Vlastnosti příjmu satelitního signálu. Geometrie.

Navzdory tomu, že satelitní televize existuje desítky let a počet předplatitelů po celém světě se měří ve stovkách milionů, při naší práci se často setkáváme s nepochopením vysílací technologie ze strany zákazníků a integrátorů. Někdy se chyby návrhu objeví ve fázi uvádění do provozu a FAIL zmeškané termíny, nepředvídané výdaje a další potíže. Doufáme, že tato série článků pomůže podobným situacím v budoucnu předejít. Tyto články nebudou obsahovat teoretické výpočty – informace, které jsou výhradně užitečné z praktického hlediska.

Paprsky

Myšlenka využití satelitů pro televizní vysílání spočívá v tom, že opakovač ve vesmíru dokáže pokrýt signálem mnohem větší oblast než opakovač umístěný blízko zemského povrchu. Aby ale uživatelé nemuseli používat složité polohovací/sledovací zařízení, musí být satelit vždy ve stejné poloze vzhledem k zemskému povrchu. To znamená mít konstantní souřadnice (zeměpisnou šířku, délku a nadmořskou výšku).
Ze stálosti nadmořské výšky vyplývá, že oběžná dráha musí být kruhová, ze stálosti zeměpisné délky – že doba rotace družice se musí shodovat s periodou rotace Země ve směru rotace planety a z stálost zeměpisné šířky – že družice musí být nad rovníkem (to si lze snadno představit, vzhledem k tomu, že družice musí obíhat kolem středu Země). Taková dráha se nazývá geostacionární. Můžete se podrbat na hlavě, vzpomenout si na školní kurz fyziky a vypočítat parametry takové oběžné dráhy. Nebo si stačí otevřít Wikipedii a zjistit, že poloměr oběžné dráhy je 42 164 km (výška nad povrchem je 35 786 km), rychlost 3,07 km/s.

Vzhledem k tomu, že družice je pro pozorovatele na Zemi nehybná, její poloha se nazývá stálý bod. Zeměpisná šířka pro všechny takové satelity je vždy 0°, takže k označení souřadnic satelitu se obvykle používá pouze jeden parametr – zeměpisná délka. Pokud stojíme čelem k rovníku (jih na severní polokouli), otevře se před námi následující obrázek

Vraťme se k výšinám. Satelit je odstraněn z planety ve vzdálenosti téměř 3 průměrů, což mu umožňuje „vidět“ celou stranu Země přivrácenou k němu s úhlem pohledu pouze asi 18 stupňů. Existují však nuance:

1. Kvůli plochosti Země nelze v extrémních zeměpisných šířkách přijímat signál z družice umístěné na geostacionární dráze. Od 81 stupňů k pólům není orbita vůbec vidět. Ve skutečnosti je již od 75 stupňů obtížné přijímat signál, protože satelit „visí“ tak nízko nad obzorem, že je skryt za přirozenými nebo umělými nepravidelnostmi.
2. Vysílání určitých TV kanálů neprobíhá po celé ploše viditelné ze satelitu, ale je zaměřeno na určitou oblast. Být v dosahu viditelnosti satelitu tedy neznamená schopnost přijímat signál. Být v zóně paprsku znamená pouze to, že je možné přijímat televizní kanály v daném paprsku, ale ne všechny televizní kanály na daném satelitu. Hlavní důvod prostorového oddělení vysílání spočívá v omezeném zdroji rádiových frekvencí. Používá se i polarizační oddělení, ale o tom si povíme až v druhém díle. Prostorové dělení umožňuje použití stejných frekvencí pro vysílání na různá území. Často jsou zde uvalena energetická a zákonná omezení. Zde je příklad takzvané stopy pro oblíbený satelit Eutelsat W4 36E. Měli byste také věnovat pozornost rozdílům v síle signálu v různých částech oblasti pokrytí. Na základě síly signálu můžete vypočítat velikost antény potřebnou pro stabilní příjem.

Antény

Existuje mnoho typů satelitních antén: všesměrové, s pohyblivou vlnou, s fázovým polem, ale zrcadlové se obvykle používají pro příjem satelitní televize – na ně se zaměříme. Tyto antény se tak nazývají proto, že ve svém designu obsahují zrcadlo (reflektor), jehož kovový povrch odráží satelitní signál a zaměřuje jej na konvertor (alias LNB, neboli „hlava“).
Zrcadlové antény se dělí na osově symetrické a offsetové. První mají symetrické zrcadlo a převodník je instalován v ohnisku před ním (anténa s přímým zaostřováním). Lze použít i dvouzrcadlová schémata, kdy je protizrcadlo instalováno v ohnisku hlavního zrcadla a převodník je již v ohnisku. Hlavním problémem takových antén je, že zdroj a jeho upevňovací prvky zakrývají část hlavního zrcadla antény, takže toto schéma se zpravidla používá na anténách s velkým průměrem (od 1,5 metru).
Offsetové antény jsou vyříznuty z parabolického zrcadla. Posuv je posunutý a nezakrývá anténu, což umožňuje výrobu malých antén. Kromě toho jsou offsetové antény instalovány více „vertikálně“ a někdy dokonce s negativním sklonem, například pro příjem signálu z 85E v Moskvě. Díky této poloze jsou méně náchylné na vliv povětrnostních podmínek – hromadění prachu, sněhu nebo námrazy. Velká ofsetová zrcadla se však vyrábějí obtížněji než zrcadla s přímým zaostřováním.

Nelze nezmínit multifeed – speciální držák, který umožňuje nainstalovat několik konvertorů na jedno zrcadlo tak, aby každý z nich byl v ohnisku svého satelitu. Ale bohužel bude možné přijímat signál pouze z blízkých orbitálních pozic a také budete muset hledat kompromis mezi různými směry a obětovat kvalitu signálu.

To znamená,

pokud se rozhodnete postavit anténní sloupek, pak:

1. Najděte místo pro instalaci antény, kde bude možné přijímat požadovaný paprsek z požadovaného satelitu.
2. Ujistěte se, že do vedení satelitní antény nespadají žádné předměty.
3. Určete požadovanou velikost antény. Kupte, namontujte a nakonfigurujte jej na požadovaný satelit.
4. Kromě toho budete potřebovat převodník, ale o tom si povíme v příštím díle.