Возможности спутниковой приемной антенной системы определяются характеристиками составляющих ее основных частей: антенны, облучателя и конвертера. Исторически сложившиеся особенности спутникового вещания на территории России и стран СНГ обусловливают повышенный спрос на антенные системы, рассчитанные на прием сигнала в C-диапазоне (3,4 — 4,2 ГГц). В настоящее время ретрансляция спутниковых общероссийских телевизионных и радиопрограмм, а также некоторых региональных программ осуществляется через спутники "Экспресс" и "Ямал". Трансляции ведутся в цифровом формате DVB/MPEG-2 в С-диапазоне. Поляризация электромагнитных волн— круговая (левая и правая). Индивидуальные пользователи, располагающие, как правило, спутниковыми антеннами небольшого размера, не испытывают особых трудностей при приеме сигнала европейских спутников, которыеосуществляют трансляции в Ku-диапазоне. Для устойчивого приема спутниковых программ,транслирующихся со спутников "Ямал 102/200", 90° в.д. и "Экспресс6А", 80° в.д. в C-диапазоне с помощью антенны малого диаметра (1.2 — 1.5м), важно оптимизировать параметры волноводного тракта (облучатель и деполяризатор)под используемые зеркало и конвертер.
Российская фирма "Юниторг" (г. Москва) осуществляет доработку конвертеров-моноблоков (облучатель и конвертер в одном корпусе) C-диапазона известных фирм-производителейэлектронной техники под офсетные антенны. Суть доработки заключается в измененииконструкции облучателя, рассчитанного на использование в прямофокусной антеннойсистеме, и установке деполяризующей пластины с улучшенными характеристиками.Модернизации могут быть подвергнуты моноблоки ASTRX, DIPLOSAT, GOSPELL и другиеаналогичной конструкции. Деполяризующая пластина является изделием ноу-хау фирмы "Юниторг" ипозволяет увеличить отношение сигнал/шум принимаемого сигнала за счет меньшихпотерь и лучшей эффективности преобразования электромагнитных волн, имеющих круговуюполяризацию, в линейно-поляризованный сигнал.
Конструкции деполяризаторовЦелью тестирования являлись сравнительные испытания различных по конструкциидеполяризующих пластин, используемых для преобразования круговой поляризациисигналов спутникового вещания в C-диапазоне в линейно-поляризованный сигнал.Как известно, для преобразования типа поляризации в приемном волноводе могутиспользоваться несколько типов деполяризаторов:
- штыревые,
- диэлектрические,
- объемные.
Штыревые и объемные деполяризаторы являются частью конструкции облучателей, изготовленныхв заводских условиях. Распространенные на российском рынке моноблоки С-диапазона,как правило, не имеют встроенного деполяризатора и предназначены для приема сигналовв линейной поляризации. Наиболее доступный способ их модернизации заключаетсяв установке пластины-деполяризатора, изготовленной из текстолита или фторопласта.Специалисты фирмы "Юниторг" предлагают использовать вместо диэлектрическойпластины специальным образом сформированную фазосдвигающую структуру, образованнуюсистемой проводящих металлических площадок, размещенных на диэлектрическом основании.Конструкция предложенного деполяризатора представляет из себя тонкую пластинуфольгированного текстолита с вытравленными площадками. Топология нанесенной фазосдвигающейструктуры оптимизирована для использования в волноводе круглого сечения (диаметром60 мм), который является стандартным для конвертеров-моноблоков C-диапазона.
В экспериментах нами использовались деполяризаторы различной конструкции:
1. Пластина № 1 — пластина со скошенными гранями в форме ромба с большой диагональю85 мм и образующим прямоугольником 57х22 мм, изготовленная из текстолита толщиной6 мм;
2. Пластина № 2 — прямоугольная пластина размерами 57х35 мм, изготовленная изтекстолита толщиной 6 мм;
3. Пластина № 3 — деполяризатор конструкции фирмы "Юниторг". Размерыподложки деполяризатора — 58х52 мм. Толщина — 0.5 мм. Геометрия нанесенной фазосдвигающейструктуры видна на фото.
Методика измерений Нами использована методика сравнительных испытаний деполяризаторов в составеоблучателей конвертеров-моноблоков различных производителей в одинаковых илиблизких условиях приема спутникового сигнала С-диапазона в круговой поляризации.Этот метод, не претендующий на абсолютную достоверность результатов, позволяетоценить преимущества конструкции деполяризатора в типичных условиях эксплуатации— прием цифровых спутниковых трансляций.
В экспериментах использовались конвертеры-моноблоки:
- ASTRX C-2031
- DIPLOSAT DVHF-1100
- MTI AC21-2C.
Технические параметры конвертеров приведены в Таблице.
Доработка облучателя конвертера DIPLOSAT DVHF-1100, произведенная фирмой "Юниторг",заключалась в установке на штатный облучатель дополнительного рупора, имеющеговид усеченного конуса высотой 20 мм и диаметром раскрыва 100 мм. Такая модернизацияпозволяет использовать доработанный конвертер-моноблок совместно с офсетным параболическимотражателем, имеющим F/D = 0,5 …0,57.
Испытание деполяризаторов осуществлялось при помощи следующих приемных антенныхсистем:
1. прямофокусная антенна диаметром 220 см (конвертеры ASTRX и MTI),
2. офсетная антенна 2400х2700 см (конвертер DIPLOSAT).
Процедура тестирования заключалась в сравнительных измерениях параметров сигналовцифровых трансляций каждой из этих антенных систем с использованием различныхдеполяризаторов. Прием осуществлялся с транспондеров спутников "Ямал 100/200",90° в.д. и "Экспресс 6А", 80° в.д., вещающих в C-диапазоне. Поляризацияволн — круговая (левая и правая). Для регистрации использовался цифровой терминалHumax VA-Fox (версия программного обеспечения QVA 1.01.04 от 23.03. 2001 г).Для оценки эффективности работы деполяризатора использовался взвешенный показатель "Качествосигнала" (индикатор сигнала в подменю "Контроль сигнала" ресивераHumax VA-Fox). Считывание значений параметров сигнала с помощью терминала HumaxVA-Fox осуществлялось вручную (отдельно для каждого транспондера выбранного спутника).
Результаты испытанийДиаграммы, отображающие "Качество сигнала" приема цифровых пакетовсо спутников "Ямал 100/200",
90° в.д. и "Экспресс 6А", 80° в.д. с различными типами деполяризаторов,приведены на рис.1 — 6. В связи с особенностями приема в С-Петербурге сигналасо спутника "Ямал 100/200", 90° в.д., связанными с малым углом местаспутника над линией горизонта (около 6 град.) и наличием источников помех, поражающихнижнюю часть спектра принимаемого в C-диапазоне сигнала, не удалось получитьинформацию о качестве приема сигнала с некоторых транспондеров.
Сравнение результатов приема с использованием в качестве деполяризаторов диэлектрическихпластин, имеющих различную геометрию, показывает, что лучшее согласование деполяризаторас волноводом и лучшая развязка по поляризациям (для пластины со скошенными краямив виде ромба) не дает преимуществ, по сравнению с прямоугольной пластиной, приприеме цифровых пакетов.
Из результатов экспериментов видно, что использование оригинального деполяризаторафирмы "Юниторг" дает заметный выигрыш при приеме сигналов с правойи левой поляризациями для конвертеров, имеющих различные конструктивные параметры.В некоторых случаях использование этого деполяризатора позволяет получить устойчивыйприем сигнала с тех транспондеров, которые "не видны" при использованииобычных диэлектрических пластин. Выигрыш наиболее заметен на частотах 3700 МГц— 3920 МГц. Судя по полученным результатам, преимущества этого деполяризатораособенно заметны при использовании в моноблоке с "длинным" рупоромоблучателя. Использование его в облучателе конвертера MTI, имеющего малую длину,дает более скромные результаты. По-видимому, для такого облучателя оптимальнаягеометрия фазосдвигающей структуры должна быть иной.
Для оценки абсолютного выигрыша, получаемого при приеме сигналов в круговой поляризациис помощью деполяризаторов, имеющих различную конструкцию, была произведена калибровкашкалы "Качество сигнала" ресивера Humax VA-Fox для цифровых пакетов,имеющих примерно одинаковую скорость передачи (SR=4.285 Мсимв/сек) и одинаковыйпараметр сверточного кодирования (FEC=3/4). Сигналы с такими параметрами имеютсяна спутнике "Ямал 100/200", 90° в.д. Измерения отношения сигнал/шумцифровых пакетов осуществлялся измерителем SATLOOK DIGITAL-NIT. Усредненная помногократным измерениям калибровочная кривая "Качество сигнала" — "Отношениесигнал/шум" приведена на рис.7. Сопоставление результатов измерений качествасигнала, отображенных на диаграммах рис.1 — 6, и калибровочной кривой показывает,что абсолютный выигрыш по параметру C/N может составлять 0,5- 1,5 дБ. Автор признателен фирме "Юниторг" (Россия, Москва), предоставившей для тестирования собственные разработки: модифицированный спутниковый конвертер и уникальный деполяризатор.
| |
