Настройка спутниковой антенны — теория. Частоты спутникового телевидения.

Настройка спутниковой антенны — теория. Частоты спутникового телевидения.

Частоту принято разделять на так называемые диапазоны (или под — диапазоны), которым присваиваются свои обозначения.

То есть сигнал, идущий со спутника, имеет определенную частоту, которая в свою очередь входит в рамки так называемых частотных диапазонов. Для приема спутникового телевизионного вещания в основном используют два частотных диапазона: C и Ku. Есть, конечно, и другие, но с ними Вы вряд ли будете встречаться, поэтому на них я, останавливаться не буду.

Чтобы понять, что это за диапазоны, разберемся как всегда на простом примере.

Представим себе едущий по дороге автомобиль. Предположим что во время движения, его скорость меняется от 10 до 100 км/ч. А теперь давайте, разделим нашу скорость, на диапазоны. Например, в первом диапазоне, эта скорость будет меняться от 10 до 49 км/ч, а во втором, с 50 до 100 км/ч. Вот здесь и получается, что автомобиль меняет свою скорость в двух, назовем их низком и высоком, диапазонах.

На такие же диапазоны, только радиочастотные, делиться и спутниковый сигнал. Так например — C диапазон (C Band), или Ku диапазон (Ku Band). Ниже, приведена таблица частоты спектра вещательных диапазонов:

C — диапазон — используется на сравнительно старых спутниках. Ku — диапазон, более популярен для прямого спутникового вещания. В нем смотрят телепpедачи примерно 95…98% зрителей.

Пояснение: Некоторые термины, размещенные далее на страницах, для вас будут не понятными, чтобы изучить каждый в отдельности, от вас потребуется много времени и сил, да и нужна некоторая изначальная подготовка. И может случиться так, что не каждый, дочитает эту тему до конца. Что бы так не случилось, мы поступим проще. Не знакомые слова, я буду выделять красным цветом, а Вам надо просто их запомнить. Таких слов, здесь не много, так что я думаю, Вам это не составит особого труда. Во всяком случае, если забудете, то всегда можно вернуться, и пробежаться по уже знакомым словам еще раз.

(виды поляризации спутникового сигнала)

Кроме частотного спектра (диапазона), спутниковый сигнал, различаются видом поляризации сигнала. Вот основные виды поляризации сигнала, с которыми Вы можете столкнуться:

1) Линейная горизонтальная — сокращено «H» (Horisontal).

2) Линейная вертикальная — сокращено «V» (Vertical).

1) Круговая правая — сокращено «R» (Right).

1) Круговая левая — сокращено «L» (Left).

Сигнал горизонтальной поляризации (Horisontal) — идет к спутниковой антенне в горизонтальной плоскости (Рис. 1).

Рис. 1 Сигнал горизонтальной поляризации — Horisontal (H).

Сигнал вертикальной поляризации (Vertical) — в вертикальной плоскости (Рис. 2).

Рис. 2 Сигнал вертикальной поляризации — Vertical (V).

В круговой поляризации (Circular) — сигнал как бы вращается в одну, или другую сторону с очень большей скоростью, условно называясь правой — Right (R), и левой — Left (L) поляризацией.

…

Теперь, мы разберемся, какие основные типы конвертеров применяются для приема спутникового сигнала.

Далее…

Всё о проекте «Спутниковый интернет Starlink». Часть 21. SL и проблемы поляризаци

Предлагаю ознакомиться с ранее размещенными материалами по проекту Starlink (SL):
Часть 1. Рождение проекта
‣
Часть 2. Сеть SL
‣
Часть 3. Наземный комплекс
‣
Часть 4. Абонентский терминал
‣
Часть 5. Состояние группировки SL и закрытое бета-тестирование
‣
Часть 6. Бета-тестирование и сервис для абонентов
‣
Часть 7. Пропускная способность сети SL и программа RDOF
‣
Часть 8. Монтаж и включение абонентского терминала
‣
Часть 9. Сервис на рынках вне США
‣
Часть 10. SL и Пентагон
‣
Часть 11. SL и астрономы
‣
Часть 12. Проблемы космического мусора
‣
Часть 13. Спутниковая задержка в сети и доступ к радиочастотному спектру
‣
Часть 14. Межспутниковые каналы связи
‣
Часть 15. Правила предоставления услуг
‣
Часть 16. SL и погода
‣
Часть 17. Второе поколение SL
‣
Часть 18. SL на рынке COTM
‣
Часть 19. Что у SL в будущем
‣
Часть 20. Внутреннее устройство терминала SL

Сначала немного теории…
Если мы говорим о радиоволне, то она имеет такую характеристику как «поляризация». Словами это описывается так:

Поляриза́ция волн — характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

Понять слова гораздо сложнее, чем увидев это на рисунке:

Вверху — это круговая поляризация, ниже — это вертикальная (синяя линия) и горизонтальная (красная линия). Для спутниковой связи используются пары вертикальная/горизонтальная или левая/правая круговая.
В чем польза от поляризации? А в том, что она позволяет УДВОИТЬ используемый частотный диапазон, если у нас в Кu диапазоне, согласно распределению частот от Международного Союза Электросвязи он же ITU), можно использовать только 500 МГц (от 14000 до 14500 МГц), то, если мы будем использовать 2 поляризации, можем уже иметь по 500 МГц в каждой и получим в сумме уже 1000 МГц. Так например, на спутнике Ямал-200 в Кu -диапазоне было всего 6 транспондеров по 72 МГц, работавших только в 1 поляризации, а на Ямале-300К, (который должен был заменить Ямал-201 в позиции 90 градусов) таких транспондеров стало 12 (6 в горизонтальной и 6 в вертикальной) и, соответственно, доход Оператора (Газпром Космические Системы) от продажи частотного ресурса удвоился.

Если мы глянем на Starlink, то там тоже понимают важность этого и, судя по нижеприведенной таблице, они в 20-м году заявили в ФСС, что хотят использовать обе поляризации на всем возможном частотном диапазоне по 2000 МГц в правой и левой круговых поляризациях (Rx01 и Rx02 имеют одинаковые частоты, но разные поляризации).

И тогда, при спектральной эффективности 5 бит/Гц (очень много, но теоретически достижимо при очень хороших антеннах и большой величине Сигнал/шум) получим пропускную способность одного спутника 4000 МГц х 5 бит/Гц = 20 Гигабит.

Однако, как всегда есть НО! Посмотрим, как это реализовано… Если у нас, есть обычная параболическая антенна, то поляризация устанавливается путем поворота облучателя и его волновода вокруг оси на антенну:

//
В общем случае, параметры поляризации берутся из регламента компании, предоставляющей услуги аренды спутникового ресурса (например, регламент ГПКС).
Угол поляризации зависит от точных координат места установки VSAT и определяется в специальных программах. Его можно узнать у оператора ЦУС (Центр Управления Сетью, обычно в Москве), сообщив ему координаты.

После того, как затянуты болты азимута и угла местности:

Ослабьте болты на опоре крепления приемопередатчика (ODU)

Поверните ODU на угол поляризации, полученный в расчетной программе, и выполните действия указанные ниже.

После подтверждения от оператора, что параметры удовлетворяют нормам и азимут с углом места настроены нормально, необходимо произвести дополнительную настройку поляризации.

Подстройка поляризации выполняется в несколько этапов:

• Представитель монтажной бригады под руководством оператора ЦУС немного ослабляет два болта
• По указанию оператора ЦУС монтажник начинает вращать передатчик по/или против часовой стрелке с шагом не более одного градуса до тех пор, пока оператор не остановит настройку.
• Монтажник затягивает болты и измерения в кросс поляризации проводятся еще раз
• В случае, если не удается добиться требуемого значения величины кросполяризации, то потребуется провести подстройку антенны по азимуту и углу места, а затем повторить пункт 3 этого раздела.

И это весьма трудоемкая операция, особенно когда установщик сидит на крыше в мороз, ибо в рукавицах «ловить миллиметры и градусы» практически невозможно, и общается с оператором ЦУС по спутниковому телефону Иридиум (1 минута = 1 доллар)… Но главное, что поляризация зависит от расстояния до спутника и для антенн с фазированной решеткой (угол наклона луча относительно плоскости антенны).
Справедливости ради, надо отметить, что для круговой поляризации таких сложностей нет, там всего лишь нужно правильно выбрать положение диплексера, для которого существует два варианта — Левый и Правый, отличающиеся на 90 градусов.

Диплексер — это пассивное устройство, которое реализует мультиплексирование в частотной области. Два порта мультиплексируются на третий порт. Сигналы на портах 1 (на приемник) и 2 (на передатчик) занимают непересекающиеся полосы частот. Следовательно, сигналы на 1 и 2 могут сосуществовать на порте 3 (от антенны), не мешая друг другу.

Теперь вернемся к SL.

1. Первый момент антенны с фазированной решеткой имеют худшую кросспляризационную развязку, чем классические параболические антенны. Для параболических антенн стандарт- это 29..30 дБ, а для ФАРов, как мне сказали профи в этой сфере, очень хорошим считается 26-28 дБ при работе на геостационарный спутник и при движении объекта со скоростями 30..80 км/час…
2. В случае, когда у Вас непрерывно меняется с большой скоростью расстояние до ИСЗ и угол наклона, то настроить кроссполяризационную развязку (КПР) с необходимой точностью очень сложно. Даже параболические антенны на морских судах грешат тем, что КПР иногда «слетает» и терминал начинает давать помеху на канал в другой поляризации. А судно, как известно, двигается в сотню раз медленнее чем спутник.

Увы, никто из производителей антенн FAR ESA (Фазированных с электронным управлением лучом) пока не опубликовал данные по реальной кросспольной развязке при работе с ИСЗ на низкой орбите 500+ км.
В случае Starlink проблемы с поляризацией на порядок сложнее.

Здесь антенны ФАР стоят на обеих концах спутникового канала — и на спутнике, и на земле. Вдобавок, непрерывно и очень быстро меняется не только расстояние до спутника, но и угол наклона луча относительно плоскости антенны…

При всей гениальности, трудолюбии и располагаемом бюджете инженеров, которых привлек Илон Маск к созданию своего терминала, еще 2 года назад им, похоже, стало ясно — не получится использовать две поляризации, и SpaceХ отправил в ФСС заявку, что в его наземных терминалах будет использоваться только 1 (одна) поляризация – Правая на линии со спутника к терминалу и Левая в направлении от терминала к спутнику…

То есть, SpaceX пришлось добровольно отказаться от 50% пропускной способности сети Starlink, которая была выделена ей FCC для работы своих абонентских терминалов…

Так же отметим, что в Ка-диапазоне, который используется в Starlink для передачи информации с Земли в космос, этой проблемы вообще нет, так как и на спутнике и на Земле используются параболические антенны, для которых проблема кросспола решается обычными методами, и от гейтвея на ИСЗ можно передать по-прежнему в сумме 4000 МГц в 2 поляризациях…

Можно ли в будущем что-то тут поправить?? Теоретически, наверное, можно (тем более бумага же все стерпит, любые фантазии…). Но любое решение здесь затронет геометрию, параметры, возможно материалы и конструкцию терминала и его фазированной решетки. При этом помним, что главная цель – это снизить стоимость терминала. И терминал уже спроектирован и находится в серийном производстве…

Что можно сделать?? Для ответа на этот вопрос нужна информация о фактическом размере кроссполяризационной развязки.

К сожалению, пока терминал Starlink попадает в руки все больше Слесарей или АйТишников, которые его ломают или смотрят, какой там стоит вайфай… Никто пока не догадался (не смог снять частотные характеристики терминала) на каких частотах он работает, какие модкоды, какая у него кросспольная развязка, какую помеху он ставит в другую поляризацию. Эти измерения непросты- нужно 2 спектроанализатора на 14 ГГц (когда-то они стоили десятки тысяч долларов, сколько сейчас не скажу, но все равно недешево), параболическая антенна с электроприводом, и нестандартным контроллером, способным настроиться и сопровождать сигнал неизвестного формата (обычные контроллеры заточены под «телевизионный» формат сигнала DVB-S2, но не факт, что в Starlink он используется), чтобы одновременно измерять сигнал со спутника в обеих поляризациях, но я надеюсь, что в течение полугода, кто-нибудь из спутниковых компаний в США это выполнит, и информация просочится в Интернет…

Какие возможны варианты??

1. Если помехи в другой поляризации относительно невелики, использовать терминалы с большим коэффициентом усиления, например: параболические антенны диаметром 1 и более метров. В этом случае, помеха просто снизить «рабочий» модкод – эффективность работы. Например, если SL будет использовать для морей и океанов достаточно большие терминалы с электроприводом, то там эта проблема не будет очень критичной.
2. В принципе, не использовать эту поляризацию, а весь возможный ресурс доступный в Ка- диапазоне 4000 МГц скоммутировать в Ku, используя технологии frequency reuse или переиспользования частот:

Что такое переиспользование частот? Эта технология активно используется в спутниках HTS (High Throughput Satellite). Достаточно просто разбить наши 2000 МГц в одной поляризации на 4 диапазона по 500 МГц (обозначим их разными цветами )

(Если говорить более точно, то судя по описанию терминала, частотный диапазон для Starlink разбит не на 4 цвета, а на 8, так как канал со спутника вниз имеет ширину 240 МГц и в 2000 МГц поместится 8 каналов, но это уже детали. В этом случае, каждый луч (пятно, зона освещения на Земле) имеет свой частотный диапазон, который не накладывается на другой луч с этими же частотами, то есть нет взаимных помех.
И главное, в этом случае Starlink может использовать все 4000 МГц, которые передает c/на спутник гейтвей в Ка- диапазоне.

Какое решение выбрали в SpaceX: возможность работы одновременно в 2 поляризациях или отказ от одной и использование frequency reuse, мы пока сказать не можем.

Указание в частотной заявке, поданной в FCC обеих поляризаций — это просто административно- юридическая мера, таким образом, SpaceX оставил за собой право их использовать и аннулировал возможность других операторов подать на него жалобу за наличие вещания в виде помехи в этой поляризации.

Ответом на этот вопрос будет знание, сколько лучей одновременно может вещать спутник на Землю 8 или 16 (или еще больше, ибо формально антенна на спутнике может передавать и более узкие лучи, не только шириной 240 МГц, но и 120 МГц и 60 и 30 и даже 15 МГц).

Нет и ответа на вопрос, а возможна ли такая коммутация каналов на ИСЗ, чтобы использовать все 4000 МГц, ибо при отрицательном ответе сеть Starlink не cможет использовать половину доступного ей спутникового ресурса… И эту ситуацию, скорее всего, не исправишь до начала запуска спутников нового поколения (если принять, что вообще теоретически и практически возможно создать ФАР с КПР на уровне 29..30 дБ)… А половина частотного ресурса для зон с высоким спросом на услуги Starlink — половина доходов…

Транспондеры спутникового ТВ от МТС

Частоты и транспондеры спутникового ТВ от МТС.

Частоты каналов МТС на спутнике ABC-2:

Настройку телеканалов на МТС ТВ возможно реализовать в автоматичном режиме или же при желании это делает абонент в ручном режиме. В последнем случае вбивать частоты придётся самостоятельно.

Покрытие спутниковым сигналом от МТС ТВ

Краткая аннотация по настраиванию спутникового телевидения от компании МТС:

• Зафиксируйте антенну, идущую в комплекте, на стенке здания таким образом, чтоб головки располагались необходимым углом к транспондеру.
• Разместите хомут так, чтобы она тарелка была под углом 30° к горизонту.
• Азимут наклона «антенны» нужно установить к вертикали на 1°.
• Разместите тарелку на 137° угол.
• Включить ТВ и проверить качество сигнала.
• Если необходимого качества нет, необходимо проворачивать антенну на 1 градус и проверяя на каждом шагу качество сигнала.
• Если вы заполучили набор «ТВ от МТС», то телеканалы должны быть настроены автоматом.
• Если же нужно настраивать телевидение самостоятельно, используйте данные транспондеров, предложенные выше.

Подробная инструкция о том, как настроить спутниковую тарелку от МТС.

Виды спутниковых диапазонов

Для телевидения применяются следующие спутниковые диапазоны — С (сигналы частотой 3.5 — 4.2 ГГц) и Ku (сигналы частотой10,7 — 12,75 ГГц), которые имеются во всех используемых типах приборов.

Кu — диапазон

Кu-диапазон подразделяется на 2 поддиапазона — нижний Lo (меньше 11700 МГц) и верхний H (больше 11700 МГц). В этом режиме используются несколько видов конвертеров, которые подходят только для Lo поддиапазона, только для H — уровня, для разных видов поляризации, конверторы — универсалы — для приёма Lo и H поддиапазонов и обеих линейных поляризаций, другие виды конвертеров.

Позиция 22 кГц — Этот регистр для Кu-диапазона служит для выхода в Lo под диапазон универсальных конвертеров. Если частоты менее 11700 кГц, то этот регистр не задействуется, если выше – он необходим. При использовании конвертеров иных типов позиция 22 кГц, как правило, не применяется.

Частота гетеродина — При использовании конвертеров — универсалов заданная частота LQ1=9750, для приёма Н — сигнала LQ 2=10600. Применяя конверторы иного вида, могут задаваться различные частоты гетеродина, к примеру, 10000 , 10750 и т.п. Эту величину можно определить визуально по табличке на конверторе, где она называется тоже LQ

Транспондеры на спутниковые каналы для бесплатного просмотра спутникового ТВ в 2021 году

Есть каналы спутникового телевидения, которые можно смотреть бесплатно, есть каналы, которые закрыты статическим ключом BISS. Каналы в BISS шифровке свободно открываются с помощью внутреннего эмулятора приёмника. И в том и ином случае под рукой нужно иметь актуальную таблицу частот и транспондеров для настройки спутникового телевидения.

Ниже предложена актуальная таблица транспондеров, также предложен вариант кодировки, частоты, указано закрытый или бесплатный транспондер.

Список спутниковых каналов и транспондеров на 2021 год для спутника Eutelsat 36B, 36.0E:

Транспондеры на спутниковые каналы для бесплатного просмотра на спутниках AMOS 4W, ASTRA 4.9E, HOTBIRD 13E на 2021:

Принцип работы

Спутниковый транспондер — комплекс компонентов, устанавливаемый на спутник, который предназначается для автоматического приема и передачи сигнала на определённой частоте. Напоминает компонент спутника, оснащенный антеннами.

Любой спутник снабжён некоторым числом спутников, вещающих в том или ином частотном спектре.

Вследствие введения данной технологии вещания количество спутниковых каналов на одном спутнике выросло на порядок, с одной орбитальной позиции возможно транслировать порядка тысячи каналов.

Принципом работы спутникового транспондера является следующее – сигнал спутникового ТВ, который концентрируется на антенне трансподнера, и за счёт её тарелкообразной формы воспроизводится как от зеркала в определённую цель – принимающую тарелку пользователя, транслирующую сигнал ресиверу, который преобразовывает его в читаемый телевизором.

К главным компонентам транспондера относятся:

• антенна для приема сигнала – основное устройство для приема ретранслируемого сигнала;
• усилитель мощности – усиливает мощность полученного сигнала до достаточного уровня;
• дуплексер (частотно-разделительный фильтр) – устройство, предназначенное для организации дуплексной радиосвязи с использованием одной общей антенны как для приёма, так и для передачи сигнала;
• управляющий процессор – подбор и изменение частоты сигнала.

Транспондеры изогнутой трубы

Такого рода транспондер берёт на себя сигнал СВЧ-спектра. Он реорганизует частоту входного сигнала в частоту RF, а затем увеличивает её.

Такое устройство подходит как для ретрансляции аналоговых, так и для цифровых сигналов.

Передача сигнала со спутника идет через несколько транспондеров