Спътников телевизионен канал


Категория на документа: Други


1.1. Прицип на изграждане на сателитни радиотелевизионни системи:

Спътниковите радио- и телевизионни системи (СРТС) осигуряват безпрепятствено предаване и приемане на радио- и телевизионни програми, независимо от разстоянията, сложността и релефа на местността и националните граници. Такава система се състои от земна предавателна станция, междинна ретранслаторна станция (нарича се транспондер), монтирана на борда на спътника, която приема сигнала от земната станция, усилва го, преобразува го и го предава към Земята на друга честота. За целта на изкуствения спътник се разполагат активни ретранслатори (приемо-предаватели) и антени за приемане на излъчваните от наземните станции радиосигнали и предаването им след подходящо усилване и честотно преобразуване обратно към потребителите на Земята. Икономическата ефективност на СРТС се обуславя от възможността за приемане на сигнала от неограничен брой потребители, попадащи в зоната на обслужване на спътника; високата надеждност на спътника и малкият разход на енергия за поддържането му в зададена точка на орбитата; икономичното захранване на ретранслаторите със слънчеви батерии, които използват денонощно енергията на Слънцето и др.

Спътниците на СРТС се извеждат на Геостационарна орбита (геостационарни спътници), която представлява кръгова орбита, разположена в плоскостта на Екватора на отстояние 35 786 км от повърхността на Земята. Геостационарната орбита (GEO) се характеризира още и с голямо затихване на радиосигнала поради голямото разстояние. Също така има и голямо закъснение от порядък на около 250 ms. Геостационарният спътник извършва един оборот около Земята точно за едно денонощие, т.е. за същото време, за което Земята се завърта около своята ос. Поради това спътникът се оказва неподвижно стоящ над дадена точка от повърхността на Земята, с което се осигурява денонощната му връзка с наземните приемници и се облекчава насочването на спътниковите и земни антени. Благодарение на голямата височина на геостационарната орбита, зоната на висимост на спътника е около една трета от повърхността на Земята (Фиг. 1.1).

Фиг.1.1. Зона на видимост и зона на обслужване на спътника

Това означава, че чрез три геостационарни спътника би могла да се създаде почти глобална система за връзка. Зоната на видимост на спътника се дефинира като част от повърхността на Земята, от която той се вижда под ъгъл на място θ по-голям от една минимално допустима стойност (обикновено 5ᴼ) при зададена продължителност на връзката. С отдалечаване от приемния пункт по географска дължина и ширина от точката на стоене на спътника, ъгълът на място намалява, с което се влошава обслужването на тези райони. Малкият ъгъл на място предизвиква увеличаване на собствените шумове на приемните устройства (поради топлинните шумове, излъчвани от Земята), а също така и отслабване на приемания сигнал, вследствие екраниращото действие на местни предмети - хълмове, здания, дървета.

1.1.2. Принцип на работа на спътник в геостационарната орбита:

Фиг.1.2

На разстояние от Земята 35786 км, Зоната на пряка видимост на спътника е 160 градуса от полусферата на земното кълбо и достига 80 градуса северна ширина и 80 градуса южна ширина.

Спътниците на СРТС обслужват определени зони, разположени на територията на една или няколко държави, което се постига чрез използване на антени с тесен лист на диаграмата им на насочено действие. Антената на всеки ретранслатор върху спътника формира зона на покритие, представляваща територия от земната повърхност, във всяка точка на която ъгълът на място при насочване на приемната антена към спътника е по-голям от минимално допустимия, а плътността на потока на мощността, създадена от предавателя на спътника, не е по-малка от предварително зададена стойност. Спътниците TDF-1 и TV-SAT, работещи в обхват 12 GHz, които са предназначени за директно приемане на радио- и телевизионни програми (DBS - Direct Broadcasting Satellite), трябва да осигурят на границите на зоната на покритие плътност на потока на мощността -130 dBW/m2. Това изискване е свързано с постигнатите качествени показатели (коефициен на шум и усилване) на съвременната приемна апаратура и необходимостта от използване на малки по размери приемни антени (с диаметър на огледалото 40 до 60 см). За голяма част от спътниците, които работят в състава на многофункционални комуникационни системи, осигуряващи освен ретранслиране на радио- и телевизионни програми и предаване на телефонни съобщения, бизнес и банкова информация и други, плътността на потока на мощността на границите на зоната на покритие, трябва да бъде например с 10dB по-малка от създадената от DBS (обикновено тя е от -113 до -116 dBW/m2). Това се прави с цел да се предотврати възникването на взаимни смущения между тези спътникови системи, чиито излъчени към Земята сигнали са обикновено в обхват 11 GHz и работещите в същия честотен обхват наземни радиотехнически системи (радиолокационни, радиорелейни и др.). По-ниската плътност на потока на мощността, която се създава от спътниците на многофункционалните комуникационни системи (Eutelsat, Intelsat и Astra), налага използването на Земята на по-големи по размери приемни антени и по-нискошумящи приемащи устройства. В повечето практически случаи зоните на покритие могат да се апроксимират с елипса, откъдето и сечението на главния лист на ДНД на спътниковата антена се приема също за елиптично. Всяка зона на покритие на спътника обхваща една негова зона на обслужване (фиг 1.1), като по регламент двете зони трябва да бъдат максимално близки по размери. За да не се нарушат изискванията за електромагнитна съвместимост на радиосистемите, трябва да се осигури значително намаляване на напрегнатостта на полето извън зоната на обслужване на даден спътник. Това се постига чрез подходящо формиране на диаграмата на насочено действие на спътниковата антена.

1.2. Честотни обхвати в СРТС:

По-горе беше споменато, че системите за директно спътниково приемане се развиват преимуществено в обхват 12 GHz (11,7...12,75 GHz). По правило предаването на сигналите по линията Земя-спътник (линията "нагоре") се извършва в по-високочестотен обхват (например за спътниците TDF-1 И TV-SAT: 17,3 до 18,1 GHz) от този, който заемат сигналите, предавани по линията спътник-Земя (линията "надолу"). Излъчените от тези системи сигнали са в по-голямата си част с кръгова поляризация (дясно- или лявовъртяща). Многофункционалните спътникови комуникационни системи се използват за предаване на радио- и телевизионни програми основно в обхвати 1411, където числителят показва честотния обхват на излъчения сигнал в направление Земя-спътник (14,0 до 14,5 GHz), а знаменателят - този за направление спътник-Земя (10,9 до 11,7 GHz), като излъчват линейно (вертикално или хоризонтално) поляризирани сигнали. Представа за използваните честотни обхвати и поляризацията на сигналите, излъчвани от най-често приеманите в Европа спътници, може да се получи от диаграмата на (Фиг. 1.3).

Фиг. 1.3. Честотни обхвати и поляризация на сигналите, излъчвани от някои спътници

Характерно за СРТС е, че по един спътников канал се предават съвместно една телевизионна и няколко независими радиопрограми. За формирането на телевизионния сигнал се използват както традиционните за наземната телевизия стандарти NTSC, PAL и SECAM, така и специално разработените за спътникова телевизия стандарти MAC. Предаването на видео- и звукови сигнали по спътникови радиоканали се осъществява чрез предварителното им уплътняване по честота или по време в групов сигнал, с който се модулира честотно носещото трептение на предавателя на земната станция. За да се осигури еднаква шумозащитеност на спектралните съставки на видео- и звуковите сигнали при предаването им чрез честотна модулация по радиоканал, е необходимо те да се подложат на преемфазис - предварителна честотна корекция. Достоверно приемане на цифрови сигнали, предадени по спътникова линия за връзка, се постига чрез използване на методите на шумоустойчивото кодиране. За намаляване на смущенията, които излъченият от спътника сигнал създават за другите радиотехнически системи, е необходимо неговият енергиен спектър да бъде по възможност равномерен. Това изискване се постига чрез скрамблиране на цифровия информационен поток преди модулацията на носещото трептение на предавателя.

1.3. Методи за предаване на сигналите на цифрови спътникови телевизионни програми (DVB-S):

Цифровото телевизионно разпръскване започна най-напред в спътниковите системи. Причината е стремежът да се разпространяват по-голям брой програми в съществуващите транспондери.

За спътниковите телевизионни системи е характерно ограничената мощност на излъчваните сигнали, а следовтелно и повишената чувствителност към въздействието на шумове и интерференционни смущения в приемната страна. Бордовите апаратури от друга страна, поради ограничения обем и захранване, имат известна нелинейност. Всичко това налага използването на по-ниско ефективни методи на модулация в комбинация с по-ефективни коригиращи кодове, въвеждащи по-голям излишък. По този начин се постига по-висока енергетическа ефективност, т.е. възможност за приемане на телевизионните програми при ниско отношение носещ сигнал/шум.

В спътниковото цифрово телевизионно разпръскване по стандарта DVB-S се използва енергетически ефективната квадратурна фазова манипулация QPSK в съчетание със съкратен Reed Solomon код и конволюционно кодиране с пет стойности на степента на кода. Модулацията QPSK и избраната защита от грешки осигуряват оптимално съотношение между ефективното използване на спектъра на транспондера и мощността на излъчването, което гарантира висока шумоустойчивост на системата при въздействие на смущения.

1.3.1. Честотни обхвати при DVB-S:

Системата DVB-S (Digital Video Broadcasting Satellite) се използва в Европа и е предназначена за предаване на сигнали за многопрограмно телевизионно разпръскване в честотните обхвати за фиксирани и разпръсквателни спътникови служби за индидивидуално и колективно приемане. За спътниково телевизионно разпръскване са определени следните честотни обхвати: 10/12, 21, 29, 40 и 85 GHz. Обхватът 10/12 GHz се използва широко за колективно и непосредтсвено спътниково приемане, а обхватът 21 GHz и следващите по-високочестотни от него - за бъдещи широколентови системи и за телевизия с висока разделителна способност.

1.3.2. Формиране на DVB-S сигнала:

Фиг. 1.4.

1.3.2.1. Сигнали в основна лента:

1.3.2.1.1. Звукови (за говор и музика) сигнали:

Заемана честотната лента: от 30 Hz до 15 kHz.

Динамичен обхват: 96 dB.

1.3.2.1.2. Видеосигнал (сигнал на изображението):



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Спътников телевизионен канал 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.