Спутниковая антенна — это параболическая антенна тарельчатого типа , предназначенная для приема или передачи информации с помощью радиоволн на спутник связи или со него . Этот термин чаще всего означает антенну, которая принимает спутниковое телевидение прямого вещания со спутника прямого вещания на геостационарной орбите .
Параболические антенны, называемые «тарелочными» антеннами, использовались задолго до появления спутникового телевидения. Термин «спутниковая антенна» был придуман в 1978 году, на заре развития индустрии спутникового телевидения, и стал обозначать тарелочные антенны, которые отправляют и / или принимают сигналы со спутников связи. Тейлор Ховард из Сан-Андреас, Калифорния , адаптировал бывшую военную тарелку в 1976 году и стал первым человеком, принявшим с ее помощью сигналы спутникового телевидения. [1]
Первые антенны спутникового телевидения были построены для приема аналогового сигнала C-диапазона и были очень большими. На обложке рождественского каталога Neiman-Marcus 1979 года были изображены первые в продаже домашние спутниковые телевизионные станции. [2] Блюда были почти 20 футов (6,1 м) в диаметре. [3] Спутниковые антенны начала 1980-х годов имели диаметр от 10 до 16 футов (от 3,0 до 4,9 м) [4] и изготавливались из стекловолокна со встроенным слоем проволочной сетки или алюминиевой фольги, либо из цельного алюминия или стали . [5]
Спутниковые тарелки из проволочной сетки впервые появились в начале 1980-х годов и сначала имели диаметр 10 футов (3,0 м). По мере совершенствования технологии внешнего интерфейса и снижения коэффициента шума LNB, размер уменьшился до 8 футов (2,4 м) несколько лет спустя и продолжал уменьшаться до 6 футов (1,8 м) футов к концу 1980-х годов. 4 фута (1,2 м) к началу 1990-х годов. [6] Однако посуда большего размера продолжала использоваться. [6] В декабре 1988 года люксембургский спутник Astra 1A начал передачу аналоговых телевизионных сигналов в диапазоне Ku для европейского рынка. [7] Это позволило впервые надежно использовать небольшую посуду (90 см). [7]
В начале 1990-х годов четыре крупные американские кабельные компании основали PrimeStar , компанию прямого вещания, использующую спутники средней мощности. [8] Относительно сильные передачи диапазона K u впервые позволили использовать тарелки размером всего 90 см. [8] 4 марта 1996 года компания EchoStar представила Digital Sky Highway ( Dish Network ). [9] Это была первая широко используемая система спутникового телевидения прямого вещания , позволяющая использовать тарелки размером всего 20 дюймов (51 см). Такое значительное уменьшение размера антенны также позволило устанавливать спутниковые антенны на транспортные средства. [10] Посуда такого размера используется до сих пор. Телевизионные станции, однако, по-прежнему предпочитают передавать свои сигналы в аналоге C-диапазона с помощью больших антенн из-за того, что сигналы C-диапазона менее подвержены затуханию в дожде , чем сигналы диапазона K u . [11]
Параболическая форма тарелки отражает сигнал в фокусную точку тарелки . На кронштейнах в центре антенны закреплено устройство, называемое рупором . Этот рупор, по сути, представляет собой входную часть волновода , который собирает сигналы в фокусной точке или рядом с ней и «проводит» их в малошумящий блочный понижающий преобразователь или LNB. LNB преобразует сигналы электромагнитных или радиоволн в электрические сигналы и перемещает сигналы из нисходящего C-диапазона и/или K u -диапазона в диапазон L-диапазона . Спутниковые антенны прямого вещания используют LNBF, который объединяет рупор с LNB. В 2004 году Университет Ватерлоо анонсировал новую форму всенаправленной спутниковой антенны, в которой не используется направленная параболическая антенна и которую можно использовать на мобильной платформе, например в автомобиле. [12]
Теоретический коэффициент усиления ( директивный коэффициент усиления ) антенны увеличивается с увеличением частоты. Фактический коэффициент усиления зависит от многих факторов, включая качество поверхности, точность формы, соответствие рупора. Типичное значение для спутниковой антенны потребительского типа диаметром 60 см на частоте 11,75 ГГц составляет 37,50 дБ.
Благодаря более низким частотам, например C-диапазону, разработчики антенн имеют более широкий выбор материалов. Большой размер антенны, необходимый для более низких частот, привел к тому, что антенны были изготовлены из металлической сетки на металлическом каркасе. На более высоких частотах конструкции сетчатого типа встречаются реже, хотя в некоторых конструкциях использовалась сплошная тарелка с перфорацией.
Распространенным заблуждением является то, что LNBF (малошумящий блок/рупор), устройство в передней части тарелки, принимает сигнал непосредственно из атмосферы. Например, одна нисходящая линия связи BBC News показывает, что «красный сигнал» принимается LNBF напрямую, а не передается на тарелку, которая из-за своей параболической формы будет собирать сигнал в меньшую область и доставлять его в LNBF. [13]
Современные антенны, предназначенные для домашнего телевидения, обычно имеют диаметр от 43 см (18 дюймов) до 80 см (31 дюйм) и фиксируются в одном положении для приема Ku-диапазона с одной орбитальной позиции. До появления услуг прямого спутникового вещания домашние пользователи обычно имели моторизованную антенну C-диапазона диаметром до 3 м для приема каналов с разных спутников. Однако слишком маленькие тарелки все равно могут вызывать проблемы, включая затухание сигнала из-за дождя и помехи от соседних спутников.
В Европе частоты, используемые службами DBS, составляют 10,7–12,75 ГГц в двух поляризациях H (горизонтальная) и V (вертикальная). Этот диапазон разделен на «низкий диапазон» с 10,7–11,7 ГГц и «высокий диапазон» с 11,7–12,75 ГГц. В результате образуются две полосы частот, каждая с шириной полосы около 1 ГГц и каждая с двумя возможными поляризациями. В LNB они преобразуются с понижением частоты до 950–2150 МГц, что представляет собой диапазон частот, выделенный для спутниковой службы по коаксиальному кабелю между LNBF и приемником. Более низкие частоты выделены для кабельного и эфирного телевидения , FM-радио и т. д. На коаксиальный кабель подходит только один из этих диапазонов частот, поэтому для каждого из этих диапазонов нужен отдельный кабель от LNBF до коммутационной матрицы или приемнику необходимо выбрать один из 4 возможностей одновременно. [ нужна цитата ]
При установке одного приемника в жилом помещении от приемной приставки в здании к конвертору LNB на антенне идет один коаксиальный кабель . Электроэнергия постоянного тока для LNB подается через те же жилы коаксиального кабеля, по которым сигнал передается к приемнику. Кроме того, по кабелю также передаются сигналы управления от приемника к конвертору. Приемник использует различные напряжения питания (13/18 В) для выбора вертикальной/горизонтальной поляризации антенны , а также пилот-сигнал включения/выключения (22 кГц) для указания LNB выбрать один из двух диапазонов частот. В более крупных установках каждому диапазону и поляризации присваивается свой собственный кабель, поэтому от конвертера к матрице коммутации «мультисвитч» идет 4 кабеля, что позволяет подключать несколько приемников к мультисвитчу в топологии «звезда», используя тот же метод передачи сигналов, что и в топологии «звезда». установка одного ресивера. [ нужна цитата ]
Спутниковый искатель (или спутниковый искатель ) — это измеритель напряженности спутникового поля , используемый для точного наведения спутниковых тарелок на спутники связи на геостационарной орбите . [14] [15] [16] Профессиональные измерители спутникового поиска позволяют лучше выравнивать антенну, а также отображают значения параметров принимаемого сигнала.
Тарелкой, установленной на опоре и приводящейся в движение шаговым двигателем или сервоприводом , можно управлять и поворачивать ее так, чтобы она была обращена к любому положению спутника в небе. Существует три конкурирующих стандарта: DiSEqC , USALS и позиционеры на 36 В. Многие ресиверы поддерживают все эти стандарты.
Антенны с электроприводом бывают разных размеров, но для приема сигналов от далеких спутников, которые предназначены для обслуживания других территорий, требуется тарелка размером не менее 120 сантиметров (47 дюймов). [ нужна цитата ]
При использовании DiSEqC и USALS спутниковая антенна автоматически нацелится на один из шестнадцати спутников, запрограммированных ранее, при нажатии одной из кнопок каналов на пульте дистанционного управления. [ нужна цитата ] Спутниковые тарелки с приводом от двигателя, использующие USALS, могут обнаруживать другие спутники в созвездии после того, как один из них был обнаружен и наведен на него. [ нужна цитата ]
Большинство ресиверов продано в настоящее время [ когда? ] совместимы с USALS и DiSEqC 1.0 и 1.2.
Каждая антенна стандартного размера позволяет осуществлять одновременный прием с нескольких различных спутниковых позиций без перестановки антенны, просто добавляя дополнительный LNB или используя специальный двойной LNB , или моноблочный LNB с тройной или четырьмя подачами .
Однако некоторые конструкции гораздо более эффективно оптимизируют одновременный прием с нескольких разных позиций спутников без изменения положения антенны. Вертикальная ось работает как внеосевой вогнутый параболический вогнутый гиперболический [ необходимо пояснение ] отражатель Кассегрена , а горизонтальная ось действует как вогнутый выпуклый [ необходимо пояснение ] Кассегрена. Пятно от основного блюда блуждает по вторичному, что корректирует астигматизм за счет изменяющейся кривизны. Эллиптическая апертура первичной обмотки спроектирована так, чтобы соответствовать деформированному освещению рупорами. Из-за двойного перелива это имеет больше смысла для большого блюда.
Переключение между спутниками возможно с помощью переключателей DiSEqC, добавляемых к спутниковой установке, или встроенных конверторов Duo или Monoblock .
Большинство ресиверов продаются в настоящее время [ когда? ] совместимы как минимум с DiSEqC 1.0, который может автоматически переключаться между 4 спутниками (все современные моноблочные LNB), когда пользователь переключает каналы с помощью пульта дистанционного управления.
DiSEqC 1.1 позволяет автоматически переключаться между 16 и более позициями спутников (посредством каскадных переключателей).
Тарелки с электроприводом обеспечивают лучшую оптимальную фокусировку для тарелки заданного размера; LNB всегда находится по центру спутника вещания, но переключатели DiSEqC работают быстрее, чем двигатели DiSEqC, поскольку не требуется никакого физического движения. [ нужна цитата ]
Распространенным типом антенны является терминал с очень маленькой апертурой (VSAT). Это обеспечивает двустороннюю спутниковую интернет- связь как для частных лиц, так и для частных сетей для организаций. В настоящее время [ когда? ] большинство VSAT работают в диапазоне K u ; Диапазон C ограничен менее населенными регионами мира. В 2005 году производители антенн начали переходить к новым спутникам K- диапазона , работающим на более высоких частотах и предлагающим более высокие характеристики при меньших затратах. [ нужна цитата ] Эти антенны варьируются от 74 до 120 см (от 29 до 47 дюймов) в большинстве приложений, хотя VSAT C-диапазона могут достигать 4 м (13 футов).
Любая металлическая поверхность, которая концентрирует в фокусе значительную часть отраженных микроволн, может использоваться в качестве тарелочной антенны с меньшим коэффициентом усиления . Это привело к тому, что крышки мусорных баков, воки и другие предметы стали использоваться в качестве «посуды». Только современные малошумящие конверторы и более высокая мощность передачи спутников DTH позволяют принимать полезный сигнал от таких неэффективных самодельных антенн.
