Лекция № 33

Тема 4. 3. Спутниковое телевидение

Особенностью первых СТВ было то, что вещание велось в диапазоне метровых волн. В этом диапазоне электромагнитные волны распространяются только по прямой, сравнительно мало отражаясь от земной поверхности и ионизированных слоев атмосферы, а явления рефракции и дифракции выражены слабо. Именно поэтому прием неискаженного телевизионного сигнала возможен только в пределах прямой видимости и ограничивается кривизной земной поверхности. Ясно, что для увеличения дальности распространения сигнала необходимо поднимать передающие телевизионные антенны на максимально возможную высоту. Так появились телевизионные башни.

Для примера подсчитаем, на каком расстоянии можно принимать сигнал Останкинского телецентра, если известно, что высота Останкинской башни составляет 540 м, а приемная антенна установлена на крыше жилого девятиэтажного дома (примерно 30 метров). Формула дает дальность в 102 км, но на практике она получается значительно меньше, в районе 70 км, так как сказывается влияние различных предметов, экранирующих сигнал. Для того чтобы распространить телевизионный сигнал на большие расстояния, приходится строить сеть специальных телевизионных ретрансляторов.

Рисунок 76 Эфирное вещание

Кроме того, недостатком метрового вещательного диапазона (42…230 МГц) является его малая емкость: всего 12 каналов, на практике же получается еще меньше, так как вещание на соседних каналах обычно невозможно из-за взаимных помех. Мало того, проблемы могут возникать и из-за влияния друг на друга соседних ретрансляторов. Для того чтобы свести их к минимуму, телевизионные сигналы в зонах покрытия соседних ретрансляторов передаются с разной поляризацией (вертикальной или горизонтальной).

Позже для телевизионного вещания стали использовать и дециметровый диапазон (470…960 МГц), емкость которого существенно больше и составляет 70 каналов. Преимущества эфирного вещания в этом диапазоне также заключаются в более высоком качестве принимаемой телевизионной картинки, так как в диапазоне ДМВ меньше сказывается влияние отраженных от местных предметов сигналов, принятых по заднему лепестку диаграммы направленности антенны, да и размеры приемной антенны существенно меньше.

В настоящее время эфирное аналоговое телевидение использует частотные диапазоны ОВЧ (очень высокие частоты, в английской терминологии VHF — Very High Frequency) и УВЧ (ультравысокие частоты, UHF — Ultra High Frequency).

Рассмотрим структуру системы спутникового ТВ-вещания более подробно. Существуют два вида спутниковой связи, используемых для ТВ-вещания: фиксированная спутниковая служба и радиовещательная спутниковая служба.

Рисунок 77 Укрупненная структура спутникового сегмента канала

Фиксированная спутниковая служба — это служба передачи сигнала между наземными станциями, расположенными в строго определенных местах земной поверхности.

Телевизионный сигнал из Москвы ретранслируется через спутник, принимается региональной приемной станцией, по специальным линиям связи передается на местный телецентр, который, в свою очередь, излучает его в эфир в диапазоне метровых или дециметровых волн. Такая служба используется как для передачи национальных программ в странах с большими территориями, так и для международного обмена программами. Достоинством фиксированной спутниковой службы является возможность использования маломощных и относительно недорогих спутников-ретрансляторов, а недостатком — сложность и высокая стоимость приемных станций. Примером фиксированной спутниковой службы является отечественная система «Орбита».

Телевизионные распределительные системы «Экран» и «Москва» устроены несколько иначе. За счет усложнения конструкции спутника-ретранслятора в этих системах удалось добиться упрощения и удешевления наземных приемных станций, что в районах с высокой плотностью населения и большим количеством приемных станций дает солидный экономический выигрыш.

Радиовещательная спутниковая служба — это служба радиосвязи, в которой сигналы, передаваемые спутниками, принимаются на индивидуальные приемники, находящиеся в собственности населения. Возможны два варианта приема: индивидуальный, когда приемная антенна и приемник обслуживает одного пользователя, и коллективный, когда антенной и приемником пользуется небольшая группа населения, например, жители одного дома или даже нескольких квартир.

Для спутникового ТВ-вещания используют так называемые геостационарные спутники, выведенные на круговую орбиту, расположенную в плоскости экватора. Высота полета такого ИСЗ обычно составляет около 36 тыс. км, с этой орбиты Земля видна в телесном угле шириной 18°. Территория Российской Федерации разбита на пять вещательных зон, каждая из которых покрывает два часовых пояса, следовательно, для спутникового вещания на всю территорию страны необходимо как минимум пять ИСЗ-ретрансляторов.

Спутниковые системы ТВ-вещания работают в диапазоне частот 11,7…12,5 ГГц, в котором размещено 40 каналов. Нечетные каналы отличаются от четных видом поляризации сигнала.

Спутниковое телевидение, или сокращенно СТВ, является на сегодняшний день самым динамично развивающимся способом передачи телевизионных сигналов на большие расстояния. Идея, положенная в основу СТВ проста: чем выше мы расположим передающую антенну, тем с большего расстояния и на большей площади можно принять излучаемый сигнал. После запуска первого спутника воплощение этой идеи стало реальностью.

История запуска первого спутника

Первый спутник с кодовым обозначением ПС-1 (простейший спутник-1) был запущен в СССР в 1957г. ПС-1 представлял собой очень простой аппарат с двумя радиомаяками для проведения траекторных измерений. Диапазон его радиопередатчиков был устроен так, чтобы его могли принимать радиолюбители. Десятки тысяч людей со всей планеты в течение двух недель ловили на свои радиоприемники его простые сигналы «Бип-Бип» (прослушать), и миллионы следили за его полетом по репортажам прессы. Газеты всего мира писали о том, что запуск первого спутника стал «вселенским потрясением» и «величайшим завоеванием человечества».

Спутник ПС-1 летал 92 дня, до 4 января 1958 года, совершив 1440 оборотов вокруг Земли (около 60 миллионов километров), а его радиопередатчики работали в течение двух недель после старта.

Сегодня на околоземных орбитах находится 944 аппарата. Из 95 спутников запущенных Россией один - EUTELSAT W4, непосредственно предназначен для передачи в эфир спутникового телевидения, остальные выполняют научно-исследовательские, метеорологические, военные и другие задачи.

Российский телевизионный спутник

Российский спутник EUTELSAT W4 изготовленный во Франции был запущен 25 мая 2000 года. Сегодня, помимо спутникового интернета и деловой связи через малые терминалы, этот спутник используется для передачи российских спутниковых систем вещания НТВ плюс и Триколор, кроме того, этот спутник ретранслирует целый ряд зарубежных каналов. Он покрывает территории России (до Западной Сибири), Украины, Белоруссии, Латвии и Эстонии, а также отдельными несколькими фиксированными лучами "ложится" на территорию Африки (и прилегающей части Индийского океана) и Европы.

Рисунок 78 Российский спутник EUTELSAT W4

Этот спутник находится на геостационарной орбите Земли в позиции 36° восточной долготы. Все каналы идут в кодировке Viaccess 2.5.

Принцип работы спутникового телевидения

Высокочастотный телевизионный сигнал излучается в направлении телевизионного спутника, расположенного на геостационарной орбите, находящейся над экватором на высоте 35875 км. Особенностью этой орбиты является то, что спутники, находясь на ней, перемещаются в пространстве синхронно с вращением Земли. Для наблюдателя находящегося на Земле они кажутся неподвижными, как бы "подвешенными" в определённых точках небосвода. Это значительно облегчает приём программ со спутника, так как нет необходимости отслеживать приёмной антенной его перемещения.

Принятый спутником сигнал передающей телестанции усиливается и на другой частоте передаётся в направлении Земли. Благодаря тому, что спутник находится на большой высоте над поверхностью планеты, излучаемый им сигнал уверенно принимается на пространствах площадью до нескольких тысяч квадратных километров.

Частоты, на которых передаются спутниковые программы гораздо выше частот наземного телевидения, поэтому для их приёма необходима специальная антенна, не похожая на привычные для нас антенны наземного телевидения. Она имеет, как правило, форму "тарелки" диаметром 0,6-3,0 м и изготавливается чаще всего из тонкого металлического листа или сетки.

Рисунок 79 Спутниковые антенны

На спутниковой антенне размещается приемная головка, которая при помощи кабеля соединяется с тюнером, преобразующим сигнал непосредственного телевизионного вещания в сигнал воспринимаемый обычным телевизором. В спутниковом телевидении используются как традиционные аналоговые системы цветного телевидения PAL, SECAM и NTSC, так и разработанные в последнее время цифро-аналоговые и цифровые стандарты с улучшенным качеством изображения и звука, такие как MAC, PALplus, MPEG.

В настоящее время наиболее широкое применение в приёме с искусственного спутника земли получили два основных параболоида: прямофокусный симметричный, и асимметричный (офсетный). Офсетная антенна является как бы вырезанным сегментом параболы. Фокус такого сегмента расположен ниже геометрического центра антенны облучателем и его опорами, что увеличивает коэффициент её полезного использования при одинаковой площади зеркала с симметричной антенной. К тому же облучатель установлен ниже центра тяжести антенны, что увеличивает её устойчивость при ветровых нагрузках. Антенны именно такой конструкции нашли сегодня наибольшее распространение в индивидуальном приёме спутникового телевидения.

Рисунок 80 Пояснение принципа работы этих антенн.

Передача сигнала со спутников производится в разных поляризациях (линейная - вертикальная, горизонтальная и круговая - левая, правая). Поэтому при выборе комплекта оборудования для приёма со спутника, обязательно нужно знать в каком виде поляризации производится вещание с выбранного спутника. Это нужно для того чтобы правильно подобрать конвертер.

Особенности приема спутникового телевидения

Так как сигнал спутникового телевидения принимается непосредственно из Космоса (в отличие от обычного эфирного телевидения, где сигнал идет от телебашни находящийся у вас в городе) или кабельного телевидения (в которых сигнал идет по кабелю протянутому к вашему телевизору) спутниковые антенны устанавливаются в любом удобном месте с выполнением некоторых обязательных условий. Высота подъёма этих антенн абсолютно не влияет на качество изображения, и силу сигнала. Все спутники расположены над экватором (геостационарная орбита на высоте 35786 км), поэтому спутниковые антенны в России ВСЕГДА устанавливаются (смотрят) в южном направлении. Соответственно в зависимости от выбранного спутника направление на него должно быть полностью открытым. Нельзя забывать о том, что на деревьях весной вырастают листья, и если зимой ветки деревьев практически не мешают нормальному приему то весной ситуация может значительно измениться не в лучшую сторону. Также необходимо учитывать возможную застройку близлежащей территории и возможность того, что новое здание закроет вашу спутниковую антенну.

Дата добавления: 2014-01-05