ИСКАТЬ:
Главная  >  Общество   >  Средства массовой информации


СПУТНИКОВОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ (продолжение)

11 октября 2007, 511

Непосредственное телевещание со спутника: истоки, основные принципы работы, необходимое оборудование.

     
      Идея непосредственного вещания со спутников была высказана в США и России практически одновременно. Однако для нас она более 15 лет оставалась только идеей, а в Западной Европе, но особенно в США, стала интенсивно продвигаться в жизнь. В 1980 г. цена приемников сигналов прямого спутникового вещания Direct-to-Home (DTH) составляла $10000. Для массового покупателя даже этой богатой страны - стоимость неподъемная. Однако создатели и производители этого оборудования, имея в виду системы коллективного приема, понимали, что с расширением рынка и, следовательно, объемов производства, а также за счет совершенствования компонентной базы, цена упадет до уровня, приемлемого для рядового покупателя. И, действительно, за пять лет цена на спутниковые приемники упала в 3,5 раза и стала ниже $3000. В США к 1990 г. ежегодно рынок поглощал до 400000 приемных систем. В настоящее время стоимость спутниковых приемников даже в России может быть менее $200 для наиболее простых моделей. Стоимость приемников с системой позиционирования антенны может составить $300 ... 400 и даже несколько превысить $1000. Стоимость зависит, в частности, от числа каналов, на которые рассчитан приемник - она может меняться, например, для моделей популярной в России EchoStar от 250 до 1500.
      Системы DTH работают в диапазоне C в интервале частот 3,7 ... 4,2 ГГц. Системы непосредственного спутникового вещания в диапазоне Ku называют Direct Broadcast Satellite или в виде аббревиатуры DBS. Истоки освоения этого диапазона также уходят в 1980 г. И здесь прогресс шел бурно. Стартовые цены приемников были слишком высокими для индивидуальных потребителей, но по мере расширения рынка падали. Теперь они доступны для массовых потребителей. В настоящее время только в США действует около 5 млн приемников DBS. Один из международных операторов НТВ - корпорация EchoStar - ведет вещание по 110 каналам.
      Наземные приемные устройства для каналов НТВ к настоящему времени - хорошо отработанная продукция, выпускаемая очень многими фирмами. Приемная система содержит три важные функциональные части: - это антенна, приемная головка и собственно приемное устройство. Приемная антенна, как правило, - металлическое зеркало, имеющее форму параболоида. Параболическое зеркало выбрано не случайно, его естественная функция - собирать параллельные пучки электромагнитных волн в одну точку, называемую фокусом параболоида. Именно в этой точке размещается приемная головка. Используются два типа параболических антенн: прямого действия и офсетная. На рисунке показано, какие участки параболы используются при изготовлении названных антенн.
      Антенны прямого действия - это срез вершины параболы, ее ось проходит через центр зеркала, а фокус размещается на расстоянии половины радиуса кривизны. Форма поверхности таких антенн почти совпадает со сфероидной, что делает проще их изготовление. Приемная головка размещается против центра зеркала и частично затеняет его. Это один из недостатков такого зеркала. Ось зеркала должна быть строго направлена на спутник, а, следовательно, в вертикальном направлении повернута на угол места. Отсюда еще один недостаток: при установке на открытых площадках зеркало может стать емкостью, где накапливаются осадки, к примеру, снег.
      Для офсетных антенн используются боковые участки параболоида. Фокальная точка размещается у нижней кромки зеркала и не затеняет его, что является определенным преимуществом. Другое преимущество - вертикальная ориентация зеркала, благодаря чему оно не превращается во вместилище осадков и пыли. Более сложная форма поверхности усложняет производство офсетных антенн и точность соблюдения их формы. Более того, накапливаемые в процессе эксплуатации деформации поверхности в этом случае влияют значительно сильнее. Для приема сигналов НТВ в зонах, освещаемых соответствующим лучом спутника, достаточно антенн с диаметром зеркала 90 и 60 см. Возможный в будущем переход в миллиметровый K диапазон позволит снизить диаметр приемных антенн до 10 ... 20 см.
      У отечественных абонентов непосредственного спутникового вещания выбор невелик. Обычно им доступны один - два спутника, поэтому можно ограничиться простейшей антенной без устройств ручного или автоматического позиционирования. На Западе, где насыщенность спутниками высока, системы позиционирования являются важными элементами антенн. Назначение этих систем очевидно: они должны позволить осуществить автоматически или в ручном режиме перевести направление оси антенны с одного спутника на другой. Для европейского, а тем более американского избалованного зрителя на выбор предлагаются десятки позиций. Сделать такой выбор простой функцией, даже для неспециалиста, - вот главное назначение систем позиционирования антенн. От степени сложности и автоматизации этого процесса во многом зависит цена всей системы приема. Самые совершенные системы осуществляют автоматическое переключение на новую позицию простым нажатием кнопки. Система позиционирования - достаточно сложное механическое устройство, в автоматическом варианте управляемое микропроцессором.
      Параболические антенны - естественное средство приема коротковолнового электромагнитного излучения. На первый взгляд, что либо иное здесь просто неуместно. Однако инженерная мысль находит и тут поле для поиска новых средств. Одно из них - плоские полосковые приемники. В сущности, это повторение идеи, уже реализованной в радиоастрономии. Весь фокус в том, что сигналы, поступающие с отдельных полосок, суммируются с определенным для каждой полоски сдвигом фазы. Этим имитируется параболическая форма зеркала. Более того, управляя фазовращателями, можно (причем с помощью только электронных средств) менять направление оси приема. Высокая технологичность изготовления плоских полосковых приемников и их управляемость, осуществляемая без видимых перемещений - достоинства, заслуживающие внимания. Однако сложная система суммирования сигналов с отдельным фазовращателем на каждую цепь - серьезный недостаток, отражающийся на цене. Поэтому такие приемные антенны не нашли широкого распространения.
     
      Еще одну идею, к слову, запатентованную, эксплуатирует отечественная фирма Конкур. Вместо зеркала фирма предлагает диэлектрическую фокусирующую линзу, выполненную в виде шара из полистирола. Главное достоинство такого решения - в возможности одновременного приема с помощью одной антенны сигналов со многих спутников. Собственно, на фокальную "орбиту" шаровой поверхности фокусируются сигналы со всех спутников, находящихся в зоне видимости антенны с конкретного места наблюдения. Для приема сигналов с этих спутников достаточно разместить приемные головки в соответствующих позициях. Эти головки можно или коммутировать на один приемный канал, или подсоединять к отдельным каналам. В США, насколько нам известно, оригинальные антенны Конкура пользуются большим успехом, чем на Родине. Впрочем, у американцев проблема выбора куда острее нашей.
      Конкретные спутники непосредственного вещания работают в разных диапазонах частот и с разными функциями поляризации излучения. В системах НТВ применяются четыре функции. Прежде всего - это линейная поляризация (горизонтальная - H и вертикальная - V). В этом случае вектор напряженности магнитного поля излучения линеен, ориентирован вдоль соответствующей линии и сохраняет эту ориентацию во времени. Две другие функции - круговые. В этом случае вектор напряженности магнитного поля вращается по кругу. Если вращение осуществляется по часовой стрелке, говорят о правоциркулярной (RZ) волне, если против - о левоциркулярной (LZ) волне.
     
      Приемная головка имеет облучатель, который концентрирует отраженное зеркалом электромагнитное излучение на чувствительном элементе. Второй элемент головки определяет функцию поляризации. В простейших случаях функция поляризации для приемника конструктивно задана, но, как правило, это электрически управляемый элемент, способный подстраиваться под функцию поляризации спутника, с которым приемная система работает. Самым ответственным элементом приемной головки, безусловно, является конвертер. Он выполняет две функции: предварительное усиление и понижение частоты несущей до интервала рабочих частот приемников. Это частоты 700 ... 2000 МГц и даже несколько выше.
      Известно, что шумы приемников, в основном, определяются первым каскадом усиления. Это известное из радиотехники правило полностью применимо к спутниковым системам. Ситуация здесь осложняется чрезвычайно низкими уровнями сигналов в точках приема. Далеко не всякий транзистор можно использовать в конвертерах - слишком много шума! Для этих целей, в настоящее время, используются полевые транзисторы Шоттки на арсениде галлия. Из-за высоких частот несущей на выходе конвертора серьезные требования предъявляются и к кабелю, подающему сигнал на приемное устройство. Для этого используются специальные кабели, более дорогие, чем обычно применяемые в телевидении.
     

Читайте также:



©  Фонд "Русская Цивилизация", 2004