Файл: БТВА (окончательная редакция) для печати.docx

Кроме того, конструкция офсетной антенны позволяет устанав­ливать два облучателя-конвертора, располагая их в вертикальной фокальной плоскости. Это даёт возможность вести приём со спутников, нахо­дящихся на соседних позициях геостационарной орбиты. Следует отметить еще одно положительное свойство офсетных антенн, дающее им преимущества перед прямофокусными, и особенно важное для пользователей в северных широтах: офсетные и прямофокусные антенны под разными углами места "смотрят" на ИСЗ. Выпадающий зимой снег и другие осадки накапливают­ся в зеркале прямофокусной антенны и могут быть причиной помех, сильного затухания полезного сигнала и даже порой могут привести к прекращению приема. Этого не слу­чается при применении офсетных антенн, так как выпадающие осадки легко соскальзывают с поверхности зеркала или вообще не попадают на нее.

Из-за большого количества функционирующих спутников, постоянно находящихся на геостационарной орбите, предъявляются жёсткие требования к диаграммам направленности как передающих, так и приёмных антенн. Это приводит к необходи­мости замены широко распространенных двузеркальных антенн Кассегрена и приёмных прямофокусных антенн на классические - офсетные.

9.4. Принципы построения индивидуальных радиоприёмных

устройств спутникового телевидения

Все радиоприёмные устройства (РПрУ) спутникового телевидения построены по супергетеродинной схеме. Индивидуальное радиоприёмное устройство состоит из двух частей: наружного блока, который располагается непосредственно на антенне, и внутреннего блока – спутникового телевизионного приёмника (ресивера), устанавливае­мого возле телевизора. На рис.9.8. приведена структурная схе­ма РПрУ для приёма телевизионного вещания через спутники-ретрансляторы.

Рис.9.8. Структурная схема наземного радиоприёмного устройства.

Функциональная схема индивидуального приёмного устройства РВСС показана на рис. 9.9.

Рис. 9.9. Функциональная схема индивидуального приёмного устройства

П – поляризатор; МШУ – малошумящий усилитель; СМ – смеситель;

Г - гетеродин; УПЧ – усилитель промежуточной частоты; ДЕМ – демодулятор; Комп. дисп. – компенсатор дисперсии; ДК – декодирующее устройство; ЧМ и АМ – частотный и амплитудный модуляторы

(Добавить со стр.222 – 223 в.И. Лузин и др.)

Сигнал, принятый от ИСЗ параболической антенной, проходит через поляризатор (П). Поляризатор пропускает сигнал .......

Такое конструктивное и схемное построение спутниковых РПрУ обусловлено диапазоном частот, в котором работают спутниковые системы. Объясняется это следующими соображениями.

1. Диапазон частот 11,7 – 12,5 ГГц соответствует диапазону волн

2,5 – 2,56 см. Создать в этом диапазоне директорные антенны технически невозможно. Наиболее эффективной антенной в этом диапазоне волн является зеркальная антенна (параболоид), имеющая большой коэффициент усиления и очень узкую («игольчатую») диаграмму направленности (ДН). Чем больше отношение диаметра раскрыва параболоида к длине волны, тем более остронаправленной формируется ДН и тем больше коэффициент усиления антенны. Зеркальные антенны достаточно просты в производстве и относительно дёшевы.

2. В качестве линий передачи электромагнитной энергии в этом диапазоне могут использоваться только волноводы. Применение других видов линий передачи, в том числе и коаксиального фидера, невозможно, так как электромагнитные колебания в диапазоне СВЧ в коаксиальных фидерах быстро затухают. Однако волноводы в изготовлении достаточно дороги и использование их в бытовых системах спутникового телевидения весьма сложно.

3. Из курса «Радиоприёмных устройств» известно, что на входе приёмника всегда имеется некоторое соотношение сигнал/шум, определяемое отношением мощности полезного сигнала к мощности шумов:

γ = (Р_С / Р_Ш)_ВХ

Это соотношение не остаётся постоянным от входа до выхода приёмника. При распространении полезного сигнала по линии передачи полезный сигнал затухает в силу естественных потерь мощности. В то же время к входным шумам добавляются флуктуационные и тепловые шумы линии передачи. В результате на выходе линии передачи, т.е. уже на входе собственно приёмника соотношение сигнал / шум ухудшается. Тем более, это соотношение ухудшается на выходе линейной части приёмника. В результате увеличивается коэффициент шума и уменьшается чувствительность РПрУ.

Конвертор спутникового радиоприёмного устройства.

Одним из способов уменьшения коэффициента шума, и, следовательно, повышения чувствительности РПрУ, является усиление принятого сигнала сразу же после антенны. Устройства, выполняющие эту функцию, называются «антенными усилителями». Конструктивно антенные усилители размещаются как можно ближе к антенне. В спутниковых РПрУ антенные усилители располагаются в облучателе параболоида и носят название «малошумящих усилителей» (МШУ). Малошумящий усилитель конструктивно объединяется с поляризатором и первым преобразователем частоты. Такой усилительно-преобразовательный блок называется «конвертором» (рис.9.9).

Конвертор решает следующие задачи:

• осуществляет поляризационную селекцию принимаемых от спутника-ретранслятора сигналов;

• осуществляет защиту радиоприёмного устройства по зеркальному каналу;

• производит усиление по мощности сигналов, принятых на высокой

частоте;

• производит первое преобразование частоты принятых сигналов;

• производит предварительное усиление преобразованных сигналов на первой промежуточной частоте.

Сигнал, принятый от ИСЗ параболической антенной, поступает на поляризатор (П). Поляризатор пропускает на вход конвертора сигнал только определённого вида поляризации. В состав конвертора входит малошумящий усилитель (МШУ), смеситель (СМ) с гетеродином (Г) и усилитель первой промежуточной частоты (УПЧ). В типовом конверторе принятый антенной сигнал усиливается в двух- или трёхкаскадном транзисторном МШУ, затем его частота понижается в первом преобразователе частоты до промежуточной частоты в диапазоне 950 – 1750 МГц.

РПрУ для приёма сигналов ТВ-веща­ния через спутники-ретрансляторы выполняется по супергетеро­динной схеме с двойным преобразованием частоты. Это обеспечи­вает хорошую избирательность по соседнему спутниковому каналу, практически полное подавление сигналов зеркального канала и сигналов обратного излучения гетеродина. Первое преобразова­ние частоты, как уже было сказано, выполняется во внешнем блоке (конверторе). Первая промежуточная частота преобразованных сиг­налов (точнее, полоса частот) выбирается здесь доста­точно высокой (950...1750 МГц), чтобы частота первого гетеродина и частоты зеркальных сигналов не попадали в полосу частот сигна­лов со спутника. Первый гетеродин не перестраивается. Он генери­рует сигнал одной фиксированной частоты, и преобразование осу­ществляется в полосе частот Δ f = 800 МГц. Для преобразования в более широкой (∆f = 1200 МГц) полосе частот используются два гетеродина.

Первое преобразование частоты принятых сигналов мо­жет осуществляться как при линейной поляризации (вертикальной или горизонтальной), так и круговой поляризации. Электромагнитные волны круговой поляризации предвари­тельно преобразуются в волны линейной поляризации. Можно одновременно вести обработку сигналов вертикальной и горизонтальной поляризации при наличии во внешнем блоке двух конверторов на входе демодулятора (рис.9.10).

Рис. 9.10. Структурная схема конвертора для одновременного приёма

сигналов горизонтальной и вертикальной поляризации

1-приёмная антенна; 2-облучатель; 3-блок наведения на спутник;

4-поляризатор; 5-блок управления поляризатором; 6-полосовой фильтр

СВЧ; 7-волноводно-полосковый переход; 8-малошумящий усилитель

сигналов СВЧ; 9-первый смеситель; 10-первый гетеродин; 11,12-усилители

сигналов первой промежуточной частоты (ПЧ); 13-усилитель сигналов пер-

вой ПЧ по мощности; 14-коаксиальный кабель, соединяющий внешний блок

с внутренним.

Антенна. Приёмные антенны СВЧ-диа­пазона для спутникового телевизионного вещания применяются в основном двух видов: фазированные антенные решетки (ФАР) и параболические антенны. Наиболее широкое применение на­шли параболические антенны. Внут­ренняя поверхность параболоида вращения металлическая или ме­таллизированная, предназначенная для приёма и отражения (пере­излучения) падающих на неё электромагнитных волн и направления их в точку фокуса, где размещается облучатель.

Облучатель служит для приёма отражённых от зеркала электромагнитных волн, преобразования их в электрические сигналы и направления их в волновод. При спутниковом телевизионном вещании производится приём электро­магнитных волн, имеющих как линейную, так и круговую поляризацию. Поэтому к облучателю присоединяется волновод круг­лого сечения, в котором могут распространяться электромагнитные волны любой поляризации.

Поляризацией называется физическая характеристика излучения, описывающая направленность векторов-моментов электрического поля, распространяющейся электромагнитной волны.

Поляризатор служит для выбора электромаг­нитных волн только одной (вертикальной или горизонтальной) по­ляризации и направления их в волновод. Важ­нейшей характеристикой переключателя является величина поля­ризационного затухания, т.е. показатель того, в какой мере про­никают электромагнитные волны нежелательной поляризации на выход. Типовое значение затухания составляет 30...50 дБ. В системе индивидуального приёма выбор электромагнитных волн одной или другой поляризации осуществляется:

- механическим способом - поворотом на 90° магнитной петли или

электрического зонда;

- электромагнитным способом - подачей опре­делённого напряжения на

обмотку феррита, вдоль которого распространяется электромагнитная вол-

на. Этим управляет электронная схема, кото­рая находится в ресивере,

и выбор электромагнитной волны соответствующей поляризации происхо-

дит одновременно с выбором частотного канала (телевизионной программ

мы).

Антенно-фидерная система, кроме указанных элементов, может содержать систему дистанционного наведения на ИСЗ, называемую позиционером.

Полосовой фильтр СВЧ. Его назначение – защита входа МШУ конвертора от внешних помех и защита облучателя от проникновения сигналов комбинационных частот первого гетеродина в эфир, что может стать причиной появления помех для других РПрУ.

Волноводно-полосковый переход служит для подачи на вход первого каскада малошумящего усилителя наведенной в нём ЭДС. Для этого в широкую плоскость волновода пря­моугольного сечения на определённом расстоянии от края вставля­ется электрический штырь, в котором наводится ЭДС сигнала, который затем подаётся на вход малошумящего усилителя.