Спутниковый ресивер: как выбрать

Спутниковый тюнер LNB (low-noise block convertor) в переводе дословно означает "малошумящий блок-конвертер".

В состав LNB входят такие компоненты.

• Облучатель с волноводом и токосъёмными зондами. Чаще используются штыревые зонды. В LNA (low-noise amplifier) - малошумящий предварительный усилитель сигнала, снимаемого с зондов.
  Понижающий конвертер, в основе которого гетеродин (резонансный генератор синусоидальных колебаний).
• Коммутатор зондов. В зависимости от подаваемого напряжения с ресивера 1318 Вольт, он определяет, в какой поляризации мы будем принимать сигнал. Это высокочастотный переключатель на основе компаратора, который подключает вход LNA то к одному зонду, то к другому.
• Переключатель диапазонов. Используется не во всех типах LNB. Например, в круговых LNB и для С-диапазона применяются гетеродины с одной частотой: 10750 МГц в первом случае, и 5150 МГц - во втором. В универсальных LNB конвертерах используют гетеродин с двумя частотами. Чаще 9750 и 10600 МГц.

Применение двойного гетеродина обосновано тем, что Ku-диапазон довольно широк (2050 МГц), а ширина L-диапазона, используемого для ПЧ, всего 1200 МГц. Поэтому Ku-диапазон делят на два диапазона 10700-11700 и 11700-12750 МГц. Управляется данное устройство тоновым сигналом 22 КГц, подаваемым с ресивера или DVB-карты.

Функциональная схема универсального LNB конвертера

• LNA - малошумящий усилитель
• K1 - коммутатор зондов вертикальной и горизонтальной поляризации
• К2 - переключатель диапазонов
• СМ - смеситель
• Г ниж. - нижний гетеродин
• Г верх. - верхний гетеродин
• УПЧ - усилитель промежуточной частоты
• СУ - согласующее устройство.

Теперь рассмотрим особенности и характеристики каждого из компонентов.

Волновод

Размеры волновода и расположение зондов определяются частотным диапазоном, для которого предназначен LNB конвертер. У тюнеров С-диапазона больший диаметр волновода, чем у моделей Ku-диапазона. Это обусловлено разной длинной волны.  Важна чистота обработки внутренней поверхности волновода. Хотя длина волновода конвертера невелика, но раковины, наплывы и царапины в какой-то мере увеличивают затухания и искажения сигнала, тем самым снижая чувствительность устройства. В круговых конвертерах существенной частью является деполяризатор. Они бывают разные: от диэлектрических пластин, до различных штырьков и ступенек в волноводе. Но специализированные круговые конвертеры оснащены нормальными деполяризаторами. Проведя эксперименты, можно попытаться улучшить его работу, подбирая материал и форму деполяризатора. Ведь он вносит значительную лепту в фазовые шумы, о которых поговорим позже.

Облучатель

 

Облучатели для прямофокусной (слева) и офсетной антенн

С облучателем дела обстоят сложнее. Он должен идеально принимать сигнал от каждой точки рабочей поверхности зеркала, и исключить прием сигналов из-за ее пределов. Вот для этого и служит облучатель. Его форма зависит от применяемого зеркала. Определяющими факторами являются - тип зеркала (прямофокусное или офсетное) и соотношение фокусного расстояния и диаметра зеркала f/D.

• У офсетных антенн f/D находится в пределах 0.6-0.8. 
• У прямофокусных 0.3-0.5. К примеру, для харьковской антенны СА-903 f/D составляет 0,636.

Уважающие себя производители указывают f/D для своих конвертеров. Часто офсетные конвертеры с облучателем выпускаются либо для антенн с f/D 0.6-0.7, либо 0.7-0.8. Поэтому если у вас СА-903, выбирайте головку для работы с офсетными зеркалами. Их f/D равен 0.6-0.7.

Если купите фланцевый LNB и подберете к нему облучатель, то расширите свои возможности. Раньше продавались антенны с уже подобранными облучателями. Были даже под f/D. Теперь такое не часто встретишь. Правильный выбор облучателя сделает систему более чувствительной и защищенной от помех.

Ну а если не усложнять себя задачу, то визуально или с помощью нитки (лески) можно продлить рупор облучателя и посмотреть, как он проецируется на зеркало. В идеальном случае проекция попадет на кромку рабочей поверхности антенны. Можно подвигать или наклонять конвертер, но злоупотреблять не стоит, чтобы не сбить фокусировку. Лучше подобрать форму облучателя.

1. Он должен быть со стабильной температурой
   В бюджетных моделях встроены дешевые компоненты, с низкой температурной стабильностью и с зависимостью от окружающей среды. Так же не усовершенствованы схема, монтаж и качество печатных плат. Если учесть, что головки устанавливаются на открытом воздухе, где температура прыгает от жары к морозу, то колебание частоты гетеродина может доставить немало неприятностей.
   Эти проблемы проявляются в процессе эксплуатации. В характеристиках к товару о нестабильности гетеродинов не упоминается. Разве что об этом предупредит грамотный и честный продавец-консультант. Хорошей стабильностью считается отклонение не более, чем на 3 МГц в рабочем диапазоне температур.
2. Гетеродин не должен вносить фазовых искажений
   Для аналогового сигнала, где использовалась частотная модуляция, это было не важно. Конвертеры не нормировались по такому параметру. В цифровом вещании применяется фазовая манипуляция (ФМ) разных порядков. Чем выше порядок ФМ, тем выше требования к фазовым искажениям.
   Гетеродин будучи резонансной системой, обладает не бесконечной добротностью.  При удалении от центральной частоты мощность сигнала гетеродина не уменьшается до нуля. В результате определенной ширины спектра гетеродина и возникают фазовые шумы, что неизбежно приводит к повышению уровня ошибок на входе цифрового приемника. Принято определять фазовые шумы отношением мощности фазовых шумов в полосе 1 Гц, которое измеряется в dB/ Гц @ КГц. Например, величина - 50 dB/Гц @ 1 КГц указывает на то, что при отходе от центральной частоты гетеродина на 1 КГц, его мощность упадет на 50 dB в полосе 1 Гц.

Для QPSK принято считать -50 dB/Гц @ 1 КГц , -75 dB/Гц @ 10 КГц , -95 dB/Гц @ 100 КГц приемлемыми величинами. Надпись «HD» на конвертерах означает, что производитель указывает: по фазовым шумам такой конвертер подходит для приема даже 8PSK.

Коэффициент усиления (КУ)

Этот параметр характеризует усиление, вносимое конвертером. Обычно КУ колеблется в пределах 50-70 dB. Хотя такое представление несколько упрощенно, поскольку на разных частотах и в различных диапазонах, у КУ значения разнятся. Для хороших головок неравномерность АЧХ во всем диапазоне не более 3 dB.

По логике, КУ представляют в виде графика или таблицы, но некоторые производители усредняют значения. Этот параметр важен, если у вас длинный кабель с большими затуханиями. Для нормального приема на 40 метров бюджетного кабеля и один ресивер, хватит и 50 dB. А такой показатель выдает любой конвертер.

Коэффициент шума [Кш] и шумовая температура (Тш)

Поскольку со спутника поступают слабые сигналы, основным параметром качества ресивера является коэффициент шума. Кш измеряется в dB и указывает порог, ниже которого сигнал теряется на фоне собственных шумов LNB. Чем ниже Кш, тем чувствительнее конвертер. Он сможет принимать даже едва уловимые сигналы. Напрмер:

• в моделях Ku-диапазона, Кш лежит в пределах 0.2-0.5 dB;
• для С-диапазона используют эквивалентный Кш параметр - шумовую температуру.

Шумовая температура - величина, характеризующая уровень шума. Она равная температуре абсолютно чёрного тела. При котором спектральная плотность мощности его теплового излучения равна аналогичной мощности шумов радиоэлектронной аппаратуры.

Чем ниже Тш устройства, тем ниже порог шумов. Для конвертеров С-диапазона нормальным считается значение Тш, около 15 К.
Чем мощнее становятся спутники, тем яростней борьба производителей за данный параметр.

Коэффициент стоячей волны (КСВ).

Для качественной работы антенны важна состыковка антенны с фидерным трактом во всем принимаемом диапазоне частот. Это значит, что выходное сопротивление конвертера должно быть максимально приближено к волновому сопротивлению кабеля (75 Ом). На одной частоте это организовать легко, но на выходе получается целый L-диапазон. Вот тут на производителя ложится сложная задача по созданию широкополосных согласующих устройств. Кто справился с данной задачей, можно определить с помощью измерения КСВ. Чаще на практике используется понятие КСВ по напряжению - КСВН.

КСВН= (Uпад+Uотр)/(Uпад-Uотр), где Uпад, Uотр - напряжения падающей волны и отраженной соответственно.
В идеале КСВН должен быть равен 1. Отраженная волна должна отсутствовать. Это возможно только при идеальном согласовании по сопротивлению.

В противном случае возникают неоднородности, от которых происходит отражение волн. За столь «безобидным» явлением кроются большие неприятности. Наложение падающих и отраженных волн приводят к искажениям фазы, а это влияет на качество приема цифрового сигнала. При КСВН=2, происходит ухудшение приема, равносильное увеличению Кш на 0.5 dB.

Существенную роль в работе антенной системы играет ток потребления LNB. Этот параметр лежит в пределах 100-150 мА. Его не трудно измерить с помощью тестера. Но на практике попадаются головки с током потребления, значительно превышающим типовые значения. В сочетании с дешевыми переключателями DiSEqC, это может приводить к «зависанию» переключателя и терминала. Да и банальная экономичность еще никому не навредила. Лишнее тепло в корпусе приемника тоже ни к чему.

При выборе LNB для своей антенны обращайте внимание на защиту от влаги и механическую прочность отдельных элементов корпуса. Бывает, что крышки, закрывающие облучатель, изготовлены из некачественных материалов. При воздействии высоких или низких температур они растрескиваются, и дают доступ влаге внутрь головки. Чем это чревато, не трудно догадаться. Так же при неправильном выборе материала крышки может существенно снизиться чувствительность LNB.

На заметку: «Как подключить телефон к телевизору: 3 самых быстрых способа»

Смотрите видеообзор недорогих ресиверов для спутниковой антенны