- •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
7.3Физические процессы смешивания при частотном преобразовании сигналов
Как известно, процесс смешивания заключается в одновременном воздействии на нелинейный элемент входного сигнала и напряжения местного гетеродина. Изменяющееся напряжение гетеродина периодически в соответствии с частотой генерации изменяет проводимость нелинейного элемента. Если на такой элемент с изменяющейся проводимостью подать входной сигнал, то на выходе образуется множество сигналов комбинационных частот (с частотами входного сигнала и частотой гетеродина) вида т ωс, + n ωг ,, (где m, n — целые числа 0; - +1; - +2, что является отражением процесса смешивания сигналов.
Из сигналов комбинационных частот можно выделить сигнал либо одной частоты, либо сигнал, состоящий из нескольких комбинационных частот, т.е. речь идет о тех же процессах, которые происходят в выпрямителях, детекторах и демодуляторах. Эти схемы принципиально не отличаются друг от друга. Все зависит от выбранного режима работы смесительного диода и параметров по
следующих фильтров, а название только указывает на выполняемую ими функцию в том или другом устройстве, что можно видеть из последующих рассуждений.
Вольт-амперную характеристику диода можно представить, как:
i = S u + К u + ......,
где: S — крутизна характеристики. Она обратно пропорциональна
внутреннему сопротивлению диода, т.е. R = 1 / S; К — кривизна этой характеристики.
Очевидно, что для работы диода в качестве смесителя необходимо подать на него два напряжения — напряжение сигнала и напряжение гетеродина:
U = Ас, cos ωс t+ Аrcos ωг ,
где Ас, и Аr , — амплитуды входного сигнала и сигнала гетеродина соответственно.
Подставляя эти значения в выражение вольт-амперной характеристики диода, получаем:
U =0.5S Ас + 0.5 SАс +….+0.5S Аr Асcos(ωс – ωг)
g
При малой амплитуде сигнала можно пренебречь высшими слагаемыми ряда, т.е. высшими гармониками сигнала ввиду их чрезвычайной малости. Первые два члена ряда в полученном выражении — это выпрямленный ток, включающий шумовые компонента и помехи, вызванные флуктуациями напряжения гетеродина, не несущие информации о входном сигнале. Выпрямленные токи здесь бесполезны и устраняются при использовании схем балансного или двойного балансного (кольцевого) смесителя.
Третий член — разность частот сигнала и гетеродина и есть полезный преобразованный (конвертированный) сигнал с амплитудой, прямо пропорциональной амплитуде входного сигнала.
Необходимый режим работы смесителя задается и поддерживается напряжением гетеродина при его значительной мощности. Требуемая мощность гетеродина составляет от 1'до 1 'Вт, мощность сигнала от 10 до 10 Вт. Как видно, мощность входного сигнала намного меньше. Минимальный уровень входного сигнала для смесителя зависит от шумовой температуры,(коэффициента шума) смесителя и его чувствительности, которая, в свою очередь, зависит от типа диода, режима его работы, схемы включения, наличия шумовых и комбинационных составляющих в полезном сигнале.
Чувствительность, потери преобразования, коэффициент шума. При исследовании работы смесительной схемы с нелинейным сопротивлением, выявилось следующее:
-- чувствительность смесителя зависит от величины напряжения гетеродина, подаваемого на смеситель, — при малом уровне напряжения гетеродина уменьшается коэффициент передачи сигнала, а при большом — увеличивается шум смесителя. Оптимальный уровень напряжения гетеродина для смесителей с диодами Шотки находится в пределах 0,4...0,6 В и конкретно определяется для каждого типа диода;
- потери преобразования в цепях входного сигнала зависят от выходного сопротивления гетеродина. Они имеют минимум и для них можно найти оптимальное значение этого сопротивления;
- потери преобразования зависят также от уровня подавления сигнала зеркальной частоты и изменяются между максимумом и минимумом. Разность между ними составляет 1...2 дБ. Чем меньшие потери преобразования, тем меньший уровень шумов, тем чувствительнее смеситель. Однако при приеме спутникового телевизионного вещания уменьшить потери преобразования путем подавления сигнала зеркальной частоты удается не полностью, так как частотная полоса преобразованного сигнала (полоса ПЧ) составляет 800 МГц и более, и в такой полосе подавить зеркальную частоту полностью практически невозможно.