СПУТНИКОВОЕ ТВ ВЕЩАНИЕ

Виды спутникового ТВ вещания. В состав спутниковой системы передачи ТВ вещания (ССТВ) входят: наземная передающая телевизионная станция (ПТС), приемопередатчик (ретранслятор) на искусственном спутнике земли (ИСЗ) и приемная станция.

Для ТВ вещания предусмотрены два вида спутниковой связи: фиксированная спутниковая служба (ФСС) и радиовещательная спутниковая служба (РВСС).

Фиксированная спутниковая служба - служба радиосвязи между наземными станциями, расположенными в определенных фиксированных точках земной поверхности. Примером такой службы является сеть станций (“Орбита”). Наземные станции этой сети, принимают через ИСЗ программы из Москвы и по ТВ соединительным линиям передают их на ближайший телецентр, который в метровом или дециметровом диапазонах волн доводит программы до местных телезрителей. При такой системе мощность передатчиков на спутнике-ретрансляторе может быть минимальной, а приемная станция довольно сложной. Такие системы применяют для передачи национальных программ в странах с большими территориями, так и для международного обмена программами.

При большом числе приемных станций на сравнительно небольшой территории экономически оправдано усложнить ретранслятор ИСЗ и одновременно удешевить и упростить приемные наземные станции. Примерами таких систем являются распределительные системы “Экран” и “Москва”. Такие системы экономически выгодно использовать для работы на кабельную сеть или радиорелейную линию.

ФСС регламентируется определенными правовыми положениями.

Радиовещательная спутниковая служба - служба радиосвязи, в которой передаваемые сигналы космическими станциями предназначены для непосредственного приема населением. Термин “непосредственный” понимается не в смысле приема сигналов на обычные телевизоры, а как прием на упрощенные, дешевые устройства, с выхода которых сигнал поступает на обычные телевизоры. При этом возможны два вида приема в РВСС: индивидуальный и коллективный приемы.

Индивидуальный прием в РВСС - прием излучений ИСЗ с помощью простых бытовых установок с небольшими антеннами.

Коллективный прием в РВСС - прием излучений ИСЗ с помощью приемных установок, предназначенных для использования группой населения в одном месте.

Правовых ограничений в приеме сигналов РВСС нет.

Использование ИСЗ для ТВ вещания. Сети ТВ вещания используют преимущественно стационарные ИСЗ на круговой орбите, расположенной в плоскости экватора.

Высота полета ИСЗ Н » 36000 км. С такой орбиты Земля видна под телесным углом 18⁰ (рис.9.3).

Период оборота спутника вокруг Земли составляет 24 часа, поэтому ИСЗ как бы неподвижно “зависает” над Землей.

Вся Россия разбита на 5 вещательных зон, каждая из которых охватывает территорию двух часовых поясов. Поэтому международными службами предусмотрено пять позиции (точек расположения) ИСЗ на орбите ТВ вещания. При этом вся территория России оказывается охваченной спутниковым ТВ вещанием.

Рис.9.3. Расположение стационарного ИСЗ над Землей

Диапазоны частоты для ТВ вещания. Для ТВ вещания на участке ИСЗ-Земля для ФСС выделены следующие полосы частот, в ГГц: 2.5-2.69; 3.4-4.2; 4.5-4.8; 10.7-11.7; 12.5-12.75.

Для радиовещательной спутниковой службы отведены полосы частот, в ГГц: 0.62-0.79; 11.7-12.5.

В перечисленных выше частотных диапазонах ТВ вещание сосуществуют с другими радиослужбами. Для целей только ТВ вещания выделены дополнительно диапазоны частот: 37.5-42.5; 81-86 (ГГц).

Для передачи сигналов ТВ вещания с Земли на ИСЗ выделены другие полосы частот, в ГГц: 5.7-6.4; 14-14.5; 17.3-81.1.

Распределительные системы ФСС. В России разработаны и действуют в рамках ФСС три распределительных системы: “Орбита”, “Экран”, “Москва”. В этих системах одновременно с сигналом ТВ вещания передаются сигналы радиовещания и изображения газетных полос. Передача осуществляется методом ЧМ. Основные параметры систем приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Примечания к таблице 9.1.

* Диапазон частот в системах спутниковой связи записывают дробью, где в числителе - частота сигнала, излучаемого с ИСЗ, а в знаменателе - наземной станции в радиолинии земля - ИСЗ.

** Уровень полезного сигнала в точке приема сигнала от ИСЗ принято выражать в децибелах относительно потока мощности в 1 Вт через 1м². Этот уровень записывают, как ДБ×Вт/м²

*** Для осуществления электромагнитной совместимости спутниковых систем связи с наземными радиосистемами важна не только полная мощность сигнала, принимаемого от ИСЗ, но и распределение спектральной плотности мощности этого сигнала по частоте. При передаче ТВ сигналов методом ЧМ имеются явно выраженные максимумы в спектре сигнала. Они обусловлены наличием в ТВ сигнале длительное время не изменяющих уровней. Это уровни синхроимпульсов, гасящих импульсов, а также сигналов изображения с постоянной яркостью. Для ослабления таких участков спектра применяют искусственное рассеяние мощности по спектру, называемое дисперсией сигнала. Для этого несущая дополнительно отклоняется с частотой 2,5 Гц и девиацией частоты ± 4 МГц.

В распределительных системах “Экран” и “Москва” применяются два варианта построения приемных устройств наземной станции.

Рис.9.4. Упрощенные функциональные схемы наземных приемных устройств спутнико-

вых распределительных ТВ систем: А - антенна, УВЧ - усилитель высокой частоты, СМ - смеситель, Г - гетеродин, УПЧ - усилитель промежуточной частоты, ЧД - частотный демодулятор, АМ - амплитудный модулятор, Ф - фильтры, КД - компенсатор дисперсии частоты

Во втором варианте (рис.9.4,б) построения приемного устройства сигнал ТВ вещания от ИСЗ демодулируется и преобразуется в сигнал метрового или дециметрового диапазона с АМ модуляцией. Такие приемные устройства предназначены для подачи ТВ радиосигнала на маломощные ретрансляторы или в кабельную сеть. Функциональные схемы приемных устройств приведены на рис.9.4.

Распределительные системы РВСС. Спутниковые системы ТВ радио- вещания работают в диапазоне частот 11,7 - 12,5 ГГц. В этом диапазоне расположено 40 каналов и оставлены защитные поля на нижнем и верхнем конце диапазона, обеспечивающие надежную защиту для служб, использующих соседние диапазоны частот (рис.9.5).

Рис.9.5. Распределение каналов спутникового ТВ вещания в диапазоне 11,7 - 12,5 МГц.

Ширина полосы частот, отводимая для одного канала, составляет 27 МГц. Разнос между соседними каналами равен 19,18 МГц. Нечетные каналы имеют один вид круговой поляризации радиоволн, четные - противоположный. Однако, на практике соседние каналы на одном спутнике обычно не задействуют, в целях ослабления помех от соседних каналов.

Индивидуальное приемное устройство РВСС состоит: из наружного блока, в состав которого входит антенна и конвертор частоты; внутреннего блока, называемого тюнером; и стандартного ТВ приемника (рис.9.6).

Сигнал, принятый от ИСЗ параболической антенной, проходит через поляризатор (П). Поляризатор пропускает сигнал только определенного вида поляризации на вход конвертора. В состав конвертора входит малошумящий усилитель (МШУ), смеситель (СМ) с гетеродином (Г) и усилитель УПЧ. После преобразования в СМ сигнал размещается в диапазоне 0,95 - 1,75 ГГц. Наружный блок имеет небольшие размеры и устанавливается непосредственно на антенну.

Во внутреннем блоке происходит второе преобразование частоты на 612 МГц или 480 МГц (стандарты США или Европы соответственно). Выбор программы осуществляется настройкой гетеродина второго преобразователя частоты. В качестве демодулятора (ДЕМ) обычно используют частотные детекторы с обратной связью по частоте. Такие демодуляторы позволяют продетектировать малые по уровню ЧМ сигналы. Сигнал дисперсии исключается из видеосигнала с помощью схем фиксации уровня. На выходе демодулятора получается сигнал изображения в стандарте PAL или SECAM совместно с сигналами звукового сопровождения на поднесущей звука. Из сигнала цветности выделяются видеосигнала основных цветов ER, EG, EB, или сигналы EY, ER-Y, EB-Y в декодирующем устройстве ДК. Эти сигналы через универсальный разъем “SCART” подводятся к стандартному ТВ приемнику. Для ТВ приемников ранних поколений, не имеющих такого входа, тюнер снабжают АМ и ЧМ модуляторами, позволяющими сформировать ТВ радиосигнал в диапазоне УКВ, который подводится к антенному гнезду стандартного ТВ приемника.

Для жителей многоквартирных домов наиболее приемлемым способом является коллективный прием. Оборудование для коллективного приема содержит те же составные части, что и для индивидуального приема. Отличие заключается в том, что в коллективных системах используется антенна большого диаметра (от 2 до 4 м) и наружный блок является общим, к которому подключается через разветвитель внутренние блоки, имеющиеся у каждого абонента.

Рис.9.6. Функциональная схема индивидуального приемного устройства: П - поляризатор; МШУ - малошумящий усилитель; СМ - смеситель; Г - гетеродин; УПЧ - усилитель промежуточной частоты; ДЕМ - демодулятор; ДК - декодирующее устройство; ЧМ и АМ - частотный и амплитудный модуляторы