Учебное пособие елец 2008 удк ббк з
 Скачать 1.64 Mb.
|
Глава 9. Спутниковое телевидениеСпутниковое телевидение – область техники связи, занимающаяся вопро- сами передачи телевизионных программ от передающих земных станций к приёмным с использованием искусственных спутников земли (ИСЗ) в качестве активных ретрансляторов. Система телевизионного вещания через спутники - это глобальная система передачи информации. Телевизионная ин- формация, передаваемая по спутниковым каналам в аналоговой форме, в на- стоящее время передается и в цифровой, которая вытесняет аналоговые сис- темы. Спутниковое вещание является сегодня самым экономичным, быстрым и надёжным способом передачи ТВ сигнала высокого качества в любую точку обширной территории. К преимуществам СТВ относятся также возможность приёма сигнала неограниченным числом приемных установок, высокая на- дежность ИСЗ, небольшие затраты и их независимость от расстояния между источником и потребителем.
Большинство спутников-ретрансляторов движется по так называемой гео- стационарной орбите (рис.9.1). Эта орбита эллиптическая и характеризуется она тем, что если находящиеся на ней спутники движутся с угловыми скоро- стями, равными угловой скорости вращения Земли вокруг своей оси, то с по- верхности Земли они кажутся неподвижными, "висящими" на одном месте, в одной точке. С геостационарного спутника Земля «видна» под телесным углом ≈ 18º в виде окружности, ограниченной пределами ± 80º по широте и 160º по долготе с центром на экваторе, что представляет максимальную зону обслужи- вания одним ИСЗ. В зоне ± 80º по широте проживает практически всё населе- ние Земли. Так как расстояние от движущегося по геостационарной орбите спутника до Земли почти в три раза больше диаметра Земли, то спутник "ви- дит" сразу около 40% земной поверхности.  Рис.9.1. Расположение геостационарной орбиты. В состав спутниковой системы передачи ТВ-вещания (ССТВ) входят: на- земная передающая телевизионная станция (ПТС), приёмо-передатчик (ретранслятор) на ИСЗ и приёмная станция. Для ТВ-вещания предусмотрены два вида спутниковой связи: фиксиро- ванная спутниковая служба (ФСС) и радиовещательная спутниковая служба (РВСС). Фиксированнаяспутниковаяслужба– служба радиосвязи между назем- ными станциями, расположенными в определённых фиксированных точках земной поверхности. Примером такой службы является сеть станций «Орби- та». Наземные станции этой сети принимают через ИСЗ программы из Моск- вы и по ТВ-каналам передают их на ближайший телецентр, который в метро- вом или дециметровом диапазоне волн доводит эти программы до местных телезрителей. При такой системе мощность передатчиков на спутнике- ретрансляторе может быть минимально необходимой, а наземная приёмная аппаратура – довольно сложной. Такие системы применяют как для передачи национальных программ с большими территориями, так и для международ- ного обмена программами. При большом числе приёмных станций на сравнительно небольшой терри- тории экономически оправданно усложнить ретранслятор ИСЗ и одновремен- но упростить наземные приёмные станции. Примерами таких систем являют- ся распределительные системы «Экран» и «Москва». Такие системы эконо- мически выгодно использовать для работы на кабельную сеть или радиоре- лейную линию (РРЛ). ФСС регламентируется определёнными правовыми положениями. Радиовещательная спутниковая служба – служба радиосвязи, в кото- рой сигналы, передаваемые космическими станциями, предназначены для не- посредственного приёма населением на упрощённые, достаточно дешёвые устройства, с выхода которых сигнал поступает на обычные телевизоры. При этом возможны два вида приёма в РВСС: индивидуальный и коллективный. ИндивидуальныйприёмвРВСС– приём излучений ИСЗ с помощью про- стой бытовой аппаратуры с небольшими антеннами. КоллективныйприёмвРВСС– приём излучений ИСЗ с помощью приём- ных устройств, предназначенных для использования группой населения в од- ном месте. При использовании РВСС определено, что к ней относятся радиосигналы (передаваемые или ретранслируемые космическими станциями), предназна- ченные для непосредственного приёма населением – непосредственное те- левизионное вещание (НТВ). Для осуществления НТВ необходимо, чтобы излучаемый с ИСЗ сигнал со- ответствовал параметрам сигнала, на который рассчитаны телевизоры: диапа- зону волн, виду модуляции, уровню сигнала в месте приёма и т.д. В метровом и дециметровом диапазонах это технически неосуществимо. Так, например, на 3-м частотном канале (несущая частота изображения f0из = 93,25 МГц) для нормальной передачи сигнала на спутнике-ретрансляторе необходимо было бы развернуть параболическую антенну диаметром D = 500 метров и иметь источник питания мощностью не менее 1000 Вт. При трансляции сигнала на 37 частотном канале (f0из = 599,25 МГц) диаметр антенны должен быть D = 60 метров. Поэтому для целей спутникового телевещания используются сантиметровый (10 см …1 см) и миллиметровый (10 мм …1 мм) диапазоны волн. Эти диапазоны волн соответствуют частотам (3…30) ГГц и (30…300) ГГц. Вследствие значительной общности схемных и конструктивных решений, а также элементной базы в отечественной и зарубежной литературе принято объединять эти два диапазона, а также дециметровый диапазон (100 см …10 см), которому соответствуют частоты (300 … 3000) МГц, под термином СВЧ, или «микроволновый» диапазон. Территория России разбита на пять вещательных зон, каждая из которых охватывает территорию двух часовых поясов. Международными службами предусмотрено пять позиций (точек стояния) ИСЗ на орбите ТВ-вещания. При этом вся Россия оказывается охваченной спутниковым вещанием. Диапазоны частот для ТВ-вещания. На участке ИСЗ – Земля для ФСС выделены следующие полосы частот (ГГц): 2,5 – 2,69; 3,4 – 4,2; 4,5 – 4,8; 10,7 – 11,7; 12,5 – 12,75. Для РВСС отведены полосы частот (ГГц): 0,62 – 0,79; 11,7 – 12,5. В перечисленных выше частотных диапазонах ТВ-вещание сосуществует с другими радиослужбами. Для целей только ТВ-вещания выделены диапазоны частот: 37,5 – 42,5 ГГц и 81 -86 ГГц. Для передачи сигналов ТВ-вещания с Земли на ИСЗ выделены другие по- лосы частот (ГГц): 5,7 – 6,4; 14,0 – 14,5; 17,3 – 81,1. Диапазон частот в спутниковой связи записывают дробью, где в числителе указывается частота сигнала, излучаемая с ИСЗ, а в знаменателе – наземной станции в радиолинии Земля – ИСЗ. При этом частота излучения со спутника выбирается ниже частоты, излучаемой с Земли на ИСЗ. Это объясняется тем, что при излучении с Земли в сторону ИСЗ сигнал имеет большее затухание, чем при передаче сигнала в обратном направлении (чем выше частота, тем больше затухание сигнала). Большее затухание на трассе Земля – ИСЗ легко компенсируется увеличением мощности радиопередающего устройства на- земной станции. Спутниковые системы РВСС работают в диапазоне 11,7 – 12,5 ГГц. В этом диапазоне 800 МГц расположено 40 каналов и оставлены защитные поля на нижнем и верхнем концах диапазона, обеспечивающие надёжную защиту для служб, использующих смежные диапазоны (рис.9.2).  Рис.9.2. Распределение каналов спутникового ТВ-вещания в диапазоне 11,7 – 12,5 ГГц Ширина полосы частот, отводимая для каждого канала, составляет 27 МГц, разнос между центральными (средними) частотами равен 19,18 МГц. Каналы нумеруются с 1-го по 40-й. Средняя частота первого канала fСР.1 = 11727,48 МГц, средняя частота сорокового канала fСР.40 = 12475,5 МГц. Значение любо- го из сорока каналов можно определить из выражения FN = 11727, 48 +19, 18·N (МГц), где N = 0 …. 40 Для повышения помехозащищённости каналов ТВ-вещания предусмотрено использование прямой и обратной круговой поляризации, обеспечивающей снижение взаимных помех на 10 – 20 дБ. Нечётные каналы имеют прямую (правостороннюю) поляризацию, чётные – обратную (левостороннюю) поля- ризацию. Прямая поляризация соответствует вращению вектора Е по часовой стрелке, если смотреть с ИСЗ на Землю. Обратная поляризация – против ча- совой стрелки. Однако в целях ослабления помех соседние каналы на одном спутнике обычно не задействуют.
вещания. Спутники на геостационарной орбите обеспечивают приём информации со станций, находящихся на Земле, и передачу ее абонентам – приёмным устройствам. В этой системе они играют роль станции повторения (ретранс- лятора). Такие спутники выполняют следующие основные функции:
|