КАК ВЫБРАТЬ ЛУЧШИЙ LNB ДЛЯ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ

Опубликовано 03.09.2020, автор TeleSyn

За последние несколько лет спутниковые системы заменяют традиционные системы передачи FM или FSK более сложными форматами цифровой модуляции, такими как BPSK и QPSK. Эти цифровые формы модуляции позволяют спутникам доставлять больше информации в той же спутниковой емкости, которая использовалась для доставки более старых аналоговых форматов, и с улучшением качества передаваемого сигнала. Другими словами, сигналы с цифровой модуляцией могут доставлять больший объем данных с меньшим количеством ошибок и с использованием меньшей емкости спутников, чем предыдущие системы аналоговой модуляции.

Чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами более эффективных систем цифровой модуляции, LNB, используемые в терминале приемника, должен быть согласован с характеристиками цифрового сигнала. С технической точки зрения существует более пятидесяти отдельных параметров, которые следует учитывать при выборе LNB . РЧ-потери, подавление передаваемых сигналов, внутриполосные паразитные характеристики, внеполосные паразитные характеристики, долговременные эффекты старения, эффекты вибрации, коррозионная стойкость, типы разъемов, характеристики интермодуляции, соображения динамического диапазона, влияние окружающей среды, проблемы надежности и т.д. Однако есть несколько ключевых спецификаций, которые необходимо рассмотреть, прежде чем вдаваться в подробности LNB.

Коэффициент шума

Коэффициент шума LNB - это параметре того, насколько чувствителен LNB или сколько шума LNB добавит к сигналу, который вы, возможно, собираетесь получить. Чем ниже коэффициент шума LNB, тем лучше LNB сможет принимать более слабые сигналы. Для конвертера C-диапазона, который покрывает частотный диапазон от 3,4 до 4,2 ГГц, коэффициент шума выражается в Кельвинах или К. Кельвин - это научная единица измерения, которая связывает абсолютный «НОЛЬ» или уровень молекулярной активности. Многие люди относят Кельвина к градусам, но это технически неверно. Кельвин сам по себе является единицей измерения и не связан с градусами. «0» Кельвина представляет собой уровень отсутствия молекулярной активности или шума в системе или веществе. Очень хорошим числом для LNB было бы 15 Кельвинов, более типичное число 30 Кельвинов.

В отличие от C-диапазона, коэффициент шума конвертеров Ku-диапазона (от 10,7 до 12,7 ГГц) выражается в децибелах или «дБ». При необходимости можно выполнить преобразование из Кельвина в дБ, используя набор формул для сравнения. Однако хорошей точкой отсчета является 35 Кельвинов = 0,5 дБ. Очень хороший коэффициент шума для LNB Ku-диапазона составляет 0,6 дБ, но более типичное значение - 0,8 дБ.

 

Тип осциллятора LNB диапазона C Стабильность частоты Применение
DRO Стабильность частоты от ± 1,0 МГц до ± 150 кГц Вещательное телевидение

Широкополосное вещание

Внутренняя опорная ФАПЧ От ± 150 кГц до ± 5 кГц SCPC аудио

Системы VSAT

Внешний опорный ФАПЧ 0 ± 1 кГц Спутниковый пейджинг

Узкополосные данные

Таблица приложений LNB и типичной стабильности частоты.

Усиление

Коэффициент усиления LNB - это параметр, который показывает на сколько LNB будет усиливать входной сигнал, который выражается в дБ. Входной сигнал очень слабый, когда он достигает приемной антенны, и его необходимо многократно усилить, прежде чем его можно будет передать по коаксиальному кабелю. Если сигнал не усилен, он будет поглощен потерями в коаксиальном кабеле и никогда не достигнет приемника. При выборе LNB для цифровой системы важно, чтобы коэффициент усиления не изменялся значительно с температурой или в диапазоне принимаемых частот, поскольку цифровые системы гораздо более чувствительны к этим изменениям, чем предыдущие аналоговые системы. Цифровые системы обычно требуют, чтобы коэффициент усиления LNB составлял от 55 дБ до 65 дБ при любых условиях. Неравномерность усиления в полосе 500 или 800 МГц должна быть лучше ± 5,0 дБ и менее ± 1,0 дБ в сегментах 27 МГц. Более высокие отклонения могут привести к искажению усиления входящих сигналов, что приведет к снижению производительности приемника.

Стабильность частоты локального осциллятора

В конвертерах LNB используются три основных типа генераторов преобразования частоты:

  1. Тип диэлектрических резонансных генераторов (DRO) - частота преобразователя LNB определяется автономным генератором, определяющим частоту элементом которого является кусок фемократического материала, называемый шайбой.
  2. Тип контуров фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ/PLL) - частота генератора преобразователя LNB определяется внутренним кварцевым генератором с температурной компенсацией и цифровой схемой фазовой синхронизации.
  3. Внешний ссылочной Phase Locked Тип - частоту преобразователя LNB определяет опорный генератор, расположенный снаружи конвертора и, как правило, подключается через центральный проводник коаксиального кабеля, который соединяет конвертер с ресивером. Это, как правило, задача спутникового приемника, чтобы обеспечить этот опорный сигнал на LNB. Опорная частота в большинстве случаев составляет 10 МГц. Различные типы и полосы частот цифровых сигналов потребуют LNB с разной стабильностью частоты для обеспечения оптимальных характеристик приемника. Широкополосный сигнал, такой как телевизионное вещание MPEG II, потребует LNB с низкочастотной избирательностью, потому что передаваемый сигнал занимает довольно широкую полосу пропускания, и настройка приемника может быть шире.

Характеристики фазового шума LNB

Значение фазового шума LNB - это показатель уровня шума, вносимого в принимаемый сигнал на различных частотах от преобразователей несущей. Этот шум генерируется преобразователем частоты в конвертере LNB и напрямую зависит от качества этого генератора. Спецификация фазового шума LNB определяется на расстояниях 100 Гц, 1,0 кГц, 10 кГц, 100 кГц и 1,0 МГц от центральной частоты преобразованной частоты. В цифровой системе коэффициент ошибок по битам (BER) приемника будет напрямую зависеть от уровня фазового шума в принятом сигнале. Чем выше уровень фазового шума, тем больше ошибок будет в принятом сигнале.

Смещение от опорной частоты Аналоговый DRO Цифровой DRO Внутренний PLL Внешний опорный сигнал PLL
100 кГц Не указано Не указано -70 дБн / Гц -65 дБн / Гц
1.0 кГц - 55 дБн / Гц -65 дБн / Гц -75 дБн / Гц -75 дБн / Гц
10 кГц -70 дБн / Гц -80 дБн / Гц -80 дБн / Гц -85 дБн / Гц
100 кГц -85 дБн / Гц - 100 дБн / Гц -85 дБн / Гц -95 дБн / Гц
1.0 МГц - 95 дБн / Гц - 100 дБн / Гц -95 дБн / Гц -105 дБн / Гц

Таблица типичных характеристик фазового шума для различных типов конвертеров Ku-диапазона.

Восприимчивость к окружающей среде

Когда LNB установлен на антенне, он будет подвергаться воздействию таких факторов окружающей среды, как ветер, дождь и град. Дождь или град, попадающие на LNB, вызывают небольшие нарушения электрических характеристик LNB. Ветер будет двигать или вибрировать антенну, вызывая аналогичный эффект. Эти возмущения затем накладываются или модулируются на входящий сигнал. Эти помехи нередко искажают входящий сигнал, так что входящий сигнал не может быть принят. Локальный генератор в LNB - это цепь, на которую чаще всего влияют эти помехи. Чтобы минимизировать этот эффект, необходимо уделить особое внимание механической и электрической конструкции LNB. Нежелательные вибрации, прилагаемые к принимающему оборудованию, проявляются в демодулированном сигнале в виде звуков и называются "микрофонными", потому что они ведут себя так же, как микрофон. Сегодня этот эффект все еще называют "микрофоникой". Не существует стандартов или единиц измерения, связанных с оценкой чувствительности LNB к микрофону. Некоторые производители используют моделируемые капли дождя, некоторые используют специальный инструмент, который они разработали, некоторые используют очень сложные установки ударных столов; в то время как другие просто используют отвертку, чтобы постучать по LNB, чтобы проверить, как влияет на принимаемый сигнал. Используемый метод определяется разработчиком и производителем LNB систем. 

Входной КСВН

КСВН - это сокращение от коэффициента стоячей волны напряжения, которое также может называться возвратными потерями. Техническое описание КСВН - это отношение падающего напряжения или первичной волны напряжения, присутствующей на линии передачи или волноводе, к любому отраженному напряжению на этой линии, которое может присутствовать в результате несоответствия. В идеальной ситуации, когда линия передачи (питание) абсолютно согласована с нагрузкой (LNB), не будет отраженного напряжения, и КСВ будет заявлено как 1:1 или идеально согласовано. Как и в большинстве случаев, в реальном мире дело обстоит иначе. Изменения электрических и физических параметров линии передачи и нагрузки редко бывают идеально согласованы. Это рассогласование приведет к тому, что часть энергии, содержащейся в первичной волне (принятый сигнал), будет отражаться обратно от нагрузки (LNB) и теряться. Что еще хуже, отраженная волна также будет мешать падающей (входящей) волне, что также приводит к ослаблению сигнала. Очень важно поддерживать хорошее соответствие между каналом и LNB, чтобы гарантировать передачу максимального количества сигнала на LNB.

Некоторые примеры применения LNB

Есть много сфер использования, в которых от выбора правильного LNB будет зависеть качество всей системы - работающей на полную мощность, и обеспечивающей гораздо менее  удовлетворительную производительность. Ниже перечислены примеры некоторых приложений и типов LNB, которые обеспечат наилучшую производительность:

  • Для цифрового видео MPEG II требуются высокостабильные DRO LNB, такие как, например, серия Norsat 4000 .
  • Системы VSAT и POS могут использовать DRO LNB, но большинство пользователей предпочитают PLL для обеспечения максимально возможной надежности системы.
  • Радиостанции и телеканалы используют типы PLL для обеспечения наиболее надежной работы своих станций.
  • В передвижных системах спутникового приема (SNG) используются конвертеры LNB серии Norsat 1000 с PLL для обеспечения наиболее надежной работы в самых неблагоприятных условиях.
  • Серия 3200-BPF-C от Norsat оснащена конвертерами LNB с внутренним полосовым фильтром, который можно использовать для подавления помех 5G в C-диапазоне.