными или диапазонными усилителями (split-band amplification), суммируются друг с другом и затем с выходным сигналом спутниковой станции. В крупных кабельных сетях для усиления (и/или конвертирования) эфирных каналов используется отдельное головное оборудование. Это может быть отдельная эфирная головная станция или одна универсальная головная станция с набором спутниковых и эфирных канальных линеек. Например, в монтажный корпус OV-50 станции WISI TOLPINE одновременно могут быть установлены спутниковые линейки OV-53/55 и эфирные линейки OV43/45. Абоненту кабельной сети не нужно никакого оборудования, кроме телевизора. Эфирные и спутниковые каналы присутствуют в абонентской розетке одновременно, и, с точки зрения абонента, ничем не отличаются друг от друга.
Прием цифровых каналов осуществляется подобным же образом: на головной станции канал принимается цифровым ресивером, декодируется до аудио/видео и переносится модулятором в диапазон МВ (ДМВ). Для абонента цифровой канал ничем не отличается от аналогового. Цифровые канальные линейки MPEG2/DVB для головных станций пока довольно дороги. Например, линейка ресивера-декодера WISI OV-96 для станции TOPLINE стоит втрое дороже бытового цифрового терминала. Так как качество приема в MPEG2/DVB определяется не столько параметрами оборудования, сколько самим форматом вещания, допустимо использовать вместо канальной линейки комбинацию “бытовой цифровой ресивер + линейка модулятора”. В качестве последней можно использовать модулятор аналоговой спутниковой линейки. Например, таким образом можно использовать для коллективного приема цифровых каналов аналоговую станцию ST-912 производства ALCAD (Испания). Для приема аналоговых каналов линейка станции используется полностью, для приема цифрового канала используется только модулятор, к которому через штатный декодерный разъем подключается внешний цифровой ресивер (NOKIA DVB9600S или любой другой).
Стоимость головной станции намного выше, чем нескольких бытовых ресиверов по числу каналов станции. Поэтому описанную схему распределения целесообразно использовать в системах с большим количеством абонентов (от нескольких десятков и больше) для распределения небольшого количества каналов (от 4 до 20).
Таблица 1. Системы для коллективного приема каналов спутника Экспресс-6
В таблице приведены стоимости систем коллективного приема 4 каналов спутника Экспресс-6 с использованием антенны диаметром 180 см и головной станции Pace PSM8000. За стоимость индивидуальной приемной установки принята стоимость системы с такой же антенной и дешевым аналоговым ресивером Strong SRT200.
Таблица 2. Системы для коллективного приема каналов спутников Hot Bird 1-5.
В таблице 2 приведены стоимости систем коллективного приема 8 аналоговых каналов спутников Hot Bird 1-5 c использованием антенны диаметром 3.1 м и головной станции ALCAD ST-912. За стоимость индивидуальной приемной установки принята стоимость системы с той же антенной и ресивером Strong SRT200.
Ретрансляция программ НТВ-Плюс в кабельной сети с декодированием на головной станции является юридически неправомерной и преследуется по закону. Как исключение допускается ретрансляция в гостиничных сетях и ретрансляция каналов зарубежного производства, входящих в этот пакет. В этих случаях требуется заключение договора с НТВ-Плюс.
Трансмодуляция QPSK – QAM
Этот метод используется для коллективного приема цифровых спутниковых программ. В качестве головного оборудования используются трансмодуляторы. В этих устройствах спутниковый цифровой сигнал с квадратурной фазовой манипуляцией (QPSK) демодулируется, затем полученным цифровым потоком модулируется несущая частота в диапазоне МВ или ДМВ. Для модуляции используется многопозиционная квадратурная амплитудная манипуляция (QAM). Таким образом, трансмодулятор преобразует спутниковый цифровой пакет в кабельный цифровой пакет. QAM менее защищена от помех, чем QPSK, но более информативна - одним состоянием несущей передается 4, 8 или 16 бит информации для 16-QAM, 64-QAM и 256-QAM соответственно (QPSK - только 2 бита ). Это свойство QAM позволяет перенести спутниковый цифровой сигнал, занимающий полосу частот 36 МГц, в полосу одного телевизионного канала (8 МГц) без уменьшения объема информации. При трансмодуляции транспортный цифровой поток MPEG2/DVB не демультиплексируется и не декодируется, весь пакет просто преобразуется из спутникового стандарта DVB-S в кабельный DVB-C. Для приема цифровых программ у каждого абонента должен быть установлен ресивер-декодер MPEG-2/DVB с демодулятором QAM. Внешне такой ресивер выглядит точно так же, как спутниковый, только вместо традиционного входного F-коннектора у него установлен коннектор типа IEC – обычный антенный разъем для подключения к абонентскому отводу кабельной сети. Конструктивно трансмодулятор может быть выполнен в виде стандартной линейки для установки в монтажный корпус головной станции. Например, фирма WISI выпускает кассеты трансмодуляторов OV-93/95 для головных станций TOPLINE. Эти кассеты могут быть использованы в одной станции с кассетами аналоговых спутниковых ресиверов и/или модуляторов. Испанские фирмы Televes и Fagor производят головные станции серии, состоящие только из линеек трансмодуляторов.
Рис.5 Схема локальной кабельной сети с использованием на головной станции трансмодуляторов QPSK-QAM
Рис.6 Станция трансмодуляторов Fagor SDT7000 - внешний вид
Максимальное количество абонентов – теоретически не ограничено.
Максимальное количество принимаемых каналов – зависит от абонентского оборудования. Если у абонента установлен только телевизор, абонент получает доступ только к аналоговым каналам в сети. Для приема цифровых программ абонент должен иметь кабельный ресивер/декодер. И ресивер, и телевизор подключаются к одному абонентскому отводу, аналоговые каналы принимаются непосредственно, цифровые декодируются ресивером и выводятся на телевизор абонента по низкой частоте либо по радиочастоте. Таким образом, оператор сети предоставляет цифровые каналы в качестве дополнительного сервиса. Абонент может либо приобрести (взять в аренду) цифровой ресивер, либо довольствоваться приемом только аналоговых каналов. Здесь под аналоговыми каналами подразумеваются и те цифровые каналы, которые декодированы на головной станции и распространяются в сети в аналоговом виде (с АМ).
Существующая распределительная сеть может использоваться без ограничений.
Цифровые каналы с QAM и аналоговые с AM (эфирные каналы и аналоговые спутниковые каналы, конвертированные на головной станции в АМ) раздаются в сети одновременно без каких либо ограничений.
Стоимость такой системы в пересчете на одного абонента должна быть дифференцирована для абонентов с ограниченными возможностями (только телевизор) и абонентов с полными возможностями (телевизор + кабельный цифровой приемник). Для первых стоимость будет определяться так же, как в случае приема только аналоговых спутниковых программ (см. таблицы 1,2). Для вторых стоимость будет соизмерима со стоимостью индивидуальной приемной установки. Цена кабельного цифрового ресивера (терминала) у производителей примерна такая же, как и спутникового аппарата. Однако спутниковые приемники закупаются российскими дистрибьюторами большими партиями, в то время как на кабельные терминалы спрос в нашей стране практически отсутствует. Разумеется, при закупке небольшой партии каждый терминал обойдется покупателю значительно дороже. Коллективный прием цифровых спутниковых программ с трансмодуляцией на головной станции экономически целесообразен, если для приема необходимы антенны большого диаметра. В этом случае общая стоимость индивидуальной установки определяется в основном стоимостью антенны, и есть прямая выгода использовать ее коллективно.
Коллективный прием цифровых каналов НТВ-Плюс с трансмодуляцией абсолютно легален, так как предполагает наличие ресивера (а значит, и электронной карты) у каждого абонента. Более того, НТВ-Плюс рекомендует для коллективного приема именно такой способ распределения. По непроверенным данным, ЗАО “НТВ-Плюс” предполагает в ближайшее время начать свободную продажу кабельной версии цифровых терминалов XSAT CDTV-300 для таких сетей.
Непосредственное конвертирование спутниковых каналов в диапазон МВ
Этот способ используется для раздачи спутниковых телевизионных каналов в существующих распределительных сетях, рассчитанных только на диапазон МВ (МВ и ДМВ). Суть его состоит в следующем: небольшой участок спектра сигнала с выхода спутникового конвертора без демодуляции переносится понижающим конвертором непосредственно в диапазон МВ или ДМВ. Такой сигнал можно раздавать в любой кабельной сети одновременно с обычными кабельными каналами. Для приема спутниковых программ у абонента должны быть установлены, кроме телевизора, абонентский повышающий конвертор и спутниковый ресивер. Такое оборудование выпускает, например, фирма WISI. Понижающий конвертор OV-90 выполнен конструктивно в виде стандартной линейки для установки в корпус головной станции WISI TOPLINE. Конвертор переносит любой участок шириной 240 МГц из диапазона выходных частот LNB (950 – 2150 МГц) в диапазон Superband (230 – 470 МГц, диапазон кабельных спец. каналов между 12 МВ и 21 ДМВ). Абонентский конвертор OV-91 выполнен в небольшом корпусе для установки на стену. У OV-91 один вход, который подключается к абонентскому отводу кабельной сети и два выхода – для подключения телевизора и спутникового ресивера соответственно. На вход телевизора сигнал из сети поступает без обработки. Конвертор выделяет из входного сигнала сигнал в полосе частот 230 – 470 МГц и конвертирует его в диапазон 1000 – 1240 МГц. Этот сигнал подается на вход обычного спутникового ресивера (не кабельного).
Рис.7 Схема локальной кабельной сети с непосредственным конвертированием спутниковых каналов в диапазон МВ
Максимальное количество абонентов – теоретически не ограничено
Абоненты системы с непосредственным конвертированием также разделяются на абонентов с ограниченными возможностями (только телевизор) и абонентов с полными возможностями (абонентский конвертор и спутниковый ресивер). Для абонентов с ограниченными возможностями на количество каналов накладываются те же ограничения, которые действуют в вышеописанных системах. Кроме того, сигнал одного конвертора типа V-90 занимает весь диапазон спец. каналов, в котором можно было бы разместить до 30 кабельных программ с АМ. Количество дополнительных каналов для абонентов с полными возможностями тоже ограничено. Во-первых, в системе можно использовать только один повышающий конвертор. Во-вторых, сигнал одной спутниковой программы занимает полосу частот от 27 до 36 МГц, и во всем диапазоне 230 – 470 МГц можно разместить всего 6 – 8 аналоговых спутниковых каналов.
Существующая распределительная сеть может использоваться без ограничений.
Спутниковые каналы с FM в диапазоне 230 – 470 МГц и кабельные каналы с АМ в других диапазонах раздаются в сети одновременно.
Теоретически можно использовать прямое конвертирование как для аналоговых, так и для цифровых каналов. Разумеется, в последнем случае к абонентскому повышающему конвертору должен быть подключен вместо аналогового цифровой спутниковый ресивер. Однако, так как в цифровом спутниковом сигнале информацию несет мгновенная фаза несущей, такой сигнал весьма чувствителен к быстрым случайным изменениям частоты (фазовым шумам) гетеродинов. Так как при непосредственном конвертировании сигнал, кроме гетеродина LNB, обрабатывается еще двумя гетеродинами – понижающего конвертора головной станции и повышающего абонентского конвертора, суммарный уровень фазовых шумов может превысить допустимый уровень. В связи с этим использовать непосредственное конвертирование для раздачи цифровых спутниковых каналов не рекомендуется.
Стоимость в расчете на одного абонента для абонентов с ограниченными возможностями остается такой же, как в двух вышеописанных системах. Для абонента с полными возможностями стоимость соизмерима со стоимостью индивидуальной приемной установки. Поэтому, так же, как и вариант с трансмодуляцией цифровых каналов, данную технологию коллективного приема целесообразно использовать при больших диаметрах приемных антенн.
Распределение каналов НТВ-Плюс в сетях с непосредственным конвертированием абсолютно легально. Для цифровых пакетов НТВ-Плюс необходимо принять во внимание ограничения, описанные выше.
Системы с распределением сигнала в диапазоне спутниковой ПЧ - SMATV (коллективное использование антенны)
Такие системы обладают максимальными возможностями, но стоят довольно дорого, и, кроме того, требуют частичной или полной замены элементов распределительной сети. Как правило, подобные системы создаются для небольшого количества абонентов в пределах одного здания.
Системы без частотного уплотнения (Star Distribution)
Это классический вариант коллективного использования антенны (антенн). Так как диапазон частот эфирного (кабельного) телевидения (40 – 862) МГц не совпадает с диапазоном входных частот спутниковых ресиверов (950 – 2150 МГц), сигналы от спутниковой и эфирной антенн можно раздавать по одному кабелю. Разумеется, все пассивные устройства такой сети должны обеспечивать работу в диапазоне 40 – 2150 МГц.
В простейшем случае, когда производится прием сигналов одного спутника в одном поддиапазоне и одной поляризации (например, Экспресс-6), сигнал с выхода конвертора и с выхода эфирной антенны (антенн) просто складываются диапазонным фильтром (комбайнером TV-SAT).
Рис.8 Система коллективного каналов спутника Экспресс-6 и эфирных каналов
Распределительная сеть выглядит так же, как и для раздачи эфирных или кабельных программ, только все делители мощности (ответвители и разветвители) рассчитаны на работу в диапазоне до 2150 МГц и имеют обход по постоянному току – для того, чтобы обеспечить питание конвертора спутниковой антенны от любого абонентского ресивера. Особенным элементом системы является абонентская розетка. Розетка для такой гибридной сети оборудована двумя выходами – для подключения спутникового ресивера (как правило, F – коннектор) и телевизора (как правило, IEC – коннектор). Внутри корпуса розетки смонтирован диапазонный фильтр, разделяющий сигнал ТВ и спутникового диапазонов. Кроме того, выход для спутникового ресивера имеет обход по постоянному току. Если сеть небольшая (около 10 абонентов), розетки используются также и для деления мощности между абонентами. Например, фирма Televes выпускает набор проходных абонентских розеток #5417 - #5419 и оконечную розетку #5416. В оконечной розетке находится только диапазонный фильтр, а в проходных розетках, кроме того, направленные ответвители с различными значениями ослабления на отвод.
Рис.9 Абонентские розетки для систем коллективного приема фирмы Televes (Испания)
Если необходимо принимать спутниковый сигнал одновременно в двух поляризациях, и/или в двух поддиапазонах, а также с нескольких спутников, для разводки используются переключатели входов – мультисвитчи. Такой переключатель в простейшем случае представляет собой матричный коммутатор на N входов и M абонентских выходов. Число входов – 2, 4 или 8 спутниковых входов (950 – 2150 МГц) плюс 1 вход эфирных (кабельных) каналов (47 – 862 МГц), к ним подключаются выходы спутниковых конверторов и эфирной антенны (антенного усилителя) соответственно. Число выходов, как правило, 2,4,6 или 8, к ним подключаются описанные выше абонентские розетки, а к ним, в свою очередь, телевизоры и спутниковые ресиверы абонента. Сигнал со входа 47 – 862 МГц постоянно присутствует на всех абонентских выходах. Кроме того, каждый абонентский выход подключается электронным ключом к одному из спутниковых входов. Для управления электронными ключами используются сигналы ресивера. Для коммутации двух спутниковых входов достаточно сигнала переключения поляризации 13/18 В.
Рис.10 Мультисвитч 2 SAT + TV х 4 абонента – внешний вид
Для четырех входов дополнительно используется сигнал переключения поддиапазонов 0/22 кГц. У переключателей с 8-ю спутниковыми входами в качестве третьего управляющего сигнала используется манипуляция сигнала 22 кГц по протоколу mini-DiSEqC (Tone Burst). Таким образом, каждый абонентский ресивер работает так, как будто он подключен к индивидуальной антенне с переключаемым конвертором, или к нескольким таким антеннам через переключатель mini-DiSEqC. Для систем с большим количеством абонентов используются каскадируемые переключатели. Такие переключатели имеют N входов, М абонентских отводов и N проходных выходов для подключения следующего переключателя. На каскадируемых мультисвитчах удобно строить коллективные системы в многоэтажных зданиях – на каждом этаже, кроме нижнего, устанавливается проходной переключатель, на нижнем этаже – оконечный. Классический мультисвитч – пассивное устройство, мощность сигнала с каждого входа делится пассивно между всеми отводами сплиттерами (в оконечных мультисвитчах) или направленными ответвителями (в проходных мультисвитчах). Если уровней сигналов на входе системы недостаточно для компенсации затухания в кабелях и потерь на деление мощности, используются активные мультисвитчи. Такие переключатели питаются от сети переменного тока. Обычно активный мультисвитч ставится первым (на верхнем этаже), далее усиленный сигнал распределяется пассивными мультисвитчами. Можно обойтись и только пассивными устройствами, используя внешние усилители спутниковой ПЧ, например, Televes # 5082
Рис.11 Система коллективного приема каналов спутников Hot Bird 1-5 и эфирных каналов
Максимальное количество абонентов невелико (как правило, не более 2 – 3 десятков). Это обусловлено дороговизной оборудования и большим затуханием сигналов в пассивных устройствах и кабелях.
Максимальное число спутниковых каналов практически не ограничено – каждый абонент получает доступ ко всем каналам всех спутников, на которые наведены коллективные антенны.
Для систем с распределением в диапазоне спутниковой ПЧ элементы существующей эфирной разводки должны быть заменены. В некоторых случаях можно оставить антенный усилитель и абонентские кабели.
Спутниковые и эфирные каналы раздаются в системе одновременно, хотя, в принципе, можно создать две параллельные системы – для распределения спутниковых и эфирных каналов. Такой вариант несколько дешевле, однако, увеличивает количество и суммарную длину абонентских кабелей.
Цифровые и аналоговые спутниковые каналы распределяются в системе абсолютно одинаково. Разумеется, для приема цифровых каналов абонент должен иметь цифровой ресивер.
Так как в системе с распределением на спутниковой ПЧ у каждого абонента устанавливается ресивер, стоимость такой системы в расчете на одного абонента приближается к стоимости индивидуальной установки. Экономически выбор такой системы оправдан, если количество абонентов невелико, если необходимо получить максимальное количество спутниковых каналов и если используются приемные антенны больших диаметров.
Таблица 1. Системы для коллективного приема каналов НТВ-Плюс.
В таблице приведены стоимости систем коллективного приема всех каналов НТВ-Плюс с использованием антенны диаметром 90 см и разводки на мультисвитчах фирмы SPAUN (Германия). За стоимость индивидуальной приемной установки принята стоимость фирменного приемного комплекта НТВ-Плюс с антенной 60 см.
Таблица 2. Системы для коллективного приема цифровых каналов спутников Hot Bird 1-5 и НТВ-Плюс.
В таблице 2 приведены стоимости систем коллективного приема цифровых каналов спутников Hot Bird 1-5 c использованием антенны диаметром 3,1 м и каналов НТВ-Плюс с использованием антенны 90 см. Для разводки используются мультисвитчи фирмы SPAUN. За стоимость индивидуальной приемной установки принята стоимость системы с такими же антеннами, штатным ресивером НТВ-Плюс XSAT CDTV 300 и переключателем DiSEqC 2х1.
Коллективный прием каналов НТВ-Плюс в таких системах абсолютно легален.
Системы с частотным уплотнением двух спутниковых сигналов (Single Wire Distribution)
Такой способ распределения позволяет обойтись без матричных переключателей, что намного упрощает схему разводки. Однако он применим только в некоторых частных случаях, а именно: если требуется распределить всего два спутниковых сигнала (как правило, сигнал двух поляризаций одного спутника), занимающие по ширине не более 500 МГц. Этому условию соответствуют, например, сигналы спутника Мост-1 (36,0Е). Спутник работает с правосторонней и левосторонней круговой поляризацией и частоты всех транспондеров расположены между 12200 и 12500 МГц. Уплотнение происходит следующим образом: сигналы разных поляризаций конвертируются в первую промежуточную частоту разными гетеродинами, в результате сигнал одной поляризации переносится в нижнюю часть диапазона спутниковой ПЧ (950 – 1450 МГц), сигнал другой поляризации – в верхнюю часть (1525 – 2025 МГц). Затем оба сигнала складываются фильтром-диплексером и раздаются по одному кабелю. Как правило, все описанные функциональные узлы конструктивно выполняются прямо в корпусе спутникового конвертора. Типичный пример – конвертор Stacked DBS Ku-LNBF 150305 производства California Amplifier (США). Этот конвертор предназначен для одновременного приема с уплотнением сигналов правой и левой круговой поляризации в диапазоне 12,2 – 12,7 ГГц. Сигналы с правосторонней поляризацией обрабатываются гетеродином с частотой 11250 МГц и конвертируются в диапазон 950 – 1450 МГц, сигналы с левосторонней поляризацией гетеродином с частотой 10675 МГц переносятся в диапазон 1525 – 2025 МГц. Конвертор имеет единственный выход, на котором присутствуют сигналы обеих поляризаций (950 – 2025 МГц). Для работы в системах с уплотнением двух поляризаций California Amplifier выпускает абонентский конвертер DBS Subscriber Unit 150318. Этот прибор разделяет сигналы спутникового и телевизионного диапазонов, причем спутниковый сигнал правой поляризации (950 – 1450 МГц) не обрабатывается, а сигнал левой поляризации (1525 – 2025 МГц) переносится в тот же диапазон 950 – 1450 МГц с помощью местного гетеродина с частотой 575 МГц. Обратное преобразование позволяет, например, производить автоматический поиск каналов MPEG-2/DVB. Если у абонентов установлены ресиверы, которые не поддерживают автоматический поиск (например, ресиверы НТВ-Плюс), в обратном преобразовании нет необходимости. В этом случае можно не использовать абонентские конверторы и подключать ресиверы непосредственно к абонентским розеткам.
Рис.13 Система коллективного приема с уплотнением сигналов двух поляризаций
Максимальное количество абонентов – то же, что и при разводке по ПЧ без уплотнения.
Максимальное число спутниковых каналов ограничено шириной обрабатываемого диапазона спутниковых частот – не более 500 МГц.
Элементы существующей эфирной разводки должны быть заменены элементами, работающими в диапазоне частот 47 – 2050 МГц.
Система предполагает раздачу по одному кабелю спутниковых и эфирных каналов.
Если не используется обратный перенос частот абонентским конвертером, то цифровые спутниковые каналы распределяются без ограничений. Если абонентские конвертеры все же применяются, то сигналы одной из поляризаций обрабатываются дополнительным гетеродином, а это увеличивает фазовые шумы всей системы. Правда, изделия California Amplifier имеют довольно “острое” распределение фазового шума: -90 dBc/Hz@100KHz у спутникового конвертора 150305 и –100 dBc/Hz @ 100 kHz у абонентского устройства 150318, что вполне допустимо для приема каналов MPEG-2/DVB.
Стоимость системы в расчете на одного абонента несколько ниже, чем системы без уплотнения, так как нет необходимости использовать дорогостоящие мультисвитчи. Кроме того, инсталляция систем с уплотнением намного проще – вместо нескольких параллельных кабелей прокладывается всего один. Поэтому во всех случаях, когда описанные выше ограничения по числу каналов допустимы, целесообразно предпочесть такую систему системе без уплотнения.
Системы с поканальным конвертированием спутниковых каналов (IF/IF Processing)
Системы с канальными спутниковыми конверторами (процессорами) сочетают достоинства двух описанных выше систем. С одной стороны, такие системы позволяют принимать коллективно сигналы с нескольких спутников в разных поддиапазонах и с разными поляризациями, с другой стороны – раздавать их по одному кабелю без использования матричных коммутаторов. Сигналы от спутниковых антенн подаются на головную станцию, состоящую из канальных процессоров (конверторов). Каждый канальный конвертор вырезает из выходного сигнала спутникового конвертора (950 – 2150 МГц) сигнал только одного аналогового канала (цифрового пакета) и переносит его на другую несущую частоту в том же диапазоне 950 – 2150 МГц. Выходные сигналы процессоров станции суммируются и подаются в распределительную сеть. С помощью нескольких конверторов из сигналов нескольких спутников, работающих с разными поляризациями и в разных диапазонах, формируется один спутниковый сигнал. Таким образом, оператор как бы создает свой, виртуальный спутник, на котором сконцентрированы все интересующие его каналы. Сигнал одного из спутниковых конверторов, в котором содержится наибольшее количество каналов, интересных оператору, не конвертируется – он используется как базовый. Сигналы с других конверторов переносятся канальными процессорами на “свободные” частоты базового сигнала. Можно использовать и “занятую” частоту, для этого усиление канального процессора увеличивается таким образом, чтобы уровень сигнала на выходе процессора превышал уровень базового сигнала на этой несущей на 15 – 20 дБ.
Рис.14 Станция спутниковых канальных процессоров фирмы Televes – внешний вид
Рис.15 Принцип работы спутниковых канальных процессоров
Сигнал "виртуального" спутника можно распределять либо на спутниковой ПЧ (см. выше "Системы без частотного уплотнения"), либо в диапазоне МВ с использованием понижающего конвертора (см. выше "Непосредственное конвертирование спутниковых каналов в диапазон МВ").
Максимальное количество абонентов такой системы – то же, что и при разводке по ПЧ без уплотнения.
Максимальное число спутниковых каналов существенно ограничено, прежде всего, числом канальных процессоров головной станции. Однако при канальном конвертировании оператор сети получает возможность включить в это число именно те каналы, которые ему наиболее интересны.
Элементы существующей эфирной разводки должны быть заменены элементами, работающими в диапазоне частот 47 – 2050 МГц.
Система предполагает раздачу по одному кабелю спутниковых и эфирных каналов.
Технические характеристики канальных процессоров большинства производителей позволяют распределять описанным методом как аналоговые, так и цифровые спутниковые каналы.
С одной стороны, ресивер у каждого абонента остается, кроме этого, добавляется головное оборудование, что удорожает систему. С другой стороны, намного упрощается распределительная сеть, исключаются мультисвитчи, нет необходимости прокладывать параллельные кабели. Поэтому экономически целесообразно использовать описанную систему для относительно большого количества абонентов (многоэтажный дом, гостиница). В этих случаях дополнительные затраты на канальные процессоры компенсируются экономией на элементах распределительной сети.
Комбинированные системы
Иногда существует необходимость предоставить максимальное количество программ только небольшой группе абонентов, остальным достаточно ограниченного набора каналов. Типичный пример – гостиничные системы коллективного приема. В номерах “люкс” нужно обеспечить прием всех спутниковых каналов, в остальных номерах – только базового пакета. Оптимальным решением в подобных случаях является комбинация системы с распределением по МВ (ДМВ) и системы с распределением по спутниковой ПЧ (с использованием мультисвитчей или спутниковых канальных конверторов). Спутниковые антенны и конверторы используются одновременно обеими параллельными системами. В номерах “люкс” устанавливаются спутниковые ресиверы, в остальных помещениях гостиницы – только телевизоры.
-
Administrator
- Сообщения: 161382
- Зарегистрирован: 27 июн 2011 19:11
- Пол: Мужской
- Зодиак:: Овен
- Страна:: Украина
- Имя: Роман
- Мой телевизор :: BRAVIS LED-39G5000 + T2 , BRAVIS LED-1697 bleck, Liberton D-LED 3225 ABHDR,
- Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Beelink W95 (2Гб/16Гб), X96 X4 (905X4/2GB/16GB)
- Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
- Благодарил (а): 7658 раз
- Поблагодарили: 26288 раз
Устройство DiSEqC-переключателей. Схемы. Принципы.
Устройство DiSEqC-переключателей
Разбирая неисправные дисеки, я интересовался, как же работает схема, какие детали применяются, в чем причина выхода из строя дисеков? Основным симптомом неисправности в большинстве случаев было полное отсутствие либо постоянное присутствие на одном, двух или даже всех выходах питающего напряжения, поданного на вход вне зависимости от поданных команд.
Причины неработоспособности или неустойчивой работы DiSEqC-переключателей:
Неисправные выходные ключи (обычно в результате короткого замыкания при неосторожном подключении)
Покрытая окислами и коррозией печатная плата и элементы (в результате плохой герметизации задней крышки)
Плохая работа транзисторного каскада для усиления-ограничения сигналов 22кГц (зависит от номиналов резисторов или их наличия) на длинном фидере
Отсутствие электролитического конденсатора по питанию
Замыкание выводов электролитического конденсатора по питанию и, как следствие, отсутствие питания контроллера
Пример закороченного конденсатора в неработающем дисеке:
Лидерами по отказам оказались DiSEqC-переключатели 4x1 в маленьком корпусе (с надписью "Super Mini" на наклейке овальной формы). Две последние причины были характерны именно для таких дисеков. Причём очень часто плохая герметизация была из-за того, что плотно закрыться крышке мешал неудачно установленный электролитический конденсатор.
Что касается отсутствия электролитического конденсатора обычно ёмкостью 10мкФ, то работа дисека без него возможна. Но не устанавливать его противоречит общим нормам радиотехнического проектирования. Можно представить, как будет модулировать питание каскад на транзисторе VT1 при подаче команд учитывая то, что в цепи коллектора VT1 стоит резистор номиналом 2.2кОм, а питание транзистора и всей схемы осуществляется через резистор 1.5кОм. Конечно же, нужно учитывать и стабилитрон, ток стабилизации которого задаётся именно этим резистором 1.5кОм. Прогнозировать стабильную работу в таком случае не приходится.
Во всех разобранных дисеках обнаружено 3 вида управляющих контроллеров
Микросхемы, применяемые в DiSEqC-переключателях:
микросхема с маркировками "EM78153S02", "FEGO 153S", "EdiSatS410", "RV803SN" с одинаковой распиновкой в корпусе SOIC14
микросхема с маркировкой "HS108N / DWS62K3" в корпусе SOIC8
OTP-микроконтроллер SN8P1603S фирмы SONIX в корпусе SOIC18 (был обнаружен в дисеке старого образца)
DiSEqC-переключатель с контроллером 3-го по списку типа (SN8P1603S) был самым "серьёзным" из всех, что мне попадались, и был собран по всем правилам, со всеми деталями и полностью соответствовал надписям на лицевой части. Задняя крышка была очень хорошо загерметизирована. Однако перестал он работать из-за того, что через неиспользованный F-разъём проникала влага, в результате чего одна из ножек микроконтроллера просто окислилась и перержавела, из-за чего электрический контакт пропал.
Внешний вид контроллера DiSEqC:
Этот контроллер в зависимости от принятых команд на вход DRX, устанавливает логическую единицу по одному из выходов lnb A...lnb D, управляя ключами, которые подают питание на одну из подключённых головок. Назначение выводов 1, 2, 12 - 14 мне неизвестно. Эти выводы обычно никуда не подключены.
Если применяется контроллер HS108N / DWS62K3 в 8-ми выводном корпусе, то он установлен на плату, разведённую под контроллер первого типа в 14-выводном корпусе, и установлен так, что его первый вывод попадает на площадку 4. Площадки 3 (DRX) и 8 (DTX) на печатной плате закорочены резистором с сопротивлением 0 Ом. Такой контроллер ну никак не может работать по протоколу 2.0 - у него нет вывода DTX вообще! Тем не менее, производители не стесняются писать на корпусе надпись "2.0".
Ответы на многие вопросы я получил на сайте EutelSat, на котором находится спецификация протокола DiSEqC, описание и схема тестирующего устройства на микроконтроллере, схема простого переключателя ToneBurst и др.
Информация по протоколу DiSEqC на русском языке имеется на странице Инфо.
Принципиальная электрическая схема DiSEqC-переключателя 4x1 на контроллере EM78153S02:
Принципиальная электрическая схема DiSEqC-переключателя 4x1 на контроллере HS108N / DWS62K3:
Принципиальная электрическая схема DiSEqC-переключателя 2x1 на контроллере MC68HC908QT4 (Motorola):
Обратите внимание на конденсатор C10 в первой схеме. Этот конденсатор имеет маленькую емкость (судя по цвету корпуса - меньше 100 пикофарад) и не всегда установлен на плате, особенно в некачественных конструкциях. Честно говоря, назначение этого конденсатора мне непонятно. Однако полагаю, что это сделано для того, чтобы дисек мог хорошо работать при подключении к нему только первых двух головок, судя по тому, что этот конденсатор всегда подключён только к PIN-диодам, работающими на головки номер 3 и 4 и никогда на головки 1 и 2. На 2-ой схеме этого конденсатора нет, так как его там на самом деле не было. 2-я схема была обнаружена в маленьком ("Super Mini") корпусе. Так что к вопросу, есть ли разница, куда подключать головки к дисеку, если головки только две, я бы сказал, что это зависит ещё от модели дисека, а значит, от его внутренностей.
Конденсатор C10 в DiSEqC-переключателе:
Часто вывод микросхемы DTX не используется. Он предназначен для возможности контроллера отвечать на принятые команды, подтверждать об успешном выполнении либо об ошибке приема команды, неправильном бите чётности и т.д. Встречались экземпляры, где печатная плата была разведена с учетом использования этой возможности, но необходимые для этого детали (транзистор VT10, резисторы R14, R15) отсутствовали:
Место для транзистора VT10 и резисторов R14, R15 в DiSEqC-переключателе:
В таком случае, надпись на крышке "DiSEqC 2.0" была недействительна, а вместо неё должна быть "DiSEqC 1.0", так как цифра 2 в данном случае обозначает двусторонний обмен данными. Транзистор VT10 (маркировка "L6" или "L7") согласно EutelSat должен быть рассчитан на ток 50мА и напряжение 20В. Сигналы на выводе DTX я не проверял (надо проверить). Возможно контроллер их просто не выдаёт, так что устанавливать эти детали нет смысла. Насколько я знаю, некоторые DiSEqC-устройства игнорируют даже бит чётности, передаваемый в конце каждого байта.
На транзисторе VT1 собран усилитель для сигналов 22кГц. Каскад собран по стандартной схеме (можно найти в документах EutelSat, правда отсутствует резистор номиналом 150кОм между базой и питанием). В разных конструкциях номинал резистора R2 колеблется от 1.5кОм до 2.2кОм. В некоторых моделях он вообще отсутствовал и конденсатор C2 был подключен прямо к базе транзистора VT1. Моделирование показало, что это имеет смысл при слабых сигналах (меньше 0.3В) 22кГц в линии. Скорее всего таким образом производители пытаются обеспечить надёжное переключение на длинных линиях.
Контроллер питается от напряжения 5В, получаемого при помощи стабилитрона VD2 из напряжения питания LNB через резистор R1. Конденсаторы C4, C5 - сглаживают пульсации по питанию, в том числе и сигналы 22кГц, которые не должны попадать в питание для нормальной работы устройства.
Транзисторы VT2-VT5 с маркировкой "1A" - BC846A в корпусе SOT23. Транзисторы VT6-VT9 сдвоенные, с маркировкой "N2" - BC807DS в корпусе SOT457 на рабочий ток 0.5А каждый. В некоторых моделях используется по одному транзистору на выход, в таком случае максимальный выходной ток падает в 2 раза. В любом случае, при замыкании транзисторы выходят из строя.
Диоды VD3-VD8 с маркировкой "A8" (бывают "A3" в старых моделях и "S8" в миниатюрных моделях) возможно BAP50-03 - PIN-диоды с маленькой емкостью в закрытом состоянии, логически более всего подходят из всех вариантов расшифровки "A8". Резистор R13 служит для создания низкого потенциала на катодах этих диодов. Таким образом, при подаче питания, например, на выход "LNB A" через открытый транзистор VT6 благодаря резистору R13 открываются диоды VD3, VD5, по которым полезный сигнал поступает через конденсатор C3 на вход "Receiver". В некоторых моделях последовательно с диодами VD5-VD8 были установлены обычные диоды общего применения типа PMLL4148 в корпусе SOD80C (на схемах не показаны).
Катушки индуктивности L1-L5, выполненные печатными проводниками, вместе с конденсаторами C1, C6-C9 образуют фильтры для развязки сигнальных цепей от питающих.
Возможно продолжение следует...
Я не претендую на абсолютную истину, хотя и пытаюсь сделать всё правильно. Так что пользуйтесь информацией под свою ответственность и на своё усмотрение.
Разбирая неисправные дисеки, я интересовался, как же работает схема, какие детали применяются, в чем причина выхода из строя дисеков? Основным симптомом неисправности в большинстве случаев было полное отсутствие либо постоянное присутствие на одном, двух или даже всех выходах питающего напряжения, поданного на вход вне зависимости от поданных команд.
Причины неработоспособности или неустойчивой работы DiSEqC-переключателей:
Неисправные выходные ключи (обычно в результате короткого замыкания при неосторожном подключении)
Покрытая окислами и коррозией печатная плата и элементы (в результате плохой герметизации задней крышки)
Плохая работа транзисторного каскада для усиления-ограничения сигналов 22кГц (зависит от номиналов резисторов или их наличия) на длинном фидере
Отсутствие электролитического конденсатора по питанию
Замыкание выводов электролитического конденсатора по питанию и, как следствие, отсутствие питания контроллера
Пример закороченного конденсатора в неработающем дисеке:
Лидерами по отказам оказались DiSEqC-переключатели 4x1 в маленьком корпусе (с надписью "Super Mini" на наклейке овальной формы). Две последние причины были характерны именно для таких дисеков. Причём очень часто плохая герметизация была из-за того, что плотно закрыться крышке мешал неудачно установленный электролитический конденсатор.
Что касается отсутствия электролитического конденсатора обычно ёмкостью 10мкФ, то работа дисека без него возможна. Но не устанавливать его противоречит общим нормам радиотехнического проектирования. Можно представить, как будет модулировать питание каскад на транзисторе VT1 при подаче команд учитывая то, что в цепи коллектора VT1 стоит резистор номиналом 2.2кОм, а питание транзистора и всей схемы осуществляется через резистор 1.5кОм. Конечно же, нужно учитывать и стабилитрон, ток стабилизации которого задаётся именно этим резистором 1.5кОм. Прогнозировать стабильную работу в таком случае не приходится.
Во всех разобранных дисеках обнаружено 3 вида управляющих контроллеров
Микросхемы, применяемые в DiSEqC-переключателях:
микросхема с маркировками "EM78153S02", "FEGO 153S", "EdiSatS410", "RV803SN" с одинаковой распиновкой в корпусе SOIC14
микросхема с маркировкой "HS108N / DWS62K3" в корпусе SOIC8
OTP-микроконтроллер SN8P1603S фирмы SONIX в корпусе SOIC18 (был обнаружен в дисеке старого образца)
DiSEqC-переключатель с контроллером 3-го по списку типа (SN8P1603S) был самым "серьёзным" из всех, что мне попадались, и был собран по всем правилам, со всеми деталями и полностью соответствовал надписям на лицевой части. Задняя крышка была очень хорошо загерметизирована. Однако перестал он работать из-за того, что через неиспользованный F-разъём проникала влага, в результате чего одна из ножек микроконтроллера просто окислилась и перержавела, из-за чего электрический контакт пропал.
Внешний вид контроллера DiSEqC:
Этот контроллер в зависимости от принятых команд на вход DRX, устанавливает логическую единицу по одному из выходов lnb A...lnb D, управляя ключами, которые подают питание на одну из подключённых головок. Назначение выводов 1, 2, 12 - 14 мне неизвестно. Эти выводы обычно никуда не подключены.
Если применяется контроллер HS108N / DWS62K3 в 8-ми выводном корпусе, то он установлен на плату, разведённую под контроллер первого типа в 14-выводном корпусе, и установлен так, что его первый вывод попадает на площадку 4. Площадки 3 (DRX) и 8 (DTX) на печатной плате закорочены резистором с сопротивлением 0 Ом. Такой контроллер ну никак не может работать по протоколу 2.0 - у него нет вывода DTX вообще! Тем не менее, производители не стесняются писать на корпусе надпись "2.0".
Ответы на многие вопросы я получил на сайте EutelSat, на котором находится спецификация протокола DiSEqC, описание и схема тестирующего устройства на микроконтроллере, схема простого переключателя ToneBurst и др.
Информация по протоколу DiSEqC на русском языке имеется на странице Инфо.
Принципиальная электрическая схема DiSEqC-переключателя 4x1 на контроллере EM78153S02:
Принципиальная электрическая схема DiSEqC-переключателя 4x1 на контроллере HS108N / DWS62K3:
Принципиальная электрическая схема DiSEqC-переключателя 2x1 на контроллере MC68HC908QT4 (Motorola):
Обратите внимание на конденсатор C10 в первой схеме. Этот конденсатор имеет маленькую емкость (судя по цвету корпуса - меньше 100 пикофарад) и не всегда установлен на плате, особенно в некачественных конструкциях. Честно говоря, назначение этого конденсатора мне непонятно. Однако полагаю, что это сделано для того, чтобы дисек мог хорошо работать при подключении к нему только первых двух головок, судя по тому, что этот конденсатор всегда подключён только к PIN-диодам, работающими на головки номер 3 и 4 и никогда на головки 1 и 2. На 2-ой схеме этого конденсатора нет, так как его там на самом деле не было. 2-я схема была обнаружена в маленьком ("Super Mini") корпусе. Так что к вопросу, есть ли разница, куда подключать головки к дисеку, если головки только две, я бы сказал, что это зависит ещё от модели дисека, а значит, от его внутренностей.
Конденсатор C10 в DiSEqC-переключателе:
Часто вывод микросхемы DTX не используется. Он предназначен для возможности контроллера отвечать на принятые команды, подтверждать об успешном выполнении либо об ошибке приема команды, неправильном бите чётности и т.д. Встречались экземпляры, где печатная плата была разведена с учетом использования этой возможности, но необходимые для этого детали (транзистор VT10, резисторы R14, R15) отсутствовали:
Место для транзистора VT10 и резисторов R14, R15 в DiSEqC-переключателе:
В таком случае, надпись на крышке "DiSEqC 2.0" была недействительна, а вместо неё должна быть "DiSEqC 1.0", так как цифра 2 в данном случае обозначает двусторонний обмен данными. Транзистор VT10 (маркировка "L6" или "L7") согласно EutelSat должен быть рассчитан на ток 50мА и напряжение 20В. Сигналы на выводе DTX я не проверял (надо проверить). Возможно контроллер их просто не выдаёт, так что устанавливать эти детали нет смысла. Насколько я знаю, некоторые DiSEqC-устройства игнорируют даже бит чётности, передаваемый в конце каждого байта.
На транзисторе VT1 собран усилитель для сигналов 22кГц. Каскад собран по стандартной схеме (можно найти в документах EutelSat, правда отсутствует резистор номиналом 150кОм между базой и питанием). В разных конструкциях номинал резистора R2 колеблется от 1.5кОм до 2.2кОм. В некоторых моделях он вообще отсутствовал и конденсатор C2 был подключен прямо к базе транзистора VT1. Моделирование показало, что это имеет смысл при слабых сигналах (меньше 0.3В) 22кГц в линии. Скорее всего таким образом производители пытаются обеспечить надёжное переключение на длинных линиях.
Контроллер питается от напряжения 5В, получаемого при помощи стабилитрона VD2 из напряжения питания LNB через резистор R1. Конденсаторы C4, C5 - сглаживают пульсации по питанию, в том числе и сигналы 22кГц, которые не должны попадать в питание для нормальной работы устройства.
Транзисторы VT2-VT5 с маркировкой "1A" - BC846A в корпусе SOT23. Транзисторы VT6-VT9 сдвоенные, с маркировкой "N2" - BC807DS в корпусе SOT457 на рабочий ток 0.5А каждый. В некоторых моделях используется по одному транзистору на выход, в таком случае максимальный выходной ток падает в 2 раза. В любом случае, при замыкании транзисторы выходят из строя.
Диоды VD3-VD8 с маркировкой "A8" (бывают "A3" в старых моделях и "S8" в миниатюрных моделях) возможно BAP50-03 - PIN-диоды с маленькой емкостью в закрытом состоянии, логически более всего подходят из всех вариантов расшифровки "A8". Резистор R13 служит для создания низкого потенциала на катодах этих диодов. Таким образом, при подаче питания, например, на выход "LNB A" через открытый транзистор VT6 благодаря резистору R13 открываются диоды VD3, VD5, по которым полезный сигнал поступает через конденсатор C3 на вход "Receiver". В некоторых моделях последовательно с диодами VD5-VD8 были установлены обычные диоды общего применения типа PMLL4148 в корпусе SOD80C (на схемах не показаны).
Катушки индуктивности L1-L5, выполненные печатными проводниками, вместе с конденсаторами C1, C6-C9 образуют фильтры для развязки сигнальных цепей от питающих.
Возможно продолжение следует...
Я не претендую на абсолютную истину, хотя и пытаюсь сделать всё правильно. Так что пользуйтесь информацией под свою ответственность и на своё усмотрение.
-
Administrator
- Сообщения: 161382
- Зарегистрирован: 27 июн 2011 19:11
- Пол: Мужской
- Зодиак:: Овен
- Страна:: Украина
- Имя: Роман
- Мой телевизор :: BRAVIS LED-39G5000 + T2 , BRAVIS LED-1697 bleck, Liberton D-LED 3225 ABHDR,
- Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Beelink W95 (2Гб/16Гб), X96 X4 (905X4/2GB/16GB)
- Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
- Благодарил (а): 7658 раз
- Поблагодарили: 26288 раз
Устройство спутниковых конвертеров Ku-диапазона
Устройство спутниковых конвертеров Ku-диапазона
Скажу сразу, что ориентироваться в схемотехнике СВЧ-диапазона достаточно сложно, особенно если это около десятка гигагерц.
Спутниковая головка устанавливается на приёмной спутниковой антенне и предназначена для преобразования принимаемых сигналов, а именно - для понижения спектра частот, линейного переноса его в более низкочастотную область. Необходимость такого преобразования возникает из-за того, что частоты, на которых работают спутники слишком высоки, чтобы передавать их по кабелю. Частоты порядка десятка гигагерц можно передавать по волноводу, но это очень неудобно. Как вы представляете себе квартиру с проведёнными трубами диаметром порядка 20мм?. Устанавливать ресиверы непосредственно на антенне - дело также неприемлемое и немного утопическое по самым разным причинам. На заре появления спутникового оборудования, особенно цифрового, стоимость комплекта была не по карману большинству жителей нашего региона.
Итак, спутниковая головка, или конвертор, решает проблему передачи полезного сигнала к спутниковому приёмнику. Для вещания ТВ-программ со спутника используется 2 диапазона. C-диапазон - это полоса частот от 3.4 до 4.2ГГц. Ku-диапазон - это полоса частот от 10.7 до 12.75ГГц. Ku-диапазон слишком широк, поэтому он разбит на 2 поддиапазона: нижний (10.7-11.7ГГц) и верхний (11.7-12.75ГГц). Конвертор Ku-диапазона имеет в своём составе два гетеродина для работы с обоими поддиапазонами. Как правило для верхнего поддиапазона используется гетеродин с частотой 10.6ГГц, а для нижнего - 9.75ГГц. Такие конверторы называются универсальными. Рассмотрим работу типового универсального конвертора подробнее.
Структурная схема конвертора Ku-диапазона:
Диаметр волновода подобран таким образом, чтобы волны нужной длины могли в нём распространяться без потерь. В конце волновода конвертора расположены 2 взаимноперпендикулярных зонда. Зонд представляет собой четвертьволновый штырь и работает как обычная антенна. Длина штыря составляет примерно 7.5мм. Один зонд принимает волны с вертикальной поляризацией, второй - с горизонтальной. Электрические сигналы с зондов подаются на раздельные усилительные каскады, собранные на малошумящих транзисторах. Как правило, это полевые транзисторы, которые в основном определяют шумовые характеристики всего конвертора. В одно и тоже время работает только один входной транзистор, который выбирается управляющим контроллером при помощи подачи напряжения смещения. Этот же контроллер управляет поддиапазонами, подавая питание первому или второму гетеродину. Верхний поддиапазон включается при подаче по линии питания непрерывного пилот-тона 22кГц амплитудой около 0.6В. Нужная поляризация включается в зависимости от величины питающего напряжения, за чем также следит контроллер, для чего в его составе имеется источник опорного напряжения.
Сигнал с первого каскада усиления подаётся на буферный усилительный каскад, с выхода которого сигнал подаётся на смеситель. На смеситель также заводится сигнал гетеродина. В результате нелинейных процессов в смесителе на выходе последнего возникает 2 спектра частот: суммарный и разностный. Суммарный спектр имеет очень большую частоту и фактически не имеет право на существование, а вот разностный спектр поступает на уилитель ПЧ, где ещё дополнительно усиливается, в том числе и для компенсации потерь на длинном фидере. При работе в нижнем поддиапазоне происходит преобразование по закону Fout=Fin-9.75ГГц = 950-1950МГц. При работе в верхнем поддиапазоне используется формула Fout=Fin-10.6ГГц = 1100-2150МГц. Диапазон частот 950-2150МГц вполне пригоден для передачи по коаксиальному кабелю на расстояния до 50м и даже более. Используется для этого кабель с фторопластовым пористым диэлектриком, так как этот материал имеет хорошие показатели в области таких частот. Использовать можно и обычный коаксиальный кабель с полиэтиленовым диэлектриком (для эфирного ТВ), но при небольших длинах и хорошем сигнале с запасом.
Попробуем разобрать какой-нибудь экземпляр современного универсального конвертора. В руки попался конвертер с маркировкой Lumax LX-LST40. Параметры конвертора типовые. Обратите внимание на коэффициент шума, здесь он составляет 0.3дБ. О шуме поговорим ниже.
Внешний вид головки:
После нехитрых механических операций конвертор был освобождён от пластмассового кожуха. Крышка на облучателе снимается потяжелее, поэтому её трогать не стали.
Внешний вид головки без кожуха:
Цельный алюминиевый корпус закрыт крышкой, которая тщательно загерметизирована каким-то веществом, которое напоминает очень тягучую и эласттичную резину.
Герметизация крышки конвертора:
Удаляется этот герметик крайне сложно, очень уж он пристал к металлу. После частичного удаления под герметиком обнаружилось 4 винта под шестигранник, которые и надо отвернуть. Под двумя неосвобождёнными пятнами герметика в середине крышки находятся регулировочные винты в объёмных резонаторах, при помощи которых можно подстроить частоты гетеродинов.
После удаления герметика:
Винты-саморезы вкручены прямо в металлическое основание конвертора и очень плохо поддаются выкручиванию. Мне пришлось высверлить их дрелью, так как отвёртка гнулась, а винты стояли на месте.
Крышка конвертора:
Рёбра на крышке примыкают к печатной плате, деля её на определённые сегменты. Чёрная губка на крышке находится над смесителем и является токопроводящей (тестером менее 10кОм). А вот и сама печатная плата.
Печатная плата в конверторе:
К основанию корпуса через отверстия в плате приклеены две фарфорообразных чашки. Они являются частью объёмного резонатора гетеродина. Слева расположен гетеродин на нижний поддиапазон, справа - на верхний. Рядом с этими резонаторами находятся биполярные транзисторы с маркировкой "T79" типа 2SC5508 производства NEC, и никаких там диодов Ганна. Слева сверху виден обыкновенный линейный стабилизатор на 8В. Вот обидно, сколько же энергии питания идёт просто на нагрев этого стабилизатора, особенно при работе на горизонтальной поляризации, когда питание составляет 17-18В. Получается, что больше половины. Но это типовое решение, никто ставить импульсный преобразователь сюда не будет. Слева видны два полевых транзистора в круглых корпусах с маркировкой "L" типа NE4210S01-T1 (NEC). Это входные транзисторы. Зонды подключены прямо к затворам этих транзисторов. Верхний транзистор - для горизонтального зонда. Типовой коэффициент шума таких транзисторов по паспорту составляет 0.5дБ, максимум - 0.7дБ. И спрашивается, где же заявленные 0.3дБ? Многие наверное замечали, что коэффициент шума на новых появляющихся в продаже головках постоянно падает, а вот разницы реальной не чувствуется. Уменьшить коэффициент шума не позволяют технологические ограничения при изготовлении транзисторов. Примерно в середине платы виднеется еще один полевой транзистор с маркировкой "V75" типа NE3503M04 (NEC) с шумом от 0.55 до 0.75дБ. Этот транзистор стоит между входными каскадами и смесителем и также не позволяет реализовать заявленные 0.3дБ. Смеситель находится справа внизу. Компонент, на котором он реализован, имеет маркировку FBNU4. Что он из себя представляет, мне не удалось выяснить. Ну а слева снизу мы видим управляющий контроллер производства Zetex с маркировкой ZNBG3113. Контроллер следит за напряжением питания и управляет поляризацией, поддиапазонами, имеет на борту преобразователь отрицательного напряжения для смещения переходов полевых транзисторов с каналом N-типа. Компания Zetex выпускает и другие подобные контроллеры для различных спутниковых головок (для твинов, например). Контроллер является аналоговым решением. F-разъём имеет подключение к плате по центру справа.
Печатная плата универсального конвертора:
Печатная плата имеет множество переходных отверстий. Ответственные участки покрыты антикоррозийным материалом с хорошей проводимостью.
Вид печатной платы с обратной стороны:
Упрощённая принципиальная электрическая схема конвертора Lumax LX-LST40
Для примера сравните плату другого конвертора того же производителя Lumax, модель LM-40S. По фото видно, что плата конвертора мало отличается от предыдущей, не считая расположения компонентов. Типовые узлы конвертора такие же, параметры деталей и конвертора в целом мало отличаются.
Lumax LM-40S
Скажу сразу, что ориентироваться в схемотехнике СВЧ-диапазона достаточно сложно, особенно если это около десятка гигагерц.
Спутниковая головка устанавливается на приёмной спутниковой антенне и предназначена для преобразования принимаемых сигналов, а именно - для понижения спектра частот, линейного переноса его в более низкочастотную область. Необходимость такого преобразования возникает из-за того, что частоты, на которых работают спутники слишком высоки, чтобы передавать их по кабелю. Частоты порядка десятка гигагерц можно передавать по волноводу, но это очень неудобно. Как вы представляете себе квартиру с проведёнными трубами диаметром порядка 20мм?. Устанавливать ресиверы непосредственно на антенне - дело также неприемлемое и немного утопическое по самым разным причинам. На заре появления спутникового оборудования, особенно цифрового, стоимость комплекта была не по карману большинству жителей нашего региона.
Итак, спутниковая головка, или конвертор, решает проблему передачи полезного сигнала к спутниковому приёмнику. Для вещания ТВ-программ со спутника используется 2 диапазона. C-диапазон - это полоса частот от 3.4 до 4.2ГГц. Ku-диапазон - это полоса частот от 10.7 до 12.75ГГц. Ku-диапазон слишком широк, поэтому он разбит на 2 поддиапазона: нижний (10.7-11.7ГГц) и верхний (11.7-12.75ГГц). Конвертор Ku-диапазона имеет в своём составе два гетеродина для работы с обоими поддиапазонами. Как правило для верхнего поддиапазона используется гетеродин с частотой 10.6ГГц, а для нижнего - 9.75ГГц. Такие конверторы называются универсальными. Рассмотрим работу типового универсального конвертора подробнее.
Структурная схема конвертора Ku-диапазона:
Диаметр волновода подобран таким образом, чтобы волны нужной длины могли в нём распространяться без потерь. В конце волновода конвертора расположены 2 взаимноперпендикулярных зонда. Зонд представляет собой четвертьволновый штырь и работает как обычная антенна. Длина штыря составляет примерно 7.5мм. Один зонд принимает волны с вертикальной поляризацией, второй - с горизонтальной. Электрические сигналы с зондов подаются на раздельные усилительные каскады, собранные на малошумящих транзисторах. Как правило, это полевые транзисторы, которые в основном определяют шумовые характеристики всего конвертора. В одно и тоже время работает только один входной транзистор, который выбирается управляющим контроллером при помощи подачи напряжения смещения. Этот же контроллер управляет поддиапазонами, подавая питание первому или второму гетеродину. Верхний поддиапазон включается при подаче по линии питания непрерывного пилот-тона 22кГц амплитудой около 0.6В. Нужная поляризация включается в зависимости от величины питающего напряжения, за чем также следит контроллер, для чего в его составе имеется источник опорного напряжения.
Сигнал с первого каскада усиления подаётся на буферный усилительный каскад, с выхода которого сигнал подаётся на смеситель. На смеситель также заводится сигнал гетеродина. В результате нелинейных процессов в смесителе на выходе последнего возникает 2 спектра частот: суммарный и разностный. Суммарный спектр имеет очень большую частоту и фактически не имеет право на существование, а вот разностный спектр поступает на уилитель ПЧ, где ещё дополнительно усиливается, в том числе и для компенсации потерь на длинном фидере. При работе в нижнем поддиапазоне происходит преобразование по закону Fout=Fin-9.75ГГц = 950-1950МГц. При работе в верхнем поддиапазоне используется формула Fout=Fin-10.6ГГц = 1100-2150МГц. Диапазон частот 950-2150МГц вполне пригоден для передачи по коаксиальному кабелю на расстояния до 50м и даже более. Используется для этого кабель с фторопластовым пористым диэлектриком, так как этот материал имеет хорошие показатели в области таких частот. Использовать можно и обычный коаксиальный кабель с полиэтиленовым диэлектриком (для эфирного ТВ), но при небольших длинах и хорошем сигнале с запасом.
Попробуем разобрать какой-нибудь экземпляр современного универсального конвертора. В руки попался конвертер с маркировкой Lumax LX-LST40. Параметры конвертора типовые. Обратите внимание на коэффициент шума, здесь он составляет 0.3дБ. О шуме поговорим ниже.
Внешний вид головки:
После нехитрых механических операций конвертор был освобождён от пластмассового кожуха. Крышка на облучателе снимается потяжелее, поэтому её трогать не стали.
Внешний вид головки без кожуха:
Цельный алюминиевый корпус закрыт крышкой, которая тщательно загерметизирована каким-то веществом, которое напоминает очень тягучую и эласттичную резину.
Герметизация крышки конвертора:
Удаляется этот герметик крайне сложно, очень уж он пристал к металлу. После частичного удаления под герметиком обнаружилось 4 винта под шестигранник, которые и надо отвернуть. Под двумя неосвобождёнными пятнами герметика в середине крышки находятся регулировочные винты в объёмных резонаторах, при помощи которых можно подстроить частоты гетеродинов.
После удаления герметика:
Винты-саморезы вкручены прямо в металлическое основание конвертора и очень плохо поддаются выкручиванию. Мне пришлось высверлить их дрелью, так как отвёртка гнулась, а винты стояли на месте.
Крышка конвертора:
Рёбра на крышке примыкают к печатной плате, деля её на определённые сегменты. Чёрная губка на крышке находится над смесителем и является токопроводящей (тестером менее 10кОм). А вот и сама печатная плата.
Печатная плата в конверторе:
К основанию корпуса через отверстия в плате приклеены две фарфорообразных чашки. Они являются частью объёмного резонатора гетеродина. Слева расположен гетеродин на нижний поддиапазон, справа - на верхний. Рядом с этими резонаторами находятся биполярные транзисторы с маркировкой "T79" типа 2SC5508 производства NEC, и никаких там диодов Ганна. Слева сверху виден обыкновенный линейный стабилизатор на 8В. Вот обидно, сколько же энергии питания идёт просто на нагрев этого стабилизатора, особенно при работе на горизонтальной поляризации, когда питание составляет 17-18В. Получается, что больше половины. Но это типовое решение, никто ставить импульсный преобразователь сюда не будет. Слева видны два полевых транзистора в круглых корпусах с маркировкой "L" типа NE4210S01-T1 (NEC). Это входные транзисторы. Зонды подключены прямо к затворам этих транзисторов. Верхний транзистор - для горизонтального зонда. Типовой коэффициент шума таких транзисторов по паспорту составляет 0.5дБ, максимум - 0.7дБ. И спрашивается, где же заявленные 0.3дБ? Многие наверное замечали, что коэффициент шума на новых появляющихся в продаже головках постоянно падает, а вот разницы реальной не чувствуется. Уменьшить коэффициент шума не позволяют технологические ограничения при изготовлении транзисторов. Примерно в середине платы виднеется еще один полевой транзистор с маркировкой "V75" типа NE3503M04 (NEC) с шумом от 0.55 до 0.75дБ. Этот транзистор стоит между входными каскадами и смесителем и также не позволяет реализовать заявленные 0.3дБ. Смеситель находится справа внизу. Компонент, на котором он реализован, имеет маркировку FBNU4. Что он из себя представляет, мне не удалось выяснить. Ну а слева снизу мы видим управляющий контроллер производства Zetex с маркировкой ZNBG3113. Контроллер следит за напряжением питания и управляет поляризацией, поддиапазонами, имеет на борту преобразователь отрицательного напряжения для смещения переходов полевых транзисторов с каналом N-типа. Компания Zetex выпускает и другие подобные контроллеры для различных спутниковых головок (для твинов, например). Контроллер является аналоговым решением. F-разъём имеет подключение к плате по центру справа.
Печатная плата универсального конвертора:
Печатная плата имеет множество переходных отверстий. Ответственные участки покрыты антикоррозийным материалом с хорошей проводимостью.
Вид печатной платы с обратной стороны:
Упрощённая принципиальная электрическая схема конвертора Lumax LX-LST40
Для примера сравните плату другого конвертора того же производителя Lumax, модель LM-40S. По фото видно, что плата конвертора мало отличается от предыдущей, не считая расположения компонентов. Типовые узлы конвертора такие же, параметры деталей и конвертора в целом мало отличаются.
Lumax LM-40S
-
Administrator
- Сообщения: 161382
- Зарегистрирован: 27 июн 2011 19:11
- Пол: Мужской
- Зодиак:: Овен
- Страна:: Украина
- Имя: Роман
- Мой телевизор :: BRAVIS LED-39G5000 + T2 , BRAVIS LED-1697 bleck, Liberton D-LED 3225 ABHDR,
- Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Beelink W95 (2Гб/16Гб), X96 X4 (905X4/2GB/16GB)
- Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
- Благодарил (а): 7658 раз
- Поблагодарили: 26288 раз
ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ І ПРИСТРІЙ РАДІОМОВНИХ СУПУТНИКІВ
ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ І ПРИСТРІЙ РАДІОМОВНИХ СУПУТНИКІВ
Супутникове мовлення - передача радіомовних програм (телевізійних і звукових) від передавальних земних станцій до прийомних через космічну станцію (активний ретранслятор). Таким чином, супутникове мовлення - це окремий випадок супутникового зв'язку, яка відрізняється передачею певного класу симплексних повідомлень, що приймаються одночасно декількома земними станціями або більшою кількістю прийомних станцій (циркулярна передача).
ШСЗ складається з космічної платформи та корисного навантаження. Загальна маса супутника в 2500 ... 3000 кг, у той час як маса корисного навантаження становить 450 ... 500 кг. Конфігурація геостаціонарних супутників тісно пов'язана з радіотехнічними і конструктивними параметрами корисного навантаження (рис. 4.1; 4.2).
Конструкція ШСЗ повинна витримувати статичні і динамічні навантаження, що виникають при запуску ракети-носія, при включенні апогейного двигуна, і різного роду орбітальні обурення. Динамічні навантаження, що викликаються роботою стартовою установки, дуже великі і складаються з механічних і акустичних ударів і вібрацій, пов'язаних з роботою двигуна і виникають у процесі руху.
Зазвичай конструкція ШСЗ умовно ділиться на дві частини:
головну і допоміжну (або забезпечує).
Головну конструкцію (корпус) на ШСЗ виконують з легких алюмінієвих сплавів. Вона містить просту оболонку циліндричної або конічної форми з рамою або ребрами жорсткості, а також різні фасонні опори і перекладини для ніздрюватих панелей сонячної батареї, площин антен та інших пристроїв.
Допоміжна конструкція (платформа) включає двигуни корекції положення і стабілізації ШСЗ на орбіті, резервуари з запасом палива для них, систему терморегулювання та інші пристрої, що забезпечують нормальне функціонування ШСЗ на орбіті.
До космічної платформі пред'являється ряд вимог: висока ступінь утримання ШСЗ в заданій позиції на ДСО і стійкість його положення; висока точність наведення антен; тривалий термін служби на певній орбітальній позиції; відведення (розсіювання) тепла, що виділяється корисним навантаженням у вільний простір; підведення електричної енергії від сонячних батарей до радіотехнічної апаратури.
Система терморегулювання підтримує температуру ШСЗ в межах, відповідних для нормального функціонування апаратури. У космосі теплопередача відбувається головним чином в результаті випромінювання в вакуум. Для приладів ШСЗ вона відбувається через їх конструктивну зв'язок із зовнішніми випромінюючими радіаторами, постійна освітленість яких сильно обмежує місткість теплопередачі.
Зовнішні джерела теплової енергії, що впливають на ШСЗ, - це теплові випромінювання Сонця і Землі, а також відбита від освітленої частини Землі сонячна радіація. Ці дії мають різні спектральні і геометричні характеристики і тому не однаково поглинаються (сприймаються) поверхнею супутника.
Крім того, корисне навантаження складається, як правило, з підсистем з локалізованим (зосередженим) тепловиділенням, наприклад потужні підсилювачі на ЛБХ (лампа біжучої хвилі), клістронах і т. П.
Система терморегулювання на ШСЗ використовує жорсткозакріпленими оптичні сонячні відбивачі, спеціальні матеріали для створення легких поверхонь з високою теплопровідністю (берилій, магній), методи спеціального теплового кондиціонування.
Система контролю положення ШСЗ необхідна для утримання радіопроменя антени (або декількох антен) супутника на задані райони Землі.
Процес контролю положення ШСЗ на орбіті включає в себе наступні процедури: вимір положення супутника по датчикам: порівняння результатів вимірювання з необхідними значеннями; обчислення поправок, які повинні бути зроблені для зменшення помилок; введення цих поправок включенням в роботу відповідних рухових установок.
Існує кілька методів отримання даних по
крену ШСЗ і тангажу (вісь обертання стаціонарного супутника, паралельна осі Землі). Один із способів вимірювання і утримання ШСЗ, використовуваний в діапазоні Кі і дає високу точність, заснований на застосуванні спеціального пілот-променя, сформованого на земної станції і спрямованого в бік прийомної антени космічної станції. Цей сигнал фіксується і обробляється на борту для отримання інформації щодо безпосередньої орієнтації бортових антен. Вдобавок якщо пілот-сигнали подавати від двох досить рознесених земних станцій, то прямим виміром можна виявити помилку обертання радіопроменя, а потім усунути крен і тангаж ШСЗ.
Виявляється, що тільки теоретично при періоді звернення геостационарного супутника навколо Землі, рівного 24 год, і збігу напрямки своєї осі обертання з напрямком обертання Землі спостерігачеві ШСЗ представляється нерухомим. Насправді виникає неминуче відхилення реальних параметрів орбіти від ідеальних під впливом зовнішніх і внутрішніх дестабілізуючих факторів.
У першу чергу до них відносяться тяжіння Місяця і Сонця, аналогічні припливи і відпливи морів і океанів на Землі. Іншими факторами є: гравітаційний градієнт (різниця сил земного тяжіння, викликана різницею відстаней від центру маси Землі до різних частин ШСЗ); нерівності форми і нерівномірності поля сил тяжіння Землі; магнітне поле Землі; тиск сонячного випромінювання; некомпенсируемое руху внутрішніх двигунів, зубчастих передач, важелів. Всі сили, крім внутрішніх крутять моментів, хоча й малі, але чинять постійний вплив. Внутрішні крутний моменти великі, але є короткочасними.
В результаті перерахованих дестабілізуючих факторів супутник не може летіти з математичної орбіті. Геостаціонарний супутник постійно йде з ідеальною орбіти, здійснює коливальні рухи у вигляді «вісімки», т. Е. Відхиляється за широтою та довготою від точки стаціонарного стану.
На борту будь-якого супутника є рухові установки, які по командах оператора з Землі стабілізують його положення на ДСО. При необхідності за допомогою двигунів-штовхачів супутник змінює своє положення на орбіті в напрямках північ - південь і захід - схід. Саме для роботи двигунів корекції на борту супутника знаходиться певна кількість пального.
У деяких випадках пальне використовується для зміни позиції супутника на ДСО. Так, наприклад, російська
компанія «НТВ-Плюс» орендувала французький супутник TDF 2, який багато років перебував у позиції 19 ° W. За допомогою власної рухової установки супутник перемістився на позицію 36 ° Е, де вже перебували два ШСЗ ГАЛС цієї компанії. В результаті глядачі п'яти програм «НТВ-Плюс» з 1 листопада 1997 можуть дивитися їх з одного напрямку.
Наземна служба спостереження постійно працює не для того, щоб утримати супутник на ідеальній орбіті (це практично неможливо), а управляє ним так, щоб він залишався в допустимому вікні, т. Е. Йшов не більше ніж на певний кут від заданого положення на геостаціонарній орбіті над екватором. Регламент радіозв'язку рекомендує, щоб нестабільність положення сучасних геостаціонарних ШСЗ по довготі і широті не перевищувала ± 0,1 °. Розі 0,1 ° відповідає відстань близько 74 км.
Через маневрів орбіта геостаціонарних супутників буде не кругової, а злегка еліптичної. Геометричне відстань супутника від центру Землі коливається протягом доби - він наближається і віддаляється. При цьому перигей на 10 ... 20 км нижче, а апогей на 10 ... 20 км вище точного радіуса ДСО.
Траєкторія руху супутника є еліпсом, центр якого зміщений на 10 ... 20 км по радіусу від центру Землі назовні і на 20 ... 40 км в напрямках захід - схід. Цей еліпс називається відносної еліптичної орбітою. Його не слід плутати з майже круговим абсолютним еліпсом, за яким супутник рухається навколо Землі.
При контролі орбіти супутника вікно допуску використовується повністю, щоб мінімізувати витрату палива на збереження позиції. Щоб зменшити число коригувальних маневрів, допускається певна бовтанка супутників по довготі і широті протягом доби, так само як і певний дрейф в межах вікна допуску. При малому вікні допуску, як у супутника KOPERNIKUS, необхідні щотижневі корекції, при більшому - один раз на два тижні або ще рідше.
На рис. 4.3 наведена схема розміщення деяких телевізійних супутників на ДСО для вішання на Європейський регіон. У позиції 36 ° Е знаходяться три супутника: GALS 1, GALS 2 і TDF 2; у позиції 19,2 ° Е - шість супутників ASTRA (1A ... 1G); у позиції 13 ° Е - п'ять супутників НОТ BIRD і один супутник EUTELSAT II F1.
Супутники не дуже великі, а в космосі багато місця, і статистично шанси зіткнення таких об'єктів між собою здаються незначними. Інженери, однак, хочуть мати повну гарантію.
Керуючи супутниками у вузькому вікні допуску, фахівці стежать за тим, щоб на відносній еліптичній орбіті супутники знаходилися в протилежних точках. Якщо супутник 1 розташований в ближній до Землі точці, супутник 2 знаходиться в далекій від Землі точці. Через 6:00 супутник 1 виявиться в східній точці щодо еліптичної орбіти, а його партнер - у західній. Інакше кажучи, обидва супутника динамічно розділені.
Через неминучих помилок при виконанні маневрів і визначенні орбіти супутники рухаються по які абсолютно однаковим траєкторіях і не зовсім у фазі. З цієї причини число супутників, які можна розмістити у вікні допуску, обмежена. Сьогоднішня техніка дозволяє безпечно утримувати у вікні 0,1 ° від чотирьох до шести супутників. З використанням бортових вимірювань на супутниках їх кількість у вікні допуску буде збільшуватися.
Керуючий центр враховує і нахил відносної еліптичної орбіти відносно екваторіальній площині Землі. Цей ступінь свободи дозволяє ще безпечніше утримувати супутники у вікні допуску, так як навіть при смешениях окремих відносних орбіт в східно-західному напрямку супутники постійно залишаються на видаленні.
На борту супутника можуть бути встановлені автономні пристрої стабілізації становища на ДСО. Існує два основних способи стабілізації геостационарного супутника: стабілізація обертанням і тривісна, або безпосередня, стабілізація.
Стабілізація обертанням - найпростіший вид стабілізації ШСЗ в просторі за рахунок обертання частини ШСЗ з частотою 80 ... 100 об / хв. При цьому з'являються Гіроскопічна жорсткість і стабілізація кутового положення, що характеризується орієнтацією осі обертання. Корекція положення ШСЗ може бути виконана шляхом періодичних включень двигуна малої тяги, так як обурюють фактори знижують частоту обертання частини супутника, впливають на напрямок осі обертання.
Більш широке поширення отримали ІЗС подвійного обертання, коли в конструкції супутника використовуються обертовий барабан і протівовращательная платформа, т. Е. Напрямок обертання платформи постійно протилежно напрямку обертання барабана. За рахунок цього платформа має майже нульову кутову швидкість, займає стабільне положення на ДСО.
Тривісна стабілізація здійснюється шляхом управління кутовим положенням супутника щодо кожної з його осей. Таке управління виконується в результаті безпосереднього вимірювання кутових переміщень щодо всіх трьох осей, або за рахунок застосування приладів з кінетичним моментом, наприклад типу маховика, який діє одночасно як гіроскоп і стабілізатор обертання. Швидкохідний обертається маховик дозволяє утримувати напрямок на Сонце панелей сонячних батарей, забезпечуючи гіроскопічну жорсткість однієї, двох або трьох осей ШСЗ. Для підтримки постійної орієнтації супутника в умовах збурень, які завжди мають місце на ДСО, ці прилади забезпечуються чутливими елементами і датчиками.
Найбільш широкого поширення набули супутники з обертовим маховиком, який завдяки гіроскопічним властивостям стабілізує одну вісь супутника. Управління орієнтацією таких супутників здійснюється зміною швидкості обертання маховика, епізодичного використання двигуна малої тяги та стабілізації для підтримки постійної орієнтації осі власного обертання маховика.
Залежно від кількості приймачів активних ретрансляторів та інших пристроїв апаратура геостационарного супутника споживає 6 ... 7 кВт.
Батареї ШСЗ завжди звернені до Сонця, їх ніщо і ніколи не зможе затінити, завдяки чому апаратура ШСЗ безперебійно отримує необхідну кількість електричної енергії (рис. 4.4).
Фотоелектричні сонячні батареї роками служать основним засобом перетворення сонячної енергії в електричну для живлення пристроїв ШСЗ. Перетворювачами є напівпровідникові фотоелементи, послідовно-паралельне з'єднання яких і утворює сонячну батарею. Останню виконують у вигляді декількох панелей загальною площею до 20 м ^ 2, що мають до 8000 фотоелементів. Типова потужність на одиницю площі знаходиться в межах 10 ... 110 Вт / м ^ 2 із середнім ККД = 7 ... 11%, в кращих зразках - до 15% (максимальний теоретичний - 25%). Кожен фотоелемент розвиває ЕРС, рівну 0,3 ... 0,4 В (рис. 4.5).
Розглянемо основні елементи радіотехнічного комплексу космічної станції, що входить в систему супутникового мовлення (зв'язку). Цей комплекс складається з антен, приймачів і бортового ретранслятора.
На відміну від земних станцій, які мають у своєму складі одну антену, на борту ШСЗ зазвичай встановлюють кілька передавальних і приймальних антен. Це пояснюється необхідністю формування різних зон обслужива-
ня, приводу у відповідність випромінювання антен з розміщенням земних станцій на поверхні Землі (щоб не розсіювати енергію марно на ті райони, де вона не використовується або для яких не призначена). На рис. 4.4 добре видно чотири антени: більшого діаметра - прийомні, меншого - передають.
Залежно від ширини діаграми спрямованості бортових антен ШСЗ утворюється зона покриття (частина поверхні земної кулі), в межах якої забезпечується рівень сигналів від супутника, необхідний для їх прийому з заданим якістю, а також гарантується здатність прийому на вході ШСЗ сигналів від земної станції, що володіють певної еквівалентної ізотропно-випромінюваної потужністю (ЕІВП - твір потужності передавача на коефіцієнт посилення антени в смузі передачі відносно ізотропного (ненаправленої) антени).
Зона покриття визначається не тільки шириною діаграми спрямованості антени ШСЗ, але й особливостями геометричних побудов, що виникають при перетині поверхні Землі конусом променя антени. Форма цього перерізу залежить від точки розміщення ШСЗ, точки прицілювання - точки перетину осі головної пелюстки діаграми спрямованості антени ШСЗ із земною поверхнею. Наприклад, точка прицілювання російських супутників ГАЛС знаходиться між Москвою і Саратовим.
Енергія, яка приймається з супутника, визначається потужністю на конкретну площу, наприклад мкВт / м ^ 2. З
цього можна зробити висновок, що чим з більшої площі ми будемо знімати сигнал, який приходить з ШСЗ, тим більшу корисну потужність зможемо використовувати. Однак це потужність невелика, вона знаходиться на рівні космічних і теплових шумів. Тому корисний сигнал необхідно приймати з такої площі і з тієї точки простору, від якої він буде перевищувати навколишні шуми і шуми самого приймача. Якщо на антені не встановлений підсилювач, який зміг би здійснити посилення сигналів на частоті передавача супутника (що в аматорських умовах зробити практично вельми складно), то діаметр приймальної параболічної антени повинен бути порядку 1,8 ... 2,0 м.
Таким чином, зона обслуговування супутника залежить від розмірів прийомної антени: чим більше діаметр антени, тим більша зона обслуговування. На рис. 4.6 близько меж зон обслуговування вказані діаметри приймальних антен в метрах (велика величина - для прийому телевізійних сигналів, менша-г-для прийому радіомовних сигналів).
Зона прийому може бути ще більшою, якщо знизити вимоги до надійності якісного прийому. Загасання сантиметрових хвиль, на яких ведеться супутникове вішання, залежить від стану атмосфери: сніг, дощ, туман значно послаблюють сигнал, що приймається ..
Доцільно розглянути деякі теоретичні відомості, які дозволяють оцінити можливості прийому телевізійних сигналів з ІЗС на основі енергетичних співвідношень.
Зазвичай вже відома потужність бортового ретранслятора ШСЗ у вигляді ЕІВП в заданому напрямку. Наприклад, у системі «Москва» ЕІВП дорівнює 43 дБВт, а в системі ASTRA (Люксембург) - більше 50 дБВт в центрі приймальні зони. Приймальні зоною вважається ділянка поверхні Землі, на межах якого рівень сигналу зменшується на 3 дБ у порівнянні з центром.
Загасання сигналу у вільному просторі L (дБ) визначається за формулою
В інтервалі частот 11 ... 12 ГГц загасання сигналу досягає 205 ... 207 дБ. Причому для забезпечення необхідної кількості прийоми протягом 99% часу при розрахунках необхідно збільшити загасання на 4 ... 5 дБ (з урахуванням дії атмосферних опадів).
Посилення параболічної антени G (дБ) обчислюють за виразом
де D - діаметр приймальної антени; Ка - коефіцієнт використання поверхні (КВП) дзеркала антени (зазвичай середнє значення дорівнює 0,6).
Отже, рівень потужності сигналу Рс (дБВт) на вході приймача можна знайти за наступним співвідношенням:
Pс = ЕІВП - L + G.
Якщо відома щільність потоку потужності сигналу у поверхні Землі, то потужність сигналу визначають множенням цієї щільності потоку на ефективну площу поверхні дзеркала параболічної антени.
Приймальні супутникові установки мають смугу пропускання 25 ... 37 МГц. Вони обладнані вхідними малошумящими підсилювачами з температурою шуму Тш 120 ... 130 К і
антенами, температура шуму яких дорівнює 50 ... 70 К. Знаючи сумарну шумову температуру і смугу пропускання, можна визначити потужність шуму Рш (Вт) на вході приймача:
Звуженням смуги зловживати не слід, оскільки при її зменшенні до 12 ... 14 МГц і менше починає зникати звуковий супровід, сигнал якого зазвичай передається на поднесушей частоті 5,5 ... 8,0 МГц. Потім пропадає кольоровість, поднесущие сигналів якої знаходяться в інтервалі 4,2 ??... 4,5 МГц, і, нарешті, істотно втрачається чіткість з появою інших спотворень.
Сигнал, прийнятий антеною космічної станції, надходить на вхідний пристрій (1), в якості якого на ШСЗ застосовують підсилювачі на малошумящих лампах біжучої хвилі (ЛБХ) або транзисторах. У змішувачі (2) за допомогою гетеродина здійснюється перетворення прийнятого сигналу в сигнал проміжної частоти, який посилюється в пристрої (3) (рис. 4.7).
На бортовому ретрансляторі космічної станції можуть використовуватися пристрої поділу, комутації, об'єднання сигналів (4), мета яких - подавати сигнали, адресовані тим чи іншим земним станціям, на передавальні антени з відповідною зоною обслуговування. Комутація сигналів може здійснюватися в межах як одного стовбура, так і декількох стовбурів.
Стовбуром ретранслятора або земної станції супутникового зв'язку називають приймально тракт, в якому радіосигнал (радіосигнали) проходить через загальні підсилювальні елементи (загальний вихідний каскад передавача) в деякій
виділеної стовбуру загальній смузі частот. Очевидна деяка умовність такого визначення, у всякому разі для земних станцій. Так, кілька стовбурів можуть мати спільні елементи - антену, хвилепровідий тракт, малошумяшій вхідний підсилювач. З іншого боку, на земної станції смуга одного стовбура може поділятися фільтрами для наступного детектування сигналів від різних земних станцій, що проходять через загальний стовбур ШСЗ.
Більш чітке значення поняття «ствол» зберігається для бортового ретранслятора. Діапазон частот, в якому працює система зв'язку, прийнято розділяти на деякі ділянки смуги (шириною 35 ... 40, 80 ... 120 МГц), посилення сигналів в яких здійснюється окремим трактом - стовбуром. В даний час замість поняття «ствол» використовують визначення «транспондер».
Число транспондерів, одночасно діючих на ШСЗ, становить зазвичай від 6 до 12, досягаючи на найбільш потужних ШСЗ кількох десятків. Сигнали цих транспондерів розділяються за частотою, простору і поляризації. Числом транспондерів, їх смугою пропускання і ЕІВП визначається в основному найважливіший сумарний показник ШСЗ - його пропускна здатність, т. Е. Число організованих через ШСЗ каналів - телефонних і радіотелевізійних. Пропускна здатність, по суті, є характеристикою системи, а не ШСЗ.
Пропускна здатність транспондера ШСЗ залежить в деякій мірі не тільки від основних показників - смуги пропускання і ЕІВП, але і від інших параметрів, що визначають спотворення переданих сигналів - лінійності амплітудної характеристики, величини AM - ФМ перетворення та ін. Ці параметри впливають на взаємні перешкоди між сигналами різних земних станцій, на достовірність прийому сигналів і тим самим на енергетичні втрати, зумовлені проходженням сигналів через неідеальний тракт бортового ретранслятора ШСЗ.
Після комутатора (4) сигнал надходить на підсилювач (2), змішувач (5), на крайовий підсилювач потужності (6) і передавальну антену. На схемі не показані резервні елементи та пристрої перемикання на резерв. Ці пристрої досить складні, оскільки ступінь резервування різна для кожного елемента тракту в залежності від його надійності, важливості для життєздатності ШСЗ, тривалості терміну служби (рис. 4.7).
У навколоземному просторі на висотах ДСО супутник піддається впливу ряду факторів космічного середовища, що скорочують термін його служби. У найважчих умовах експлуатуються пристрої, елементи і матеріали, розташовані поза герметичних відсіків на зовнішній поверхні ШСЗ. Прилади, що знаходяться всередині ШСЗ (в гермо-
контейнерах), головним чином «атакує» проникаюча радіація - корпускулярні випромінювання великої енергії: космічні промені, зокрема важкі ядра. Найбільш інтенсивними первинними факторами, що впливають на зовнішню поверхню ШСЗ і його працездатність, є космічний вакуум, потоки плазми, корпускулярні і магнітні випромінювання, мікрометеорити. Вони сприяють створенню власної атмосфери ШСЗ і його електризації на ДСО.
Власна атмосфера виникає через зміни космічного вакууму самим ШСЗ за рахунок ерозії матеріалів з ??негерметизованих поверхонь супутника, неминучих витоків газу та його конденсату з герметизованих відсіків, вихлопних продуктів ракетних двигунів (гази, частинки незгорілого палива).
Власна атмосфера змінює фізичні та хімічні характеристики космічного простору поблизу ШСЗ. Крім того, іони, атоми і молекули власної атмосфери, осідаючи на зовнішніх поверхнях функціональних елементів бортової апаратури, утворюють плівку забруднення, яка під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця, потоку частинок (протонів, електронів і т. П.), Тепла може збільшитися. У результаті створюються специфічні умови для роботи апаратури ШСЗ або окремих його вузлів, як правило, порушують її нормальне функціонування. Це стосується бортового радіоелектронного обладнання, встановленого в негерметизованих відсіках або на зовнішній поверхні ШСЗ. Характеристики елементів сонячних батарей погіршуються через деградації в структурі напівпровідників, що з'являється внаслідок їх бомбардування електронами і протонами космічного простору. На ДСО основною причиною зниження характеристик елементів батарей є «бомбардування» їх протонами, причому найбільша інтенсивність впливу спостерігається під час спалахів на Сонці. Оскільки спалаху носять циклічний характер, реальний термін служби сонячних елементів залежить від часу запуску ШСЗ. Для захисту від радіації сонячних елементів їх, наприклад, покривають рідким кварцом або мікроплівкою з добавкою церію.
На висотах ДСО на поверхні ШСЗ накопичується електричний заряд, що створює різницю потенціалів до 20 кВ, яка може викликати пробою або утворення електричної дуги в вакуумі, так як багато матеріалів не можуть витримувати такі великі напруги. Ці явища в свою чергу, призводять до виникнення електромагнітних завад в різних електричних ланцюгах ШСЗ, які впливають як на вхідний приймальне обладнання, так і безпосередньо на ланцюгу комутації та управління. Спостерігалися випадки повного виходу з ладу напівпровідникових
елементів. Крім того, явища, пов'язані з виникненням електричної дуги між окремими частинами ШСЗ, призводять до термічного розкладання теплозахисного покриття, т. Е. Випаровуванню або вигорання матеріалу., (Алюмінію), що входить до складу покриття, до забруднення поверхні ШСЗ продуктами випаровування, додатково порушуючи нормальне функціонування світлочутливих приладів орієнтації і датчиків тиску.
Для усунення впливу електризації ШСЗ на роботу його обладнання приймають наступні конструктивно-технологічні заходи: заземляют всі вузли обладнання та кабелів на основну несучу платформу; в конструкції ШСЗ вибирають правильне поєднання металевих і діелектричних поверхонь з точки зору рівномірного розподілу потенціалів по всій поверхні; зменшують площі діелектричних матеріалів на зовнішній поверхні ШСЗ або застосовують спеціальні прозорі і провідні покриття; зменшують число різних отворів і щілин в конструкції для обмеження проникнення зарядів всередину корпусу ШСЗ, ретельно екранують електронні ланцюги від впливу електричних і магнітних полів в широкому частотному і амплитудном інтервалах; розробляють електронні схеми, стійкі до впливу широкого спектру електромагнітних завад.
На борту будь-якого супутника є рухові установки, які по командах оператора з Землі стабілізують його положення на орбіті. Термін експлуатації супутника обмежений кількістю пального для двигунів корекції, яке він може взяти з собою на борт. Залежно від типу супутника його «життєдіяльність» становить від 7 до 12 ... 15 років. Після закінчення цього періоду на залишках пального по команді з Землі супутник виводиться на так звану «цвинтарну орбіту».
Ця орбіта знаходиться приблизно на 200 км вище геостаціонарної. Тут відпрацювали супутники вже не представляють небезпеки для діючих ШСЗ на ДСО. Крім того, перебуваючи на новій орбіті, супутники поступово віддаляються від Землі, тоді як перебуваючи на орбіті нижче геостаціонарній, вони наближалися б до нашої планети.
Однак не завжди причиною «загибелі» супутника буває закінчення запасу пального. Наприклад, 17 листопада 1995 в 17 год 25 хв за московським часом ракетою-носієм «Протон» з космодрому Байконур був виведений на ДСО супутник ГАЛС-1. На його борту були встановлені два ретранслятора потужністю 85 і 45 Вт. На жаль, передавач потужністю 85 Вт не витримав тестових випробувань і вийшов з ладу. Глядачі програми «НТВ-Плюс» так і не почули новин з орбіти, хоча планований термін роботи ретранслятора на ШСЗ становив 7,5 років.
Супутникове мовлення - передача радіомовних програм (телевізійних і звукових) від передавальних земних станцій до прийомних через космічну станцію (активний ретранслятор). Таким чином, супутникове мовлення - це окремий випадок супутникового зв'язку, яка відрізняється передачею певного класу симплексних повідомлень, що приймаються одночасно декількома земними станціями або більшою кількістю прийомних станцій (циркулярна передача).
ШСЗ складається з космічної платформи та корисного навантаження. Загальна маса супутника в 2500 ... 3000 кг, у той час як маса корисного навантаження становить 450 ... 500 кг. Конфігурація геостаціонарних супутників тісно пов'язана з радіотехнічними і конструктивними параметрами корисного навантаження (рис. 4.1; 4.2).
Конструкція ШСЗ повинна витримувати статичні і динамічні навантаження, що виникають при запуску ракети-носія, при включенні апогейного двигуна, і різного роду орбітальні обурення. Динамічні навантаження, що викликаються роботою стартовою установки, дуже великі і складаються з механічних і акустичних ударів і вібрацій, пов'язаних з роботою двигуна і виникають у процесі руху.
Зазвичай конструкція ШСЗ умовно ділиться на дві частини:
головну і допоміжну (або забезпечує).
Головну конструкцію (корпус) на ШСЗ виконують з легких алюмінієвих сплавів. Вона містить просту оболонку циліндричної або конічної форми з рамою або ребрами жорсткості, а також різні фасонні опори і перекладини для ніздрюватих панелей сонячної батареї, площин антен та інших пристроїв.
Допоміжна конструкція (платформа) включає двигуни корекції положення і стабілізації ШСЗ на орбіті, резервуари з запасом палива для них, систему терморегулювання та інші пристрої, що забезпечують нормальне функціонування ШСЗ на орбіті.
До космічної платформі пред'являється ряд вимог: висока ступінь утримання ШСЗ в заданій позиції на ДСО і стійкість його положення; висока точність наведення антен; тривалий термін служби на певній орбітальній позиції; відведення (розсіювання) тепла, що виділяється корисним навантаженням у вільний простір; підведення електричної енергії від сонячних батарей до радіотехнічної апаратури.
Система терморегулювання підтримує температуру ШСЗ в межах, відповідних для нормального функціонування апаратури. У космосі теплопередача відбувається головним чином в результаті випромінювання в вакуум. Для приладів ШСЗ вона відбувається через їх конструктивну зв'язок із зовнішніми випромінюючими радіаторами, постійна освітленість яких сильно обмежує місткість теплопередачі.
Зовнішні джерела теплової енергії, що впливають на ШСЗ, - це теплові випромінювання Сонця і Землі, а також відбита від освітленої частини Землі сонячна радіація. Ці дії мають різні спектральні і геометричні характеристики і тому не однаково поглинаються (сприймаються) поверхнею супутника.
Крім того, корисне навантаження складається, як правило, з підсистем з локалізованим (зосередженим) тепловиділенням, наприклад потужні підсилювачі на ЛБХ (лампа біжучої хвилі), клістронах і т. П.
Система терморегулювання на ШСЗ використовує жорсткозакріпленими оптичні сонячні відбивачі, спеціальні матеріали для створення легких поверхонь з високою теплопровідністю (берилій, магній), методи спеціального теплового кондиціонування.
Система контролю положення ШСЗ необхідна для утримання радіопроменя антени (або декількох антен) супутника на задані райони Землі.
Процес контролю положення ШСЗ на орбіті включає в себе наступні процедури: вимір положення супутника по датчикам: порівняння результатів вимірювання з необхідними значеннями; обчислення поправок, які повинні бути зроблені для зменшення помилок; введення цих поправок включенням в роботу відповідних рухових установок.
Існує кілька методів отримання даних по
крену ШСЗ і тангажу (вісь обертання стаціонарного супутника, паралельна осі Землі). Один із способів вимірювання і утримання ШСЗ, використовуваний в діапазоні Кі і дає високу точність, заснований на застосуванні спеціального пілот-променя, сформованого на земної станції і спрямованого в бік прийомної антени космічної станції. Цей сигнал фіксується і обробляється на борту для отримання інформації щодо безпосередньої орієнтації бортових антен. Вдобавок якщо пілот-сигнали подавати від двох досить рознесених земних станцій, то прямим виміром можна виявити помилку обертання радіопроменя, а потім усунути крен і тангаж ШСЗ.
Виявляється, що тільки теоретично при періоді звернення геостационарного супутника навколо Землі, рівного 24 год, і збігу напрямки своєї осі обертання з напрямком обертання Землі спостерігачеві ШСЗ представляється нерухомим. Насправді виникає неминуче відхилення реальних параметрів орбіти від ідеальних під впливом зовнішніх і внутрішніх дестабілізуючих факторів.
У першу чергу до них відносяться тяжіння Місяця і Сонця, аналогічні припливи і відпливи морів і океанів на Землі. Іншими факторами є: гравітаційний градієнт (різниця сил земного тяжіння, викликана різницею відстаней від центру маси Землі до різних частин ШСЗ); нерівності форми і нерівномірності поля сил тяжіння Землі; магнітне поле Землі; тиск сонячного випромінювання; некомпенсируемое руху внутрішніх двигунів, зубчастих передач, важелів. Всі сили, крім внутрішніх крутять моментів, хоча й малі, але чинять постійний вплив. Внутрішні крутний моменти великі, але є короткочасними.
В результаті перерахованих дестабілізуючих факторів супутник не може летіти з математичної орбіті. Геостаціонарний супутник постійно йде з ідеальною орбіти, здійснює коливальні рухи у вигляді «вісімки», т. Е. Відхиляється за широтою та довготою від точки стаціонарного стану.
На борту будь-якого супутника є рухові установки, які по командах оператора з Землі стабілізують його положення на ДСО. При необхідності за допомогою двигунів-штовхачів супутник змінює своє положення на орбіті в напрямках північ - південь і захід - схід. Саме для роботи двигунів корекції на борту супутника знаходиться певна кількість пального.
У деяких випадках пальне використовується для зміни позиції супутника на ДСО. Так, наприклад, російська
компанія «НТВ-Плюс» орендувала французький супутник TDF 2, який багато років перебував у позиції 19 ° W. За допомогою власної рухової установки супутник перемістився на позицію 36 ° Е, де вже перебували два ШСЗ ГАЛС цієї компанії. В результаті глядачі п'яти програм «НТВ-Плюс» з 1 листопада 1997 можуть дивитися їх з одного напрямку.
Наземна служба спостереження постійно працює не для того, щоб утримати супутник на ідеальній орбіті (це практично неможливо), а управляє ним так, щоб він залишався в допустимому вікні, т. Е. Йшов не більше ніж на певний кут від заданого положення на геостаціонарній орбіті над екватором. Регламент радіозв'язку рекомендує, щоб нестабільність положення сучасних геостаціонарних ШСЗ по довготі і широті не перевищувала ± 0,1 °. Розі 0,1 ° відповідає відстань близько 74 км.
Через маневрів орбіта геостаціонарних супутників буде не кругової, а злегка еліптичної. Геометричне відстань супутника від центру Землі коливається протягом доби - він наближається і віддаляється. При цьому перигей на 10 ... 20 км нижче, а апогей на 10 ... 20 км вище точного радіуса ДСО.
Траєкторія руху супутника є еліпсом, центр якого зміщений на 10 ... 20 км по радіусу від центру Землі назовні і на 20 ... 40 км в напрямках захід - схід. Цей еліпс називається відносної еліптичної орбітою. Його не слід плутати з майже круговим абсолютним еліпсом, за яким супутник рухається навколо Землі.
При контролі орбіти супутника вікно допуску використовується повністю, щоб мінімізувати витрату палива на збереження позиції. Щоб зменшити число коригувальних маневрів, допускається певна бовтанка супутників по довготі і широті протягом доби, так само як і певний дрейф в межах вікна допуску. При малому вікні допуску, як у супутника KOPERNIKUS, необхідні щотижневі корекції, при більшому - один раз на два тижні або ще рідше.
На рис. 4.3 наведена схема розміщення деяких телевізійних супутників на ДСО для вішання на Європейський регіон. У позиції 36 ° Е знаходяться три супутника: GALS 1, GALS 2 і TDF 2; у позиції 19,2 ° Е - шість супутників ASTRA (1A ... 1G); у позиції 13 ° Е - п'ять супутників НОТ BIRD і один супутник EUTELSAT II F1.
Супутники не дуже великі, а в космосі багато місця, і статистично шанси зіткнення таких об'єктів між собою здаються незначними. Інженери, однак, хочуть мати повну гарантію.
Керуючи супутниками у вузькому вікні допуску, фахівці стежать за тим, щоб на відносній еліптичній орбіті супутники знаходилися в протилежних точках. Якщо супутник 1 розташований в ближній до Землі точці, супутник 2 знаходиться в далекій від Землі точці. Через 6:00 супутник 1 виявиться в східній точці щодо еліптичної орбіти, а його партнер - у західній. Інакше кажучи, обидва супутника динамічно розділені.
Через неминучих помилок при виконанні маневрів і визначенні орбіти супутники рухаються по які абсолютно однаковим траєкторіях і не зовсім у фазі. З цієї причини число супутників, які можна розмістити у вікні допуску, обмежена. Сьогоднішня техніка дозволяє безпечно утримувати у вікні 0,1 ° від чотирьох до шести супутників. З використанням бортових вимірювань на супутниках їх кількість у вікні допуску буде збільшуватися.
Керуючий центр враховує і нахил відносної еліптичної орбіти відносно екваторіальній площині Землі. Цей ступінь свободи дозволяє ще безпечніше утримувати супутники у вікні допуску, так як навіть при смешениях окремих відносних орбіт в східно-західному напрямку супутники постійно залишаються на видаленні.
На борту супутника можуть бути встановлені автономні пристрої стабілізації становища на ДСО. Існує два основних способи стабілізації геостационарного супутника: стабілізація обертанням і тривісна, або безпосередня, стабілізація.
Стабілізація обертанням - найпростіший вид стабілізації ШСЗ в просторі за рахунок обертання частини ШСЗ з частотою 80 ... 100 об / хв. При цьому з'являються Гіроскопічна жорсткість і стабілізація кутового положення, що характеризується орієнтацією осі обертання. Корекція положення ШСЗ може бути виконана шляхом періодичних включень двигуна малої тяги, так як обурюють фактори знижують частоту обертання частини супутника, впливають на напрямок осі обертання.
Більш широке поширення отримали ІЗС подвійного обертання, коли в конструкції супутника використовуються обертовий барабан і протівовращательная платформа, т. Е. Напрямок обертання платформи постійно протилежно напрямку обертання барабана. За рахунок цього платформа має майже нульову кутову швидкість, займає стабільне положення на ДСО.
Тривісна стабілізація здійснюється шляхом управління кутовим положенням супутника щодо кожної з його осей. Таке управління виконується в результаті безпосереднього вимірювання кутових переміщень щодо всіх трьох осей, або за рахунок застосування приладів з кінетичним моментом, наприклад типу маховика, який діє одночасно як гіроскоп і стабілізатор обертання. Швидкохідний обертається маховик дозволяє утримувати напрямок на Сонце панелей сонячних батарей, забезпечуючи гіроскопічну жорсткість однієї, двох або трьох осей ШСЗ. Для підтримки постійної орієнтації супутника в умовах збурень, які завжди мають місце на ДСО, ці прилади забезпечуються чутливими елементами і датчиками.
Найбільш широкого поширення набули супутники з обертовим маховиком, який завдяки гіроскопічним властивостям стабілізує одну вісь супутника. Управління орієнтацією таких супутників здійснюється зміною швидкості обертання маховика, епізодичного використання двигуна малої тяги та стабілізації для підтримки постійної орієнтації осі власного обертання маховика.
Залежно від кількості приймачів активних ретрансляторів та інших пристроїв апаратура геостационарного супутника споживає 6 ... 7 кВт.
Батареї ШСЗ завжди звернені до Сонця, їх ніщо і ніколи не зможе затінити, завдяки чому апаратура ШСЗ безперебійно отримує необхідну кількість електричної енергії (рис. 4.4).
Фотоелектричні сонячні батареї роками служать основним засобом перетворення сонячної енергії в електричну для живлення пристроїв ШСЗ. Перетворювачами є напівпровідникові фотоелементи, послідовно-паралельне з'єднання яких і утворює сонячну батарею. Останню виконують у вигляді декількох панелей загальною площею до 20 м ^ 2, що мають до 8000 фотоелементів. Типова потужність на одиницю площі знаходиться в межах 10 ... 110 Вт / м ^ 2 із середнім ККД = 7 ... 11%, в кращих зразках - до 15% (максимальний теоретичний - 25%). Кожен фотоелемент розвиває ЕРС, рівну 0,3 ... 0,4 В (рис. 4.5).
Розглянемо основні елементи радіотехнічного комплексу космічної станції, що входить в систему супутникового мовлення (зв'язку). Цей комплекс складається з антен, приймачів і бортового ретранслятора.
На відміну від земних станцій, які мають у своєму складі одну антену, на борту ШСЗ зазвичай встановлюють кілька передавальних і приймальних антен. Це пояснюється необхідністю формування різних зон обслужива-
ня, приводу у відповідність випромінювання антен з розміщенням земних станцій на поверхні Землі (щоб не розсіювати енергію марно на ті райони, де вона не використовується або для яких не призначена). На рис. 4.4 добре видно чотири антени: більшого діаметра - прийомні, меншого - передають.
Залежно від ширини діаграми спрямованості бортових антен ШСЗ утворюється зона покриття (частина поверхні земної кулі), в межах якої забезпечується рівень сигналів від супутника, необхідний для їх прийому з заданим якістю, а також гарантується здатність прийому на вході ШСЗ сигналів від земної станції, що володіють певної еквівалентної ізотропно-випромінюваної потужністю (ЕІВП - твір потужності передавача на коефіцієнт посилення антени в смузі передачі відносно ізотропного (ненаправленої) антени).
Зона покриття визначається не тільки шириною діаграми спрямованості антени ШСЗ, але й особливостями геометричних побудов, що виникають при перетині поверхні Землі конусом променя антени. Форма цього перерізу залежить від точки розміщення ШСЗ, точки прицілювання - точки перетину осі головної пелюстки діаграми спрямованості антени ШСЗ із земною поверхнею. Наприклад, точка прицілювання російських супутників ГАЛС знаходиться між Москвою і Саратовим.
Енергія, яка приймається з супутника, визначається потужністю на конкретну площу, наприклад мкВт / м ^ 2. З
цього можна зробити висновок, що чим з більшої площі ми будемо знімати сигнал, який приходить з ШСЗ, тим більшу корисну потужність зможемо використовувати. Однак це потужність невелика, вона знаходиться на рівні космічних і теплових шумів. Тому корисний сигнал необхідно приймати з такої площі і з тієї точки простору, від якої він буде перевищувати навколишні шуми і шуми самого приймача. Якщо на антені не встановлений підсилювач, який зміг би здійснити посилення сигналів на частоті передавача супутника (що в аматорських умовах зробити практично вельми складно), то діаметр приймальної параболічної антени повинен бути порядку 1,8 ... 2,0 м.
Таким чином, зона обслуговування супутника залежить від розмірів прийомної антени: чим більше діаметр антени, тим більша зона обслуговування. На рис. 4.6 близько меж зон обслуговування вказані діаметри приймальних антен в метрах (велика величина - для прийому телевізійних сигналів, менша-г-для прийому радіомовних сигналів).
Зона прийому може бути ще більшою, якщо знизити вимоги до надійності якісного прийому. Загасання сантиметрових хвиль, на яких ведеться супутникове вішання, залежить від стану атмосфери: сніг, дощ, туман значно послаблюють сигнал, що приймається ..
Доцільно розглянути деякі теоретичні відомості, які дозволяють оцінити можливості прийому телевізійних сигналів з ІЗС на основі енергетичних співвідношень.
Зазвичай вже відома потужність бортового ретранслятора ШСЗ у вигляді ЕІВП в заданому напрямку. Наприклад, у системі «Москва» ЕІВП дорівнює 43 дБВт, а в системі ASTRA (Люксембург) - більше 50 дБВт в центрі приймальні зони. Приймальні зоною вважається ділянка поверхні Землі, на межах якого рівень сигналу зменшується на 3 дБ у порівнянні з центром.
Загасання сигналу у вільному просторі L (дБ) визначається за формулою
В інтервалі частот 11 ... 12 ГГц загасання сигналу досягає 205 ... 207 дБ. Причому для забезпечення необхідної кількості прийоми протягом 99% часу при розрахунках необхідно збільшити загасання на 4 ... 5 дБ (з урахуванням дії атмосферних опадів).
Посилення параболічної антени G (дБ) обчислюють за виразом
де D - діаметр приймальної антени; Ка - коефіцієнт використання поверхні (КВП) дзеркала антени (зазвичай середнє значення дорівнює 0,6).
Отже, рівень потужності сигналу Рс (дБВт) на вході приймача можна знайти за наступним співвідношенням:
Pс = ЕІВП - L + G.
Якщо відома щільність потоку потужності сигналу у поверхні Землі, то потужність сигналу визначають множенням цієї щільності потоку на ефективну площу поверхні дзеркала параболічної антени.
Приймальні супутникові установки мають смугу пропускання 25 ... 37 МГц. Вони обладнані вхідними малошумящими підсилювачами з температурою шуму Тш 120 ... 130 К і
антенами, температура шуму яких дорівнює 50 ... 70 К. Знаючи сумарну шумову температуру і смугу пропускання, можна визначити потужність шуму Рш (Вт) на вході приймача:
Звуженням смуги зловживати не слід, оскільки при її зменшенні до 12 ... 14 МГц і менше починає зникати звуковий супровід, сигнал якого зазвичай передається на поднесушей частоті 5,5 ... 8,0 МГц. Потім пропадає кольоровість, поднесущие сигналів якої знаходяться в інтервалі 4,2 ??... 4,5 МГц, і, нарешті, істотно втрачається чіткість з появою інших спотворень.
Сигнал, прийнятий антеною космічної станції, надходить на вхідний пристрій (1), в якості якого на ШСЗ застосовують підсилювачі на малошумящих лампах біжучої хвилі (ЛБХ) або транзисторах. У змішувачі (2) за допомогою гетеродина здійснюється перетворення прийнятого сигналу в сигнал проміжної частоти, який посилюється в пристрої (3) (рис. 4.7).
На бортовому ретрансляторі космічної станції можуть використовуватися пристрої поділу, комутації, об'єднання сигналів (4), мета яких - подавати сигнали, адресовані тим чи іншим земним станціям, на передавальні антени з відповідною зоною обслуговування. Комутація сигналів може здійснюватися в межах як одного стовбура, так і декількох стовбурів.
Стовбуром ретранслятора або земної станції супутникового зв'язку називають приймально тракт, в якому радіосигнал (радіосигнали) проходить через загальні підсилювальні елементи (загальний вихідний каскад передавача) в деякій
виділеної стовбуру загальній смузі частот. Очевидна деяка умовність такого визначення, у всякому разі для земних станцій. Так, кілька стовбурів можуть мати спільні елементи - антену, хвилепровідий тракт, малошумяшій вхідний підсилювач. З іншого боку, на земної станції смуга одного стовбура може поділятися фільтрами для наступного детектування сигналів від різних земних станцій, що проходять через загальний стовбур ШСЗ.
Більш чітке значення поняття «ствол» зберігається для бортового ретранслятора. Діапазон частот, в якому працює система зв'язку, прийнято розділяти на деякі ділянки смуги (шириною 35 ... 40, 80 ... 120 МГц), посилення сигналів в яких здійснюється окремим трактом - стовбуром. В даний час замість поняття «ствол» використовують визначення «транспондер».
Число транспондерів, одночасно діючих на ШСЗ, становить зазвичай від 6 до 12, досягаючи на найбільш потужних ШСЗ кількох десятків. Сигнали цих транспондерів розділяються за частотою, простору і поляризації. Числом транспондерів, їх смугою пропускання і ЕІВП визначається в основному найважливіший сумарний показник ШСЗ - його пропускна здатність, т. Е. Число організованих через ШСЗ каналів - телефонних і радіотелевізійних. Пропускна здатність, по суті, є характеристикою системи, а не ШСЗ.
Пропускна здатність транспондера ШСЗ залежить в деякій мірі не тільки від основних показників - смуги пропускання і ЕІВП, але і від інших параметрів, що визначають спотворення переданих сигналів - лінійності амплітудної характеристики, величини AM - ФМ перетворення та ін. Ці параметри впливають на взаємні перешкоди між сигналами різних земних станцій, на достовірність прийому сигналів і тим самим на енергетичні втрати, зумовлені проходженням сигналів через неідеальний тракт бортового ретранслятора ШСЗ.
Після комутатора (4) сигнал надходить на підсилювач (2), змішувач (5), на крайовий підсилювач потужності (6) і передавальну антену. На схемі не показані резервні елементи та пристрої перемикання на резерв. Ці пристрої досить складні, оскільки ступінь резервування різна для кожного елемента тракту в залежності від його надійності, важливості для життєздатності ШСЗ, тривалості терміну служби (рис. 4.7).
У навколоземному просторі на висотах ДСО супутник піддається впливу ряду факторів космічного середовища, що скорочують термін його служби. У найважчих умовах експлуатуються пристрої, елементи і матеріали, розташовані поза герметичних відсіків на зовнішній поверхні ШСЗ. Прилади, що знаходяться всередині ШСЗ (в гермо-
контейнерах), головним чином «атакує» проникаюча радіація - корпускулярні випромінювання великої енергії: космічні промені, зокрема важкі ядра. Найбільш інтенсивними первинними факторами, що впливають на зовнішню поверхню ШСЗ і його працездатність, є космічний вакуум, потоки плазми, корпускулярні і магнітні випромінювання, мікрометеорити. Вони сприяють створенню власної атмосфери ШСЗ і його електризації на ДСО.
Власна атмосфера виникає через зміни космічного вакууму самим ШСЗ за рахунок ерозії матеріалів з ??негерметизованих поверхонь супутника, неминучих витоків газу та його конденсату з герметизованих відсіків, вихлопних продуктів ракетних двигунів (гази, частинки незгорілого палива).
Власна атмосфера змінює фізичні та хімічні характеристики космічного простору поблизу ШСЗ. Крім того, іони, атоми і молекули власної атмосфери, осідаючи на зовнішніх поверхнях функціональних елементів бортової апаратури, утворюють плівку забруднення, яка під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця, потоку частинок (протонів, електронів і т. П.), Тепла може збільшитися. У результаті створюються специфічні умови для роботи апаратури ШСЗ або окремих його вузлів, як правило, порушують її нормальне функціонування. Це стосується бортового радіоелектронного обладнання, встановленого в негерметизованих відсіках або на зовнішній поверхні ШСЗ. Характеристики елементів сонячних батарей погіршуються через деградації в структурі напівпровідників, що з'являється внаслідок їх бомбардування електронами і протонами космічного простору. На ДСО основною причиною зниження характеристик елементів батарей є «бомбардування» їх протонами, причому найбільша інтенсивність впливу спостерігається під час спалахів на Сонці. Оскільки спалаху носять циклічний характер, реальний термін служби сонячних елементів залежить від часу запуску ШСЗ. Для захисту від радіації сонячних елементів їх, наприклад, покривають рідким кварцом або мікроплівкою з добавкою церію.
На висотах ДСО на поверхні ШСЗ накопичується електричний заряд, що створює різницю потенціалів до 20 кВ, яка може викликати пробою або утворення електричної дуги в вакуумі, так як багато матеріалів не можуть витримувати такі великі напруги. Ці явища в свою чергу, призводять до виникнення електромагнітних завад в різних електричних ланцюгах ШСЗ, які впливають як на вхідний приймальне обладнання, так і безпосередньо на ланцюгу комутації та управління. Спостерігалися випадки повного виходу з ладу напівпровідникових
елементів. Крім того, явища, пов'язані з виникненням електричної дуги між окремими частинами ШСЗ, призводять до термічного розкладання теплозахисного покриття, т. Е. Випаровуванню або вигорання матеріалу., (Алюмінію), що входить до складу покриття, до забруднення поверхні ШСЗ продуктами випаровування, додатково порушуючи нормальне функціонування світлочутливих приладів орієнтації і датчиків тиску.
Для усунення впливу електризації ШСЗ на роботу його обладнання приймають наступні конструктивно-технологічні заходи: заземляют всі вузли обладнання та кабелів на основну несучу платформу; в конструкції ШСЗ вибирають правильне поєднання металевих і діелектричних поверхонь з точки зору рівномірного розподілу потенціалів по всій поверхні; зменшують площі діелектричних матеріалів на зовнішній поверхні ШСЗ або застосовують спеціальні прозорі і провідні покриття; зменшують число різних отворів і щілин в конструкції для обмеження проникнення зарядів всередину корпусу ШСЗ, ретельно екранують електронні ланцюги від впливу електричних і магнітних полів в широкому частотному і амплитудном інтервалах; розробляють електронні схеми, стійкі до впливу широкого спектру електромагнітних завад.
На борту будь-якого супутника є рухові установки, які по командах оператора з Землі стабілізують його положення на орбіті. Термін експлуатації супутника обмежений кількістю пального для двигунів корекції, яке він може взяти з собою на борт. Залежно від типу супутника його «життєдіяльність» становить від 7 до 12 ... 15 років. Після закінчення цього періоду на залишках пального по команді з Землі супутник виводиться на так звану «цвинтарну орбіту».
Ця орбіта знаходиться приблизно на 200 км вище геостаціонарної. Тут відпрацювали супутники вже не представляють небезпеки для діючих ШСЗ на ДСО. Крім того, перебуваючи на новій орбіті, супутники поступово віддаляються від Землі, тоді як перебуваючи на орбіті нижче геостаціонарній, вони наближалися б до нашої планети.
Однак не завжди причиною «загибелі» супутника буває закінчення запасу пального. Наприклад, 17 листопада 1995 в 17 год 25 хв за московським часом ракетою-носієм «Протон» з космодрому Байконур був виведений на ДСО супутник ГАЛС-1. На його борту були встановлені два ретранслятора потужністю 85 і 45 Вт. На жаль, передавач потужністю 85 Вт не витримав тестових випробувань і вийшов з ладу. Глядачі програми «НТВ-Плюс» так і не почули новин з орбіти, хоча планований термін роботи ретранслятора на ШСЗ становив 7,5 років.
-
KOSTEY
- Сообщения: 2363
- Зарегистрирован: 15 мар 2014 10:57
- Пол: Мужской
- Зодиак:: Скорпион
- Страна:: Украина
- Имя: Константин
- Откуда: Кривбасс
- Мой телевизор :: LG OLED55G29LA
- Мой ресивер:: VU+ Ultimo 4K;GI ET11000;VU+ Solo2;Xtrend ET9000;Xtrend ET6000;Kathrein UFS910
- Мои спутники:: 4°W+4.8°E+9°E+13°E+36°E+75°E+85°E+90°E
- Благодарил (а): 3 раза
- Поблагодарили: 3 раза
"ОХОТА" новичков на Eutelsat W4 (36Е) и Most1 (56Е) прием Н
Можно.Только и вопросы нужно задавать в соответствующих темах.Не нужно писать там,где вздумается.
Приглашаем Вас зарегистрироваться для качественного просмотра каналов через шаринг. Sat Biling-качественный биллинг плати только за время просмотра без абон платы!
-
boom
- Сообщения: 8591
- Зарегистрирован: 07 мар 2012 16:14
- Пол: Мужской
- Страна:: Украина
- Имя: Сергей
- Благодарил (а): 48 раз
- Поблагодарили: 75 раз
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
Что собой представляет электромагнитная волна, легко представить на следующем примере. Если на водную гладь бросить камушек, то на поверхности образуются расходящиеся кругами волны. Они движутся от источника их возникновения (возмущения) с определенной скоростью распространения. Для электромагнитных волн возмущениями являются передвигающиеся в пространстве электрические и магнитные поля. Меняющееся во времени электромагнитное поле обязательно вызывает появление переменного магнитного поля, и наоборот. Эти поля взаимно связаны.
Основным источником спектра электромагнитных волн является звезда Солнце. Часть спектра электромагнитных волн видит глаз человека. Этот спектр лежит в пределах 380...780 нм (рис. 1.1). В области видимого спектра глаз ощушает свет по-разному. Электромагнитные колебания с различной длиной волн вызывают ощущение света с различной окраской.
Часть спектра электромагнитных волн используется для целей радиотелевизионного вешания и связи. Источник электромагнитных волн — провод (антенна), в котором происходит колебание электрических зарядов. Процесс формирования полей, начавшийся вблизи провода, постепенно, точку за точкой, захватывает все пространство. Чем выше частота переменного тока, проходящего по проводу и порождающего электрическое или магнитное поле, тем интенсивнее создаваемые проводом радиоволны заданной длины.
Электромагнитные волны имеют следующие основные характеристики.
1. Длина волны lв, — кратчайшее расстояние между двумя точками в пространстве, на котором фаза гармонической электромагнитной волны меняется на 360°. Фаза — это состояние (стадия) периодического процесса (рис. 1.2).
В наземном телевизионном вешании используются метровые (MB) и дециметровые волны (ДМВ), в спутниковом — сантиметровые волны (СМ). По мере заполнения частотного диапазона СМ будет осваиваться диапазон миллиметровых волн (Ка-bаnd).
2. Период колебания волны Т— время, в течение которого происходит одно полное изменение напряженности поля, т. е. время, за которое точка радиоволны, имеющая какую-то фиксированную фазу, проходит путь, равный длине волны lв.
3. Частота колебаний электромагнитного поля F (число колебаний поля в секунду) определяется по формуле
F=1/T, a T=1/F
Единицей измерения частоты является герц (Гц) — частота, при которой совершается одно колебание в секунд . В спутниковом вещании приходится иметь дело с очень высокими частотами электромагнитных колебаний измеряемых в гигагерцах.
Для спутникового непосредственного телевизионного вещания (СНТВ) по линии Космос — Земля используются диапазон C-band low и часть диапазона Кu (10,7...12,75 ГГи). Верхняя часть этих диапазонов применяется для передачи информации по линии Земля — Космос (табл. 1.1).
4. Скорость распространения волны С—скорость последовательного распространения волны от источника энергии (антенны).
Скорость распространения радиоволн в свободном пространстве (вакууме) постоянна и равна скорости света С= 300 000 км/с. Несмотря на такую высокую скорость, электромагнитная волна по линии Земля — Космос — Земля проносится за время 0,24 с. На земле радиотелевизионные передачи можно практически мгновенно принимать в любой точке. При распространении в реальном пространстве, например -в воздухе, скорость движения радиоволны зависит от свойств среды, она обычно меньше С на величину коэффициента преломления среды.
Частота электромагнитных волн F, скорость их распространения С и длина волны л связаны соотношением
lв=C/F, а так как F=1/T , то lв=С*T.
Подставляя значение скорости С= 300 000 км/с в последнюю формулу, получаем
lв(м)=3*10^8/F(м/c*1/Гц)
Для больших значений частот длину волны электромагнитного колебания можно определить по формуле lв(м)=300/F(МГц) Зная длину волны электромагнитного колебания, частоту определяют по формуле F(МГц)=300/lв(м)
5. Поляризация радиоволн. Электрическая и магнитная составляющие электромагнитного поля соответственно характеризуются векторами Е и Н, которые показывают значение напряженностей полей и их направление. Поляризацией называется ориентировка вектора электрического поля Е волны относительно поверхности земли (рис. 1.2).
Вид поляризации радиоволн определяется ориентировкой (положением) передающей антенны относительно поверхности земли. Как в наземном, так и в спутниковом телевидении применяется линейная поляризация, т. е. горизонтальная Н и вертикальная V (рис. 1.3).
Радиоволны с горизонтальным вектором электрического поля называют горизонтально поляризованными, а с вертикальным — вертикально поляризованными. Плоскость поляризации у последних волн вертикальна, а вектор Н (см. рис. 1.2) находится в горизонтальной плоскости.
Если передающая антенна установлена горизонтально над поверхностью земли, то электрические силовые линии поля также будут расположены горизонтально. В этом случае поле наведет наибольшую электродвижущую силу (ЭДС) в гори-
Рис 1.4. Круговая поляризация радиоволн:
LZ— левая; RZ— правая
зонтально расположенной приемной антенне. Следовательно, при Н поляризации радиоволн приемную антенну необходимо ориентировать горизонтально. При этом приема радиоволн на вертикально расположенную антенну теоретически не будет, так как наведенная в антенне ЭДС равна нулю. И наоборот, при вертикальном положении передающей антенны приемную антенну также необходимо расположить вертикально, что позволит получить в ней наибольшую ЭДС.
При телевизионном вещании с искусственных спутников Земли (ИСЗ) кроме линейных поляризаций широко используется круговая поляризация. Связано это, как ни странно, с теснотой в эфире, так как на орбитах находится большое количество спутников связи и ИСЗ непосредственного (прямого) телевизионного вещания.
Часто в таблицах параметров спутников дают сокращенное обозначение вида круговой поляризации — L и R. Круговую поляризацию радиоволн создает, например, коническая спираль на облучателе передающей антенны. В зависимости от направления намотки спирали круговая поляризация оказывается левой или правой (рис. 1.4).
Соответственно в облучателе наземной антенны спутникового телевидения должен быть установлен поляризатор, который реагирует на круговую поляризацию радиоволн, излучаемых передающей антенной ИСЗ.
Рассмотрим вопросы модуляции высокочастотных колебаний и их спектр при передаче с ИСЗ. Целесообразно это сделать в сравнении с наземными вещательными системами.
Разнос между несущими частотами сигналов изображения и звукового сопровождения составляет 6,5 МГц, остаток нижней боковой полосы (слева от несущей изображения) — 1,25 МГц, а ширина канала звукового сопровождения — 0,5 МГц
(рис. 1.5). С учетом этого суммарная ширина телевизионного канала принята равной 8,0 МГц (по стандартам D и К, принятым в странах СНГ).
Передающая телевизионная станция имеет в своем составе два передатчика. Один из них передает электрические сигналы изображения, а другой — звуковое сопровождение соответственно на разных несущих частотах. Изменение какого-то параметра несущего высокочастотного колебания (мощности, частоты, фазы и др.) под воздействием колебаний низкой частоты называется модуляцией. Используются два основных вида модуляции: амплитудная (AM) и частотная (ЧМ). В телевидении сигналы изображения передаются с AM, а звуковое сопровождение — с ЧМ. После модуляции электрические колебания усиливаются по мощности, затем поступают в передающую антенну и излучаются ею в пространство (эфир) в виде радиоволн.
8 наземном телевизионном вещании по ряду причин невозможно применить ЧМ для передачи сигналов изображения. На СМ места в эфире значительно больше и такая возможность существует. В результате спутниковый канал (транспондер) занимает полосу частот в 27 МГц.
Преимущества частотной модуляции сигнала поднесущей:
меньшая по сравнению с AM чувствительность к помехам и шумам, низкая чувствительность к нелинейности динамических характеристик каналов передачи сигналов, а также стабильность передачи на далекие расстояния. Данные характеристики объясняются постоянством уровня сигнала в каналах передачи, возможностью проведения частотной коррекции предыскажений, благоприятно влияющих на отношение сигнал/шум, благодаря чему ЧМ можно значительно снизить мощность передатчика при передаче информации на одно и то же расстояние. Например, в наземных вещательных системах для передачи сигналов изображения на одной и той же телевизионной станции используются передатчики в 5 раз большей мощности, чем для передачи сигналов звукового сопровождения.
Что собой представляет электромагнитная волна, легко представить на следующем примере. Если на водную гладь бросить камушек, то на поверхности образуются расходящиеся кругами волны. Они движутся от источника их возникновения (возмущения) с определенной скоростью распространения. Для электромагнитных волн возмущениями являются передвигающиеся в пространстве электрические и магнитные поля. Меняющееся во времени электромагнитное поле обязательно вызывает появление переменного магнитного поля, и наоборот. Эти поля взаимно связаны.
Основным источником спектра электромагнитных волн является звезда Солнце. Часть спектра электромагнитных волн видит глаз человека. Этот спектр лежит в пределах 380...780 нм (рис. 1.1). В области видимого спектра глаз ощушает свет по-разному. Электромагнитные колебания с различной длиной волн вызывают ощущение света с различной окраской.
Часть спектра электромагнитных волн используется для целей радиотелевизионного вешания и связи. Источник электромагнитных волн — провод (антенна), в котором происходит колебание электрических зарядов. Процесс формирования полей, начавшийся вблизи провода, постепенно, точку за точкой, захватывает все пространство. Чем выше частота переменного тока, проходящего по проводу и порождающего электрическое или магнитное поле, тем интенсивнее создаваемые проводом радиоволны заданной длины.
Электромагнитные волны имеют следующие основные характеристики.
1. Длина волны lв, — кратчайшее расстояние между двумя точками в пространстве, на котором фаза гармонической электромагнитной волны меняется на 360°. Фаза — это состояние (стадия) периодического процесса (рис. 1.2).
В наземном телевизионном вешании используются метровые (MB) и дециметровые волны (ДМВ), в спутниковом — сантиметровые волны (СМ). По мере заполнения частотного диапазона СМ будет осваиваться диапазон миллиметровых волн (Ка-bаnd).
2. Период колебания волны Т— время, в течение которого происходит одно полное изменение напряженности поля, т. е. время, за которое точка радиоволны, имеющая какую-то фиксированную фазу, проходит путь, равный длине волны lв.
3. Частота колебаний электромагнитного поля F (число колебаний поля в секунду) определяется по формуле
F=1/T, a T=1/F
Единицей измерения частоты является герц (Гц) — частота, при которой совершается одно колебание в секунд . В спутниковом вещании приходится иметь дело с очень высокими частотами электромагнитных колебаний измеряемых в гигагерцах.
Для спутникового непосредственного телевизионного вещания (СНТВ) по линии Космос — Земля используются диапазон C-band low и часть диапазона Кu (10,7...12,75 ГГи). Верхняя часть этих диапазонов применяется для передачи информации по линии Земля — Космос (табл. 1.1).
4. Скорость распространения волны С—скорость последовательного распространения волны от источника энергии (антенны).
Скорость распространения радиоволн в свободном пространстве (вакууме) постоянна и равна скорости света С= 300 000 км/с. Несмотря на такую высокую скорость, электромагнитная волна по линии Земля — Космос — Земля проносится за время 0,24 с. На земле радиотелевизионные передачи можно практически мгновенно принимать в любой точке. При распространении в реальном пространстве, например -в воздухе, скорость движения радиоволны зависит от свойств среды, она обычно меньше С на величину коэффициента преломления среды.
Частота электромагнитных волн F, скорость их распространения С и длина волны л связаны соотношением
lв=C/F, а так как F=1/T , то lв=С*T.
Подставляя значение скорости С= 300 000 км/с в последнюю формулу, получаем
lв(м)=3*10^8/F(м/c*1/Гц)
Для больших значений частот длину волны электромагнитного колебания можно определить по формуле lв(м)=300/F(МГц) Зная длину волны электромагнитного колебания, частоту определяют по формуле F(МГц)=300/lв(м)
5. Поляризация радиоволн. Электрическая и магнитная составляющие электромагнитного поля соответственно характеризуются векторами Е и Н, которые показывают значение напряженностей полей и их направление. Поляризацией называется ориентировка вектора электрического поля Е волны относительно поверхности земли (рис. 1.2).
Вид поляризации радиоволн определяется ориентировкой (положением) передающей антенны относительно поверхности земли. Как в наземном, так и в спутниковом телевидении применяется линейная поляризация, т. е. горизонтальная Н и вертикальная V (рис. 1.3).
Радиоволны с горизонтальным вектором электрического поля называют горизонтально поляризованными, а с вертикальным — вертикально поляризованными. Плоскость поляризации у последних волн вертикальна, а вектор Н (см. рис. 1.2) находится в горизонтальной плоскости.
Если передающая антенна установлена горизонтально над поверхностью земли, то электрические силовые линии поля также будут расположены горизонтально. В этом случае поле наведет наибольшую электродвижущую силу (ЭДС) в гори-
Рис 1.4. Круговая поляризация радиоволн:
LZ— левая; RZ— правая
зонтально расположенной приемной антенне. Следовательно, при Н поляризации радиоволн приемную антенну необходимо ориентировать горизонтально. При этом приема радиоволн на вертикально расположенную антенну теоретически не будет, так как наведенная в антенне ЭДС равна нулю. И наоборот, при вертикальном положении передающей антенны приемную антенну также необходимо расположить вертикально, что позволит получить в ней наибольшую ЭДС.
При телевизионном вещании с искусственных спутников Земли (ИСЗ) кроме линейных поляризаций широко используется круговая поляризация. Связано это, как ни странно, с теснотой в эфире, так как на орбитах находится большое количество спутников связи и ИСЗ непосредственного (прямого) телевизионного вещания.
Часто в таблицах параметров спутников дают сокращенное обозначение вида круговой поляризации — L и R. Круговую поляризацию радиоволн создает, например, коническая спираль на облучателе передающей антенны. В зависимости от направления намотки спирали круговая поляризация оказывается левой или правой (рис. 1.4).
Соответственно в облучателе наземной антенны спутникового телевидения должен быть установлен поляризатор, который реагирует на круговую поляризацию радиоволн, излучаемых передающей антенной ИСЗ.
Рассмотрим вопросы модуляции высокочастотных колебаний и их спектр при передаче с ИСЗ. Целесообразно это сделать в сравнении с наземными вещательными системами.
Разнос между несущими частотами сигналов изображения и звукового сопровождения составляет 6,5 МГц, остаток нижней боковой полосы (слева от несущей изображения) — 1,25 МГц, а ширина канала звукового сопровождения — 0,5 МГц
(рис. 1.5). С учетом этого суммарная ширина телевизионного канала принята равной 8,0 МГц (по стандартам D и К, принятым в странах СНГ).
Передающая телевизионная станция имеет в своем составе два передатчика. Один из них передает электрические сигналы изображения, а другой — звуковое сопровождение соответственно на разных несущих частотах. Изменение какого-то параметра несущего высокочастотного колебания (мощности, частоты, фазы и др.) под воздействием колебаний низкой частоты называется модуляцией. Используются два основных вида модуляции: амплитудная (AM) и частотная (ЧМ). В телевидении сигналы изображения передаются с AM, а звуковое сопровождение — с ЧМ. После модуляции электрические колебания усиливаются по мощности, затем поступают в передающую антенну и излучаются ею в пространство (эфир) в виде радиоволн.
8 наземном телевизионном вещании по ряду причин невозможно применить ЧМ для передачи сигналов изображения. На СМ места в эфире значительно больше и такая возможность существует. В результате спутниковый канал (транспондер) занимает полосу частот в 27 МГц.
Преимущества частотной модуляции сигнала поднесущей:
меньшая по сравнению с AM чувствительность к помехам и шумам, низкая чувствительность к нелинейности динамических характеристик каналов передачи сигналов, а также стабильность передачи на далекие расстояния. Данные характеристики объясняются постоянством уровня сигнала в каналах передачи, возможностью проведения частотной коррекции предыскажений, благоприятно влияющих на отношение сигнал/шум, благодаря чему ЧМ можно значительно снизить мощность передатчика при передаче информации на одно и то же расстояние. Например, в наземных вещательных системах для передачи сигналов изображения на одной и той же телевизионной станции используются передатчики в 5 раз большей мощности, чем для передачи сигналов звукового сопровождения.
Приглашаем Вас зарегистрироваться для качественного просмотра каналов через шаринг.
Sat Biling-качественный биллинг плати только за время просмотра без абон платы!
Sat Biling-качественный биллинг плати только за время просмотра без абон платы!
-
SharkWhite
- Сообщения: 1
- Зарегистрирован: 23 мар 2015 09:24
- Пол: Мужской
- Зодиак:: Водолей
- Страна:: Россия
- Мой телевизор :: Rolsen
- Мой ресивер:: Golden Media Visard HD
- Мои спутники:: EUTELSAT 36
Golden Media Wizard HD и САМ модуль от Триколора
Всем доброго дня!
Есть в наличии ресивер Golden Media Wizard HD без модуля доступа. Будет ли работать данный ресивер с новым модулем и картой от Триколора? Имеется ввиду с модулем CI+? Прошивка на ресивере последняя с эмулятором под мультикард.
Есть в наличии ресивер Golden Media Wizard HD без модуля доступа. Будет ли работать данный ресивер с новым модулем и картой от Триколора? Имеется ввиду с модулем CI+? Прошивка на ресивере последняя с эмулятором под мультикард.
Кто сейчас на конференции
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей
