Спутниковая антенна — это параболическая антенна в форме тарелки , предназначенная для приема или передачи информации с помощью радиоволн на спутник связи или со спутника связи . Термин чаще всего означает тарелку, которая принимает спутниковое телевидение прямого вещания со спутника прямого вещания на геостационарной орбите .
Параболические антенны, называемые антеннами «тарелка», использовались задолго до спутникового телевидения. Термин « спутниковая тарелка » был придуман в 1978 году в начале индустрии спутникового телевидения и стал обозначать антенны-тарелки, которые отправляют и/или принимают сигналы со спутников связи. Тейлор Ховард из Сан-Андреаса, Калифорния , адаптировал бывшую военную тарелку в 1976 году и стал первым человеком, который принимал сигналы спутникового телевидения с ее помощью. [1]
Первые спутниковые телевизионные антенны были построены для приема сигналов на аналоговом C-диапазоне и были очень большими. На обложке рождественского каталога Neiman-Marcus 1979 года были изображены первые домашние спутниковые телевизионные станции в продаже. [2] Тарелки были около 20 футов (6,1 м) в диаметре. [3] Спутниковые антенны начала 1980-х годов были от 10 до 16 футов (от 3,0 до 4,9 м) в диаметре [4] и были сделаны из стекловолокна с встроенным слоем проволочной сетки или алюминиевой фольги, или сплошного алюминия или стали . [5]
Спутниковые антенны из проволочной сетки впервые появились в начале 1980-х годов и сначала имели диаметр 10 футов (3,0 м). По мере совершенствования технологии обработки входного сигнала и снижения коэффициента шума LNB, размер уменьшился до 8 футов (2,4 м) несколько лет спустя и продолжал уменьшаться, сократившись до 6 футов (1,8 м) к концу 1980-х годов и до 4 футов (1,2 м) к началу 1990-х годов. [6] Однако антенны большего размера продолжали использоваться. [6] В декабре 1988 года спутник Люксембурга Astra 1A начал передавать аналоговые телевизионные сигналы в диапазоне K u для европейского рынка. [7] Это впервые позволило надежно использовать антенны небольшого размера (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 в диапазоне K u впервые позволили использовать антенны размером до 90 см. [8] 4 марта 1996 года EchoStar представила Digital Sky Highway ( Dish Network ). [9] Это была первая широко используемая система спутникового телевидения с прямым вещанием , которая позволяла использовать антенны размером до 20 дюймов (51 см). Это значительное уменьшение размера антенны также позволило устанавливать спутниковые антенны на транспортных средствах. [10] Антенны такого размера используются и сегодня. Однако телевизионные станции по-прежнему предпочитают передавать свои сигналы в аналоговом диапазоне C с помощью больших антенн из-за того, что сигналы в диапазоне C менее подвержены затуханию из-за дождя, чем сигналы в диапазоне K u . [11]
Параболическая форма тарелки отражает сигнал в фокусную точку тарелки . На кронштейнах в фокусной точке тарелки установлено устройство, называемое облучателем . Этот облучатель по сути является передней частью волновода , который собирает сигналы в фокусной точке или около нее и «проводит» их в малошумящий блочный понижающий преобразователь или LNB. LNB преобразует сигналы из электромагнитных или радиоволн в электрические сигналы и сдвигает сигналы из нисходящего C-диапазона и/или Ku - диапазона в диапазон L-диапазона . Прямые вещательные спутниковые антенны используют LNBF, который объединяет облучатель с LNB. Новая форма всенаправленной спутниковой антенны, которая не использует направленную параболическую тарелку и может использоваться на мобильной платформе, такой как транспортное средство, была анонсирована Университетом Ватерлоо в 2004 году. [12]
Теоретическое усиление ( направленное усиление ) антенны увеличивается с ростом частоты. Фактическое усиление зависит от многих факторов, включая качество поверхности, точность формы, согласование облучателя. Типичное значение для спутниковой антенны потребительского типа диаметром 60 см на частоте 11,75 ГГц составляет 37,50 дБ.
При более низких частотах, например, в диапазоне C, у конструкторов тарелок есть более широкий выбор материалов. Большие размеры тарелок, необходимые для более низких частот, привели к тому, что тарелки изготавливались из металлической сетки на металлическом каркасе. При более высоких частотах конструкции сетчатого типа встречаются реже, хотя в некоторых конструкциях использовалась сплошная тарелка с перфорацией.
Распространенное заблуждение заключается в том, что LNBF (блок с низким уровнем шума/рупорный облучатель), устройство в передней части антенны, принимает сигнал непосредственно из атмосферы. Например, один из каналов BBC News показывает, что «красный сигнал» принимается LNBF напрямую, а не направляется на антенну, которая из-за своей параболической формы соберет сигнал в меньшей области и передаст его 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 антенны все еще 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 на двух поляризациях H (горизонтальная) и V (вертикальная). Этот диапазон делится на «нижнюю полосу» с 10,7–11,7 ГГц и «верхнюю полосу» с 11,7–12,75 ГГц. Это приводит к двум полосам частот, каждая с полосой пропускания около 1 ГГц, каждая с двумя возможными поляризациями. В LNB они преобразуются с понижением до 950–2150 МГц, что является диапазоном частот, выделенным для спутниковой службы на коаксиальном кабеле между LNBF и приемником. Более низкие частоты выделяются для кабельного и наземного телевидения , FM-радио и т. д. Только одна из этих полос частот подходит для коаксиального кабеля, поэтому для каждой из этих полос требуется отдельный кабель от LNBF до коммутационной матрицы, или приемник должен выбрать одну из 4 возможностей за раз. [ необходима цитата ]
В жилой установке с одним приемником есть один коаксиальный кабель, идущий от приемной приставки в здании к LNB на антенне. Электропитание постоянного тока для LNB обеспечивается через те же проводники коаксиального кабеля, которые передают сигнал на приемник. Кроме того, сигналы управления также передаются от приемника к LNB через кабель. Приемник использует различные напряжения питания (13/18 В) для выбора вертикальной/горизонтальной поляризации антенны и контрольный тон включения/выключения (22 кГц), чтобы дать команду LNB выбрать один из двух диапазонов частот. В более крупных установках для каждого диапазона и поляризации дается свой собственный кабель, поэтому есть 4 кабеля от LNB до коммутационной матрицы «мультисвитч», которая позволяет подключать несколько приемников к мультисвитчу в топологии звезды, используя тот же метод сигнализации, что и в установке с одним приемником. [ необходима цитата ]
Спутниковый искатель (или спутниковый искатель ) — это измеритель напряженности поля спутника , используемый для точного наведения спутниковых антенн на спутники связи на геостационарной орбите . [14] [15] [16] Профессиональные спутниковые искатели позволяют лучше настраивать антенну, а также предоставляют значения параметров принимаемого сигнала.
Тарелка, установленная на столбе и приводимая в движение шаговым двигателем или сервоприводом , может управляться и поворачиваться, чтобы смотреть на любое положение спутника в небе. Существует три конкурирующих стандарта: DiSEqC , USALS и позиционеры 36 В. Многие приемники поддерживают все эти стандарты.
Моторизованные антенны бывают разных размеров, но для приема сигналов с удаленных спутников, предназначенных для обслуживания других территорий, требуется антенна диаметром не менее 120 сантиметров (47 дюймов). [ необходима цитата ]
С DiSEqC и USALS спутниковая антенна автоматически нацелится на один из шестнадцати спутников, запрограммированных заранее, при нажатии одной из кнопок каналов на пульте дистанционного управления. [ необходима цитата ] Спутниковые антенны с электроприводом, использующие USALS, могут обнаруживать другие спутники в созвездии после того, как один из них будет найден и наведен на него. [ необходима цитата ]
Большинство продаваемых в настоящее время ресиверов [ 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 изменения положения антенны, просто добавляя дополнительный LNB или используя специальный двойной LNB , или моноблочный LNB с тремя или четырьмя каналами .
Однако некоторые конструкции гораздо эффективнее оптимизируют одновременный прием с нескольких различных спутниковых позиций без перепозиционирования антенны. Вертикальная ось работает как внеосевой вогнутый параболический вогнутый гиперболический [ требуется разъяснение ] рефлектор Кассегрена , в то время как горизонтальная ось работает как вогнутый выпуклый [ требуется разъяснение ] рефлектор Кассегрена. Пятно от главной антенны блуждает по вторичной, что исправляет астигматизм за счет ее переменной кривизны. Эллиптическая апертура первичной спроектирована так, чтобы соответствовать деформированному освещению рупорами. Из-за двойного перелива это имеет больше смысла для большой антенны.
Переключение между спутниками возможно с помощью переключателей DiSEqC, добавленных к спутниковой установке, или встроенных конвертеров Duo LNB или Monoblock LNB .
Большинство продаваемых в настоящее время ресиверов [ когда? ] совместимы как минимум с DiSEqC 1.0, который может автоматически переключаться между 4 спутниками (все современные моноблочные LNB) при переключении каналов пользователем с помощью пульта дистанционного управления.
DiSEqC 1.1 позволяет автоматически переключаться между 16 и более позициями спутников (с помощью каскадных переключателей).
Моторизованные антенны обеспечивают лучшую оптимальную фокусировку для заданного размера антенны; LNB всегда находится в центральном положении относительно вещательного спутника, но переключатели DiSEqC работают быстрее, чем двигатели DiSEqC, поскольку не требуется никакого физического перемещения. [ необходима цитата ]
Распространенным типом антенны является терминал с очень малой апертурой (VSAT). Он обеспечивает двустороннюю спутниковую интернет- связь как для отдельных лиц, так и для частных сетей для организаций. В настоящее время [ когда? ] большинство VSAT работают в диапазоне Ku ; диапазон C ограничен менее населенными регионами мира. В 2005 году производители антенн начали переходить на новые спутники диапазона K a , работающие на более высоких частотах, предлагая большую производительность по более низкой цене. [ 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 значительную часть отраженных микроволн в фокусе, может использоваться в качестве антенны-тарелки с меньшим усилением . Это привело к использованию крышек мусорных баков, воков и других предметов в качестве «тарелок». Только современные малошумящие LNB и более высокая мощность передачи спутников DTH позволяют получать полезный сигнал от таких неэффективных антенн DIY.
