Новости Украины Новые технологии
медиа интернет-издание Чернигов-Град

Особенности спутникового телевизионного вещания

Спутниковая антенна
Спутниковая антенна

Обычное телевидение, или, как говорят, эфирное TV существует, благодаря наличию разветвлённой сети каналов передачи информации, а также большого количества ретрансляторов, установленных на всей протяжённости этих каналов с интервалом в несколько десятков, а иногда и сотен километров. Такие ретрансляторы нужны для усиления передаваемых сигналов, чтобы компенсировать потери на затухание в каналах передачи. Такой вид радиотелевизионной связи получил название радиорелейная связь. Качество передаваемых сигналов при этом, конечно же, очень неплохое, однако есть и существенные недостатки. Во-первых – очень высокая стоимость оборудования и поддержания его работоспособности. Во-вторых – передача сигналов на очень значительные расстояния порядка нескольких десятков тысяч и более километров –  задача нетривиальная и сложна в реализации.

Альтернативой такому подходу, то есть, эфирному TV, с некоторых пор стало спутниковое TV, позволившее избавиться от огромного количества «лишней» аппаратуры и при этом передавать сигналы практически на неограниченные расстояния (в земном измерении). При этом должно выполняться всего два условия – наличие спутниковой антенны со вспомогательным оборудованием на стороне приёма, а также наличие сателлита Земли, или, попросту говоря, спутника на одной из околоземных орбит. Если рассматривать в общем виде, то, вообще говоря, скорость вращения спутника вокруг Земли будет отличаться от угловой скорости вращения Земли, что приведёт к отличной от нуля скорости их вращения друг относительно друга. И, поэтому, чтобы была возможна связь с таким спутником, необходимо, чтобы спутниковая тарелка на стороне приёма была оснащена автоматическим поворотным механизмом, который постоянно поворачивал бы тарелку в направлении движения спутника. Но, это препятствие вполне устранимо, учитывая, что скорость вращения спутника зависит от высоты орбиты, на которой он находится. Поэтому, как правило, спутники, имеющие на своём борту ретрансляционную аппаратуру для телевизионного вещания, выводятся на орбиту с высотой, равной 35786 км над уровнем моря. И уже в этом частном случае скорость вращения спутника будет равна угловой скорости вращения Земли, то есть, период обращения спутника будет равен периоду вращения Земли относительно звёзд, что составляет 23 часа 56 минут 4,091 секунды, и этот период получил название – звёздные сутки. Земные орбиты такого вида принято называть геостационарными орбитами, а фиксированное положение спутника в этом случае – точкой стояния. Таким образом, направив спутниковую антенну на стороне приёма на такой спутник, получим в результате нулевую их скорость друг относительно друга. И в этом случае никакие поворотные механизмы уже не нужны, достаточно лишь раз установить связь между антенной и спутником. Хотя и в этом случае есть некоторые нюансы. Так, в реальности точность нахождения спутника в своей точке стояния имеет некоторую погрешность, которая составляет где-то 0,1 градусов. И, поэтому, в случае, если антенна на стороне приёма имеет очень узкую диаграмму направленности, то тогда, конечно, её придётся периодически подстраивать «под спутник». Однако, во многих случаях диаграммы направленности спутниковых антенн заметно шире, нежели погрешность на стороне спутника и, поэтому, ею можно пренебречь. Например, для антенны с апертурой в 2,4 м ширина диаграммы направленности составляет около 0,7 градусов и это достаточно большая величина по сравнению с погрешностью, вносимой спутником. Если же размер апертуры спутниковой антенны будет меньшим, чем 2,4 м, то ширина диаграммы направленности будет ещё шире, что позволит забыть о погрешности, вносимой спутником. На сегодняшний день на околоземных орбитах, в том числе геостационарных, обращается вокруг Земли множество спутников, имеющих на своём борту множество приёмопередающей аппаратуры и реализующих поставленные разработчиками задачи. Более 70-ти стран мира участвуют в запуске искусственных спутников Земли, залучая при этом как государственные, так и частные компании. Причём, этот процесс всё более упрощается, поскольку, теперь стало возможным лишь на одной ракете-носителе выводить на орбиту по несколько десятков спутников одновременно или же использовать для их запуска орбитальные станции. Кроме того, размеры современных спутников могут составлять всего несколько сантиметров, и иметь вес несколько десятков грамм – так называемый покетсат (карманный спутник).

Также следует отметить, что далеко не со всех точек земной поверхности будут «видны» (в плане доступности радиосигнала) все спутники. Более того, с некоторых мест может вообще не быть «виден» ни один спутник. Это касается точек, с широтой, превышающей 75 градусов. Это, конечно же, – Арктика и Антарктида. Там спутниковая связь вообще не функционирует и, поэтому, например, американцы проложили кабель протяжённостью более 1600 км, чтобы была возможность поддерживать связь со своими полярниками. В общем случае, для каждой точки земной поверхности могут быть доступны лишь некоторые спутники, на которые и следует направлять спутниковую антенну при её развёртывании.

Далеко не все каналы телевизионного вещания будут вам доступны, если даже навести антенну в нужном направлении на «видимый» спутник. Часть каналов будут закодированными и, поэтому, вы не сможете их просматривать. И тогда понадобится покупать, так называемую, карту доступа для своего ресивера (приёмника), и уже после этого появится возможность наслаждаться просмотром передач выбранного канала. Закодированные каналы появились не сразу, а по мере «подрастания» коммерческих структур, так называемых, операторов спутниковой связи, использующих каналы спутниковой связи для коммерческих целей. Исторически первым таким оператором стало теперешнее SkyTV, начавшее ещё в 1989 году трансляцию нескольких аналоговых каналов со спутника Astra 1A. Однако уже через два года сигнал был закодирован и стал недоступным для бесплатного просмотра. В 1998 году SkyTV перевели свои каналы на цифровое вещание. С тех пор появилось всевозможное количество спутниковых операторов, имеющих, в частности, привязку к конкретным странам. Например, «Триколор ТВ» - крупнейший оператор на российском рынке этих услуг, а Digital Fly Ukraine – на украинском рынке.

Хотелось бы упомянуть здесь интересную ситуацию, касающуюся международного права, сложившуюся после запуска первых спутников на геостационарную орбиту. Сразу несколько африканских государств, таких как Колумбия, Гватемала и др. начали предъявлять претензии на участок космоса, который находился над их территорией и через который «пробегали» спутники, запущенные другими странами. Однако ООН были отвергнуты все эти претензии на том основании, что эти участки значительно удалены от вышеупомянутых государств, и, кроме того, космос не может никому конкретно принадлежать, то есть, он является общей «территорией».

Не вдаваясь в детали, попробуем здесь описать общие принципы функционирования спутникового ТВ. Итак, мы уже выяснили, что одним из обязательных элементов системы является спутник, на котором установлены ретрансляторы, или же транспондеры, каждый из которых настроен на свою частоту. Их функция – принять сигнал, посланный одной из земных телевизионных станций, затем усилить его и, как правило, уже на другой частоте передать в направлении земной поверхности. Частоты, которые спутник использует для передачи, фиксированы и хорошо известны. Если взять телевизионное вещание, то это диапазоны C, X, Ku и Ka, включающие частоты, примерно от 1 до 12 ГГц, то есть, это достаточно большие частоты, поэтому на приёмной стороне должно быть установлено специальное оборудование для спутникового ТВ, которое преобразует частоту в более низкую.

Теперь пришло время уточнить состав оборудования спутникового ТВ на приёмной стороне. Это, прежде всего, параболическая /сферическая антенна (рефлектор), или попросту тарелка, конвертер (LNB), а также спутниковый ресивер (приёмник). Тарелка нужна для приёма (улавливания) электромагнитных волн со спутника, имеющих, как правило, сферическую форму и преобразования их в плоскую волну с последующим перенаправлением на конвертер, установленный в фокусе тарелки. То есть, по сути, волны, «пойманные» тарелкой, тут же отражаются от её поверхности и попадают в одну и ту же точку, расположенную на небольшом расстоянии от рефлектора – фокус тарелки, в котором, как уже было сказано, установлен конвертер, принимающий уже усиленный таким образом сигнал. Это явление легко объясняется законами геометрической оптики, в частности, законом отражения-преломления, который гласит: угол падения равен углу отражения, а также явлению собирания лучей в одной точке оптической системы - фокусе. Именно поэтому становится возможным «поймать» усиленный таким образом сигнал со спутника. Конвертер же, в свою очередь, или, как говорят, малошумящий усилитель, производит дальнейшее усиление сигнала и понижение его частоты примерно до 1Ггц, чтобы стала возможной дальнейшая передача сигнала по коаксиальному кабелю на спутниковый ресивер, а оттуда уже на вход телевизионного приёмника. Если конвертер достаточно мощный, то становится возможным разнесение точки приёма, то есть, антенны и телевизионного приёмника, что в некоторых случаях весьма актуально. Естественно, что при развёртывании антенны Вам понадобится знать не только географические координаты точки установки антенны, но и такие параметры, как угол места и азимут, определяющие направление на спутник. Координаты точки установки легко найти с помощью карт Google – они там просто прописаны, в случае, когда выбираете на карте свой населённый пункт. Угол места – это угол между направлением на спутник и касательной, проведённой к точке земной поверхности в месте установки антенны. Этот угол, как правило, вычисляется автоматически с помощью таких программ, как Satellite Antenna Alignment сразу после ввода координат точки установки антенны. Азимут – это угол между направлением на спутник и направлением на абсолютный север в точке установки антенны. Этот угол также можно узнать с помощью вышеупомянутой программы и даже определить самому с помощью компаса. Но, в любом случае придётся затем «подгонять» антенну под реальные условия местности, поворачивая при этом, как тарелку, так и конвертер, ориентируясь при этом на максимальную амплитуду сигнала с помощью телевизионного приёмника или других измерительных средств. 

15.03.2019

Черныш

Фото по теме










ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Бесплатная подписка
на рассылку




Объявления украины бесплатно размещение на сайте объявлений