Особенности внешнего блока для приема телевизионной информации, передаваемой цифровым способом

Внешний блок для приема цифровых телевизионных передач, в общем, немногим отличается от внешнего блока, предназначенного для приема аналоговых передач. При приеме телевизионных циф­ровых передач обеспечивается качество изображения, определяе­мое форматом стандарта MPEG-2. Однако при некотором уровне ошибочных бит в цифровом потоке на выходе внешнего блока приема вовсе может и не быть в заданном формате. Поэтому он должен обеспечивать на выходе уровень сигнала с допустимым количеством ошибочных бит в цифровом потоке, и в этом отличие его от аналогового приема, при котором возможен прием и низкого качества. Спутниковый телевизионный сигнал, передаваемый циф­ровым способом, представляет собой несущую, модулированную квадратурно-фазовой двоичной последовательностью импульсов. Он, как и аналоговый сигнал, распространяется в среде, которая вносит характерные искажения: спад амплитудно-частотной харак­теристики, сдвиг нулевого уровня сигнала, шумы, изменение фазы и, кроме того, очень чувствителен к неоднозначности фазы в ре­зультате воздействия помех и замираний. Поэтому во внешнем блоке приняты меры по обеспечению ее стабильности: использует­ся фазовая подстройка частоты первого гетеродина - ФАПЧ, уве­личена стабильность гетеродина за счет применения диэлектриче­ского резонатора и т.п. Это дает возможность вести прием цифро­вых многопрограммных передач.

Выводы

Для приема программ через спутники-ретрансляторы применя­ются дополнительные наземные устройства, состоящие из внеш­него (находящегося на антенне) и внутреннего (ресивера) блоков.

Помимо антенны внешний блок включает в себя первичный об­лучатель, переключатель поляризаций, волноводный разделитель электромагнитных волн по поляризации, полосовой фильтр СВЧ, волноводно-полосковый переход, малошумящий предварительный усилитель, преобразователь (конвертер) частот, включающий сме­ситель, гетеродин и усилитель сигналов ПЧ. Кроме того, к дополни­тельным устройствам относится блок управления наведением ан­тенны на спутник.

Глава 5

АНТЕННЫ ДЛЯ ПРИЕМА СО СПУТНИКОВ-РЕТРАНСЛЯТОРОВ

Требования, предъявляемые к антеннам для приема со спутников-ретрансляторов

Антенны являются неотъемлемой частью приемного устройства. Электромагнитные волны длинных, средних, коротких, ультрако­ротких диапазонов, распространяясь в свободном пространстве, наводят в них токи, которые подаются во входные каскады прием­ных устройств.

Антенны, предназначенные для приема телевизионных сигналов со спутников-ретрансляторов, принимают электромагнитные волны СВЧ диапазона (длина волны 1...3 см) весьма низкого уровня, ко­торый практически соизмерим с уровнем естественных шумов и помех. Поэтому такие антенны имеют:

□ большой коэффициент усиления;

□ низкую шумовую температуру;

□ острую диаграмму направленности;

□ малый уровень боковых лепестков;

□ большую поверхность для "сбора" электромагнитных волн. Приведенным условиям в значительной мере удовлетворяют

антенны параболоидного типа, плоские (планарные) антенны - фа­зированные антенные решетки (ФАРы), сферические антенны и т.п.

Но наиболее широкое распространение получили параболоидные антенны, т.е. антенны, использующие в качестве собирающей и отражающей (переизлучающей) поверхности внутреннюю по­верхность параболоида вращения и первичный облучатель.

Параболоидная поверхность не является непосредственно ан­тенной, а только ее составной весьма важной конструктивной ча­стью. Она предназначена для сбора, отражения (переизлучения) электромагнитных волн СВЧ, падающих на нее и для направления их в фокус, на размещенный там первичный облучатель. Он, явля­ясь сам небольшой субантенной, представляет активную часть общей антенны. Параметры первичного облучателя и поверхности па­раболоида, а также их взаимное расположение, формируют в целом параметры параболоидной антенны.

Основные определения параболоидных антенн для приема электромагнитных волн СВЧ

Раскрыв параболоидной антенны или апертура (от латин­ского aperture - отверстие) - это плоскость, ограниченная наруж­ными краями параболоида. Раскрыв имеет форму круга диаметра D (рис. 5.1) для прямофокусной антенны и форму эллипса для офсет­ной антенны с малым диаметром D.

За фокусное расстояние f параболоидного рефлектора принима­ется кратчайшее расстояние от любой точки его поверхности до фоку­са - точки F. Оно, как видно, для точек поверхности, не принадлежа­щих одному сечению - т. е. окружности, разное (FO < FO_t< F0₂).

Угол полураскрыва параболоида - это угол между осью па­раболоида OF и линией, соединяющей фокус F с любой крайней точкой раскрыва параболоида: F0₃; F0₂ и т.п. Необходимо отме­тить, что геометрические размеры параболоида полностью опреде­ляются диаметром раскрыва D и фокусным расстоянием f, напри­мер, угол полураскрыва = arc ctg 4 f / D.

 

Рис. 5.1. Параболоидная поверхность осесимметричной антенны для приема со спутников

 

и для приемных антенн. Только для приемных антенн все понимается иначе, наоборот. Если, например, о передающей антенне го­ворится: "параболоид отражает электромагнитные волны, падаю­щие от первичного облучателя на его поверхность, направляет их в раскрыв антенны (апертуру)", то для приемной антенны это звучит так - "параболоид собирает падающие в его раскрыв электромаг­нитные волны и направляет (переизлучая) их в фокус, на разме­щенный там же первичный облучатель". Эти два подхода, в конеч­ном счете, отражают принцип обратимости, одним из следствий которого является то, что для электромагнитных волн антенны для приема и антенны для передачи не отличаются друг от друга и всегда взаимозаменяемы, если даже они имеют разные конструкции. Здесь могут быть, конечно, некоторые технические ограничения. Например, если мощность передатчика такая большая, что его нельзя подключать к приемной антенне, рассчитанной на малую электрическую прочность, тогда возможны некоторые различия. Следует отметить, что принцип обратимости имеет большое прак­тическое применение, так как позволяет использовать одну и ту же антенну в качестве приемной и в качестве передающей, например, приемо-передающие радиолокационные, самолетные и другие, т.е. в основном антенны, устанавливаемые на подвижных объектах.