Основы телевизионного вещания со спутников

Оглавление

Предисловие 3

Глава 1. Запуск спутников. Спутники-ретрансляторы на геостационарной орбите 9
Вывод спутников на геостационарную орбиту 9
Преимущества геостационарной орбиты 13
Другие орбиты 16
Стабилизация положения спутника
на геостационарной орбите 18
Энергоснабжение спутника на орбите 20
Первичные источники электроэнергии 21
Вторичные источники электроэнергии 22
Устройства регулировки и распределения
в системе энергоснабжения 23
Система поддержания температурного режима
аппаратуры спутника 23
Структура спутников-ретрансляторов
телевизионного вещания 24
Антенны спутника-ретранслятора 25
Приемопередающий блок спутника-ретранслятора 27
Некоторые параметры типового спутника-ретранслятора 28
Выводы 29

Глава 2. Терминология, определения 31
Структура ретрансляции телевизионного сигнала по спутниковым каналам 31
Потери при распространении электромагнитных волн от спутника к Земле и обратно 32
Плотность потока мощности и эквивалентная изотропная излучаемая мощность 34
Шумы 39
Шумовые параметры приемного устройства 40
Поляризация электромагнитных волн 42
Преимущества телевизионного вещания на СВЧ через спутники-ретрансляторы 46
Правовые вопросы телевизионного вещания по спутниковым каналам 47
Распределение частотных диапазонов
для спутников-ретрансляторов 49
Индивидуальный и коллективный прием спутникового телевизионного вещания 53
Спутники непосредственного телевизионного вещания (НТВ) и спутники фиксированных средств связи – распределительные (ФСС) 54
Cпутники непосредственного телевизионного вещания НТВ 54
Спутники фиксированных средств связи – распределительные спутники ФСС 56
Передача телевизионной цифровой информации по спутниковым каналам 57
Выводы 59

Глава 3. Телевизионные сигналы, передаваемые по спутниковым каналам 61
Способы модуляции при передаче телевизионной информации по спутниковым каналам 61
Частотная полоса сигнала яркости 64
Частотная полоса спутникового телевизионного канала 64
Цифровая обработка аналогового сигнала 65
Преобразование аналогового сигнала в цифровой 66
Коды кодирования источника информации 72
Коды кодирования данных канала 73
Перемежение 75
Свертка, сверточный код (convolution code) 76
Квадратурная фазовая манипуляция 4-ФМ (QPSK).
Квадратурная амплитудная манипуляция КАМ (QAM) 79
Основной принцип преобразования аналогового сигнала в цифровой код 82
Частота дискретизации (частота отсчетов, выборок) видеосигнала 82
Уровень отношения сигнал /шум для звукового сигнала в цифровом коде 83
Интерфейс RS 232C 84
Выводы 86

Глава 4. Устройства для приема
со спутников-ретрансляторов 88
Выбор устройств для приема
со спутников-ретрансляторов 88
Состав и назначение узлов внешнего блока приемного устройства 92
Преобразователь (конвертер) частот: смеситель, гетеродин, предварительный усилитель сигналов промежуточных частот 95
Особенности внешнего блока для приема телевизионной информации, передаваемой цифровым способом 97
Выводы 97

Глава 5. Антенны для приема
со спутников-ретрансляторов 98
Требования, предъявляемые к антеннам для приема со спутников-ретрансляторов 98
Основные определения параболоидных антенн для приема электромагнитных волн СВЧ 99
Основные параметры антенн для приема со спутников 100
Наиболее распространенные типы параболоидных антенн для приема со спутников 102
Антенны с передним питанием – прямофокусные, осесимметричные 103
Направленные свойства параболоидных антенн 106
Двузеркальные осесимметричные антенны ─ антенны Кассегрена 107
Неосесимметричные (офсетные) антенны 110
Плоские антенны 113
Активные фазированные антенные решетки (АФАРы) 117
Сферические антенные системы 117
Первичные облучатели 121
Требования, предъявляемые к собственной диаграмме направленности первичного облучателя 123
Влияние положения первичного облучателя на направленность излучения антенны 124
Волноводы 126
Поляризаторы электромагнитных волн 129
Выводы 136
Глава 6. Малошумящий предварительный усилитель сигналов СВЧ 138
Общие положения 138
Требования по превышению уровня сигнала над уровнем шума 140
Способы минимизации коэффициента шума 141
Коэффициент усиления предварительного усилителя 142
Результирующий коэффициент шума усилителя 142
Cтруктура предварительного малошумящего усилителя сигналов СВЧ 143
Особенности применения полевых арсенид-галлиевых СВЧ транзисторов в малошумящем усилителе 144
Основные типовые параметры предварительного малошумящего усилителя сигналов СВЧ 147
Выводы 147

Глава 7. Преобразователь-конвертер внешнего блока 149
Назначение 149
Смесители сигналов диапазона СВЧ 150
Диоды в смесителе сигналов диапазона СВЧ 152
Физические процессы смешивания при частотном
преобразовании сигналов 153
Однодиодные смесители 155
Двудиодные балансные смесители 157
Смесители на транзисторах 159
Гетеродин 162
Промежуточные частоты внешнего блока 165
Усилитель сигналов промежуточных частот 165
Результирующие коэффициенты шума и усиления
внешнего блока 166
Типовые параметры внешнего блока LNB 167
Выводы 167

Глава 8. Спутниковый телевизионный приемник аналоговых сигналов 170
Основная структура 170
Преобразователь частот 170
Широкополосные частотные демодуляторы 173
Структурное построение частотных демодуляторов 174
Повышение помехоустойчивости ЧМ сигналов при применении частотных демодуляторов 175
Параметры и помехоустойчивость частотных демодуляторов 176
Типовые, традиционные ЧМ-демодуляторы 181
Частотный демодулятор с двухтактным дискриминатором на двух взаимно расстроенных контурах 181
Частотный демодулятор с линией задержки 182
Ограничители уровня сигналов 184
Обратная связь в следящих демодуляторах 185
Демодулятор со следящим фильтром 187
Демодуляторы с обратной связью по частоте 188
Частотные демодуляторы с ФАПЧ 189
Частотные демодуляторы с ФАПЧ для выделения цифрового сигнала 191
Особенности демодуляторов с ФАПЧ 191
Частотно-обрабатывающие цепи видеосигнала и сигнала звука 193
Частотные цепи видеосигнала 193
Цепи звукового сигнала в аналоговой системе 195
Способы выделения сигнала звукового сопровождения
и другого звукового "материала" 196
Снижение шумовой составляющей 197
Недостатки аналоговых систем телевизионного вещания
по спутниковым каналам 198
Основные параметры спутникового аналогового ресивера 200
Выводы 201

Глава 9. Цифро-аналоговая система 204
Особенности системы D2-МАС/packet 204
Структура телевизионных строк в системе D2-МАС/paсket 208
Краткое описание активной части строк 210
Цифровая часть строк в системе D2-МАС/paсket 211
Цифровой поток звукоданных и данных в системе D2-МАС/paсket 216
Структура кодового слова для разных способов кодирования 217
Компандирование цифрового (кодового) слова звукоданных 219
Способы формирования блоков звукоданных и блоков данных 220
Структура пакета звукоданных и данных 222
Дисперсия и бит-перемежение звукоданных и данных 224
Передача телевизионной информации по спутниковому каналу в системе D2-МАС/paсket 225
Декодирование сигналов в системе D2-MAC/packet 228
Декодеры цифро-аналоговой системы D2-MAC/packet 229
Конфигурация каналов звука в системе D2-МАС/раскеt 232
Выводы 234

Глава 10. Цифровая система приема/передачи
телевизионной информации 236
Общие положения. Стандарт MPEG-2 236
Физиологические особенности зрения 237
Внутрикадровое уменьшение избыточной видеоинформации на основе дискретного косинусного преобразования 239
Физический принцип дискретного косинусного
преобразования 239
Пример внутрикадрового уменьшения избыточной информации 241
Зигзаг-сканирование и код Хаффмана 246
Принцип аппаратного построения внутрикадрового сжатия информации 247
Уменьшение статистической избыточности за счет межкадрового сжатия видеоинформации 250
Последовательность кадров при межкадровом сжатии видеоданных 251
Вектор движения и компенсация движения 254
Очередность следования кадров при кодировании и порядок следования их при передаче по спутниковому каналу 255
Цифровой стандарт MPEG-2 256
Форматы цифрового видеосигнала в MPEG-2 256
Система профилей и уровней стандарта MPEG-2 258
Профили в MPEG-2 258
Уровни MPEG-2 260
Цифровые звукоданные в стандарте MPEG-2 261
Преобразование аналогового звукового сигнала в цифровой 261
Цифровое сжатие звукоданных в стандарте MPEG-2 262
Совместная компоновка звукоданных и видеоданных 263
О передаче цифровой телевизионной информации 266
Приемник/декодер цифровых сигналов УВЧ 267
Параметры цифрового спутникового ресивера 272
Выводы 274

Глава 11. Организация доступа к телевизионной информации 277
Общие положения 277
Способы скремблирования телевизионных сигналов в аналоговой системе 278
Организация условного доступа в системе D2-MAC/packet 280
Скремблирование телевизионных каналов в цифровой системе 282
Выводы 283

Глава 12. Факторы, оказывающие влияние на прием со спутников-ретрянсляторов. Помехи приему и способы их уменьшения 285
Основные факторы и параметры 285
Факторы, определяющие возможность приема в данном географическом месте 286
Значение ППМ (ЭИИМ) 286
Добротность внешнего блока приемного устройства 287
Параметры ресиверов, оказывающие влияние на прием 289
Прием телевизионных программ аналоговыми ресиверами 291
Прием телевизионных сигнал-кодов цифровыми ресиверами 291
Помехи приему со спутников от других систем связи и способы их уменьшения 293
Зависимость уровня помех и шумов от угла места установки антенны 296
Возможности снижения уровня помех на приемной стороне 297
Выводы 299

Глава 13. Вопросы практического приема телевизионных программ через спутники-ретрансляторы 301
Типы приемных антенн и их краткая сравнительная характеристика 301
Выбор типа поляризатора электромагнитных волн 307
Выбор малошумящего усилителя-конвертера 307
Внутренний блок – спутниковый ресивер аналоговых сигналов 309
Выбор ресивера (приемника-декодера) цифровых телевизионных сигналов 311
Наведение антенны на спутник и особенности отладки антенной системы 311
Общие требования 311
Подготовка антенны 313
Определение азимута и угла места 314
Настройка антенной системы 315
Особенности настройки антенной системы для приема
цифровых сигналов 316
Подстройка поляризатора электромагнитных волн 317
Особенности направления поворотных антенн
с полярной подвеской 318
Направление офсетной антенны с полярной подвеской 319
Выводы 321

Глава 14. Коллективный прием. Кабельные сети 323
Системы коллективного приема 324
Передача нескольких телевизионных каналов по общему коаксиальному кабелю 325
Основные требования к сигналам, передаваемым по кабельной сети 326
Необходимость преобразования частотных каналов при передаче по кабельной сети 328
Избирательность телевизоров кабельных сетей 329
Распределение частотной полосы в системах
коллективного приема 329
Распределении частотной полосы в системах кабельного телевещания за рубежом 330
Влияние параметров коаксиальной сети на передаваемый сигнал 331
Волоконно-оптические линии в качестве кабельных сетей 334
Коллективный прием телевизионного вещания со спутников-ретрансляторов 337
Малые коллективные системы приема со спутников 337
Особенности передачи цифровых телевизионных сигналов по кабельной сети 338
Распределение принимаемой со спутников цифровой телевизионной информации по кабельной сети – система DIGITVES 339
Большие коллективные системы для приема со спутников 340
Структура большой коллективной гнездовой системы 342
Выводы 343

Приложения 345

Список литературы 358