Состав и назначение узлов внешнего блока приемного устройства

Вариант конструктивного исполнения внешнего блока показан на рис. 4.5.

Антенна. Антенны для приема электромагнитных волн СВЧ диа­пазона для спутникового телевизионного вещания применяются в основном двух видов: плоские (фазированные антенные решетки) и антенны параболоидного типа. Наиболее широкое применение на­шли последние, точнее, антенны, использующую внутреннюю по­верхность параболоида вращения и первичный облучатель. Внут­ренняя поверхность параболоида вращения металлическая или ме­таллизированная, предназначенная для приема и отражения (пере­излучения) падающих на нее электромагнитных волн и направления их в фокус на размещенный там же первичный облучатель.

Рис. 4.5. Вариант конструктивного исполнения внешнего блока для приема

электромагнитных волн линейных поляризаций: 1 - электромагнитные волны, отраженные от поверхности основного зеркала (пара­болоида); 2 - пассивный отражатель первичного облучателя, помещенного в фокус основного зеркала; 3 - зонд для выбора электромагнитных волн вертикальной или горизонтальной поляризации; 4 - волновод круглого сечения (первичный облуча­тель); 5 - переходной волновод круглого сечения; 6 - переход с волновода круглого сечения к волноводу прямоугольного сечения; 7 - волновод прямоугольного сече­ния; 8 - зонд, погруженный в волновод прямоугольного сечения для наведения в нем э.д.с. и передачи по полосковой линии на вход малошумящего усилителя (МШУ); 9 - фторопластовый держатель; 10 - корпус малошумящего усилителя-конвертера; 11 – разъем для подключения коаксиального кабеля

Первичный облучатель. Функция первичного облучателя - на­правленную на него сконцентрированную энергию электромагнит­ных волн, принятую в соответствии с собственной диаграммой из­лучения, направить в волновод для дальнейшей обработки. При спутниковом телевизионном вещании передача и прием электро­магнитных волн ведется как линейных, так и круговых поляризаций. Поэтому к первичному облучателю присоединяется волновод круг­лого сечения, в котором могут распространяться электромагнитные волны любых видов поляризаций.

Преобразователь поляризаций электромагнитных волн пре­образовывает электромагнитные волны круговых поляризаций в электромагнитные волны линейных, которые подаются затем на переключатель или на разъединитель поляризаций. Для этого ис­пользуется диэлектрическая пластина, устанавляемая под углом 45° перед первичным облучателем.

Переключатель поляризаций служит для выбора электромаг­нитных волн только одной (вертикальной или горизонтальной) по­ляризации и направления их в волновод прямоугольного сечения, на которые он (волновод) пространственно сориентирован. Важ­нейшей характеристикой переключателя является величина поля­ризационного затухания, то есть показатель того, в какой мере про­никают электромагнитные волны нежелательной поляризации на выход. Типовое значение затухания составляет 30...50 дБ.

В системе индивидуального приема выбор электромагнитных волн одной или другой поляризации осуществляется:

□ механическим способом -поворотом на 90° магнитной петли или электрического зонда;

□ электромагнитным способом (ферритовым) - подачей опре­деленной силы тока на катушку, вдоль которой распространяется электромагнитная волна. Этим управляет электронная схема, кото­рая находится в ресивере и выбор электромагнитной волны соот­ветствующей поляризации происходит одновременно с выбором частотного канала (телевизионной программы).

Волноводный разъединитель электромагнитных волн по поляризации. В системе коллективного приема вместо переключа­теля электромагнитных волн по поляризации используется фикси­рованный разъединитель - волноводный тройник (Ortomode Trans-drucer).

В нем электромагнитные волны линейных поляризаций разде­ляются на электромагнитные волны горизонтальной и вертикаль­ной поляризации. К двум выходам разъединителя присоединяются два независимых малошумящих услителя-конвертора, т.е. дальнейшая обработка сигналов от разделенных электромагнитных волн линейных поляризаций происходит независимо друг от друга. Выходы этих малошумящих усилителей-конвертеров независимо' друг от друга могут подключаться к ресиверам или к двум раздель­ным входам (LNB) одного ресивера (см. рис. 4.3). Выбор сигналов (частотных каналов) от электромагнитных волн соответствующих линейных поляризаций осуществляется ресиверами.

Полосовой фильтр СВЧ. Его назначение - защита входа малошумящего усилителя-конвертера от внешних помех, а, с другой стороны, защита первичного облучателя от проникновения сигналов комбинационных частот первого гетеродина, что препятствует из­лучению в открытое пространство и появлению помех. Иногда этот фильтр перед усилителем-конвертером может отсутствовать, так как частотный диапазон снизу ограничивается размерами прямо­угольного волновода.

Для прямоугольного волновода, как известно, существуют элек­тромагнитные волны определенной длины, которые могут в нем распространяться. Они определяются из условия , где а - размер широкой плоскости волновода.

Волноводно-полосковый переход служит для подачи на вход первого каскада малошумящего усилителя наведенной в нем (ин­дуцированной) э.д.с. Для этого в широкую плоскость волновода пря­моугольного сечения на определенном расстоянии от края вставля­ется электрический штырь или магнитная петля, в которой индуциру­ется напряжение, наведенное распространяющейся по волноводу электромагнитной волной, и которое затем подается по полосковой линии на вход подключенного к ней малошумящего усилителя.

Малошумящий предварительный усилитель. Основное тре­бование к этому усилителю - усилить принятый сигнал СВЧ для значительного превышения его уровня над уровнем шума. Мало-шумящий усилитель обычно выполняется двух- или трехкаскадным. Причем, для первого каскада всегда устанавливается режим усиле­ния, обеспечивающий превышение СВЧ сигнала над уровнем шума, а следующие каскады усиливают сигнал до требуемого уровня. Ко­эффициент шума типового малошумящего усилителя не превыша­ет 1,2 дБ, но есть и такие, у которых он не более 0,6 дБ. Однако усилители-конвертеры с очень низким коэффициентом шума отно­сительно дороги.

Полосовой фильтр перед первым преобразователем частот обеспечивает подавление зеркальных частот первого гетеродина, но в простых конструкциях может отсутствовать.

Преобразователь (конвертер) частот: смеситель, гетердин, предварительный усилитель сигналов промежуточных частот

Первый смеситель. Принимаемые со спутников НТВ электро­магнитные волны¹⁵ СВЧ диапазона 11,7...12,5 ГГц (со спутников ФСС диапазона 10,7... 11,7 ГГц) наводят в зонде, вставленном в плоскость прямоугольного волновода, э.д.с. сигналы этих же час­тот, которые затем усиливаются и в первом смесителе преобразо­вываются в сигналы диапазона частот 950...1750 (2150) МГц. Ши­рина полосы, как видно, составляет 800 (1200) МГц и поэтому все 40 выделенных частотных телевизионных каналов в нем вмещают­ся. Выбор желаемого телевизионного канала осуществляется из этого диапазона частот. Расстояние между несущими частотами соседних каналов составляет 19,18 МГц (для спутников НТВ)

Первый гетеродин генерирует сигнал одной фиксированной частоты. Основное требование к нему - это обеспечение высокой стабильности частоты генерируемого сигнала. Однако его неста­бильность не лучше ±1,0 МГц и, как видно, довольно значительна. Для приема цифровых многопрограммных передач нестабильность частоты гетеродина внешнего устройства должна быть не хуже ±0,35 МГц. Но на практике прием цифровых передач ведется с кон­вертерами, у которых нестабильность частоты гетеродина достига­ет ±1,0 МГц. Поэтому, учитывая, что гетеродин находится на от­крытом воздухе (размещен на антенне) и подвержен влиянию больших колебаний температуры, применяются конструктивные меры для уменьшения нестабильности, такие как термостабилиза­ция, герметизация, применение диэлектрических резонаторов и т.п.

Прием сигналов СВЧ диапазона 11,7... 12,75 ГГц или 10,7... 11,7 ГГц, если ведется прием в этих диапазонах, осуществляется переключени­ем гетеродинов.

Усилитель сигналов промежуточных частот обеспечивает усиление по напряжению (а последний его каскад и по мощности) преобразованного сигнала. Так как для качественного телевизион­ного изображения необходимое усиление порядка 50 дБ в широкой полосе частот с одним каскадом получить трудно, то УПЧ выполня­ется традиционно трехкаскадным. Это последний функциональный узел усилителя-конвертера. К нему высокочастотным коаксиальным

¹⁵ Стандартная частота первого гетеродина для приема со спутников ФСС выбрана 9,75 ГГц, а для приема со спутников НТВ 10,6 или 10,75 ГГц. При приеме с Telecom - 10,75 ГГц.

 

кабелем подключается внутренний блок - спутниковый телевизион­ный ресивер.

При наличии двух малошумящих усилителей-конвертеров на­ружный блок с внутренним соединяется двумя коаксиальными ка­белями (см. рис. 4.3). Такой вариант применяется и в коллективных системах приема.

Высокочастотный соединительный коаксиальный кабель использует волновые сопротивления 50 или 75 Ом. Это зависит от выходного сопротивления усилителя. Затухание сигнала в кабеле не должно превышать 3,0 дБ на 10 м длины. Однако затухание сигнала в нем не равномерное по всему диапазону, а наибольшее в верхней границе частотного диапазона 950...2150 МГц. Поэтому при большой длине кабеля для компенсации затухания могут применяться специ­альные усилители-корректоры, у которых усиление растет в соответ­ствии с увеличением частоты и, таким образом, происходит вырав­нивание передаточной характеристики. В общем, стремятся приме­нять коаксиальные кабели с наименьшим затуханием на единицу длины и при этом всегда учитывается цена кабеля.

Блок управления наведением антенны на спутник дает воз­можность перенаправлять ее (при наличии полярной подвески) с одного спутника на другой. Для этого в блоке с целью поворота ан­тенны имеется так называемый актуатор. Датчиком положения (по­зиции) антенны служит электронная оптопара или герконовое реле. Импульсы с него подаются на сравнивающее устройство, на кото­рое также подаются импульсы управления от запоминающего уст­ройства, расположенного в ресивере. В случае несовпадения ко­личества импульсов появляется сигнал рассогласования и подает­ся команда на поворот антенны. В запоминающее устройство могут быть предварительно занесены позиции спутников, ретранслирую­щие телевизионные и радиовещательные программы.

Кроме актуатора для поворота антенны используется иногда и су-пермоут. В отличие от актуатора он не имеет ограничений для пово­рота антенны вокруг своей оси, рассчитан на небольшие ветровые нагрузки и используется с небольшими антеннами (до 130 см в диа­метре). Следует отметить, что система позиционирования - доста­точно сложное механическое устройство.

Самое простое наведение - наведение при фиксированной уста­новке антенны. В этом случае антенну можно повернуть по азимуту и углу места на выбранный спутник при помощи простых механизмов поворота, вручную (ручной привод), например, с помощью талрепа.

Питание внешнего блока. По центральной жиле соединитель­ного коаксиального кабеля подается из внутреннего блока постоян­ное напряжение +12В для питания каскадов малошумящего усилителя-конвертера, которое во внешнем блоке преобразуется в дву-полярное. Основное требование к питающему напряжению - это его высокая стабильность и низкий уровень помех.