Расчет линии связи для системы телевидения (стр. 10 из 14)

Универсальные блоки LNB

Теперь, когда цифровое ТВ вещание (DVB) становится общепринятым, существуют модифицированные разработки LNB, которые подходят для приема как аналоговых сигналов Кu-диапазона, так и цифровых сигналов во всем диапазоне частот 10,7-12,75 ГГц. Такие устройства стали называть универсальными LNB, и они хорошо приспособлены для приема сигналов со спутников Astra и Eutelsat.

Универсальные LNB охватывают (перекрывают) весь диапазон 10,7 - 12,75 ГГц и осуществляют понижающее преобразование сигнала при помощи местного генератора (гетеродина), который переключается в двух отдельных диапазонах ПЧ. Полученный сигнал затем может быть обработан приемником, находящимся внутри помещения, или совмещенным приемником/декодером (RD). Гетеродин частотой 9,75 ГГц переключается на выбранную спутниковую ПЧ нижней полосы (950-1950 МГц), а гетеродин частотой 10,6 ГГц используется для выбора спутниковой ПЧ верхней полосы (1100-2150 МГц) в распределительном устройстве.

Так как напряжение переключения 13/17 В уже используется для управления направлением поляризации, для управления частотой гетеродина во внутреннем приемнике применяется устройство дополнительного переключения. В недорогих блоках, распространяющихся на внутреннем рынке, применяется схемное решение, при котором по умолчанию включается гетеродин частотой 9,75 ГГц, а для включения по требованию гетеродина частотой 10,6 ГГц используется тоновый сигнал 22 кГц. Внутренний приемник вырабатывает все управляющие сигналы, необходимые как для поляризатора, так и для выбора полосы LNB, и посылает их вверх по коаксиальному кабелю к распределительному устройству, так что никаких дополнительных проводов не требуется. Имеются также варианты со сдвоенными выходами для питания двух отдельных приемников и двух полностью независимых переключаемых блоков LNB в одном и том же корпусе. Для таких недорогих блоков LNB номинальные значения коэффициента теплового шума в настоящее время составляют около 1,2 дБ.

Для приема сигналов всех расположенных рядом спутников SES системы Astra и EutelsatHotbird, находящихся соответственно в позициях 19,3°Е и 13°Е, необходим универсальный блок LNB, который покрывает все диапазоны FSS (10,7-11,7 ГГц), DBS (11,7-12,5 ГГц) и Telecom (12,5-12,75 ГГц). Спутники системы Astra имеют транспондеры с полосой пропускания 27 ГГц, а спутники EutelsatHotbird -транспондеры с полосой пропускания 33 ГГц. Распределение диапазонов и ввод в действие соответствующих станций спутников связи приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Ввод в действие станций спутников SES Astra и EutelsatHotbird

На свободном рынке и у кабельных операторов используются широкополосные двухвыходные устройства повышенного качества, в которых LNB обеспечивает два отдельных выхода для верхней (HI) и нижней (LO) полосы частот. Эти приборы обладают низким уровнем фазового шума, поэтому вполне подходят для приема сигналов нового цифрового ТВ стандарта. Для приема сигналов с двумя направлениями поляризации необходимо подключение ОМТ (разделитель поляризации - ортомод). Примером такого прибора является модель WDLNB 1000E производства фирмы SwedishMicrowave которая обладает следующими основными параметрами:

-- Частота входного сигнала 10,7-12,5 ГГц

-- Коэффициент шума 0,8 дБ (номинальное значение), 1,0 дБ (максимальное значение)

-- Частота выходного сигнала 950-1950 МГц (нижняя полоса), 1100-2150 МГц (верхняя полоса)

-- Коэффициент усиления 52 дБ (±4 дБ)

-- Частота гетеродина 9,75 ГГц (нижняя полоса), 10,6 ГГц (верхняя полоса)

-- Фазовый шум гетеродина не более -75 дБ/Гц @ 10 кГц

-- КСВ на выходе (SWR) не более 2

-- Избирательность по зеркальному каналу не менее 40 дБ

-- Уровень сигнала гетеродина на выходе в полосе 1700 МГц не более -30 дБмВт

-- Источник питания постоянного тока 12-20 В при токе потребления (через любой соединитель) не более 300 мА

4. Спутниковые приемники

После понижающего преобразования в конверторе сигналы поступают на вход спутникового приемника (ресивера), где происходит выбор сигнала конкретного канала для просмотра. Кроме того, принятый сигнал необходимо преобразовать в форму, пригодную для подачи на вход обычного ТВ приемника и/или стереоаппаратуры. Приемники могут быть отдельными устройствами или входить в состав обычного телевизора в качестве дополнительного блока и содержать как минимум следующие схемные блоки:

о блок питания;

о блок спутникового тюнера/демодулятора;

о каскады обработки видеосигналов;

о каскады обработки звуковых сигналов;

о модулятор ВЧ диапазона ДМВ (UHF).

Используемые термины и сокращения

АПЧ (автоматическая подстройка частоты) - это метод, посредством которого частота настройки приемника автоматически удерживается в оптимальной точке. Это уменьшает возможность ухода настройки под воздействием изменений температуры и влажности.

АРУ (автоматическая регулировка усиления) - это метод автоматического поддержания уровня напряжения сильных сигналов по отношению к слабым. Таким образом цепи обработки сигналов защищаются от эффектов перегрузки и поддерживается постоянный уровень выходного сигнала.

ВЧ (высокая частота, или радиочастота) - высокая частота несущей, промодулированная частотой сигнала.

Гетеродин (местный задающий генератор) — название синусоидального генератора (генератора синусоидального сигнала), который используется вместе с каскадом смесителя.

Девиация - мера того, насколько несущая частота отклоняется от своего номинального (центрального) значения модулирующим сигналом.

Коррекция предыскажений - процедура, обратная внесению предыскажений, методу, который применяется для подъема уровня (усиления) высоких частот перед передачей сигнала. Поскольку плотность шумов возрастает с частотой, последующая коррекция внесенных предыскажений (восстановление уровня) уменьшает уровень сигнала до номинальной величины и, следовательно, ослабляет высокочастотную составляющую шумов, приобретенную сигналом во время передачи.

MAC (уплотнение аналоговых составляющих) - ТВ система, применяющаяся для уменьшения эффекта перекрестной модуляции и совместимая с будущими ТВ разработками высокой четкости.

Основная полоса частот - термин, используемый для описания необработанных или исходных частот видеосигнала (до коррекции предыскажений и фиксации уровня) вместе с поднесущими частотами звука.

Полоса частот - общая ширина диапазона частот, занимаемая конкретным сигналом.

ПЧ (промежуточная частота) - термин, используемый для описания частоты сигналов на выходе понижающего преобразователя частоты (конвертора) или схемы смесителя (схемы изменения частоты).

Смеситель - схема, функцией которой является генерирование суммы и разности частот поступающего ВЧ сигнала и гетеродина.

ЧМ демодулятор - схема, с помощью которой происходит воссоздание исходного сигнала из ЧМ сигнала несущей. Данная схема иногда упоминается как дискриминатор.

РС - сокращение, применяемое для обозначения микропроцессора или предварительно запрограммированной интегральной схемы микроЭВМ (микроконтроллера), которые часто используются в системах управления и в системах настройки с синтезаторами частоты.

Тюнер/демодулятор

Спутниковый тюнер/демодулятор обычно изготавливается в виде единого блока или контейнера. Группа конвертированных с понижением частот (каналов) поступает от LNB через коаксиальный кабель на вход блока тюнера/демодулятора.

Внутри корпуса тюнера чаще всего размещаются следующие схемные блоки:

о инжектор напряжения питания постоянного тока для LNB;

о изолятор по постоянному току входа тюнера от источника напряжения питания LNB;

о ВЧ каскад, управляемый схемой АРУ, и фильтр;

о каскад второго понижающего преобразователя частоты (вторая ПЧ);

о ЧМ демодулятор;

о каскад АРУ;

о каскад АПЧ.

Типичная структурная схема модуля спутникового тюнера/демодулятора приведена на рис. 4.1.

Инжектор напряжения питания LNB

Напряжение постоянного тока, необходимое для питания блока LNB, составляет 15-24 В. Это напряжение, поступающее от источника питания приемника, вводится на вход кабеля для подачи на LNB. Вход ВЧ каскада приемника должен быть защищен от этого напряжения, поэтому в состав блока включается схема изоляции по постоянному току. Изоляция может осуществляться путем установки на входе конденсаторов или трансформаторов. В некоторых спутниковых приемных системах также применяется метод переключения поляризатора V/H при помощи изменения уровня напряжения. Это достигается за счет передачи вверх по кабелю напряжения постоянного тока. Например, напряжение 13 В может использоваться для переключения поляризатора на прием сигналов с вертикальной поляризацией, а напряжение 17 В - для переключения поляризатора на прием сигналов с горизонтальной поляризацией.

ВЧ каскад, управляемый схемой АРУ

Группа приходящих каналов поступает на вход ВЧ каскада. В этом каскаде часто происходит некоторая предварительная настройка выбранного канала и усиление сигнала по ВЧ. Усиление управляется напряжением, поступающим с выхода каскада второй ПЧ, поскольку сильные сигналы требуют меньшего усиления, чем слабые. Как правило, процесс настройки управляется микросхемой микроЭВМ или процессором настройки, вследствие чего управляющее напряжение заставляет изменяться напряжение смещения, которое прикладывается к варикапам (переменным конденсаторам) диодных схем. Однако основная настройка и фильтрация сигнала происходит в каскадах второго преобразователя частоты и ВЧ усилителя.