Прохождение сигнала от спутника до конвертера спутниковой антенны. Прохождение сигнала от спутника до конвертера LNB: полный путь и принцип работы.

Прохождение сигнала от спутника до конвертера спутниковой антенны

 

На фотографиях Фото 1 и Фото 2, изображены два пароболических зеркала спутниковые антегнны офсетной и прямофокусных спутниковых антенн.

Таким образом, на вход спутникового ресивера поступает уже усиленный и преобразованный в удобный для передачи вид сигнал.

Транспортировка спутникового сигнала через космическое пространство (Downlink)

Передача со спутника:
Спутниковая антенна на борту формирует узкий луч, направленный на определенную зону покрытия на Земле (например, на всю территорию России).

Полет к Земле:
Сигнал снова летит со скоростью света, преодолевая те же ~36 000 км. По пути он распространяется, и его плотность мощности уменьшается пропорционально квадрату расстояния.

Прием и обработка спутникового сигнала на Земле

Сбор сигнала зеркалом:
Электромагнитная волна достигает земной поверхности и попадает на зеркало (рефлектор) вашей спутниковой антенны. Задача параболического зеркала — собрать волны, идущие параллельно его оси, и сфокусировать их в одной точке — фокусе антенны.

Фокусировка:
В фокусе антенны находится облучатель — рупорная антенна, которая "собирает" сфокусированную энергию и направляет ее дальше.

Поступление в конвертор (головку):
Сигнал попадает непосредственно во входное устройство конвертора (LNB — Low-Noise Block downconverter). Это и есть та самая "головка".

На иллюстрациях (Рис. 1 и Рис. 2) наглядно представлен полный путь прохождения спутникового радиосигнала — от момента его формирования на борту космического аппарата до поступления на вход конвертера (LNB), установленного в фокусе спутниковой антенны.

И напоследок для наиболее любознательных людей, расскажу подробно что происходит в самом спутниковом конвертере.

Детальный разбор работы спутникового конвертера

Спутниковый конвертер — это приёмное устройство, установленное в фокусе спутниковой антенны. Его главная задача — принять очень слабый микроволновый сигнал из космоса, усилить его с минимальными шумами и преобразовать в более низкочастотный сигнал, который можно передать по обычному коаксиальному кабелю к спутниковому ресиверу (приемнику).

Внутри корпуса LNB происходят следующие ключевые процессы:

1. Прием сигнала и поляризация:
Сигнал, отражённый от зеркала антенны, попадает на облучатель конвертера. Внутри находится волноводно-штыревая система, которая улавливает электромагнитные волны. Современные универсальные конвертеры могут принимать сигналы двух основных типов поляризации: линейной вертикальной (V) и горизонтальной (H), либо круговой правой (R) и левой (L).

Переключение между поляризациями происходит под действием управляющего напряжения (13 В для одной поляризации и 18 В для другой), которое подаёт ресивер по тому же кабелю. Это напряжение заставляет специальный штырь-поляризатор внутри волновода перемещаться, принимая сигнал соответствующей поляризации.

2. Малошумящее усиление (LNA - Low-Noise Amplifier):
Принятый сигнал чрезвычайно слаб. Первым делом он поступает на вход малошумящего усилителя. Это самый критически важный узел конвертера. Его задача — усилить сигнал до уровня, достаточного для дальнейшей обработки, добавив при этом как можно меньше собственного шума. Качество этого каскада определяет коэффициент шума (Noise Figure) всего конвертера. Чем ниже этот показатель (измеряется в децибелах, дБ), тем лучше конвертер «видит» слабые сигналы.

3. Преобразование частоты (Downconversion):
После усиления высокочастотный сигнал (в диапазоне 10.7–12.75 ГГц) поступает на смеситель (Mixer). Туда же подается сигнал от встроенного гетеродина (генератора) на определённой частоте. Процесс смешивания этих двух сигналов порождает новые частоты, одна из которых является разностью частот входного сигнала и гетеродина.

Именно эта разностная частота и используется для передачи по кабелю. Этот процесс называется понижающим преобразованием или даунконверсией.

4. Роль гетеродина и работа Universal LNB.
Для преобразования всего Ku-диапазона используются два гетеродина с разными частотами.

Низкий гетеродин (9.75 ГГц):
используется для приёма сигналов в нижнем поддиапазоне (10.7–11.7 ГГц). После вычитания получается первая промежуточная частота (IF): 10.7 - 9.75 = 0.95 ГГц (950 МГц) и 11.7 - 9.75 = 1.95 ГГц (1950 МГц).

Высокий гетеродин (10.6 ГГц):
используется для приёма сигналов в верхнем поддиапазоне (11.7–12.75 ГГц). Разница частот здесь составит: 11.7 - 10.6 = 1.1 ГГц (1100 МГц) и 12.75 - 10.6 = 2.15 ГГц (2150 МГц).

Переключением между этими двумя гетеродинами управляет тон-сигнал (22 кГц), который отправляет ресивер. Отсутствие тона (0 Гц) включает низкий гетеродин, а наличие тона (22 кГц) — высокий. Таким образом, универсальный конвертер позволяет охватить весь Ku-диапазон одним устройством.

Итог:
пройдя через эти этапы, сложный микроволновый сигнал со спутника превращается в стандартный диапазон промежуточных частот (950–2150 МГц). Этот сигнал уже достаточно мощен и устойчив, чтобы пройти десятки метров по коаксиальному кабелю без критических потерь и быть обработанным спутниковым ресивером в конечном пункте.

Таким образом, полный путь сигнала — это сложная цепочка из генерации, модуляции, двух этапов передачи через космос с промежуточной обработкой на борту спутника и финального приема с преобразованием частоты в конверторе спутниковой антенны.