Преобразователь (конвертер) частот: смеситель, гетердин, предварительный усилитель сигналов промежуточных частот

Первый смеситель. Принимаемые со спутников НТВ электро­магнитные волны¹⁵ СВЧ диапазона 11,7...12,5 ГГц (со спутников ФСС диапазона 10,7... 11,7 ГГц) наводят в зонде, вставленном в плоскость прямоугольного волновода, э.д.с. сигналы этих же час­тот, которые затем усиливаются и в первом смесителе преобразо­вываются в сигналы диапазона частот 950...1750 (2150) МГц. Ши­рина полосы, как видно, составляет 800 (1200) МГц и поэтому все 40 выделенных частотных телевизионных каналов в нем вмещают­ся. Выбор желаемого телевизионного канала осуществляется из этого диапазона частот. Расстояние между несущими частотами соседних каналов составляет 19,18 МГц (для спутников НТВ)

Первый гетеродин генерирует сигнал одной фиксированной частоты. Основное требование к нему - это обеспечение высокой стабильности частоты генерируемого сигнала. Однако его неста­бильность не лучше ±1,0 МГц и, как видно, довольно значительна. Для приема цифровых многопрограммных передач нестабильность частоты гетеродина внешнего устройства должна быть не хуже ±0,35 МГц. Но на практике прием цифровых передач ведется с кон­вертерами, у которых нестабильность частоты гетеродина достига­ет ±1,0 МГц. Поэтому, учитывая, что гетеродин находится на от­крытом воздухе (размещен на антенне) и подвержен влиянию больших колебаний температуры, применяются конструктивные меры для уменьшения нестабильности, такие как термостабилиза­ция, герметизация, применение диэлектрических резонаторов и т.п.

Прием сигналов СВЧ диапазона 11,7... 12,75 ГГц или 10,7... 11,7 ГГц, если ведется прием в этих диапазонах, осуществляется переключени­ем гетеродинов.

Усилитель сигналов промежуточных частот обеспечивает усиление по напряжению (а последний его каскад и по мощности) преобразованного сигнала. Так как для качественного телевизион­ного изображения необходимое усиление порядка 50 дБ в широкой полосе частот с одним каскадом получить трудно, то УПЧ выполня­ется традиционно трехкаскадным. Это последний функциональный узел усилителя-конвертера. К нему высокочастотным коаксиальным

¹⁵ Стандартная частота первого гетеродина для приема со спутников ФСС выбрана 9,75 ГГц, а для приема со спутников НТВ 10,6 или 10,75 ГГц. При приеме с Telecom - 10,75 ГГц.

кабелем подключается внутренний блок - спутниковый телевизион­ный ресивер.

При наличии двух малошумящих усилителей-конвертеров на­ружный блок с внутренним соединяется двумя коаксиальными ка­белями (см. рис. 4.3). Такой вариант применяется и в коллективных системах приема.

Высокочастотный соединительный коаксиальный кабель использует волновые сопротивления 50 или 75 Ом. Это зависит от выходного сопротивления усилителя. Затухание сигнала в кабеле не должно превышать 3,0 дБ на 10 м длины. Однако затухание сигнала в нем не равномерное по всему диапазону, а наибольшее в верхней границе частотного диапазона 950...2150 МГц. Поэтому при большой длине кабеля для компенсации затухания могут применяться специ­альные усилители-корректоры, у которых усиление растет в соответ­ствии с увеличением частоты и, таким образом, происходит вырав­нивание передаточной характеристики. В общем, стремятся приме­нять коаксиальные кабели с наименьшим затуханием на единицу длины и при этом всегда учитывается цена кабеля.

Блок управления наведением антенны на спутник дает воз­можность перенаправлять ее (при наличии полярной подвески) с одного спутника на другой. Для этого в блоке с целью поворота ан­тенны имеется так называемый актуатор. Датчиком положения (по­зиции) антенны служит электронная оптопара или герконовое реле. Импульсы с него подаются на сравнивающее устройство, на кото­рое также подаются импульсы управления от запоминающего уст­ройства, расположенного в ресивере. В случае несовпадения ко­личества импульсов появляется сигнал рассогласования и подает­ся команда на поворот антенны. В запоминающее устройство могут быть предварительно занесены позиции спутников, ретранслирую­щие телевизионные и радиовещательные программы.

Кроме актуатора для поворота антенны используется иногда и су-пермоут. В отличие от актуатора он не имеет ограничений для пово­рота антенны вокруг своей оси, рассчитан на небольшие ветровые нагрузки и используется с небольшими антеннами (до 130 см в диа­метре). Следует отметить, что система позиционирования - доста­точно сложное механическое устройство.

Самое простое наведение - наведение при фиксированной уста­новке антенны. В этом случае антенну можно повернуть по азимуту и углу места на выбранный спутник при помощи простых механизмов поворота, вручную (ручной привод), например, с помощью талрепа.

Питание внешнего блока. По центральной жиле соединитель­ного коаксиального кабеля подается из внутреннего блока постоян­ное напряжение +12В для питания каскадов малошумящего усилителя-конвертера, которое во внешнем блоке преобразуется в дву-полярное. Основное требование к питающему напряжению - это его высокая стабильность и низкий уровень помех.

Особенности внешнего блока для приема телевизионной информации, передаваемой цифровым способом

Внешний блок для приема цифровых телевизионных передач, в общем, немногим отличается от внешнего блока, предназначенного для приема аналоговых передач. При приеме телевизионных циф­ровых передач обеспечивается качество изображения, определяе­мое форматом стандарта MPEG-2. Однако при некотором уровне ошибочных бит в цифровом потоке на выходе внешнего блока приема вовсе может и не быть в заданном формате. Поэтому он должен обеспечивать на выходе уровень сигнала с допустимым количеством ошибочных бит в цифровом потоке, и в этом отличие его от аналогового приема, при котором возможен прием и низкого качества. Спутниковый телевизионный сигнал, передаваемый циф­ровым способом, представляет собой несущую, модулированную квадратурно-фазовой двоичной последовательностью импульсов. Он, как и аналоговый сигнал, распространяется в среде, которая вносит характерные искажения: спад амплитудно-частотной харак­теристики, сдвиг нулевого уровня сигнала, шумы, изменение фазы и, кроме того, очень чувствителен к неоднозначности фазы в ре­зультате воздействия помех и замираний. Поэтому во внешнем блоке приняты меры по обеспечению ее стабильности: использует­ся фазовая подстройка частоты первого гетеродина - ФАПЧ, уве­личена стабильность гетеродина за счет применения диэлектриче­ского резонатора и т.п. Это дает возможность вести прием цифро­вых многопрограммных передач.

Выводы

Для приема программ через спутники-ретрансляторы применя­ются дополнительные наземные устройства, состоящие из внеш­него (находящегося на антенне) и внутреннего (ресивера) блоков.

Помимо антенны внешний блок включает в себя первичный об­лучатель, переключатель поляризаций, волноводный разделитель электромагнитных волн по поляризации, полосовой фильтр СВЧ, волноводно-полосковый переход, малошумящий предварительный усилитель, преобразователь (конвертер) частот, включающий сме­ситель, гетеродин и усилитель сигналов ПЧ. Кроме того, к дополни­тельным устройствам относится блок управления наведением ан­тенны на спутник.