Satelitní konvertor ( eng. low-noise block downconverter, LNB ) je přijímací zařízení, které kombinuje nízkošumový zesilovač ( LNA , eng. LNA ) signálu přijímaného ze satelitu a frekvenční downconverter ( eng. Downconverter ). Převodník se instaluje na přívod satelitní paraboly a připojuje se k přijímacímu zařízení [1] koaxiálním kabelem , stejný kabel slouží k napájení převodníku a v případě potřeby k přenosu řídicích signálů.
Zisk převodníku - poměr úrovně výstupního signálu (po převodu) k úrovni signálu přijímaného anténou převodníku, vyjádřený v decibelech . Typické hodnoty zisku převodníku jsou mezi 40 a 65 dB. Čím delší je trasa kabelu k převodníku, tím větší zisk je potřeba k zajištění dostatečné úrovně signálu na vstupu přijímacího zařízení (požadovaná úroveň signálu závisí na vlastnostech konkrétního zařízení, typický útlum v kabelu RG-6 při frekvence 1-2 GHz je 2-2,5 dB na každých 10 metrů).
Při dostatečné úrovni signálu na vstupu přijímacího zařízení použití převodníku s vyšším ziskem nezlepší příjem, protože převodník přijímá a zesiluje rovnoměrně jak užitečný signál, tak tepelný šum vzduchu. Ani v ideálním případě se po převodníku nezmění poměr signálu k šumu , na kterém závisí možnost příjmu. Skutečný převodník přináší další vlastní šum. Vlastní tepelný šum převodníku je popsán buď jeho ekvivalentní teplotou šumu v Kelvinech nebo jeho „ šumovým číslem “ v decibelech, které udává, jak moc se poměr signálu k šumu sníží po zesílení a přenosu frekvence. Také referenční oscilátor převodníku zavádí přídavný fázový šum [2] , který primárně ovlivňuje možnost příjmu signálů s vysokými modulačními indexy [3] .
Potřeba frekvenční konverze po zesílení signálu je dána tím, že ve většině případů satelitní komunikace využívají rádiová pásma s frekvencemi jednotek a desítek gigahertzů ( C , X , Ku , Ka ). Přenos takovýchto rádiových frekvencí po koaxiálním kabelu vede k velkému útlumu signálu a použití dlouhých vlnovodů značně komplikuje a prodražuje systém. Převod frekvence do rozsahu 1-2 GHz ( L-band ) umožňuje přenášet přijímací zařízení ( satelitní přijímač , satelitní modem , DVB-S/S2 karta atd.) ve značné vzdálenosti (desítky metrů) od satelitní konvertor.
Pokud je potřeba přenést přijímací zařízení do ještě větší vzdálenosti od satelitní paraboly, pak další zesilovače signálu L-pásma instalované v zlomu kabelové trasy, případně optické vedení a přídavná zařízení - optické vysílače L-pásma a přijímače, lze použít. Optický vysílač lze integrovat do satelitního konvertoru [4] . Je třeba vzít v úvahu, že jak zesilovače, tak optické vysílače a přijímače vnášejí další vlastní šum, čímž se zvyšuje šumové číslo systému jako celku.
Ke konverzi frekvence dochází smícháním signálu referenčního oscilátoru ( lokální oscilátor , LO ) satelitního konvertoru a vstupního signálu ( radiová frekvence, RF ) přijímaného ze satelitu . Na výstupu směšovače se vytvoří mezifrekvenční signál ( anglicky mezifrekvenční, IF ), rovný rozdílu frekvencí referenčního oscilátoru a vstupního signálu. Převodníky se dělí na dva hlavní typy v závislosti na konstrukci referenčního oscilátoru - s dielektrickým rezonátorem (DRO) nebo s frekvenčním syntezátorem (PLL).
Nejoblíbenější satelitní konvertory mají referenční oscilátor postavený na bázi dielektrického rezonátoru [5] ( Dielectric resonator oscillator, DRO ) .
Nevýhodou takových referenčních oscilátorů je závislost frekvence na okolní teplotě a stárnutí rezonátoru. Typická tolerance odchylky frekvence LNB DRO je až 900 kHz v obou směrech od jmenovité hodnoty (v závislosti na modelu převodníku mohou mít levné TV převodníky více). Podle toho se mění i frekvence výstupního signálu převodníku. Z tohoto důvodu nejsou DRO LNB příliš vhodné pro příjem úzkopásmových signálů, protože signál na výstupu převodníku může být mimo pásmo, ve kterém jej přijímač hledá. Minimální šířka pásma, ve které lze DRO LNB spolehlivě používat, závisí na vlastnostech přijímače (rozsah, ve kterém demodulátor vyhledává signál) a je obvykle několik megahertzů (nebo několik megasymbolů za sekundu ) [3] .
Výhodou DRO LNB je nižší fázový šum [6] než u jiných typů převodníků a nižší cena.
DRO LNB se používá při televizním satelitním příjmu a při příjmu širokopásmových kanálů v satelitní komunikaci. Úzkopásmové signály (určité televizní nosiče, kanály SCPC a kanály TDMA v satelitních sítích) vyžadují konvertory, aby poskytovaly vyšší frekvenční stabilitu.
Referenční oscilátory vysoce stabilních měničů jsou konstruovány jako frekvenční syntezátor s automatickým laděním podle vzorového zdroje ( Phase-locked loop, PLL ) . Jako referenční se obvykle používá signál s frekvencí 10 MHz. Frekvenční stabilita referenčního oscilátoru v PLL LNB závisí na zdroji referenčního signálu.
S vnitřní synchronizacíPLL LNB s vnitřní synchronizací ( angl. internal reference ) mají vlastní teplotně řízený nebo teplotně kompenzovaný [7] krystalový oscilátor , který se používá jako zdroj referenční frekvence. Stabilita referenční frekvence převodníku s vnitřními hodinami může být v závislosti na modelu od +/-2 kHz do +/-500 kHz.
Externě synchronizovánoPLL LNB s externí referencí nemají vlastní zdroj referenční frekvence. Jako takový zdroj je použit externí generátor, signál referenční frekvence je přiváděn stejným kabelem, kterým se přenáší signál z převodníku (některé modely převodníků mají samostatný vstup pro signál reference). Stabilita převodníku s externí synchronizací může být libovolně vysoká a závisí pouze na externím generátoru, kterým mohou být přijímače signálu GPS a GLONASS , rubidiové atomové hodiny atd.
Frekvenční rozsahy používané pro satelitní komunikaci a vysílání mohou být širší než vstupní frekvenční rozsah používaného přijímače. Proto jsou dosahy satelitní komunikace rozděleny do dílčích pásem, pro každé z nich je vybrán převodník s takovou referenční frekvencí oscilátoru, aby signál přijatý po převodu spadal do rozsahu přijímače.
Některé modely převodníků pracují pouze na jednom dílčím pásmu, jiné mají několik přepínatelných referenčních oscilátorů, což umožňuje jejich použití pro příjem různých dílčích pásem. Spínání referenčního oscilátoru převodníku lze provést různými způsoby [8] - změnou napájecího napětí, přivedením tónového signálu 22 kHz do převodníku, jakož i pomocí mechanického spínače na převodníku. Existují také duální LNB (ve skutečnosti dva LNB v jednom pouzdře), které umožňují současně přijímat signál dvou dílčích pásem do dvou různých přijímacích zařízení [9] .
Pro příjem signálu v Ku pásmu se používají frekvence 10700-12750 MHz. Převodníky jsou k dispozici s následujícími přijímanými dílčími pásmy a frekvencemi oscilátorů (včetně přepínatelných a duálních) [8] [10] :
| Vstupní rozsah (RF), MHz | Referenční kmitočet oscilátoru (LO), MHz | Výstupní rozsah (IF), MHz |
|---|---|---|
| 10700-11700 | 9750 | 950-1950 |
| 10700-11850 | 9750 | 950-2100 |
| 10950-11700 | 10 000 | 950-1700 |
| 11700-12200 | 10750 | 950-1450 |
| 11700-12750 | 10600 | 1100-2150 |
| 11700-12750 | 10750 | 950-2000 |
| 12200-12750 | 11250 | 950-1500 |
| 12250-12750 | 11300 | 950-1450 |
Pro příjem signálu v rozšířeném C-pásmu se používají frekvence 3400-4200 MHz. V mezinárodní praxi je možné použít frekvence až 4800 MHz. Převodníky jsou k dispozici s následujícími přijímanými dílčími pásmy a frekvencemi oscilátorů [10] [11] :
| Vstupní rozsah (RF), MHz | Referenční kmitočet oscilátoru (LO), MHz | Výstupní rozsah (IF), MHz |
|---|---|---|
| 3200-4200 | 5150 | 950-1950 |
| 3625-4200 | 5150 | 950-1525 |
| 3625-4800 | 5750 | 950-2125 |
| 4500-4800 | 5950 | 1150-1450 |
U převodníků v pásmu C je vstupní frekvence (přijímaná ze satelitu) nižší než frekvence referenčního oscilátoru. Výstup převodníku se získá odečtením vstupní frekvence od frekvence referenčního oscilátoru. Proto je spektrum signálu na výstupu převodníku invertované - vyšší frekvence vstupního signálu jsou ve spodní části výstupního rozsahu. Satelitní přijímací zařízení používané s konvertorem musí podporovat režim inverze spektra, aby mohlo přijímat a dekódovat signál.
Pro příjem signálu v Ka-pásmu se používají frekvence 18200-22200 MHz.
Převodník je určen pro instalaci přímo na anténní přívod, má utěsněné provedení do každého počasí. Vstupem převodníku je vlnovodná příruba (s těsnícím kroužkem). Převodníky integrované s ozařovačem jsou vyrobeny ve formě utěsněného monobloku. Výstupem převodníku je vysokofrekvenční koaxiální konektor, obvykle typu F (s charakteristickou impedancí 75 ohmů) nebo typu N (50 ohmů). Napájení převodníku (a v případě potřeby napájení referenční frekvence a řídicích signálů) se provádí přes stejný konektor.
Přijímacím prvkem převodníku je bičová anténa (sonda). Převodník s jednou sondou může přijímat signál v jedné polarizaci (lineární vertikální nebo horizontální), v závislosti na jeho orientaci na anténě. Některé modely konvertorů určených pro televizní příjem mají dvě ortogonální sondy, mezi kterými přepínání umožňuje přijímat dvě polarizace bez změny orientace (rotace) konvertoru. Existují také duální konvertory (ve skutečnosti dva konvertory v jednom pouzdře se společným referenčním oscilátorem), jejichž antény jsou umístěny v ortogonálních rovinách. Takové převodníky umožňují přijímat signály současně ve dvou polarizacích na dvě různá přijímací zařízení.
Pro příjem signálů s kruhovou polarizací musí být mezi napájení antény a převodník nainstalován depolarizátor [12] , který převádí kruhovou polarizaci na lineární. Pracovní polarizace (pravá nebo levá) je určena vzájemnou polohou depolarizátoru a bičové antény konvertoru. Převodník se dvěma ortogonálními anténami může přijímat obě kruhové polarizace, aniž by měnil svou orientaci vůči depolarizátoru.
V Rusku se v pásmu C používá hlavně kruhová polarizace. Pro satelitní komunikaci a vysílání v Ku pásmu se používá lineární polarizace, kruhová polarizace v Ku pásmu v horním dílčím pásmu (11700-12750 MHz) na družicích s přímým vysíláním .
LNB používané v satelitní komunikaci a navržené pro provoz v jedné polarizaci mají obdélníkovou vlnovodnou přírubu, jejíž velikost a typ závisí na použitém pásmu [13] . Pásmo Ku používá přírubu WR75, pásmo C WR229. Mezi takové konvertory a anténní napáječ je instalován polarizační konvertor - orthoplexer ( anglicky Orthomode transducer, OMT, polarization duplexer ), který volí dvě ortogonální polarizace na dvou portech (v systémech VSAT je obvykle port jedné polarizace slouží k instalaci LNB, druhý - pro připojení BUC ). Při kruhové polarizaci je mezi ortoplexor a přívod instalován depolarizátor, porty OMT pak odpovídají levé a pravé polarizaci.
Satelitní antény pouze pro příjem mohou používat konvertory s kulatou přírubou namontované přímo na anténní zdroj nebo depolarizátor, bez ortoplexoru. Na vstupu takového konvertoru jsou přítomny obě polarizace a výběr požadované se provádí orientací bičové antény konvertoru. Při příjmu kruhové polarizace s takovými konvertory je nutný depolarizátor, kterým může být deska z dielektrického materiálu [12] instalovaná ve vlnovodu mezi přívod a přírubu konvertoru.
V domácích systémech se pro příjem přímé satelitní televize v Ku pásmu používají konvertory, které jsou konstrukčně kombinovány s anténním napáječem a v případě potřeby s depolarizátorem ( anglicky LNB-Feedhorn, LNBF ). Výhodou takových konvertorů je nízká cena a snadná instalace na standardní držák různých antén. Nevýhodou těchto konvertorů je nemožnost zhotovit univerzální feed, sladěný s různými anténními zrcadly . Zesílení systému „zrcadlo-ozařovač“ v případě univerzálního ozařovače bude jistě horší než při použití ozařovače navrženého a vyrobeného přímo pro tento typ zrcadel. Vysoká úroveň signálu moderních satelitů s přímým vysíláním umožňuje ignorovat tuto nevýhodu a úspěšně používat takové systémy pro hromadné domácí instalace.
"Univerzální" převodníky"Universal Satellite Converter" [14] je konvertor (LNBF) integrovaný s ozařovačem pro příjem signálů v Ku-pásmu v lineární polarizaci (ze satelitů Express-AM , Yamal a mnoha zahraničních rodin), který lze instalovat na satelitní paraboly. různých výrobců a velikostí. Slouží k příjmu satelitní televize a jednosměrných dat satelitního internetu . V anglicky psaných zdrojích je tento typ konvertoru někdy nazýván "Astra" LNB (podle rodiny satelitů Astra operátora SES , které od 90. let vysílají digitální televizi do Evropy). Převodník má dvě ortogonální antény a dva referenční oscilátory, což mu umožňuje přepínat mezi horizontální a vertikální polarizací a mezi spodním (10700-11700 MHz) a horním (11700-12750 MHz) Ku-pásmem.
Univerzální převodník je ovládán přes stejný kabel, který přenáší výkon a přijímaný signál. Polarizace je spínána napájecím napětím (13 V - vertikální, 18 V - horizontální). Frekvenční rozsah se přepíná přivedením tónového signálu 22 kHz do převodníku (žádný signál - generátor 9750 MHz, spodní pásmo, je signál - generátor 10600 MHz, horní pásmo).
Kruhové polarizační měničeMohou být také nazývány "NTV + konvertory" nebo "Tricolor konvertory" . Navrženo pro provoz v horním Ku pásmu (11700-12750 MHz) s kruhovou polarizací. Slouží pro příjem TV vysílání ze satelitů Express-AMU1 , Express-AT1 , Express-AT2 (operátoři NTV+ , Tricolor TV , STV ).
Navenek se takový převodník neliší od „univerzálního“, ale má vestavěný depolarizátor a pouze jeden referenční oscilátor s frekvencí 10750 MHz. Převodník pro kruhovou polarizaci rozeznáte podle slova CIRCULAR v názvu.
Přepínání mezi polarizacemi se provádí napájecím napětím převodníku, 13 Voltů - vpravo, 18 Voltů - vlevo.
Převodníky s více výstupyPřevodníky s více výstupy (dva, čtyři nebo osm, angl. twin, quad, octo ) slouží k připojení více přijímacích zařízení k jedné anténě (TV přijímače, DVB/S2 karty, satelitní přijímače hlavních stanic sítě kabelové televize [15 ] atd.). P.). Pro každé zařízení připojené k jeho výstupu je vyžadován samostatný kabel. U každého ze zařízení to vypadá jako připojení k samostatnému převodníku a umožňuje nezávisle zvolit subpásmo, polarizaci a nosnou frekvenci signálu přijímaného ze satelitu. Napájení takového převodníku může být provedeno kabelem připojeným k některému z výstupů. Některé výstupy nemusí být připojeny (ale je třeba dávat pozor, aby se na jejich konektory nedostala vlhkost).
MultifeedMultifeed - instalace několika konvertorů na jednu anténu pro příjem signálu z několika satelitů.
| Satelitní televize | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Terminologie |
| ||||
| Přístup |
| ||||
| Zařízení |
| ||||
| Satelitní připojení | |
|---|---|
| Hlavní články | |
| Zařízení | |
| Standardy a protokoly | |
| Operátoři satelitního vysílání |
|
| Komunikační satelitní operátoři a služby | |
| Výroba komunikačních satelitů | |