Ретрансляция сигналов телевидения через искусственные спутники земли

Рассмотрим кратко вопросы, связанные со спутниковым вещанием -передачей телевизионных программ от передающих наземных станций к приемным через активный ретранслятор, размещенный на искусственномспутнике Земли (ИСЗ).

Основной принцип спутникового вещания - использование промежуточного ретранслятора, установленного на ИСЗ, который движется на высокой орбите длительное время без затрат энергии на это движение.

Первые опыты по дальней ретрансляции телевизионных передач с помощью активных ретрансляторов, расположенных на больших высотах над поверхностно Земли, были осуществлены в СССР в 1957 г.

Еще в начале 1937 г. Л. В. Шмаковым было технически обосновано предложение установки активных телевизионных ретрансляторов на самолетах, однако в то время это предложение не было актуальным.

В 1957 году после выполнения большой научно-экспериментальной работы была осуществлена такая ретрансляция телевизионных передач с VI Всемирного фестиваля молодежи и студентов из Москвы в Смоленск, Киев и Минск.

При ретрансляции использовались самолеты типа ЛИ-2 при высоте полета около 4000 м. В дальнейшем, в связи с большими успехами в освоении космического пространства, появилась возможность установки активных ретрансляторов на ИСЗ.

Для спутниковой ретрансляции телевизионных передач в основном используют спутники двух видов: обращающиеся на вытянутых эллиптических орбитах и обращающиеся на геостационарных орбитах.

Применение ИСЗ для телевизионного вещания в СССР началось запуском первого спутника связи типа "Молния-Iм 23 апреля 1965 . г. Впоследствии было запущено еще несколько ИСЗ типа "Молния". Эти спутники обращаются на вытянутых эллиптических орбитах с высотой перигея 500 км и апогея 40 тыс. км.

Плоскость орбиты этих спутников наклонена относительно плоскости земного экватора на 63,4°. Согласно второму закону Кеплера движение ИСЗ на большой высоте, в области апогея, происходит медленно. В это время спутник находится над северным полушарием Земли.

На малой высоте, в области перигея, когда спутник находится над южным полушарием, он движется очень быстро. Период обращения спутников "Молния" составляет 12, ч.

Обслуживание всей территории СССР одним ИСЗ этого типа возможно в течение 8 часов в сутки, поэтому использование трех ИСЗ позволило обеспечить круглосуточную ретрансляцию. Бортовой передатчик ретранслятора, установленного на ЙСЗ "Молния", работает на частоте 3875 МГц с выходной мощностью 40 Вт при частотной модуляции несущей частоты.

Ретрансляция с использованием ИСЗ "Молния" производится по системе "Орбита". Земные приемные станции этой системы - сложные и дорогостоящие сооружения, состоящие из здания с параболической антенной диаметром 12 м. Антенна установлена на полноповоротном опорном устройстве.

В связи с непрерывным движением спутника, относительно земной станций антенна станции должна постоянно перемещаться, обеспечивая ориентирование на ИСЗ. Для этого антенна снабжена устройством программного и ручного наведения, а также комплексом автоматического наведения по максимуму принимаемого сигнала.

Приемное устройство, земной станции "Орбита" для улучшения чувствительности содержит малошумящие охлаждаемые параметрические усилители, блоки усиления и преобразования сигналов изображения с частотной модуляции в амплитудную, блоки регенерации синхросигнала, системы подавления помех и искажений.

Кроме того* имеется аппаратура для приема с ИСЗ сигналов звукового радиовещания и изображения газетных полос. Наконец, все блоки устройства обеспечены двойным резервированием с системами, автоматического контроля и переключения на резерв.

Выходные сигналы телевизионной программы с земной станции "Орбита" передаются к местному телевизионному передатчику, который обеспечивает трансляцию принятой программы для ее приема бытовыми телевизионными приемниками обычного типа с помощью также обычных индивидуальных или коллективных антенн.

Использование сложных и дорогостоящих земных станций "Орбита" в тс время было целесообразно для доставки телевизионных программ в крупные населенные пункты. Строительство же таких станций в населенных пунктах с населением в несколько тысяч человек экономически нецелесообразно. В подобных условиях необходимы более простые и дешевые земные станции.

Для достижения этой цели необходима повышенная мощность передатчика спутникового ретранслятора, что позволяет упростить приемное устройство земной станции, и использование ИСЗ, находящегося на геостационарной орбите, что исключает необходимость непрерывного наведения приемной антенны на ИСЗ.

Еще в 1945 г. английский инженер А. Кларк, известный впоследствии как писатель-фантаст, предложил использовать для спутников связи геостационарную орбиту с периодом обращения 24 ч, которая имеет форму окружности, лежащей .в плоскости земного экватора с высотой над поверхностью земли 35 875 км. Направление вращения ИСЗ совпадает с направлением суточного вращения земли.

Поэтому для земного наблюдателя спутник кажется стоящим неподвижно в определенной точке небесной полусферы. Благодаря этому значительно упрощаются земные приемные установки. Отпадает необходимость в сложной системе постоянного наведения антенны земной станции на спутник с устройством автоматического сопровождения.

Благодаря неизменности расстояния до спутника значительно выше оказывается стабильность уровня входного сигнала. Отсутствует изменение частоты входного сигнала за счет эффекта Доплера.

Связь через геостационарный спутник может осуществляться круглосуточно без перерывов, необходимых для перехода с одного ИСЗ на другой. Эти достоинства обусловили прекращение дальнейших запусков спутников типа "Молния" и строительство земных станций системы "Орбита".

Международным комитетом регистрации частот к 1985 г. было зарегистрировано 128 систем связи через геостационарные спутники, а к 1992 г. для целей связи на геостационарные орбиты выведено еще около 200 ИСЗ. Однако использование геостационарных спутников связано и с. некоторыми трудностями.

Этими спутниками плохо обслуживаются приполярные области, а для выведения их на геостационарную орбиту требуется расположение космодрома на экваторе либо значительно большая мощность ракеты-носителя. Тем не менее эти недостатки окупаются простотой и дешевизной большого числа земных станций.

На основе геостационарные ИСЗ "Экран" и "Горизонт" в нашей стране созданы системы спутниковой телевизионной ретрансляции "Экран-М" и "Москва". Спутник "Экран" размещен на орбите с координатой 99° восточной долготы и оборудован двумя передатчиками, работающими на частотах 714 и 754 МГц дециметрового диапазона. Мощность передатчика достигает 200 Вт.

Сигналы изображения передаются при частотной модуляции несущей с эллиптической поляризацией.

Звуковое сопровождение телевизионной передачи ведется на поднесущей. частоте 6,5 МГц, которая равна разносу несущих изображения и звукового сопровождения при наземном телевизионном вещании. Все это позволило существенно упростить земные телевизионные установки. Серийно выпускается два класса приемных установок.

Приемные устройства I класса повышенного качества и надежности предназначены для доставки программ телевидения к телевизионным передатчикам большой и средней мощности (местные телецентры и мощные наземные ретрансляторы).

Приемные устройства II класса представляют собой упрощенные приемники частотно-модулированных колебаний и предназначены для преобразования принятых сигналов в стандартный телевизионный сигнал с амплитудной модуляцией несущей изображения и частотной модуляцией несущей звукового сопровождения.

Эти устройства рассчитаны на доставку программы либо непосредственно к бытовым телевизорам по кабельной сети (в этом случае устройство является установкой коллективного телевизионного приема), либо к местным наземным ретрансляторам малой мощности.

Выпускается несколько вариантов приемных устройств II класса: станция коллективного приема программ телевидения "Экран-КР-10", станция коллективного приема "Экран-КР-1", станция спутникового телевидения "Экран" и абонентский приемник "Экран".

Станция "Экран-КР-10" предназначена для обслуживания цветным телевизионным вещанием крупных поселков путем формирования стандартного телевизионного сигнала мощностью 10 Вт на частоте одного из метровых каналов с излучением сигнала в эфир для приема бытовыми телевизорами с обычными антеннами.

Станция "Экран-КР-1" предназначена для обслуживания небольших населенных пунктов и отличается от станции "Экран-КР-10" выходной мощностью передатчика, которая составляет 1 Вт.

Радиус действия станции "Экран-КР-10" - 6...7 км, а станции "Экран-КР-1" - 2...2,5 км. Станция спутникового телевидения "Экран" предназначена для обслуживания небольших коллективов телезрителей (метеостанций, геоэкспедиций и т. д.) и формирует стандартный телевизионный сигнал по первому или четвертому каналу уровнем напряжения 1 В для подачи через кабельную распределительную сеть на антенные входы бытовых телевизоров числом до восьми.

Абонентский приемник "Экран" предназначен для подключения к бытовому телевизору и формирует стандартный телевизионный сигнал на одном из метровых каналов уровнем напряжения 40 мВ.

Этот приемник содержит малошумящий дециметровый усилитель высокой частоты, преобразователь на промежуточную Частоту 70 МГц, усилитель промежуточной частоты, амплитудный ограничитель, частотный детектор, с выхода которого снимается сигнал изображения и поднесущая звукового сопровождения.

Они поступают в блок амплитудного модулятора. Здесь сигналы разделяются и преобразуются в стандартный телевизионный сигнал, производится восстановление постоянной составляющей, коррекция предыскажений сигнала изображения, подавляется одна из боковых, полос амплитудно-модулированного сигнала изображения. Габаритные размеры абонентского приемника 440 х 240 х 165 мм, масса 5 кг, питание от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

В связи с часто возникающими вопросами следует заметить, что абонентские приемники "Экран" пока в розничную продажу не поступают, а распределяются по фондам через главные управления снабжения различных министерств и ведомств.

Некоторые радиолюбители, имеющие в своем распоряжении бытовые телевизионные приемники, оснащенные дециметровым селектором каналов, пытаются осуществить непосредственный прием телевизионных- передач от бортового ретранслятора ИСЗ "Экран”, полагая, что для этого достаточно установить эффективную антенну и направить ее в точку небесной полусферы, соответствующую положению ИСЗ.

При этом они упускают из виду, что чувствительность бытового телевизионного приемника недостаточна, что сигнал изображения передается со спутникового ретранслятора при частотной модуляции, а также другие особенности сигнала.

Хотя, в принципе, создание радиолюбительской конструкции приемника, аналогичного абонентскому приемнику "Экран", и возможно, однако эта задача достаточно сложна и может оказаться по плечу только наиболее квалифицированному радиолюбителю, имеющему опыт постройки и налаживания соответствующей аппаратуры, при наличии у него необходимого комплекса измерительных приборов. До настоящего времени описаний и схем радиолюбительской аппаратуры подобного назначения в литературе не появлялось.

В системе спутниковой связи "Москва" задействовано пять ИСЗ типа "Горизонт", размещенных на геостационарной орбите с координатами 14° западной долготы, 53°, 80°, 90° и 140° восточной долготы, которые обеспечивают ретрансляцию программ телевидения из Останкино в различные регионы страны с временным сдвигом от двух до восьми часов.

Передатчики этих ретрансляторов работают на частоте 3675 МГц при выходной мощности 40 Вт, звуковое сопровождение передается на поднесущей 7 МГц. Создана также система "Москва-Глобальная" для ретрансляции программ телевидения на страны Европы, Азии, Африки и Америки.

Никитин В.А., Соколов Б.Б., Щербаков В.Б. - 100 и одна конструкция антенн.

0 1972 Связь
ТВ ретранслятор
Написать комментарий:

cashback