Микроволновые приемные установки для прямого приема передач спутников связи

Радиовещание на начальном этапе своего развития велось в диапазонах длинных, средних и коротких волн. В дальнейшем с внедрением ЧМ-радиовещания стал использоваться и диапазон ультракоротких волн (УКВ), т. е. диапазон частот свыше 30 МГц. Для диапазона УКВ гораздо чаще используется английская терминология: диапазон частот от 30 до 300 МГц называют ВЧ-диапазоном, т. е. диапазоном высоких частот, а диапазон частот от 300 до 3000 МГц — УВЧ-диапазоном, т. е. диапазоном ультравысоких частот. В соответствии с этим диапазон микроволн отвечает диапазону сверхвысоких частот (СВЧ) от 3 до 30 ГГц и диапазону экстремально высоких частот (ЭВЧ) от 30 до 300 ГГц. Развитие техники и потребность в освоении новых диапазонов более высоких частот привели к тому, что указанные выше диапазоны стало возможным и оказалось полезным использовать для радиосвязи. СВЧ-диапазон на основе международных соглашений и договоренностей делится на поддиапазоны, в которых действуют различные службы, например радиовещание. Диапазон сверхвысоких частот используется главным образом для радиовещания и прежде всего для телевидения.

Во всех высокоразвитых странах микроволновая (в том числе и антенная) техника успешно использовалась уже на протяжении многих десятилетий, например в коммерческой радиосвязи, и интенсивно развивалась. Особенно стимулировало эту технику развитие потребности радиолокации.

Следует заметить, что в обширной интернациональной литературе встречаются и другие названия СВЧ-диапазона, обычно употребляющиеся в отдельных странах или среди фирм-разработчиков. Теория микроволновых антенн давно и настолько основательно разработана, что едва ли остались еще неясные вопросы. В настоящее время основное внимание уделяется вопросам совершенствования технологии.

Уже в середине сороковых годов выдвигались первые предложения об использовании спутников земли в качестве ретрансляторов для передачи сообщений на микроволнах. После того как впервые стартовал в космос советский искусственный спутник Земли, такая ретрансляция стала реальностью. С этого момента техника связи стала развиваться с ошеломляющей быстротой.

Особенно выгодным и перспективным оказывается осуществление радио и телевещания для земных абонентов с помощью передатчиков, смонтированных на борту искусственных спутников. Для осуществления прямой трансляции на приемники индивидуальных потребителей или коллективные пункты приема группы индивидуальных потребителей наиболее пригодны так называемые геостационарные спутники (синхронные спутники). Это такие спутники, орбита которых имеет радиус 42 ООО км, так что сами спутники располагают-ся над земным экватором на высоте 35 634 км, причем движутся они со скоростью 11 000 км/ч с запада на восток.

При этих условиях угловая скорость движения спутника в точности равна скорости вращения Земли, так что при наблюдении с Земли спутник как бы «стоит над экватором». Приемные антенны, расположенные на Земле, при связи с такими спутниками не должны отслеживать их движение; после того как антенна будет сориентирована в направлении спутника, ее можно стационарно закрепить (за исключением очень больших и сильно фокусирующих антенн с высоким усилением, которые должны отслеживать неизбежные незначительные возмущения расчетной орбиты спутника).

Понятие «спутник связи» охватывает широкий класс радиотехнических спутников. К этому классу относятся;

Спутники дальней связи (передача телефонных каналов, телевизионных программ, информационных данных).

Спутники перераспределения телевизионных каналов (перераспределение телевизионных программ, например на кабельные сети). Спутники для передачи программ радиовещания и телевидения непосредственно на индивидуальные приемные установки, ТВ-спутники [в английском обозначении DBS (спутник прямого вещания), а в немецком — SDE (спутник прямого приема)]. Спутники для служебной связи в авиации, на флоте и навигационные спутники (например, ИН-МАРСАТ).

Радиорелейные спутники.

Спутники для любительской радиосвязи.

Для телевидения используются спутники трех первых типов. Спутники двух первых типов уже давно эксплуатируются на линиях связи, а спутники третьего типа постепенно вводятся в эксплуатацию и в связи с этим приобретают все большее значение в деле расширения доступности информации (доставка информации отдельному потребителю).

На спутниках связи размещаются наряду с антеннами и другими необходимыми приборами особые активные системы, так называемые ретрансляторы, которые получают принятый с Земли сигнал (подъем сигнала), усиливают его, возможно, подвергают некоторой обработке, переводят его частоту в полосу канала передачи и затем вновь излучают его через антенну в направлении на земную станцию (сброс вниз).

Наземные пункты космической связи ретранслируют студийные вещательные программы и осуществляют отслеживание за положением спутника связи. За каждой отдельной службой закреплена определенная область диапазона частот.

В состав наземного пункта космической связи входят три основные системы:

Приемная антенна (параболическая антенна).

Входное устройство (наружные вынесенные блоки).

Внутренняя оконечная аппаратура.

Приемная антенна должна иметь требуемое усиление, соответствующую направленность, а также требуемую поляризацию. Входное устройство преобразует высокую частоту из 12 ГГц-полосы частот (или одну из двух полуполос) или из какой-то другой полосы частот микроволнового диапазона в первую промежуточную частоту. Внутренняя аппаратура служит для выбора канала (селектор каналов) и для демодуляции (ЧМ). После соответствующей обработки выделяются сигналы основной полосы частот (видеосигналы, сигнал звуковой поднесущей, сигнал поднесущей цвета, информационные сигналы) или кодированные сигналы в коде D2-MAC или в коде С-МАС. Сигналы основной полосы частот или подаются непосредственно к приборам телевидения (на звуковой и видеовходы), или с помощью ремодулятора переносятся в любой свободный канал (метровый или дециметровый) в соответствии с действующими в данной местности стандартами. Если требуется осуществить декодирование сигналов в коде D2-MAC, а также в коде С-МАС, то звуковые, видео- и цветовые сигналы должны быть по отдельности поданы на соответствующие каскады приемника. Переход к обычно употребляемой до сих пор системе (само по себе это возможно) сводит на нет все преимущества нового способа передачи информации.

В телевизионной аппаратуре нового поколения будут встраиваться каскады и блоки, выполняющие требуемые функции. При построении коллективных установок общего пользования применяется также несколько системных вариантов.

При приеме сигналов от спутников дальней связи или спутников перераспределения телевизионных каналов входные наружные блоки работают на соответствующей частоте микроволнового диапазона, а во внутренней аппаратуре после демодуляции (ЧМ) при необходимости производится декодирование в соответ-ствующей системе, вероятно, еще и с дескремблирова-нием, так что по возможности используются скрембли-рующие устройства (деформация или особое кодирование сигналов). В этом случае так же, как и при прямом приеме передач со спутника, можно, например, использовать ту же первую промежуточную частоту.