MARIAN POKORSKI MULTIMEDIA ACADEMY ABC TECHNIKI SATELITARNEJ ROZDZIAŁ 04 KONWERTERY www.abc-multimedia.eu
MULTIMEDIA ACADEMY *** POLSKI WKŁAD W PRZYSZŁOŚĆ EUROPY
OD AUTORA Wprowadzenie Konwerter jest pierwszym aktywnym podzespołem w łańcuchu między satelitą i naszym odbiornikiem satelitarnym. Słabe nadajniki na satelitach, odległość między nimi a naszą anteną odbiorczą, dochodząca do 40.000 km, jest przyczyną bardzo słabego sygnału jaki odbieramy. Jedynie silnie koncentrowany i skupiony w jednym punkcie sygnał umożliwia odbiór programów radiowych, telewizyjnych i usług interaktywnych. W tym punkcie znajduje się falowód konwertera z dwoma, ca. 14 mm antenkami prętowymi, których zadaniem jest odebranie sygnału elektromagnetycznego o polaryzacji pionowej i poziomej. Odebrane sygnały przekazane są do wzmacniacza z tranzystorami o dużym wzmocnieniu i małych szumach. Zadaniem konwertera jest nie tylko wzmocnienie sygnału w zakresie częstotliwości między 10,700 i 12,750 GHz, ale także jego retransmisję do pierwszej pośredniej częstotliwości satelitarnej mieszczącej się w zakresie 950...2050 MHz. Sygnał o tym zakresie częstotliwości można bez większych trudności przesłać kablem współosiowym do odbiornika. Z uwagi na możliwość uzyskania jak największej ilości programów wykorzystano dwa rodzaje modulacji, pionową i poziomą. W celu zmniejszenia problemów z emisją sygnału w paśmie o stosunkowo dużej szerokości (2050 MHz) pasmo 950 2050 MHz podzielono na dwa. Drugim zadaniem konwertera są przełączania między dwoma polaryzacjami i dwoma pasmami, które odbywa się na polecenie odbiornika. W tym rozdziale opiszę wszystkie rodzaje konwerterów ich działanie i zastosowanie. Marian Pokorski 3
4. Konwertery 4.1. Rodzina konwerterów Poniższa lista przedstawia całą rodzinę konwerterów, co wcale nie znaczy, że jutro, na rynku, pojawią się inne: 1. Konwertery typu SINGLE 2. Konwertery typu TWIN 3. Konwertery typu QUAD 4. Konwertery typu OKTO 5. Konwertery typu QUATRO 6. Konwertery typu MONOBLOK 7. Konwertery z przelotem dla sygnału RTV 8. Konwertery dla systemów jednokablowych 9. Konwertery dla techniki światłowodowej Zdjęcie nr 4a Rodzina konwerterów Na zdjęciu nr 4a pokazana jest mała część rodziny konwerterów. W następnych rozdziałach opiszę wszystkie typy konwerterów używanych w odbiorze satelitarnym. 4
4.2. Zasady działania konwertera Częstotliwość sygnału odbieranego przez konwerter należy do bardzo wysokich, a ich długość fali wynosi zaledwie 28...23.5 mm, dlatego też nie używa się do jej odbioru anteny typu Yagi, ale dwóch małych pręcików znajdujących się w falowodzie o kształcie prostokąta o wymiarach 9 x 19 mm lub okrągłym o średnicy 17 mm. Sama czasza anteny satelitarnej jest wyłącznie elementem wspomagającym. Do tego falowodu skierowany jest skoncentrowany przez lustro anteny sygnał emitowany przez satelity, które umieszczone są na orbicie geostacjonarnej, 35.786 km ponad równikiem. Ta odległość zwiększa się oddalając się w kierunku północy lub południa i pozycji geograficznej na równiku, na której znajduje się satelita i może przekroczyć 40.000 km. W konwerterze następuje wzmocnienie i transformacja odbieranej częstotliwości na nową 950...2050 MHz, tak zwaną pierwszą pośrednią częstotliwością satelitarną, którą już bez większych problemów możemy przesłać kablem współosiowym, do naszego odbiornika satelitarnego. Elektroniczna część konwertera zbudowana jest z czterech grup: dwa niskoszumowe wzmacniacze tranzystorowe HTM do wzmocnienia częstotliwości 10.700...11.700 MHz i 11.700...12.750 MHz, dwa oscylatory i mieszacze, które służą do transformacji częstotliwości satelitarnej na pierwszą pośrednią częstotliwość satelitarną, wzmacniacze wzmacniające pośrednią częstotliwość SAT (950...2150 MHz), systemu przełączników dla polaryzacji pionowej i poziomej oraz dolnego i górnego pasma, systemu zasilającego poszczególne grupy. Satelitarne sygnały telewizyjne i radiowe emitowane są w czterech różnych polaryzacjach: polaryzacji pionowej, polaryzacji poziomej, polaryzacji lewoskrętnej, polaryzacji prawoskrętnej. Nas będą interesowały dwie pierwsze polaryzacje, stosowane przez systemy satelitarne Hot Birda i ASTRY, poziomą i pionową. Przełączanie między obu polaryzacjami następuje w konwerterze przy pomocy dwóch napięć; 13 V i 18 V lub poleceń DiSEqC. 5
Uniwersalne konwertery do odbioru obu pasm częstotliwości Low Band (10,7...11,7 GHz) i High Band (11,7...12,75 GHz) muszą być wyposażone w możliwość przełączania między obu pasmami. W tym wypadku zastosowano sygnał o częstotliwości 22 khz. Przełączanie między częstotliwością 0 i 22 khz pozwala na wybór jednego z dwóch pasm. Oba polecenia przełączeń otrzymuje konwerter z odbiornika kablem współosiowym. Połączenie to musi być bezwzględnie najwyższej jakości. Zły kontakt między wtyczkami i kablem oraz minimalne zwarcia są powodem szeregu uszkodzeń, które mogą występować w różnych niesprzyjających warunkach, zwłaszcza w czasie opadów atmosferycznych. Należy zatem pamiętać, że konwerter pracuje w ekstremalnie trudnych warunkach. W rozdziale Poradnik instalatora opiszę szczegółowo uszkodzenia występujące w instalacji satelitarnej, ich diagnozę i sposoby usuwania. Na grafice nr 4.2a. pokazałem przełączniki w uniwersalnym konwerterze typu Singel. W dolnej części schematu znajduje się przełącznik do przełączania między pasmami Low Band i High Band, który sterowany jest przy pomocy sygnałów o częstotliwości 22 khz. Grafika nr 4.1a przełączniki w konwerterze W momencie braku tego sygnału przełącznik uaktywnia kierunek odbiornik satelitarny -> dolne pasmo częstotliwości, w momencie, kiedy pojawia się sygnał o częstotliwości 22 khz kierunek zostaje zmieniony na odbiornik satelitarny -> górne pasmo częstotliwości (jak na schemacie). W górnej części schematu pokazane są dwa przełączniki dla polaryzacji pionowej i poziomej sterowane napięciami 14 i 18 V. 6
Grafika nr 4.1b kryteria przełączeń w konwerterze Na grafice nr 4.1b pokazane są kryteria przełączeń w konwerterze. Lewa strona schematu pokazuje stany przełączeń pionowej i poziomej polaryzacji w dolnym paśmie, prawa strona w górnym paśmie. Strefa prawidłowego napięcia oznakowana jest kolorem zielonym. Kolor czerwony oznacza niebezpieczną strefę. Przy lokalizacji przyczyny uszkodzenia ważny jest pomiar tych napięć. Uszkodzony zasilacz lub zwarcie na trasie odbiornik satelitarny -> konwerter może być przyczyną nieprawidłowego zasilania, a co za tym idzie nieprawidłowego przełączania w konwerterze. 4.2.1. Elektroniczna część konwertera Wspomniałem, że konwerter pracuje w ekstremalnie trudnych warunkach. Różnica temperatur zima/lato dochodzi do 100 C, a długotrwałe deszcze to tak jakbyśmy go wsadzili do miski z wodą. Mimo to wymagamy od niego by pracował 24 godziny na dobę i to przez wiele lat. Na zdjęciu nr 4.2.1. pokazałem wnętrze konwertera wraz z jego elektroniką. Tutaj znajdują się wzmacniacze, generatory, przełączniki, stabilizatory termiczne i zasilanie. Obudowa wykonana jest najczęściej z Cynkalu i hermetycznie zamknięta. Zdjęcie nr 4.2.1. Konwerter Twin - płytka z podzespołami elektronicznymi. Zdjęcie SETMAP Dodatkowo do uszczelki gumowej wszystkie miejsca kontaktu pokrywy z obudową pokryte są specjalną masą uszczelniającą, odporną na agresywne środowisko. 7
4.3. Parametry konwerterów Poniższa tabela przedstawia typowe parametry konwerterów. Jako przykład wziąłem konwerter typu SINGEL BSNE8-604 A, firm ALPS. Parametry podawane przez tego producenta są rzeczywistymi, a nie jak u wielu innych marketingowymi. Przy okazji wyjaśnię znaczenie poszczególnych parametrów. SINGEL BSNE8-604 A 1 Napięcie zasilania 11,5 19 V 2 Pobór prądu 120 ma (typ.) 3 Pasma częstotliwości wejściowej Low Band High Band 10,70 11,70 11,70 12,75 4 Lokalny oscylator 9,75 MHz 10,6 MHz 5 Stabilizacja oscylatorów w temperaturze pokojowej w temperaturze -40 +60 C ± 1 MHz (Max) ± 1 MHz (Max) 6 Pasma częstotliwości wyjściowej 950 1950 MHz 1100 2150 MHz 7 Wzmocnienie 55 db (typ.) 8 Liczba szumów > 0,8 db > 0,8 db 9 Temperatura pracy -40 +60 C 10 Średnica zamocowania 40 mm (standard) 11 Waga 180 g 4.3.1. Napięcie zasilania Konwerter jako zespół skomplikowanej elektroniki musi być zasilany prądem stałym, dostarczanym najczęściej przez odbiornik satelitarny kablem koncentrycznym łączącym go z konwerterem. W wypadku zastosowania multiswitchów z własnym zasilaczem, one przejmują rolę zasilania konwerterów. W stacjach czołowych stosuje się specjalne zasilacze z elektroniczną stabilizacją napięcia, unikając w ten sposób niespodzianek w przerwach dostawy prądu lub jego niestabilnością. Z uwagi na oporność rzeczywistą kabla uzależnioną od jego budowy i długości, napięcie zasilające konwerter musi mieć dużą tolerancję. 8