2963

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………………………………….4

1.Принципы организации спутниковых систем связи………………………………………5

2.Способы спутникового телевизионного вещания………………………………………7

3.Формирование и передача спутниковых телевизионных сигналов……………………10

3.1.Аналоговые схемы спутниковых приемников …………………………………11

3.2.Цифро-аналоговые схемы спутниковых приемников………………….………18

3.3.Основные структурные схемы цифровых спутниковых приѐмников…………24

4.Технические основы цифрового спутникового телевизионного вещания…………….30

5.Методы ретрансляции телевизионных программ спутникового ТВ…………………35

5.1.Основные принципы ретрансляции………………………………………………35

5.2.Состав телевизионного сигнала…………………………………………………..37

5.3.Энергетические и поляризационные характеристики сигнала…………………41

6. Приемная спутниковая установка и еѐ основные узлы………………………………..43 6.1. Структура типовой приемной установки спутникового ТВ…………………43

6.2. Антенно-фидерные устройства…………………………………………………47

6.3. Облучатели, поляризаторы, ВЧ-головки…………………………………………57

6.4. Опорно-поворотное устройство…………………………………………………..61 6.5. Внутренний блок приемной установки спутникового ТВ…………..………..64 7. Промышленные приемные установки и узлы СПТВ………………………………….71

7.1. Приемные антенные устройства………………………………………………….71

7.2. Конвертеры………………………………………………………………………71

7.3. Тюнеры……………………………………………………………………………73

7.4. Спутниковое оборудование отечественного и зарубежного производства….75 8. Системы спутникового телевидения коллективного пользования (SMATV)………..87

8.1.Оборудование систем коллективного пользования и их конструктивное исполнение……………………………………………………………………………………88

8.2.Распределительные сети коллективного приема………………………………97

8.3.Коаксиальные телевизионные кабели для индивидуального и коллективного приема……………………………………………………………………………………….103

9.Выбор оборудования для приема спутникового ТВ………………….………………105

10.Практические способы установки спутникового оборудования…………………….109

11.Измерительные приборы для спутникового ТВ………………………...……………119

11.1.Стрелочные измерительные приборы……………………………………………120

11.2.Приборы с монитором……………………………………………………..…120

12.Организация кабельного телевидения….…………………………………………….…122

12.1.Приемная телевизионная сеть………………………………………………………122

12.2.Принципы построения систем кабельного ТВ……………………………..…125

12.3.Головная станция………………………………………………………….……130

12.4.Распределительная сеть………………………………………………………134

Заключение…………………………………………………………………………………….…138

Библиографический список литературы…………………………………………………….…139

Приложение………………………………………………………………………………………140

4

ВВЕДЕНИЕ

Бурное развитие спутникового телевидения обусловило высокую эффективность и качество передаваемого на большие расстояния изображения и звука, позволило создать и развить новые информационные технологии, обеспечило экономическую эффективность телевизионных систем. Важной особенностью спутникового телевизионного вещания (СПТВ) является возможность для телезрителя принимать интересующую его программу с любого спутника. Спутниковое вещание – это передача радиовещательных программ (ТВ и звуковых) от передающих земных станций к приемным через искусственный спутник земли, который часто называют «активный ретранслятор». В зависимости от типа наземных станций и назначения системы различают следующие службы спутниковой радиосвязи [1]:

-фиксированная спутниковая служба – служба радиосвязи между земными станциями, расположенными в определенных (фиксированных) пунктах, при использовании одного или нескольких спутников;

-радиовещательная спутниковая служба – служба радиосвязи, в которой сигналы космических станций предназначены для непосредственного приема населением. Непосредственным считается как индивидуальный, так и коллективный прием. В последнем случае телезрители принимают программу из

кабельной сети от ТВ передатчиков-ретрансляторов [1-3]. Фиксированной и вещательной службам выделены различные полосы

частот и предъявляются разные требования по максимальной плотности потока мощности, создаваемой у поверхности Земли излучениями космических станций [1-3].

В данном учебном пособии рассмотрены: принципы организации спутниковых систем связи, назначение систем, использующих геостационарную, эллиптическую орбиты (п.1), способы спутникового ТВ вещания (п.2), формирование и передача спутниковых ТВ сигналов (п.3) аналоговых и цифровых. Рассмотрены технические основы спутникового ТВ вещания (п.4), способы ретрансляции ТВ программ (п.5). Подробно анализируются типовая приѐмная спутниковая установка и еѐ основные составляющие (п.6), а также промышленные приѐмные установки и узлы СПТВ (п.7). Особое внимание уделено в пособии системам спутникового телевидения коллективного пользования (SMATV): оборудованию и распределительным сетям (п.8) и принципам выбора оборудования для приѐма спутникового ТВ

(п.9).

Рассмотрены в пособии и способы установки спутникового оборудования (п.10), состав измерительных приборов для спутникового ТВ (п.11). В достаточно полном объеме рассмотрены состав и основные принципы построения структур кабельного телевидения (п.12). Кроме того, в пособии введены дополнительный материал о цифровых системах спутникового телевидения.

5

пропускной способности спутниковой аппаратуры имеется возможность вести с высокой надежностью радиосвязь, обмен телевизионными и радиовещательными программами, передачу многоканальных телефонных телеграфных и фототелеграфных сигналов, цифровой информации между удаленными земными потребителями.

Спутники связи обращаются вокруг Земли по орбитам, плоскости которых проходят через центр земного шара. В зависимости от угла между плоскостями орбиты и земного экватора, называемого наклонением i, различают полярные (i=90o) экваториальные (i=0) и наклонные (0<i<90о) орбиты спутников.

В системах космической связи широко используются высокие эллиптические орбиты со следующими параметрами: высота апогея На 40000 км, перигея Нп=500 км, наклонение i 63o. Такая орбита характеризуется периодом обращения спутника вокруг Земли, равным 12 ч, поэтому еѐ апогей всегда находится над одним и тем же меридианом. Это облегчает сопровождение спутника и позволяет на каждом втором его витке организовывать сеансы связи в одно и то же местное время. Большая высота апогея обеспечивает длительное время полета над находящейся под ним территорией и, следовательно, большую продолжительность сеанса связи.

Преимуществами систем связи, в которых используются эллиптические орбиты, являются простота и незначительные энергетические затраты на запуск спутника, поэтому он может производиться небольшой ракетой носителем кроме того, эти системы связи могут обслуживать приполярные районы.

Однако, во-первых, для обеспечения круглосуточной связи такая система требует использования нескольких спутников - как минимум трех, что значительно усложняет управление ею. Во - вторых, для обеспечения непрерывной связи передающие и приемные антенны наземных станций должны быть все время направлены на КА. Для этого используются специальные устройства наведения и сопровождения, обеспечивающие поворот антенн одновременно с перемещением спутника. Наличие таких устройств увеличивает стоимость антенных систем, снижает надежность работы.

Значительные преимущества предоставляет использование КА, расположенного на так называемой геостационарной орбите, находящейся в плоскости экватора и имеющей нулевое наклонение круговой орбиты с радиусом 35785 км. Такой спутник совершает один оборот вокруг Земли точно за одни земные сутки. Если направление его движения совпадает с направлением вращения Земли, то с поверхности Земли, он кажется неподвижным. Ни при каком другом сочетании указанных параметров орбиты нельзя добиться неподвижности КА относительно наземного наблюдателя. Антенны станций, работающих с геостационарным спутником, не требуют сложных систем наведения и сопровождения, а в случае необходимости могут быть установлены устройства для компенсации небольших возмущений орбиты. Благодаря этому обстоятельству в настоящее время почти все спутники связи, предназначенные для коммерческого использования, находятся на геостационарной орбите. Примерно в одной позиции на одной географической

7

долготе могут находиться несколько КА, расположенных на расстоянии около 100 км друг от друга. Например, семь спутников серии Astra размещены в позиции 19° в.д. Отметим, что в ближайшее время их число будет увеличено до восьми.

Спутниковая линия связи с ретранслятором на геостационарной орбите имеет ряд серьезных преимуществ, как-то:

-осуществление непрерывной круглосуточной связи;

-отсутствие устройства, сопровождения А - в антенной системе наземного комплекса;

-высокая стабильность уровня сигнала в радиоканале;

-отсутствие эффекта Доплера;

-простота организации связи в глобальном масштабе.

Недостатками такой линии связи является перенасыщенность гео-

стационарной орбиты на многих участках, а также невозможность обслуживания приполярных областей.

Вблизи полюсов геостационарный КА виден под малым углом места, а у самых полюсов не виден вообще. Ввиду малости угла места происходит затенение спутника местными предметами, увеличение шумовой температуры антенны за счет тепловых шумов Земли, повышение уровня помех от наземных радиотехнических средств же на широте 75 прием затруднителен, а выше 80почти невозможен. Однако в широтном поясе от 80 ю.ш. до 80 с.ш. проживает практически все население Земли. Поэтому использование ретранслятора, находящегося на геостационарной орбите, целесообразно, например, для передачи телевизионного изображения.

2. СПОСОБЫ СПУТНИКОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

Спутниковое телевизионное вещание - это передача через космический спутник-ретранслятор телевизионного изображения и звукового сопровождения от наземных передающих станций к приемным. В сочетании с кабельными сетями спутниковая телевизионная ретрансляция через спутники сегодня является основным средством обеспечения многопрограммного высококачественного телевизионного вещания.

В зависимости от организации спутниковое ТВ вещание может осуществляться двумя службами:

-фиксированной спутниковой службой (ФСС). В этом случае

передаваемые через КА. телевизионные сигналы принимаются с высоким качеством наземными станциями расположенными в зафиксированных заранее пунктах. С этих станций через наземные ретрансляторы телевизионный сигнал доставляется индивидуальным потребителям;

- радиовещательной спутниковой службой (РВСС). В этом случае ретранслируемые КА. телевизионные сигналы предназначены для непосредственного приема населением (непосредственным считается как

8

индивидуальный, так и коллективный прием, при котором телезрители принимают программу по кабельной сети).

Большое распространение в настоящее время получили относительно простые и недорогие установки с антеннами небольших размеров для непосредственного приема телевизионных сигналов со спутников. Система спутникового телевизионного вещания включает в себя следующие подсистемы:

-передающий телевизионный центр;

-активный спутник-ретранслятор;

-приемное оборудование.

Современные технические средства позволяют сформировать достаточно узкий пучок волн, чтобы при необходимости сконцентрировать практически всю энергию передатчика КА на ограниченней территории, например, на территории одного государства.

Часть территории, которую необходимо охватить вещанием при заданном уровне сигнала называют зоной обслуживания.

Ее вид и размеры зависят от диаграммы направленности передающей антенны спутника - ретранслятора. Несмотря на то, что антенна всегда направлена в точку прицеливания, за чем следят специальные устройства, зона обслуживания имеет сложную геометрическую форму.

Если диаграммы направленности бортовых антенн КА - достаточно широки, чтобы охватить всю видимую с него часть - земли, то зона обслуживания является глобальной. В спутниковом телевидении уровень излучаемого с космического аппарата сигнала принято характеризовать произведением мощности (в ваттах) подводимого к антенне сигнала на коэффициент ее усиления (в децибелах) относительно изотропного (всенаправленного) излучателя. Эту характеристику называют эквивалентной изотропно - излучаемой мощностью (ЭИИМ) и измеряют в децибелах на ватт. Уровень сигнала в точке приема определяется плотностью потока мощности у

поверхности Земли относительно потока мощности 1 Вт проходящего через 1

м2(дБВт/м2).

В 1977 г. состоялась Всемирная административная радиоконференция по планированию радиовещательной спутниковой службы, на которой был принят ныне действующий Регламент радиосвязи. В соответствии с ним земной шар разделен на три района, для вещания на каждой из которых выделены свои полосы частот.

В Регламенте указаны полосы частот метрового и дециметрового диапазонов, в которых работают радиопередающие средства телевизионного вещания. В этих полосах частот ряд частотных планов, разработанных на основании защитных отношений и других параметров, рекомендованных МККР (Международным Консультативным Комитетом по Радиосвязи) согласован на международном уровне.

Для систем спутников вещания выделены полосы частот, представленные в таблице 1.

9