62Опыт и практика

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Проблемы приема цифрового вещания НТВ-ПЛЮС


В.Берсон Теле-Спутник - 6(44) Июнь 1999 г.


После исторического старта первого российского коммерческого негосударственного проекта НТВ-Плюс прошло два года. Очень короткий срок для любого проекта такого масштаба. Однако событий за это время произошло немало. Одним из них было начало цифрового вещания, принесшее с собой ряд проблем. Одной из таких проблем являются трудности при приеме программ цифрового вещания НТВ-Плюс на обычный универсальный конвертор.

Исторически сложилось так, что вещание программ НТВ-Плюс ведется в круговой поляризации. Так было для аналогового вещания, ничего не изменилось и для цифрового. В настоящий момент восемь программ НТВ-Плюс передаются с трех спутников: "Галс 1", TDF2 и "Бонум 1". Эти же программы и еще несколько дополнительных включены в состав цифровых пакетов НТВ-Плюс со спутника "Бонум 1". Все они передаются в круговой поляризации.



Конвертор Cambridge

Рассмотрим тракт приема высокочастотного излучения. Передача энергии от транспондеров спутников проекта НТВ-Плюс производится в полосе частот Ku-диапазона (10.70-12.75 и 12.75-14.80 ГГц). Сфокусированное приемной антенной высокочастотное излучение попадает в облучатель. Наиболее простую конструкцию имеет облучатель в виде волновода с открытым концом. Волновод представляет собой устройство, осуществляющее передачу высокочастотной энергии от источника к нагрузке. Для зеркальных антенн лучше использовать облучатель круглого сечения. Он имеет некоторые преимущества, описанные в различной литературе. К концу облучателя для его согласования с рефлектором и для формирования более узкой диаграммы направленности присоединяется рупор. Следующим важным узлом приемной системы является поляризатор, обеспечивающий преобразование поляризованных определенным образом электромагнитных волн в сигнал с требуемой для конвертора линейной поляризацией. Поляризаторы существуют магнитного и механического типа.

Магнитный поляризатор обеспечивает плавную подстройку поляризации изменением тока, протекающего по катушке с ферритовым стержнем. Величина отклонения угла поляризации зависит от величины тока и длины магнитного стержня с намотанной на нем катушкой (принцип Фарадея).

Механические поляризаторы бывают различных конструкций. Весьма распространено выделение волн горизонтальной и вертикальной поляризации из круглого волновода при помощи двух ортогональных емкостных штырей (крючков, пластин).

Если вы возьмете широко распространенный универсальный конвертор Cambridge, снимете пластмассовую защитную крышку и заглянете в рупор, то увидите эти два стержня, ортогонально расположенные друг относительно друга. Аналогичным образом можно получать горизонтальную и вертикальную поляризации простым поворотом рупора с волноводом на 900. При этом достаточно иметь один емкостной штырь. Но тогда должен быть предусмотрен механизм поворота, мотор, питание и управление от ресивера или отдельного управляющего устройства. В такого рода поляризаторах достигается такой же примерно результат по развязке между поляризациями (25-30 дБ) и потерей энергии в нем (0.2-0.3 дБ), как и для магнитного.

При приеме круговой поляризации широко распространенным и простым способом преобразования в линейную является применение фазирующих диэлектрических вставок. Следует отметить, что различают два типа волн: Emn — волны, у которых электрическая составляющая поля параллельна распространению энергии, Hmn — волны, у которых магнитная составляющая поля параллельна распространению энергии. Диэлектрическая вставка должна быть установлена под углом 450 к Hmn. Реально на конверторе это необходимо сделать следующим образом. Например, на универсальном конверторе сбоку нанесена шкала в градусах, которая позволяет поворачивать конвертор в держателе на нужный угол для корректировки угла приема поляризации. Он может отличаться от стандартного из-за разной широты местности. Относительно метки “0” необходимо установить эту пластину под углом 450. Поскольку векторы электрической и магнитной составляющей поля развернуты друг относительно друга на угол 900, мы наверняка установим эту пластину под 450 к вектору Hmn. При таком расположении пластины деполяризатор преобразует волну с правой круговой поляризацией в волну с линейной вертикальной поляризацией, а волну с левой круговой — в волну с линейной горизонтальной. Действие пластины основано на эффекте разной скорости фазовых волн, распространяющихся вдоль и поперек пластины. Если размеры этой пластины подобраны правильно, то на выходе волновода ортогональные волны получают сдвиг фазы на 900, и поле с вращающейся поляризацией превращается в поле с требуемой линейной поляризацией (направленной под углом 450 по отношению к каждой составляющей). Аналогичный эффект можно получить, если деформировать круглый волновод в эллиптический. Но такой формы волновод менее технологичен при изготовлении. Следует отметить важный в данном случае момент: при приеме линейно поляризованной волны на волновод с фазирующей решеткой теоретически будет потеряна половина (3 дБ) мощности сигнала. Такая же картина наблюдается при приеме конвертором для линейной поляризации сигнала с круговой поляризацией.

Итак, существует проблема при приеме программ НТВ-Плюс, связанная с круговой поляризацией. Многие пользователи, в том числе и я, имели приемные системы, ориентированные на прием программ со спутника Hot Bird, вещание с которого ведется в горизонтальной и вертикальной (линейных) поляризациях. Попытка принимать программы НТВ-Плюс в круговой поляризации на эту же приемную систему иногда успешны, а иногда нет. В частности, на мою приемную систему (антенна 110 см, конвертор универсальный Cambridge Кш=0.7 дБ), программы аналогового пакета НТВ-Плюс принимаются вполне успешно. Несмотря на падение в 2 раза уровня сигнала, из-за высокого уровня сигнала со спутника "Галс", аналоговые программы принимаются успешно. При переходе на цифровое вещание на такую приемную систему удалось принять только пакет программ на частоте 12322 МГц правосторонней RZ поляризации. Программы, передаваемые на частотах 12380 МГц LZ и 12399 МГц RZ, принять не удалось. Как пояснил один из читателей журнала г. В.Салтыков (Санкт-Петербург), “универсальный конвертор не различает поляризации” (R или L), и при близко расположенных несущих частотах (как в данном случае — 19 МГц) оба сигнала “попадают в полосу пропускания приемника (36 или 27 МГц) и детектируются там. В дальнейшем два цифровых потока (с близкими характеристиками) сталкиваются, и происходит постоянный сбой”. При смене приемной системы на антенну 60 см с конвертором Cambridge F= 10750 МГц, с пластиной для приема круговой поляризации обе поляризации принимаются успешно. Дело здесь как раз в волноводном тракте конвертора, в котором установлена описанная выше деполяризующая пластина. Для того чтобы справиться с этой ситуацией, в принципе достаточно в универсальный конвертор вставить эту деполяризующую пластину. Однако, как вы помните, при этом произойдет падение уровня сигнала примерно в 2 раза при приеме линейно поляризованных программ. Поэтому в данном случае наиболее простым решением является установка отдельной приемной системы для приема НТВ-Плюс. Тем более что в Санкт-Петербурге достаточно антенны диаметром 60 см. Подробно о физических принципах и сложностях при приеме круговой поляризации можно узнать в статье Г. Высоцкого “Особенности приема сигналов с круговой поляризацией”, помещенной на сайте www.satpro.ru.

Сложнее ситуация с пользователями более сложных систем с поворотными механизмами для приема нескольких спутников. Рассмотрим довольно сложную систему “приема всех программ”. Итак, имеем: антенна 180 см, дорогой универсальный конвертор с высокой фазовой стабильностью, система токового управления поляризацией (магнитный поляризатор), позиционер.

Во-первых, при такой антенне, имеющей узкую диаграмму направленности, необходима точная настройка на позицию спутника. Так, если для моей приемной системы нет разницы в положении спутников позиции 360 ("Галс", "Бонум"), то для этой приемной системы уже есть. И те 1-20, на которые различаются их положения на орбите, необходимо компенсировать точной настройкой. Причем настройка должна быть обеспечена как по углу места, так и по долготе. Так что, если в памяти вашего ресивера записано положение спутника "Галс", для приема цифрового пакета со спутника "Бонум1" этого еще недостаточно. Необходимо подстроить положение спутника "Бонум1".

Во-вторых, при первоначальной настройке пластина деполяризатора должна быть установлена по направлению вектора Е вертикально поляризованной волны. Для приема сигналов с линейной поляризацией механическим поляризатором приемный штырь разворачивается параллельно или перпендикулярно пластине. Для приема сигналов с круговой поляризацией штырь устанавливается таким образом, чтобы угол между ним и плоскостью пластины составлял 45° в ту или иную сторону. Если используется магнитный поляризатор, штырь конвертора остается неподвижным, а направление поляризации линейно поляризованной волны (прошедшей параллельно или перпендикулярно пластине деполяризатора или сформированной из волны с круговой поляризацией) приводится магнитным поляризатором в плоскость штыря.

Для установки в конвертор деполяризующей пластины, необходимо проделать ряд действий. В частности, стандартная пластина (0.3 мм толщиной) по размерам не подошла для конвертора FTE Universal LNB (PR401) (диаметр волновода меньше поперечного размера пластины). Сама пластина весьма хрупкая. Удалось ее отрезать под нужный размер при помощи стеклореза. Крестообразная форма пластины необходима из чисто механических условий установки ее в круглый волновод. Например, при попытке установить пластину в конвертор FTE Universal LNB (PR401) оказалось, что при прямоугольной пластине ее нельзя “утопить” в волновод на полную длину — мешает штырь, соединяющий противоположные стенки волновода между емкостными штырями для приема H- и V- волн. Если же форма пластины крестообразная(с вырезом с одной или двух сторон), то она устанавливается на полную длину. Можно использовать пластик от телефонной карточки. Он отлично режется ножницами. Длину его необходимо сделать 47 мм. Толщина его примерно 1 мм, у прямоугольной пластины из стандартного конвертора "Галс" толщина также 1 мм, изготовлена она из прочного полистирола. Материал также играет роль из-за разной скорости распространения электромагнитной волны в разных диэлектриках.

Затем пластина (0.3 мм) была установлена в стандартный конвертор Cambridge Universal F1=9750 м, F2=10600 МГц. В нем установка проще, поскольку длина волновода больше, диаметр также больше (точно под стандартную пластину 0.3 мм). Штатный конвертор "Галс" имеет точно такие же геометрические размеры. В нем имеются риски для установки деполяризующей пластины. И в конверторе Cambridge Universal также имеются такие риски. Пластину желательно закрепить каплей клея. Если же установить самодельную пластину (из телефонной карточки), ее точно можно вырезать под диаметр волновода.

Результаты тестирования различных приемных систем следующие:

  • приемная система со стандартным конвертором "Галс", антенна 60 см — нет проблем. Прописаны все три пакета, и можно видеть оплаченный базовый комплект.
  • приемная система с универсальным конвертором Cambridge без деполяризующей пластины, антенна 60 см — принимается только пакет программ на частоте 12322 МГц правосторонней RZ поляризации.
  • приемная система с универсальным конвертором Cambridge с деполяризующей пластиной крестообразной формы из тонкого пластика, антенна 60 см — нет проблем.
  • приемная система с универсальным конвертором Cambridge с деполяризующей пластиной, изготовленной из пластика телефонной карточки длиной 47 мм и толщиной 1 мм с вырезом с одного торца крестообразной формы, антенна 60 см — нет проблем.
  • приемная система с универсальным конвертором Cambridge с деполяризующей пластиной, изготовленной из пластика телефонной карточки длиной 47 мм и толщиной 2 мм с вырезом с одного торца крестообразной формы, антенна 60 см — нет проблем.

Некоторое представление об уровнях сигнала дает следующий эксперимент, проведенный с измерением уровня сигнала для различных вариантов конвертора (таблица 1). Надо сказать, что эти величины несколько отличаются от теоретической разницы в 3 дБ для приема линейно поляризованных и круговой поляризации сигналов.

Комментарий: по-видимому, нельзя сравнивать конвертор "Галс" с Cambridge Universal F1=9750 м, F2=10600 МГц из-за разного коэффициента усиления на этой частоте. Результаты установки пластины 0.3 мм примерно такие же, как самодельной пластины из телефонной карточки, и хуже, если увеличить толщину этой пластины до двойной. Поскольку неизвестна диэлектрическая проницаемость материала телефонной карточки, то, скорее всего, можно было бы подобрать длину пластины (не 47 мм как для пластины из конвертора "Галс"), чтобы на этой длине количество укладывающихся длин волн (Hmn) отличалось на p/4. Кроме того, общий уровень сигнала (P) дает лишь приблизительное представление о качестве принимаемого цифрового сигнала. Гораздо важнее здесь характеристика Eb/No.

Вывод: пользуйтесь стандартными пластинами, если не хотите тратить время на эксперименты, а еще лучше — штатным конвертором.

Замечание: все, описанное выше, относится и к приему программ со спутников 5-градусной позиции, операторы которого также осуществляют вещание в круговой поляризации.

ТАБЛИЦА 1
Мощность сигнала P (дБмкВ)
Название программы1234567
НТВ-Плюс Мир Кино72.760.966.166.066.965.263.7
f=12226 МГц, LZ
  1. — стандартный конвертор "Галс" f=10750 МГц
  2. — Cambridge Universal F1=9750 м, F2=10600 МГц без пластины
  3. — Cambridge Universal с пластиной 0.3 мм
  4. — Cambridge Universal с пластиной из телефонной карточки
  5. — Cambridge Universal с двумя пластинами из телефонной карточки (двойная толщина)
  6. — Cambridge Universal с тремя пластинами из телефонной карточки (тройная толщина)
  7. — Cambridge Universal с пластиной 1 мм толщины из неизвестного материала

Список литературы

Принимаем телевидение непосредственно из космоса/Под ред. А.В.Гороховского и А.В.Соколова. — М.,Радио, 1998.
Левченко В.Н. Спутниковое телевидение, 1998.
Frank Baylin and Brent Gale “Ku-Band Satellite TV, Theory, Installation and Repair”, 4th Edition.
Internet: www.satpro.ru, www.sat.ru, www.telesputnik.ru



 
Теле-Спутник Июнь 1999
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт