- •Оглавление
- •Спутниковое телевидение
- •1.1Стабилизация положения спутника на геостационарной орбите
- •1.2Структура спутников-ретрансляторов телевизионного вещания
- •1.3Антенны спутника-ретранслятора
- •1.4Приемопередающий блок спутника-ретранслятора
- •1.5Некоторые параметры типового спутника-ретранслятора
- •2Терминология, определения
- •2.1Структура ретрансляции телевизионного сигнала по спутниковым каналам
- •2.2Потери при распространении электромагнитных волн от спутника к Земле и обратно
- •2.3Плотность потока мощности и эквивалентная изотропная излучаемая мощность
- •2.4Требования к равномерности спектра передаваемого телевизионного сигнала.
- •2.5Преимущества телевизионного вещания на свч через спутники-ретрансляторы
- •2.6Правовые вопросы телевизионного вещания по спутниковым каналам
- •2.7Распределение частотных диапазонов для спутников-ретрансляторов
- •2.8Индивидуальный и коллективный прием спутникового телевизионного вещания
- •2.9Спутники фиксированных средств связи — распределительные спутники фсс
- •2.10Передача телевизионной цифровой информации по спутниковым каналам
- •3Телевизионные сигналы, передаваемые по спутниковым каналам
- •3.1Способы модуляции при передаче телевизионной информации по спутниковым каналам
- •3.2Частотная полоса сигнала яркости
- •3.3Частотная полоса спутникового телевизионного канала
- •3.4Цифровая обработка аналогового сигнала
- •3.5Преобразование аналогового сигнала в цифровой
- •3.6Коды кодирования источника информации
- •3.7 Коды кодирования данных канала
- •3.8Свертка, сверточный код (convolution code)
- •3.9Квадратурная фазовая манипуляция 4-фм (qpsk). Квадратурная амплитудная манипуляция кам (qam)
- •3.10Основной принцип преобразования аналогового сигнала в цифровой код
- •3.11Частота дискретизации (частота отсчетов, выборок) видеосигнала
- •3.12Уровень отношения сигнал /шум для звукового сигнала в цифровом коде
- •4Устройства для приема со спутников-ретрансляторов
- •4.1Выбор устройств для приема со спутников-ретрансляторов
- •4.2Состав и назначение узлов внешнего блока приемного устройства
- •4.3Преобразователь (конвертер) частот: смеситель, гетердин, предварительный усилитель сигналов промежуточных частот
- •4.4Особенности внешнего блока для приема телевизионной информации, передаваемой цифровым способом
- •5Антенны для приема со спутников-ретрансляторов
- •5.1Требования, предъявляемые к антеннам для приема со спутников-ретрансляторов
- •5.2Основные определения параболоидных антенн для приема электромагнитных волн свч
- •5.3Основные параметры антенн для приема со спутников
- •5.4Наиболее распространенные типы параболоидных антенн для приема со спутников
- •5.5Антенны с передним питанием — прямофокусные, осесимметричные
- •5.6Направленные свойства параболоидных антенн
- •5.7Неосесимметричные (офсетные) антенны
- •5.8Активные фазированные антенные решетки (афаРы)
- •5.9Сферические антенные системы
- •5.9Первичные облучатели
- •5.10Требования, предъявляемые к собственной диаграмме направленности первичного облучателя
- •5.11Влияние положения первичного облучателя на направленность излучения антенны
- •5.12Поляризаторы электромагнитных волн
- •6Малошумящий предварительный усилитель сигналов свч
- •6.1Общие положения
- •6.2Требования по превышению уровня сигнала над уровнем шума
- •6.3Способы минимизации коэффициента шума
- •6.4Коэффициент усиления предварительного усилителя
- •6.5Структура предварительного малошумящего усилителя сигналов свч
- •6.6Особенности применения полевых арсенид-галлиевых свч транзисторов в малошумящем усилителе
- •7Преобразователь-конвертер внешнего блока
- •7.1Назначение
- •7.2Диоды в смесителе сигналов диапазона свч
- •7.3Физические процессы смешивания при частотном преобразовании сигналов
- •7.4Однодиодные смесители
- •7.5Двудиодные балансные смесители
- •7.6Смесители на транзисторах
- •7.7Гетеродин
- •7.8Усилитель сигналов промежуточных частот
- •7.9Результирующие коэффициенты шума и усиления внешнего блока
- •8Спутниковый телевизионный приемник аналоговых сигналов
- •8.1Основная структура
- •8.2Повышение помехоустойчивости чм сигналов при применении частотных демодуляторов
- •8.3Параметры и помехоустойчивость частотных демодуляторов
- •8.4Типовые, традиционные чм демодуляторы Частотный демодулятор с двухтактным дискриминатором на двух взаимно расстроенных контурах
- •8.5Частотные демодуляторы с фапч для выделения цифрового сигнала
- •8.6Частотно-обрабатывающие цепи видеосигнала и сигнала звука
- •8.7Способы выделения сигнала звукового сопровождения и другого звукового "материала"
- •8.8Недостатки аналоговых систем телевизионного вещания по спутниковым каналам
7Преобразователь-конвертер внешнего блока
7.1Назначение
Принятые антенной и усиленные малошумящим усилителем сигналы СВЧ диапазона необходимо преобразовать — снизить частоту, чтобы облегчить их фильтрацию, усиление и передачу во внутренний блок — спутниковый телевизионный ресивер. Эту функцию выполняет первый преобразовательный блок — конвертер (Low Мове Block Downconverter — LNB), занимающий главное место при приеме телевизионного вещания со спутников. В принципе, не всегда нужно преобразовывать сигналы всего принимаемого частотного диапазона (достаточно в полосе частот 400 МГц в верхнем или нижнем участке диапазона), однако в большинстве случаев преобразование выполняется во всем диапазоне. Для преобразовательного блока, как и для других каскадов внешнего приемного устройства, наряду с выполнением ими основных функций, главной
задачей является обеспечение минимального коэффициента шума, определяющего чувствительность приемного устройства в целом.
Структурная схема преобразовательного блока — конвертера (рис. 7.1). Следует отметить, что структура узлов конвертера, предназначенных для преобразования сигналов от распределительных спутников и спутников непосредственного телевизионного вещания, работающих соответственно в диапазонах частот 10,7...11,7 ГГц и 11,7...12,5 ГГц, в основном не отличается от каскадов традиционных СВЧ устройств, принимающих аналоговые сигналы с частотной и фазовой модуляцией. Отличия состоят лишь в малой мощности принимаемых со спутника сигналов и по частотам, превышающим рабочие частоты наземных радиорелейных, радионавигационных и
других подобных устройств, а также в том, что преобразование, осуществляется в более широкой полосе частот.
В общем, основная задача остается та же, а именно, чтобы преобразовательный блок, используя по возможности несложные схемы и недорогие элементы, выполнял бы свои функции надежно, с малой потребляемой мощностью, и в то же время работал бы в широком температурном диапазоне, т.е. в разных климатических условиях.
К первому преобразовательному блоку относятся: первый смеситель, первый гетеродин и предварительный усилитель сигналов ПЧ.
7.2Диоды в смесителе сигналов диапазона свч
Следует отметить, что смесители на диодах называются смесителями с нелинейными сопротивлениями. Смеситель на диодах имеет довольно простую конструкцию. В силу простоты схемы и доступности используемых элементов смесители на диодах получили широкое распространение. Среди них особое место занимают смесители на диодах с барьером Шотки, рабочие частоты которых составляют сотни гигагерц. Диоды Шотки — это диоды с барьером металл-полупроводник. У них прямое падение напряжения — напряжение открывания, намного меньшее, чем у обычных диодов и более крутой изгиб вольт-амперной характеристики. Так, диоды Шотки, изготавливаемые на структурах алюминий — кремний п-типа, имеют напряжение открывания порядка 450 мВ, что практически на 250 мВ меньше, чем для сравнимого типового кремниевого диода. Преимущество применения смесителей с диодами Шотки перед смесителями на кремниевых диодах в том, что выше определенногo уровня напряжения, подаваемого с гетеродина, параметры, важные с точки зрения преобразования, такие как: потери преобразования, сопротивление диода на ПЧ, импеданс входной сигнальной ветви и импеданс гетеродинной ветви, практически остаются у них неизменными. Основное требование к смесительному диоду — чтобы его прямое сопротивление на СВЧ было малым, а обратное— большим. Однако для оценки возможности работы диода в качестве смесительного в области СВЧ приведенных данных не достаточно. Здесь важными являются также величина шунтирующей емкости п-р — перехода (0,1...1,0 пФ), время восстановления, собственный шум диода и импеданс его на СВЧ. При работе на СВЧ (при длине волны 1,0...3,0 см) линейными размерами диода можно пренебречь, а для описания параметров рабочего (нелинейного) участка вольт-амперной характеристики и прилегающих к нему областей используется схема замещения из элементов с сосредоточенными параметрами (рис. 7.2). В ней:
В - нелинейно изменяющееся сопротивление, зависящее от амплитуды подаваемого с гетеродина сигнала. На это сопротивление также подается изменяющийся по амплитуде и по частоте входной сигнал;
С — емкость диода, образующаяся из-за накопления заряда в области барьерного слоя. Так как величина заряда зависит от приложенного напряжения, то С — емкость нелинейная, которая изменяет свое значение в соответствии с изменением амплитуды напряжения гетеродина и является паразитной, способствующей появлению колебаний с высшими частотами;
— последовательно включенное активное сопротивление— сопротивление потерь. Его величина определяется размерами диода и характеристиками материалов, используемых при его изготовлении.
Смеситель может быть построен на одном, на двух (балансный) или на четырех диодах (балансно-кольцевой). Однодиодные смесители имеют простую конструкцию, но развязку цепей сигнала и гетеродина в них осуществить трудно и с большой потерей мощности гетеродина (до 10 дБ).