El convertidor de satélite ( ing. convertidor descendente de bloque de bajo ruido, LNB ) es un dispositivo receptor que combina un amplificador de bajo ruido ( LNA , ing. LNA ) de la señal recibida del satélite y un convertidor descendente de frecuencia ( ing. Downconverter ). El convertidor se instala en la alimentación de la antena parabólica y se conecta al equipo receptor [1] con un cable coaxial , el mismo cable se utiliza para alimentar el convertidor y, si se requiere, transmitir señales de control.
Ganancia del convertidor: la relación entre el nivel de la señal de salida (después de la conversión) y el nivel de la señal recibida por la antena del convertidor, expresada en decibelios . Los valores típicos de ganancia del convertidor están entre 40 y 65 dB. Cuanto más larga sea la ruta del cable al convertidor, mayor será la ganancia requerida para garantizar un nivel de señal suficiente en la entrada del dispositivo receptor (el nivel de señal requerido depende de las características de un dispositivo en particular, la atenuación típica en un cable RG-6 en frecuencias de 1-2 GHz es de 2-2,5 dB por cada 10 metros).
Con un nivel de señal suficiente en la entrada del dispositivo receptor, el uso de un convertidor con mayor ganancia no mejora la recepción, ya que el convertidor recibe y amplifica por igual tanto la señal útil como el ruido térmico del aire. Incluso en el caso ideal , la relación señal/ruido , de la que depende la posibilidad de recepción, no cambiará después del convertidor. El convertidor real introduce ruido adicional propio. El ruido térmico inherente de un convertidor se describe por su temperatura de ruido equivalente en Kelvin o por su " cifra de ruido " en decibelios, que indica cuánto se degradará la relación señal-ruido después de la amplificación y la transferencia de frecuencia. Además, el oscilador de referencia del convertidor introduce ruido de fase adicional [2] , lo que afecta principalmente la posibilidad de recibir señales con altos índices de modulación [3] .
La necesidad de conversión de frecuencia después de la amplificación de la señal se debe a que en la mayoría de los casos las comunicaciones por satélite utilizan bandas de radio con frecuencias de unidades y decenas de gigahercios ( C , X , Ku , Ka ). La transmisión de dichas radiofrecuencias a través de un cable coaxial conduce a una gran atenuación de la señal, y el uso de guías de ondas largas complica enormemente y aumenta el coste del sistema. La conversión de frecuencia al rango de 1-2 GHz (banda L ) le permite llevar el equipo receptor ( receptor de satélite, módem de satélite , tarjeta DVB-S/S2 , etc.) a una distancia considerable (decenas de metros) del convertidor de satélite
Si se requiere llevar el equipo receptor a una distancia aún mayor de la antena parabólica, entonces se instalan amplificadores de señal de banda L adicionales en la ruptura de la ruta del cable, o una línea de fibra óptica y dispositivos adicionales: transmisores ópticos de banda L y receptores, se pueden utilizar. El transmisor óptico se puede integrar en el convertidor de satélite [4] . Hay que tener en cuenta que tanto los amplificadores como los transmisores y receptores ópticos introducen ruido adicional propio, aumentando la figura de ruido del sistema en su conjunto.
La conversión de frecuencia se produce mezclando la señal del oscilador de referencia (oscilador local , LO ) del convertidor de satélite y la señal de entrada ( radiofrecuencia, RF ) recibida del satélite . A la salida del mezclador, se forma una señal de frecuencia intermedia ( frecuencia intermedia en inglés , IF ), igual a la diferencia en las frecuencias del oscilador de referencia y la señal de entrada. Los convertidores se dividen en dos tipos principales según el diseño del oscilador de referencia: con un resonador dieléctrico (DRO) o con un sintetizador de frecuencia (PLL).
Los convertidores de satélite más populares tienen un oscilador de referencia construido sobre la base de un resonador dieléctrico [5] ( Dielectric resonator oscillator, DRO ) .
La desventaja de tales osciladores de referencia es la dependencia de la frecuencia de la temperatura ambiente y el envejecimiento del resonador. Una tolerancia de desviación de frecuencia DRO LNB típica es de hasta 900 kHz en ambas direcciones desde el valor nominal (dependiendo del modelo de convertidor, los convertidores de TV baratos pueden tener más). En consecuencia, la frecuencia de la señal de salida del convertidor también cambia. Por esta razón, los LNB DRO no son muy adecuados para recibir señales de banda estrecha, ya que la señal a la salida del convertidor puede estar fuera de la banda en la que el receptor la está buscando. El ancho de banda mínimo en el que un DRO LNB se puede utilizar de forma fiable depende de las características del receptor (el rango en el que el demodulador busca una señal) y suele ser de unos pocos megahercios (o unos pocos megasímbolos por segundo ) [3] .
Las ventajas de DRO LNB son un menor ruido de fase [6] que otros tipos de convertidores y un precio más bajo.
DRO LNB se utiliza en la recepción de televisión por satélite y en la recepción de canales de banda ancha en las comunicaciones por satélite. Las señales de banda estrecha (ciertas portadoras de TV, canales SCPC y canales TDMA en redes satelitales) requieren convertidores para proporcionar una mayor estabilidad de frecuencia.
Los osciladores de referencia de los convertidores altamente estables están construidos como un sintetizador de frecuencia con autosintonía según una fuente ejemplar ( bucle sincronizado en fase, PLL ) . Normalmente se utiliza como referencia una señal con una frecuencia de 10 MHz. La estabilidad de frecuencia del oscilador de referencia en el PLL LNB depende de la fuente de la señal de referencia.
Con sincronización internaLos LNB PLL con sincronización interna ( ing. referencia interna ) tienen su propio oscilador de cristal controlado por temperatura o compensado por temperatura [7] , que se utiliza como fuente de frecuencia de referencia. La estabilidad de la frecuencia de referencia del convertidor con reloj interno puede ser de +/-2 kHz a +/-500 kHz, según el modelo.
Sincronizado externamenteLos LNB PLL con referencia externa no tienen su propia fuente de frecuencia de referencia. Se utiliza un generador externo como fuente, la señal de frecuencia de referencia se alimenta a través del mismo cable que transmite la señal del convertidor (algunos modelos de convertidores tienen una entrada separada para la señal de referencia). La estabilidad de un convertidor con sincronización externa puede ser arbitrariamente alta y depende únicamente de un generador externo, que pueden ser receptores de señales GPS y GLONASS , relojes atómicos de rubidio , etc.
Los rangos de frecuencia utilizados para las comunicaciones y transmisiones por satélite pueden ser más amplios que el rango de frecuencia de entrada del receptor que se utiliza. Por lo tanto, los rangos de comunicación por satélite se dividen en subbandas, para cada una de las cuales se selecciona un convertidor con una frecuencia de oscilador de referencia tal que la señal recibida después de la conversión cae dentro del rango del receptor.
Algunos modelos de convertidores funcionan solo en una subbanda, otros tienen varios osciladores de referencia conmutables, lo que les permite usarse para recibir diferentes subbandas. La conmutación del oscilador de referencia del convertidor se puede realizar de diferentes maneras [8] : cambiando la tensión de alimentación, aplicando una señal de tono de 22 kHz al convertidor, así como utilizando un interruptor mecánico en el convertidor. También existen LNB duales (de hecho, dos LNB en una carcasa) que le permiten recibir simultáneamente una señal de dos subbandas en dos dispositivos receptores diferentes [9] .
Para recibir una señal en la banda Ku , se utilizan frecuencias de 10700-12750 MHz. Los convertidores están disponibles con las siguientes subbandas recibidas y frecuencias de oscilador (incluidas las conmutables y duales) [8] [10] :
| Rango de entrada (RF), MHz | Frecuencia del oscilador de referencia (LO), MHz | Rango de salida (IF), MHz |
|---|---|---|
| 10700-11700 | 9750 | 950-1950 |
| 10700-11850 | 9750 | 950-2100 |
| 10950-11700 | 10000 | 950-1700 |
| 11700-12200 | 10750 | 950-1450 |
| 11700-12750 | 10600 | 1100-2150 |
| 11700-12750 | 10750 | 950-2000 |
| 12200-12750 | 11250 | 950-1500 |
| 12250-12750 | 11300 | 950-1450 |
Para recibir una señal en la banda C extendida , se utilizan frecuencias de 3400-4200 MHz. En la práctica internacional, es posible utilizar frecuencias de hasta 4800 MHz. Los convertidores están disponibles con las siguientes subbandas recibidas y frecuencias de oscilador [10] [11] :
| Rango de entrada (RF), MHz | Frecuencia del oscilador de referencia (LO), MHz | Rango de salida (IF), MHz |
|---|---|---|
| 3200-4200 | 5150 | 950-1950 |
| 3625-4200 | 5150 | 950-1525 |
| 3625-4800 | 5750 | 950-2125 |
| 4500-4800 | 5950 | 1150-1450 |
En los convertidores de banda C, la frecuencia de entrada (recibida del satélite) es menor que la frecuencia del oscilador de referencia. La salida del convertidor se obtiene restando la frecuencia de entrada de la frecuencia del oscilador de referencia. Por lo tanto, el espectro de la señal en la salida del convertidor se invierte: las frecuencias más altas de la señal de entrada se encuentran en la parte inferior del rango de salida. El equipo de recepción de satélite utilizado con el convertidor debe admitir el modo de inversión de espectro para recibir y decodificar la señal.
Para recibir una señal en la banda Ka, se utilizan frecuencias de 18200-22200 MHz.
El convertidor está diseñado para instalarse directamente en la alimentación de la antena, tiene un diseño sellado para todo clima. La entrada del convertidor es una brida de guía de ondas (con un anillo de sellado). Los convertidores integrados con el irradiador están realizados en forma de monobloque estanco. La salida del convertidor es un conector coaxial de alta frecuencia, generalmente tipo F (con una impedancia característica de 75 ohmios) o tipo N (50 ohmios). La alimentación del convertidor (y, si se requiere, el suministro de frecuencia de referencia y señales de control) se realiza a través del mismo conector.
El elemento receptor del convertidor es una antena de látigo (sonda). Un convertidor con una sola sonda puede recibir una señal en una polarización (lineal vertical u horizontal), dependiendo de su orientación en la antena. Algunos modelos de convertidores diseñados para la recepción de televisión tienen dos sondas ortogonales, cuyo cambio le permite recibir dos polarizaciones sin cambiar la orientación (rotación) del convertidor. También hay convertidores duales (de hecho, dos convertidores en una carcasa con un oscilador de referencia común), cuyas antenas están ubicadas en planos ortogonales. Dichos convertidores le permiten recibir señales simultáneamente en dos polarizaciones en dos dispositivos receptores diferentes.
Para recibir señales con polarización circular , se debe instalar un despolarizador [12] entre la alimentación de la antena y el convertidor , que convierte la polarización circular en lineal. La polarización de trabajo (derecha o izquierda) está determinada por la posición relativa del despolarizador y la antena de látigo del convertidor. Un convertidor con dos antenas ortogonales puede recibir ambas polarizaciones circulares sin cambiar su orientación con respecto al despolarizador.
En Rusia, en la banda C, se utiliza principalmente la polarización circular. Para la comunicación y transmisión por satélite en la banda Ku, se usa polarización lineal, la polarización circular en la banda Ku se usa en la subbanda superior (11700-12750 MHz) en los satélites de transmisión directa .
Los LNB utilizados en comunicaciones por satélite y diseñados para operar en una sola polarización tienen una brida de guía de ondas rectangular, cuyo tamaño y tipo depende de la banda utilizada [13] . La banda Ku usa la brida WR75, la banda C WR229. Entre dichos convertidores y la alimentación de la antena, se instala un convertidor de polarización: un orthoplexer ( transductor ortomodo en inglés , OMT, polarization duplexer ), que selecciona dos polarizaciones ortogonales en dos puertos (en los sistemas VSAT , un puerto de una polarización generalmente es utilizado para instalar LNB, el segundo - para conexiones BUC ). Con polarización circular, se instala un despolarizador entre el ortoplexor y la alimentación, luego los puertos OMT corresponden a las polarizaciones izquierda y derecha.
Las antenas satelitales de solo recepción pueden usar convertidores de brida redonda montados directamente en la alimentación de la antena o en el despolarizador, sin un ortoplexor. Ambas polarizaciones están presentes en la entrada de dicho convertidor, y la elección de la requerida se realiza mediante la orientación de la antena de látigo del convertidor. Al recibir polarización circular con dichos convertidores, se requiere un despolarizador, que puede ser una placa hecha de un material dieléctrico [12] instalada en la guía de ondas entre la alimentación y la brida del convertidor.
En los sistemas domésticos, para recibir televisión satelital directa en la banda Ku, se utilizan convertidores que se combinan estructuralmente con una alimentación de antena y, si es necesario, un despolarizador ( inglés LNB-Feedhorn, LNBF ). La ventaja de tales convertidores es el bajo costo y la facilidad de instalación en un montaje estándar de varias antenas. La desventaja de tales convertidores es la imposibilidad de hacer una alimentación universal, combinada con varios espejos de antena . La amplificación del sistema “espejo-irradiador” en el caso de un irradiador universal será seguramente peor que cuando se utiliza un irradiador diseñado y fabricado específicamente para este tipo de espejo. El alto nivel de señal de los modernos satélites de transmisión directa permite ignorar esta desventaja y utilizar con éxito tales sistemas para instalaciones domésticas masivas.
Convertidores "universales""Universal Satellite Converter" [14] es un convertidor (LNBF) integrado con el irradiador para recibir señales en banda Ku en polarización lineal (de satélites de las familias Express-AM , Yamal y muchas extranjeras), que se puede instalar en antenas parabólicas varios fabricantes y tamaños. Se utiliza para recibir TV satelital y datos de Internet satelital unidireccional . En fuentes en idioma inglés, este tipo de convertidor a veces se llama LNB "Astra" (según la familia de satélites Astra del operador SES , que ha estado transmitiendo televisión digital a Europa desde los años 90). El convertidor tiene dos antenas ortogonales y dos osciladores de referencia, lo que le permite cambiar entre polarización horizontal y vertical y entre banda Ku inferior (10700-11700 MHz) y superior (11700-12750 MHz).
El convertidor universal se controla a través del mismo cable que transmite la potencia y la señal recibida. La polarización es conmutada por el voltaje de suministro (13 voltios - vertical, 18 voltios - horizontal). El rango de frecuencia se cambia aplicando una señal de tono de 22 kHz al convertidor (sin señal - generador 9750 MHz, banda inferior, hay una señal - generador 10600 MHz, banda superior).
Convertidores de polarización circularTambién se les puede llamar "convertidores NTV+" o "convertidores tricolor" . Diseñado para operar en la banda Ku superior (11700-12750 MHz) con polarización circular. Se utilizan para recibir transmisiones de TV de los satélites Express-AMU1 , Express-AT1 , Express-AT2 (operadores NTV+ , Tricolor TV , STV ).
Exteriormente, dicho convertidor no es diferente del "universal", pero tiene un despolarizador incorporado y solo un oscilador de referencia con una frecuencia de 10750 MHz. Puede distinguir el convertidor para polarización circular por la palabra CIRCULAR en el título.
El cambio entre polarizaciones se realiza mediante la tensión de alimentación del convertidor, 13 voltios - derecha, 18 voltios - izquierda.
Convertidores con múltiples salidasLos convertidores con múltiples salidas (dos, cuatro u ocho, ing. twin, quad, octo ) se utilizan para conectar varios dispositivos receptores a una antena (receptores de TV, tarjetas DVB / S2, receptores de satélite de las estaciones principales de una red de televisión por cable [15 ] , etc.). P.). Se requiere un cable separado para cada dispositivo conectado a su salida. Para cada uno de los dispositivos, parece conectarse a un convertidor separado y le permite seleccionar de forma independiente la subbanda, la polarización y la frecuencia portadora de la señal recibida del satélite. La fuente de alimentación de dicho convertidor se puede realizar a través de un cable conectado a cualquiera de las salidas. Es posible que algunas de las salidas no estén conectadas (pero se debe tener cuidado para evitar que entre humedad en sus conectores).
Alimentación múltipleMultifeed: instalación de varios convertidores en una antena para recibir una señal de varios satélites.
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