что такое поляризация спутниковой антенны
Что такое поляризация спутниковой антенны
Поскольку спутников много, а число градусов всей орбиты 360, то возможна ситуация, когда, спутники имеют близкие координаты. Не стоит думать, что они находятся друг возле дружки на небольшом расстоянии, на практике это делается для обеспечения большего числа транспондеров в одной точке. Количество спутников, с которых возможен прием сигнала, напрямую зависит от удаленности экватора. Геостационарная орбита с Земли для человека видна в виде дуги над горизонтом. Чем севернее широта, тем меньше дуга, а значит и видно меньше спутников. «Зона покрытия» является основной характеристикой по которой определяют наличие возможности принимать сигналы со спутника. Она часто имеет вид диаграммы (beam). У одного спутника могут быть несколько различных диаграмм в зависимости от количества разных транспондеров. К примеру, на спутнике Intelsat 707 (1 West) транспондеры направленны на Ближний Восток (у нас его не видно) и на Европу. Зона покрытия определяется при помощи «footprints» — это проекция диаграммы направленности «луча» спутника на географическую карту. На вид зоны покрытия изображены, как горизонтали на карте местности, где горизонталь — граница определенной мощности принимаемого сигнала (EIRP — Equivalent Isotropic Radiated Power). Как правило, они разделяются примерно следующим образом — 53 dbW, 50 dbW, 48dbW, 45 dbW и 40 dbW. Диаметр зависит от мощности сигнала, чем больше мощность, тем меньше нужен диаметр антенны.
Частота транспондера (transponder frequency)- основной параметр. Он делится на два основных диапазонах — Ku-Band и C-Band. Диапазон C (4GНz) используется отечественным и американским вещанием. Эту используют российские спутники. В особенности наиболее известный и популярный YAMAL 102,201 (позиция 90.0E). Диапазон Ku (10.700-12.750 GHz) распространен в Европе, в этом диапазоне и смотрят телевизионные передачи 95% зрителей. Современные отчественные спутники тоже начали оборудоватся транспондерами Ku-Band. Ku-Band делится в свою очередь на 3 поддиапазона: Ku-Telecom или Ku-BSS (Broadcast Satellite Services, 12.500-12.750 GHz); Ku-DBS (Direct Broadcast Services, 11.700-12.500 GHz); Ku-FSS (Fixed Satellite Services, 10.700-11.700 GHz, на текущий момент основная масса вещания).
Каждому транспондеру присваивается определенная частота в одном из указанных диапазонов.
Диапазоны спутникового телевидения
Общее для обоих диапазонов
Частота гетеродина. При применении универсальных конверторов задаётся LQ1=9750, для приёма верхнего LQ 2=10600. При использовании других типов конверторов могут использоваться другие частоты гетеродина, напр. 10000, 10750 и т.д. Частоту гетеродина можно определить по надписям на корпусе конвертора, к-я там тоже чаще всего имеет название LQ
Цифровые технологии
В наши дни широкое pаспростpанение получает спутниковое цифровое pадио- и теле- вещание. После того, как в начале 80-х произошел бум, вызванный появлением компакт-диска, на который был записан с применением цифровых технологий высококачественный звук. Многие компаний бросили свои силы на создание стандарта, позволявшего бы записывать и воспроизводить изображение в цифровом формате. При изучении технологии выяснилось, что для уменьшения объема информации достаточно воспроизводить не каждый кадр в отдельности, а только ИЗМЕHЕHИЯ, возникающие между предыдущем и последующем кадром. Различия между кадрами не значительны, по этому объем изменений не существенный, что позволило сэкономить количество передаваемой информации. Разработки привели к широко известному стандарту Motion Picture Experts Group (MPEG).
Стандарт MPEG-1 (вы найден в начале 80-х), часто его называют Video-CD имеет некоторые недостатки. Наличие большого числа артефактов в быстродействующих сценах. При выпуске фильмов в формате Video-CD приходилось корректировать сцены (взрывов, погонь, падений и т.д.), зачастую их просто урезали. Терялось преимущество перед VHS. На данный момент MPEG-1 уже не используется. Технический прогресс не стоит на месте и дальнейшим ученные разработали стандаpт MPEG-2, который был большим прорывом в перед. Изображение передается в безупречном чистом виде, цветопередача радует глаз, все оттенки имеют повышенную четкость. Звук отдельно заслуживает внимание, частота сэмплиpования 48kHz, самый музыкальный слух не поймает фальши. Встретить этот формат можно на каждом шагу – он используется при записи фильмов на DVD (Digital Video Disk) и базируется цифpове телевещания. Имеются некоторые подстандарты (DBS/DSS и DVB). DBS/DSS – нашли применение в США для вещания закрытых платных каналов. DVB (Digital Video Broadcasting), широко используется в Евpопе, Австpалии, Афpике, Азии, в последнее время и в Америке. Цифровые технологии дают нам в первую очередь безупречное изображение и звук. С технической точки зрения также возрастают возможности передавать большее число каналов. До этого на спутниковом тpанспондеpе (пердатчике), передающий один аналоговый канал можно передавать 8-10 каналов в цифровом формате с цифровым стереозвуком. Качественной скачок технологий позволил почти в десять раз снизить цену за аренду каналов на спутнике. Более того, добавились некоторые возможности, которые были ранее недоступны: теле текст и Electronic Program Guide
Что такое поляризация спутниковой антенны
В предыдущей части мы разобрали геометрическую кухню спутникового вещания и теперь знаем, где можно и где нельзя принять сигнал, и какая антенна понадобится. Но это лишь часть успеха.
На антенну необходимо установить конвертер. Он же LNB (low noise block), он же головка. Именно на конвертер попадают сфокусированные зеркалом антенны лучи и его задача – усилить полученный сигнал и передать в кабель. И тут же мы сталкиваемся с первой особенностью.
Дело все в том, что для спутникового телевизионного вещания используются 2 частотных диапазона:
Волны такой частоты распространяются в кабеле плохо и, чтобы передать сигнал на десятки метров от антенны, частоту снижают до L-диапазона (0,95-2,1 ГГц, промежуточная частота). Внимательный читатель заметит, что ширина его почти в два раза меньше, чем Ku. Поэтому последний условно делят на поддиапазоны:
В некоторых источниках можно встретить также третий поддиапазон с 12,5 до 12,75, называемый Telecom по имени французских спутников, работавших на этих частотах, а вовсе не потому, что на этих частотах передают только данные спутникового интернета. В любом случае ничего не мешает транслировать телеканалы в нижнем или telecom диапазонах, и такое часто встречается на практике.
Соответственно, конвертеру необходимо указать, какой из диапазонов частот необходимо принять и пустить в кабель. Делается это с помощью передачи тона 22кГц на LNB. Если тон приходит, головка принимает верхний поддиапазон, если нет – нижний. Если необходимо принять весь диапазон, то нужен конвертер на 2 выхода (фактически 2 конвертера в одном корпусе). На самом деле лучше сразу на 4, но об этом чуть позже. В бытовых комплектах обычно поставляются головки с одним выходом, так как они рассчитаны на показ одного канала и приемник знает, когда нужно подавать тон, а когда нет. Или вовсе конвертер сделан для приема только одного поддиапазона и наличие или отсутствие тона на него никак не влияет. Комплекты Триколор и НТВ+ в рознице комплектуются как раз такими. Также существуют wideband-конвертеры, которые могут принимать все Ku-частоты, выдавая в кабель диапазоны 230-2100 или 950-3000, но встречаются они редко. Да и принимающее оборудование должно быть соответствующим.
Поляризация
Как вы помните из первой статьи, частотный ресурс ограничен и при вещании со спутника используется пространственное разделение. Однако этого недостаточно и, помимо пространственного, применяют ещё и поляризационное разделение. Оно, фактически, дает возможность в каждом луче использовать одну частоту дважды. В спутниковом телевидении используются 2 типа поляризации:
Режим работы конвертера зависит от подаваемого напряжения 13(R, V) или 18(L, H) вольт.
В кабеле при этом никакой поляризации нет, поэтому пустить в один кабель два транспондера, отличающихся только поляризацией, нельзя!
ВНИМАНИЕ! ATTENTION! ACHTUNG!
Под каждый из типов поляризации необходим соответствующий конвертер. Не существует конвертеров, которые могут принять сигнал и в круговой, и в линейной. Это всегда разные модели. В продаже есть так называемые универсальные конвертеры – это конвертеры линейной поляризации, способные принять как верхний, так и нижний Ku-поддиапазоны. Но не более.
Так что насчет четырех выходов? Да все просто:
| Диапазон | Вертикальная (V) 13В | Горизонтальная (H) 18В |
| Верхний (Hi) тон 22кГц | V/Hi (13В + 22кГц) | H/Hi (18В + 22кГц) |
| Нижний (Lo) тона нет | V/Lo (13В) | H/Lo (18В) |
Разводка
Итак, мы протянули 4 кабеля от антенны до головной станции. А на ней входов больше. Например, на NetUP Streamer их может быть 8.
За каждым входом головной станции находится приемник, который может одновременно настроиться только на одну частоту (транспондер). В случае с аналоговым сигналом на одной частоте располагается только один канал, в цифровом вещании – много каналов, может быть 20 и даже больше. Профессиональная станция позволяет с одного входа принять все телеканалы выбранного транспондера.
Для разводки кабеля на множество входов NetUP Streamer можно использовать простые делители. Они бывают на 1 вход и 2, 4, 6, 8 выходов. Но в этом случае на всех выходах будет доступ к транспондерам только с одной поляризацией. Схема рабочая, стоят делители дешево, но если понадобится перенастроить станцию, то, скорее всего, придется физически перекоммутировать провода. Более гибкую схему можно реализовать с использованием мультисвичей.
Обычно мультисвич имеет 5 входов (4 под спутниковый сигнал с конвертера и 1 для эфирной антенны) и от 4 до 32 выходов. Внутренний механизм, в зависимости от напряжения и наличия тона с головной станции, позволяет коммутировать любой выход с любым из входов. То есть в любой момент мы на головной станции можем настроить любой из адаптеров на нужный нам транспондер, а мультисвич сам сообразит, к какому из кабелей, идущих к конвертеру, его нужно подключить. Все здорово и удобно, но, черт побери, и тут есть нюанс. Большинство мультисвичей не пропускают тон 22кГц от головной станции до конвертера и не генерируют при этом свой. Поэтому на кабели, по которым должны приходить верхние поддиапазоны, необходимо установить инжекторы (генераторы) тона.
Это простое и копеечное устройство съело немало нервов.
Из прочих аксессуаров рекомендуем также поставить грозозащиту. Ну тут без комментариев, как говорится.
Поляризация антенн является очень важным фактором при выборе и установке антенны. Большинство систем связи используют либо вертикальную, либо горизонтальную, либо круговую поляризацию. Знание разницы между поляризациями и максимизация их пользы очень важно для пользователя антенны.
Чтобы понять, что это за диапазоны, разберемся как всегда на простом примере.
Если вращение против часовой стрелки, то смысл называется левым круговым. Говорят, что антенна имеет вертикальную поляризацию, когда ее электрическое поле перпендикулярно поверхности Земли. Горизонтально поляризованные антенны имеют свое электрическое поле, параллельное поверхности Земли.
Круговая поляризованная волна излучает энергию как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях и всех плоскостях между ними. Разница, если таковая имеется, между максимальным и минимальным пиками при вращении антенны по всем углам, называется осевым отношением или эллиптичностью и обычно указывается в децибелах. Если осевое отношение составляет около 0 дБ, антенна называется круговой поляризацией. Если осевое отношение больше 1-2 дБ, поляризация часто упоминается как эллиптическая.
Важные соображения Поляризация является важным соображением. Поляризация каждой антенны в системе должна быть правильно выровнена. Максимальная интенсивность сигнала между станциями возникает, когда обе станции используют идентичную поляризацию. При выборе антенны важно учитывать, является ли поляризация линейной или эллиптической. Если поляризация линейная, то она вертикальная или горизонтальная?
На линиях прямой видимости наиболее важно, чтобы поляризация антенн на обоих концах пути использовала одну и ту же поляризацию. В линейно-поляризованной системе несоосность поляризации 45 градусов приведет к ухудшению сигнала до 3 дБ, а при смещении на 90 градусов ослабление может составлять 20 дБ или более. Аналогично, в системе с круговой поляризацией обе антенны должны иметь одинаковый смысл. В противном случае будет понесен дополнительный убыток в 20 дБ или более.
Пояснение : Некоторые термины, размещенные далее на страницах, для вас будут не понятными, чтобы изучить каждый в отдельности, от вас потребуется много времени и сил, да и нужна некоторая изначальная подготовка. И может случиться так, что не каждый, дочитает эту тему до конца. Что бы так не случилось, мы поступим проще. Не знакомые слова, я буду выделять красным цветом, а Вам надо просто их запомнить. Таких слов, здесь не много, так что я думаю, Вам это не составит особого труда. Во всяком случае, если забудете, то всегда можно вернуться, и пробежаться по уже знакомым словам еще раз.
Однако это редко бывает проблемой, если поблизости нет шума или сильных сигналов. Типичные области применения Вертикальная поляризация чаще всего используется, когда желательно излучать радиосигнал во всех направлениях, таких как широко распространенные мобильные устройства. Вертикальная поляризация также хорошо работает в пригородах или в стране, особенно там, где есть холмы.
Поляризация сигнала
Кроме частотного спектра (диапазона), спутниковый сигнал, различаются видом поляризации сигнала. Вот основные виды поляризации сигнала, с которыми Вы можете столкнуться:
Кроме того, радиочастотный шум человека преимущественно вертикально поляризован, а использование горизонтальной поляризации будет обеспечивать некоторую дискриминацию в отношении помех от шума. Циркулярная поляризация чаще всего используется при спутниковой связи. Это особенно необходимо, поскольку поляризация линейной поляризованной радиоволны может вращаться по мере прохождения сигнала через любые аномалии в ионосфере. Кроме того, из-за положения Земли относительно спутника геометрические отличия могут изменяться, особенно если спутник, по-видимому, перемещается относительно неподвижной станции, связанной с Землей.
Большинство поставщиков антенн базовой станции будут поставлять антенны с вертикальной или горизонтальной поляризацией. Они являются наиболее экономичными. Круговые поляризованные антенны обычно являются более дорогостоящими, чем линейно-поляризованные, поскольку истинной круговой поляризации трудно достичь. Примером настоящей круговой поляризации антенны является спираль.
Если давать популярное определение этому понятию, то спутниковые диапазоны представляют собой пределы радиочастот, в которых осуществляется уверенный прием передаваемого сигнала со спутника. Но это очень приблизительная дефиниция, данная только для понятия лицам, которые не знакомы с радиотехникой.
Однако наиболее распространенная циркулярно поляризованная антенна использует скрещенные Яги для «ближней циркуляции» или эллиптической поляризации. Эллиптическая поляризация может быть сгенерирована путем размещения двух идентичных линейно поляризованных Яги под прямым углом друг к другу, а затем подачи их равной мощности и фазированной сети.
Виды спутниковых диапазонов
Другие соображения Если ваша антенна должна располагаться на существующей башне или здании с другими антеннами поблизости, попробуйте разделить антенны как можно дальше друг от друга. При настройке вашей собственной эксклюзивной линии связи может быть разумным сначала проверить связь с вертикальной и затем горизонтальной поляризацией, чтобы увидеть, какая из них обеспечивает лучшую производительность. Если в области есть какие-либо отражения, особенно из структур или башен, одна поляризация может превзойти другую.
Характеристики транспондеров
Главой особенностью каждого спутника-ретранслятора считается т.н. «зона покрытия» (уверенного приема). Для понятия всей темы необходимо дать определение, что такое транспондер. Это передатчик-ответчик, который посылает обратный сигнал в ответ на ранее принятый электромагнитный импульс. К примеру, если спутник Amos 3 снабжен транспондерами европейской и ближневосточной направленности (способностью к ретрансляции в заданном направлении), то на территории России прием осуществляться не будет.
С другой стороны, когда радиоволны поражают гладкую отражающую поверхность, они могут иметь фазовый сдвиг на 180 градусов, явление, известное как зеркальное отражение зеркального отражения. Круговая поляризация использовалась в этих ситуациях, поскольку отраженная волна имела бы другой смысл, чем прямая волна, и блокировала бы затухание от этих отражений.
Разнообразный прием Даже если поляризации совпадают, другие факторы могут повлиять на силу сигнала. Наиболее распространенными являются длительное и краткосрочное угасание. Долгосрочное угасание является следствием изменений погоды или когда мобильная станция движется за холмами или зданиями.
Диаграмма направленности транспондера дает возможность фиксировать способность приема электромагнитных импульсов (сигналов).
Диапазон C (4GНz) применяется как российскими, так и североамериканскими компаниями. Многие отечественные сателлиты применяют их для ретрансляции телепрограмм.
Некоторые из этих эффектов замирания могут быть уменьшены за счет использования приема разнесения. Этот тип системы обычно использует двойные антенны и приемники с какой-то системой «голосования», чтобы выбрать самый загруженный сигнал. Однако для достижения наилучших результатов антенны должны быть не менее 20 длин волн друг от друга, чтобы сигналы больше не коррелировали.
В настоящее время мы наводнены мобильными радио и сотовыми телефонами. Поляризация на карманных устройствах часто бывает случайной в зависимости от того, как они удерживаются пользователем. Это привело к новым исследованиям, которые показали, что разнообразие поляризации может быть преимуществом. Наиболее важным прорывом в этой области является то, что антенны на базовой станции не должны физически разделяться, как описано выше. Они могут быть размещены до тех пор, пока они ортогональны и хорошо изолированы друг от друга.
Диапазон Ku (10.700-12.750 GHz) пользуется наибольшей популярностью в европейской зоне приема, как раз в этом диапазоне и вещает телевидение почти для 90 процентов пользователей. Отечественные спутники обновленного типа тоже оборудуются транспондерами Ku-диапаона
Общие понятия
Только время покажет, действительно ли эти системы экономически эффективны. Резюме Поляризация в важном параметре и рассмотрение при выборе антенны. Это помогает хорошо разбираться во всех аспектах этого предмета. Надеемся, что информация, содержащаяся в этом документе, ответит на некоторые из ваших вопросов. Другие соображения антенны обсуждаются в справочной.
Для электромагнитной волны поляризация является фактически плоскостью, в которой электрическая волна вибрирует. Это важно при просмотре антенн, поскольку они чувствительны к поляризации и, как правило, только принимают или передают сигнал с определенной поляризацией.
Виды спутниковых диапазонов
Для большинства антенн очень легко определить поляризацию. Он просто находится в той же плоскости, что и элементы антенны. Таким образом, вертикальная антенна будет получать сигналы с вертикальной поляризацией, а горизонтальная антенна будет получать сигналы с горизонтальной поляризацией.
Таким образом получается максимальный сигнал. Соответственно, поляризация антенн, расположенных в свободном пространстве, очень важна, и, очевидно, они должны быть в точно такой же плоскости, чтобы обеспечить оптимальный сигнал. Если бы они были под прямым углом друг к другу, тогда теоретически сигнал не принимался.
Для приложений наземной радиосвязи установлено, что после передачи сигнала его поляризация останется в целом одинаковой. Однако отражения от объектов на пути могут изменить поляризацию. Поскольку принятый сигнал представляет собой сумму прямого сигнала плюс количество отраженных сигналов, общая поляризация сигнала может незначительно измениться, хотя она остается в целом одинаковой.
Вертикальные и горизонтальные являются простейшими формами поляризации антенны, и оба они попадают в категорию, известную как линейная поляризация. Однако можно также использовать круговую поляризацию. Это имеет ряд преимуществ для таких областей, как спутниковые приложения, где это помогает преодолеть эффекты аномалий распространения, отражения земли и эффекты вращения, которые происходят на многих спутниках. Циркулярную поляризацию немного сложнее визуализировать, чем линейную поляризацию. Затем кончик вектора электрического поля будет проследить спираль или штопор, когда он отходит от антенны.
Циркулярную поляризацию можно рассматривать как правую или левую, зависящую от направления вращения, как видно из передатчика. Другая форма поляризации известна как эллиптическая поляризация. Это происходит, когда имеется сочетание линейной и круговой поляризации. Это может быть визуализировано, как и раньше, кончиком вектора электрического поля, прослеживающим штырь из эллиптической формы.
Однако линейно поляризованные антенны могут получать сигналы с круговой поляризацией и наоборот. Прочность будет равна независимо от того, монтируется ли линейно поляризованная антенна вертикально, горизонтально или в любой другой плоскости, но направлена к поступающему сигналу. Будет некоторое ухудшение, потому что уровень сигнала будет на 3 дБ меньше, чем если бы использовалась круговая поляризация антенны того же смысла. Такая же ситуация возникает, когда антенна с круговой поляризацией принимает линейно поляризованный сигнал.
Первый – это спутниковый канал, для которого нет нужды в установке наземных коммуникаций с соответствующими провайдерами. Канал является двунаправленными, принимает и передает данные посредством спутника. Конечно, учитывая удобства подобной системы, тарифы на эту услугу велики, но зато установка двунаправленного спутникового канала позволит работать в любой точке мира, даже есть Ваш дом – необитаемый остров. Подобными каналами, как правило, пользуются крупные корпоративные организации, операторы связи и др.
Так или иначе, но спутниковые приемники имеют действительно высокие скорости. К запросному каналу предъявляются минимальные требования. Цена единицы за информацию в данном случае минимальна. Система разворачивается быстро и предоставляет большие возможности, в частности, до 1000 ТВ каналов в отличном цифровом качестве в режиме оффлайн (в случае отсутствия наземного оборудования для соединения).
Поскольку дома вы не ограничены по времени и можете выполнять действия в интернете в любое время дня и ночи, как захочется, то, к примеру, в банке скачивать необходимые организации файлы ночью, когда скорость может быть максимальной, не получится.
Существуют серебряные пользователи, у которых скорость таким же образом устанавливается предельно точно, но иногда, опускаясь до оговоренного предела, может отдаваться золотым пользователям. Наконец, бронзовые пользователи – самые щедрые. Им приходится делиться своей скоростью со всеми остальными. Это незащищенный класс, и таковых большинство, поскольку разница в ценах весьма ощутимая.
Пользователям двухсистемных приборов такие сюрпризы менее вероятны. В ближайшей перспективе планируется запуск навигационных систем в Китае, Индии и Японии. Кроме того ведутся переговоры об универсальности спутниковых сигналов. Если производители систем навигации найдут общий язык, и все системы объединятся, то одновременно можно будет наблюдать до 40 спутников и многократно повысить точность навигации и надежность системы.