
- •Оглавление
- •Спутниковое телевидение
- •1.1Стабилизация положения спутника на геостационарной орбите
- •1.2Структура спутников-ретрансляторов телевизионного вещания
- •1.3Антенны спутника-ретранслятора
- •1.4Приемопередающий блок спутника-ретранслятора
- •1.5Некоторые параметры типового спутника-ретранслятора
- •2Терминология, определения
- •2.1Структура ретрансляции телевизионного сигнала по спутниковым каналам
- •2.2Потери при распространении электромагнитных волн от спутника к Земле и обратно
- •2.3Плотность потока мощности и эквивалентная изотропная излучаемая мощность
- •2.4Требования к равномерности спектра передаваемого телевизионного сигнала.
- •2.5Преимущества телевизионного вещания на свч через спутники-ретрансляторы
- •2.6Правовые вопросы телевизионного вещания по спутниковым каналам
- •2.7Распределение частотных диапазонов для спутников-ретрансляторов
- •2.8Индивидуальный и коллективный прием спутникового телевизионного вещания
- •2.9Спутники фиксированных средств связи — распределительные спутники фсс
- •2.10Передача телевизионной цифровой информации по спутниковым каналам
- •3Телевизионные сигналы, передаваемые по спутниковым каналам
- •3.1Способы модуляции при передаче телевизионной информации по спутниковым каналам
- •3.2Частотная полоса сигнала яркости
- •3.3Частотная полоса спутникового телевизионного канала
- •3.4Цифровая обработка аналогового сигнала
- •3.5Преобразование аналогового сигнала в цифровой
- •3.6Коды кодирования источника информации
- •3.7 Коды кодирования данных канала
- •3.8Свертка, сверточный код (convolution code)
- •3.9Квадратурная фазовая манипуляция 4-фм (qpsk). Квадратурная амплитудная манипуляция кам (qam)
- •3.10Основной принцип преобразования аналогового сигнала в цифровой код
- •3.11Частота дискретизации (частота отсчетов, выборок) видеосигнала
- •3.12Уровень отношения сигнал /шум для звукового сигнала в цифровом коде
- •4Устройства для приема со спутников-ретрансляторов
- •4.1Выбор устройств для приема со спутников-ретрансляторов
- •4.2Состав и назначение узлов внешнего блока приемного устройства
- •4.3Преобразователь (конвертер) частот: смеситель, гетердин, предварительный усилитель сигналов промежуточных частот
- •4.4Особенности внешнего блока для приема телевизионной информации, передаваемой цифровым способом
- •5Антенны для приема со спутников-ретрансляторов
- •5.1Требования, предъявляемые к антеннам для приема со спутников-ретрансляторов
- •5.2Основные определения параболоидных антенн для приема электромагнитных волн свч
- •5.3Основные параметры антенн для приема со спутников
- •5.4Наиболее распространенные типы параболоидных антенн для приема со спутников
- •5.5Антенны с передним питанием — прямофокусные, осесимметричные
- •5.6Направленные свойства параболоидных антенн
- •5.7Неосесимметричные (офсетные) антенны
- •5.8Активные фазированные антенные решетки (афаРы)
- •5.9Сферические антенные системы
- •5.9Первичные облучатели
- •5.10Требования, предъявляемые к собственной диаграмме направленности первичного облучателя
- •5.11Влияние положения первичного облучателя на направленность излучения антенны
- •5.12Поляризаторы электромагнитных волн
- •6Малошумящий предварительный усилитель сигналов свч
- •6.1Общие положения
- •6.2Требования по превышению уровня сигнала над уровнем шума
- •6.3Способы минимизации коэффициента шума
- •6.4Коэффициент усиления предварительного усилителя
- •6.5Структура предварительного малошумящего усилителя сигналов свч
- •6.6Особенности применения полевых арсенид-галлиевых свч транзисторов в малошумящем усилителе
- •7Преобразователь-конвертер внешнего блока
- •7.1Назначение
- •7.2Диоды в смесителе сигналов диапазона свч
- •7.3Физические процессы смешивания при частотном преобразовании сигналов
- •7.4Однодиодные смесители
- •7.5Двудиодные балансные смесители
- •7.6Смесители на транзисторах
- •7.7Гетеродин
- •7.8Усилитель сигналов промежуточных частот
- •7.9Результирующие коэффициенты шума и усиления внешнего блока
- •8Спутниковый телевизионный приемник аналоговых сигналов
- •8.1Основная структура
- •8.2Повышение помехоустойчивости чм сигналов при применении частотных демодуляторов
- •8.3Параметры и помехоустойчивость частотных демодуляторов
- •8.4Типовые, традиционные чм демодуляторы Частотный демодулятор с двухтактным дискриминатором на двух взаимно расстроенных контурах
- •8.5Частотные демодуляторы с фапч для выделения цифрового сигнала
- •8.6Частотно-обрабатывающие цепи видеосигнала и сигнала звука
- •8.7Способы выделения сигнала звукового сопровождения и другого звукового "материала"
- •8.8Недостатки аналоговых систем телевизионного вещания по спутниковым каналам
2.5Преимущества телевизионного вещания на свч через спутники-ретрансляторы
В спутниковой системе телепередач "носителями" информации являются электромагнитные волны сверхвысоких частот (СВЧ) 1...30 ГГц (длина волны 30...1 см). Сверхвысокие частоты привлекают к себе внимание тем, что:
О в этом диапазоне потенциально доступна широкая полоса частот (800 МГц), что дает возможность передавать больше информации, чем на частотах коротковолнового диапазона. Здесь реализуется высокая пропускная способность, так как можно разместить значительное количество телевизионных каналов, что важно для передач со спутников;
- электромагнитные волны тем лучше фокусируются, чем больше раскрыв антенны по отношению к длине волны , что позволяет концентрировать энергию электромагнитных волн при применении антенн даже относительно небольшого диаметра на отведенную территорию и обеспечить тем самым требуемый для приема уровень плотности потока мощности;
- позволяют использовать антенны с узкой, игольчатой диаграммой направленности, которые могут наиболее эффективно передавать информацию с Земли в направлении кажущегося "маленьким" спутника;
- связь на этих частотах менее чувствительна к атмосферным помехам, чем связь на более низких частотах;
- важным свойством электромагнитных волн СВЧ является их способность проходить через верхние слои атмосферы. Электромагнитные волны, например, частот ниже 30 МГц, отражаются ими;
- область СВЧ была относительно свободна для решения возникших задач по спутниковому вещанию.
Освоение диапазона СВЧ дало возможность на практике реализовать ретрансляцию телевизионных программ через спутники.,
Важным преимуществом передачи информации в СВЧ диапазоне является применение антенн небольших размеров. Так, например, если бы телевизионные программы передавались в метровом диапазоне на частотах 76...84 МГц, то для обеспечения приема на Земле на обычные телевизоры, на спутнике пришлось бы установить антенну диаметром приблизительно 500 м и использовать передатчик мощностью около 1,0 кВт, а при передаче в дециметровом диапазоне на частотах 598...606 МГц антенна нужна диаметром около 60 м и мощность передатчика около 30 кВт, так как электромагнитные волны этого диапазона сильно поглощаются в атмосфере. Очевидно, что сооружать такие передающие системы технически очень сложно и вряд ли оправдано экономически. В то же время при работе в диапазоне СВЧ (10,7...12,5 ГГц) размер антенны на спутнике не превышает в диаметре 3,0 м при мощности передатчика около 200 Вт и для индивидуального приема нужны антенны не более 2,0 м в диаметре. При работе в диапазоне крайне высоких .частот КВЧ (40,0...60,0 ГГц), на спутнике достаточно иметь передающую антенну диаметром 0,3...0,4 м, но освоение этого диапазона дело будущего. Вероятнее всего он будет использован для телевидения высокой четкости — ТВВЧ (HDTV).
2.6Правовые вопросы телевизионного вещания по спутниковым каналам
Уже в конце прошлого века специалисты пришли к выводу о необходимости международного регулирования использования диапазона радиочастот. Для этого, с целью совершенствования всех видов электросвязи, был образован Международный телеграфный союз, который в 1932 г. был переименован в Международный союз электросвязи (МСЭ).
Для рассмотрения технических и административных вопросов по инициативе МСЭ созываются Всемирные Административные Кон-
ференции по Радиосвязи — ВАКР (World Administrative Radio-
Conference — WARC), с 1992 г. они называются ВКР, которые определяют технические, правовые, процедурные. и эксплуатационные вопросы конкретных радио служб.
Быстрое развитие спутниковых средств связи с конца 70-х годов потребовало разработки и принятия ряда международных соглашений и норм. В 1977 году состоялась Всемирная административная конференция по радиосвязи (ВАКР-77), на которой был принят действующий ныне Регламент радиосвязи. В соответствии с ним весь
земной шар разделен на три Района, для каждого из которых выделены отдельные полосы частот.
На специальной ЧАКР в 1988 году были закреплены позиции действующих спутников на геостационарной орбите и в целях дальнейшего развития для каждой страны предусмотрены позиции спутников на орбите и частоты. Для новых спутников предусмотрены зоны обслуживания только в пределах национальных границ каждой страны.
Оперативная текущая работа проводится в рамках Сектора радиосвязи (МСЭ-Р), образованного в 1992 году на базе Международного консультативного комитета по радио (МККР) и Международного комитета по регистрации радиочастот (МКРЧ). МСЭ-Р занимается техническими проблемами нормирования систем радиосвязи и разработкой рекомендаций, способствующих эффективному использованию частотного диапазона и предотвращению помех между службами связи.
Каждому запуску спутника предшествует публикация о нем информации в специальных бюллетенях МСЭ-Р, и согласование (координация) с заинтересованными странами. Эта информация содержит данные об орбите спутника, сведения о зонах обслуживания, диапазоне частот, о максимальной спектральной плотности потока мощности, подводимой к антеннам спутниковых и наземных станций, об эквивалентной шумовой температуре приемников и т.п. Результаты согласования сообщаются в МСЭ-Р, который при отсутствии разногласий регистрирует новый спутник. Период от первой заявки до регистрации обычно длится от полугода до двух лет.
Для каждой страны выделены:
- позиции спутников на геостационарной орбите, с которых возможно вещание на данную страну;
- частотные каналы для ретрансляции телевизионных про- грамм;
- поперечное сечение основного лепестка диаграммы направленности на уровне половинной мощности;
- направленность большой оси эллипса относительно приема в экваториальной плоскости;
- поляризация электромагнитных волн: линейная (вертикальная или горизонтальная) или круговая (левосторонняя или право- сторонняя);
- максимальная излучаемая передатчиками спутника мощность в данном диапазоне частот.
План распределения частотных каналов принят в 1977 г. и вступил в силу в 1979 г. План и Регламент радиосвязи пересматриваются и дополняются только на компетентных конференциях, которые проводятся регулярно через каждые два года.