Myšlenka použít
umělý satelit Země pro komunikační účely se
objevila poprvé ke konci druhé světové války.
Britský matematik a scifi autor Arthur C. Clarke navrhl
umístit komunikační satelit na geostacionární dráhu
ve výšce 36000km nad rovníkem, odkud může pokrýt
až 40% zemského povrchu televizními a radiovými
signály. Ty pak mohou být zachycovány nesčíslným
množstvím přijímacích stanic v dané oblasti.
Satelit pohybující se po geostacionární dráze nad
rovníkem se otáčí okolo zemské osy tak, že jeho
kruhová rychlost přesně souhlasí se zemskou rotací.
Může tak pokrývat svými signály stále stejnou
část zemského povrchu. Pro pozorovatele na Zemi se
satelit jeví jako nehybný bod na obloze. Takový
satelit může nahradit tisíce lokálních radiových a
televizních vysílačů na zemském povrchu.
Na geostacionární dráze působí na satelit
gravitační síly Měsíce, Slunce a ostatních
nebeských těles, které jej vychylují z jeho ideální
dráhy. Z tohoto důvodu je nezbytné uskutečňovat
korekce polohy s pomocí jeho motorů, které jsou
ovládány dálkově ze zemského povrchu.
Pro radiové spojení pozemského televizního studia se
satelitem na geostacionární dráze se používá "uplink"
anténa. V ní se koncentrují radiové vlny, které jsou
pak vysílány směrem k satelitu.
Komunikační satelity používají dvě skupiny
kmitočtů. Jedna skupina se používá pro vysílání
televizních programů nebo dat směrem k satelitu a
druhá pro přenos signálů zpět k zemskému povrchu.
Anténa satelitu na geostacionární dráze přijímá
signály přicházející ze Země a předává je do
přijímače kde jsou zpracovávány a přiváděny k
satelitnímu vysílači. Pomocí antény satelitu jsou
pak signály vysílány zpět na zemský povrch.
|

|
Televizní signály
vysílané ze satelitu lze přijímat na Zemi pomocí
antén, nicméně intenzita přijímaného signálu je
odlišná na různých místech zemského povrchu.
Anténa satelitu vyzařuje signály podle určitého
vzoru, kterému odpovídá příjmový diagram
pokrývající značnou část zemského povrchu.
Signály ze satelitu přijímané na Zemi jsou
nejsilnější ve středu příjmového diagramu a
nejslabší na jeho okraji. Přijímací satelitní
antény umístěné na vnějším okraji diagramu musí
mít větší rozměry než ty umístěné ve středu.
Pro přenos satelitních signálů se používají
převážně centimetrové vlny, tedy kmitočtové pásmo
přibližně od 3 do 30 GHz. Jedním z důvodů pro
použití tak krátkých rádiových vln je negativní
vliv kosmického šumu pro kmitočty 1 GHz a nižší.
Při vysokých kmitočtech nad 15 GHz jsou signály zase
značně zeslabovány vodními parami v atmosféře a
molekulami kyslíku.
Signály, neboli kmity elektromagnetického záření,
vysílané ze satelitů na oběžné dráze mají
určitou trvalou orientaci v prostoru. Většinou je toto
záření lineárně polarizované, a to buď
vertikálně nebo horizontálně. Některé satelity ale
vysílají i kruhově polarizované záření, kdy
orientace kmitů elektromagnetického záření rotuje
okolo směru šíření záření a to buď ve směru
hodinových ručiček nebo opačně.
|
Nejpoužívanější kmitočtová pásma
pro satelitní komunikaci jsou uvedena v tabulce 1: |
Tab. 1
Pásmo |
Frekvenční
rozsah (GHz) |
L |
1.0 - 2.0 |
C |
3.6 - 6.5 |
X |
7.25 - 8.4 |
Ku |
10.7 - 18 |
Ka |
18 - 105 |
|
K
nejpoužívanějším satelitům určeným pro přímé
televizní vysílání patří skupina Hotbird 1 až 5
umístěná 13° východně od Greenwichského poledníku
a skupina ASTRA 1A až 1H umístěná 19,2° východně.
Tyto satelity používají následující kmitočty Ku
pásma pro "downlink" přenosy: 10700 - 11700
MHz, což je takzvané dolní pásmo, a 11700 - 12750 MHz,
což je horní pásmo.
Analogové programy jsou vysílány ze satelitů
především v dolním pásmu, zatímco digitálně
kódované programy jsou vysílány především v
horním pásmu. Jak známo, digitální vysílání
umožňuje kompresi vysílaných dat a v daném
kmitočtovém rozsahu je možné přenášet podstatně
více televizních a rádiových programů v porovnání
s klasickým analogovým způsobem.
Typický satelitní přijímací systém sestává z
parabolické antény, která odráží přijímaný
signál z geostacionárního satelitu a soustředí jej v
ohnisku, které je umístěno před parabolickou plochou
antény. Přímo v tomto bodě se nachází tzv. "feedhorn",
který zachycuje signály odražené anténou a
převádí je do dalšího zařízení, nízkošumového
zesilovače (LNA). V LNA jsou příchozí signály
zesilovány a přiváděny do konvertoru, kde je
kmitočet vstupních signálů převáděn na výstupní
kmitočet, takzvanou první satelitní mezifrekvenci.
Její hodnota je dána rozdílem kmitočtů lokálního
oscilátorů konvertoru a vstupních signálů z antény.
Signály výstupní mezifrekvence se šíří z
konvertoru koaxiálním kabelem až do satelitního
přijímače. Výše popsané části, tedy feedhorn, LNA
a konvertor, jsou obvykle integrovány do jednoho bloku
zvaného LNB. U současně vyráběných LNB jsou
kmitočty lokálního oscilátoru stanoveny podle
univerzálního standartu: 9,75 GHz pro příjem v
dolním pásmu a 10,60 GHz pro horní pásmo. Uvnitř LNB
se nachází buď jeden oscilátor o kmitočtu 9750 MHz,
s takovým LNB je pak možné přijímat pouze signály v
dolním pásmu kmitočtů, anebo jsou v LNB umístěny
dva oscilátory, první o kmitočtu 9750MHz a druhý o
kmitočtu 10600 MHz, což je tzv. universální LNB,
který umožňuje příjem jak v horním tak dolním
pásmu. Ze satelitního přijímače je pak možné volit
(přepínat) žádanou polarizaci a kmitočtové pásmo.
Danou polarizaci je možné volit pomocí
stejnosměrného napětí 13 nebo 17 V nebo pomocí
příslušného DiSEqC příkazu, dané pásmo je možné
volit pomocí střídavého signálu 22kHz o amplitudě
přibližně 0,6 Volt a nesuperponovaného k ss napětí
13 nebo 17 V na koaxiálním kabelu anebo rovněž
pomocí příslušného DiSEqC příkazu. Následující
tabulka 2 uvádí přehled hlavních typů LNB pro Ku
pásmo používaných na trhu a jejich výstupní
mezifrekvenci (IF) při kmitočtovém rozsahu dolního
pásma 10700 - 11700 MHz a 11700 - 12700 MHz pro horní
pásmo.
|
Tab. 2
Typ LNB |
Počet
výstupů |
Popis
výstupů |
Kmitočet
oscilátorů |
Výstupní
mezifrekvence (IF) |
Single |
1 |
1.DP (V,H) |
9750 MHz |
950-1950 MHz |
Single Universal |
1 |
1.DP (V,H) , HP (V,H) |
9750+10600 MHz |
950-2150 MHz |
* Dual |
2 |
1.DP (V |
9750 MHz |
950-1950 MHz |
2.DP (H) |
9750 MHz |
950-1950 MHz |
(*) Twin |
2 |
1.DP (V,H) |
9750 MHz |
950-1950 MHz |
2.DP (V,H |
9750 MHz |
950-1950 MHz |
(*) Twin
Universal |
2 |
1.DP (V,H), HP (V,H) |
9750+10600 MHz |
950-2150 MHz |
2.DP (V,H), HP (V,H) |
9750+10600 MHz |
950-2150 MHz |
* Quatro
Universal |
4 |
1.DP (V) |
9750 MHz |
950-1950 MHz |
2.DP (H) |
9750 MHz |
950-1950 MHz |
3.HP (V) |
10600 MHz |
1100-2150 MHz |
4.HP (H) |
10600 MHz |
1100-2150 MHz |
(*) Quadruple |
4 |
1.DP (V,H), HP (V,H) |
9750+10600 MHz |
950-2150 MHz |
2.DP (V,H), HP (V,H) |
9750+10600 MHz |
950-2150 MHz |
3.DP (V,H), HP (V,H) |
9750+10600 MHz |
950-2150 MHz |
4.DP (V,H), HP (V,H) |
9750+10600 MHz |
950-2150 MHz |
|
V- vertikální polarizace
H- horizontální polarizace
DP- dolní pásmo
HP- horní pásmo
Typy LNB označené * jsou vhodné pro použití
s multipřepínači EMP-Centauri. |
|
|
Na obr.2 je znázorněn přijímací
systém, který má v ohnisku antény umístěn tzv.
single LNB. Tento systém může být používán pro
příjem televizních programů s jedním satelitním
přijímačem, tedy obvykle i s jedním televizním
přijímačem. Pro připojení dvou nebo více
satelitních přijímačů k jednomu LNB, tedy k jedné
satelitní anténě, je zapotřebí použít jiný typ
LNB. Mezi LNB a satelitní přijímače se pak musí
připojit zařízení zvané multipřepínač.
Typy LNB vhodné pro použití ve spojení s
multipřepínači jsou v tabulce 2 označeny symbolem *.
Pro distribuci kanálů dolního pásma jsou vhodné LNB
"Dual" a "Twin". Pro distribuci obou
satelitních pásem, tedy horního i dolního, je nutné
použít LNB "Quatro Universal".
Všechny přepínače i multipřepínače EMP-Centauri
lze použít pro distribuci jak analogových tak i
digitálních signálů. |
|
Při příjmu satelitních signálů v
jiném než Ku pásmu lze použít odpovídající LNB
pro dané frekvenční pásmo, ale signály výstupní
mezifrekvence musí být v rozsahu 950 - 2300 MHz.
Funkce a použití multipřepínačů bude v dalším
nejlépe vysvětlena popisem výrobků EMP-Centauri a na
příkladech jejich zapojení.
|