Текст книги "Антенны"

Как выбрать спутниковую антенну

Спутниковая тарелка в сознании широких слоев населения по праву олицетворяет всю спутниковую приемную систему. Конечно, на самом деле любая телевизионная спутниковая система состоит из многих частей, хотя антенна совершенно объективно является чуть ли не самой важной ее деталью. И трудно не согласиться с тем, что антенна – самый большой и заметный элемент приемной системы.

Прежде чем говорить о том, как выбрать спутниковую антенну, необходимо определить, для работы в составе какой приемной спутниковой системы она предназначается. То есть, выбирая спутниковую антенну (как, впрочем, и другие компоненты приемной системы), необходимо ответить на несколько вопросов:

• В зоне покрытия каких спутников вы проживаете, то есть какие спутники вы в принципе можете принимать?

• Какие каналы вас интересуют и какой, исходя из этого, спутник вы хотите смотреть?

• Имеется ли возможность расположить антенну так, чтобы ничего не закрывало направление на спутник?

• Хотите ли вы смотреть один или несколько спутников?

• Какие финансовые средства вы можете вложить в это дело?

Ответить на первые два вопроса вам помогут в любой фирме, занимающейся спутниковым телевидением в вашем городе.

При заказе спутниковой антенны вам следует учесть то, что антенны для дома и офиса должны быть разными, ведь вам необязательно иметь дома суперскоростную, мощную, многоканальную антенну, вам будет вполне достаточно офсетной. Хотя сейчас есть много других принципов построения наземных спутниковых антенн.

Не следует также забывать, что размер антенны, необходимый для приема программ с того спутника, на который вы решили настроить свою антенну, будет зависеть от вашего географического положения. Это связано с тем, что диаметр антенны связан с уровнем мощности сигнала, принимаемого со спутника в вашей местности.

Уровень сигнала можно определить по карте покрытия, которая является проекцией на географическую карту местности диаграммы направленности передаваемого на Землю сигнала и представляет собой замкнутые кривые, очерчивающие границы по уровню мощности принимаемого сигнала. Значения мощности приводятся в дБВт. К сожалению, нередко публикуемые официально карты покрытия являются ожидаемыми, а не реально измеренными. Более того, не все каналы со спутника идут одинаково хорошо.

Значит, необходимо выбирать размер антенны с некоторым запасом, чтобы слабое ухудшение сигнала, вызванное, например, атмосферными явлениями, не приводило к сильному ухудшению телевизионного изображения.

Поэтому все же самый безопасный метод – обратиться в фирму, занимающуюся установкой спутниковых систем в вашем городе, и уточнить, насколько хорошо принимаются в вашем регионе интересующие вас каналы и какой диаметр антенны для этого необходим.

При покупке антенны необходимо обратить особое внимание на надежность элементов подвески и кронштейна, на который она будет смонтирована, а также на крепеж. Это особенно важно, если антенна будет установлена на высоком или ветреном месте. Кронштейн обычно закрепляют при помощи специальных саморасклинивающихся болтов. Стоит обратить внимание на размер кронштейна: его конструкция должна позволять вам направить антенну в нужном направлении (и при этом не упереться в стену краем зеркала), особенно это важно для полярных систем, настроенных на прием нескольких различных спутников.

Установка, спутниковых антенн

Устанавливая спутниковую антенну, следует строго учитывать регион. Нужно убедиться, что фирма, выбранная для осуществления работ по установке спутниковой антенны, имеет соответствующие лицензии, чтобы вашу антенну потом не демонтировал ЖЭК.

Если же вы решили самостоятельно установить и настроить спутниковую антенну, то вам будут полезны приведенные ниже рекомендации («Телеспутник», № 7, 1999).

Итак, рассмотрим особенности установки и настройки спутниковой приемной системы для Ku-диапазона (10,7-12,7 ГГц), в котором работают все основные спутники телевизионного вещания.

Выбор места установки спутниковой антенны. Необходим открытый обзор от точки установки на спутник. Приему сигнала мешают любые препятствия (чаще всего дома или деревья) на линии, соединяющей антенну и спутник. Кроме того, антенна должна быть в легкодоступном для вас месте, что особенно важно в момент ее настройки, и недоступном для других, чтобы невозможно было легко вывести ее из строя, поскольку, к сожалению, до сих пор встречаются акты вандализма в отношении спутниковых антенн.

Кроме этого при выборе места установки антенны необходимо учитывать, что все спутники телевизионного вещания расположены в направлении от югозападного до юго-восточного. Причем наиболее высоко над горизонтом расположены спутники, находящиеся прямо на юге (цвет. вкладка 9).

Монтаж и установка антенны. Антенну следует собирать согласно инструкции по сборке. Опора антенны жестко закрепляется в выбранной точке. При установке на балконе или лоджии загородку сверлят насквозь и прикрепляют опору обычными длинными болтами большого диаметра. При установке на стене в ней сверлят отверстия и используют саморасклинивающиеся анкерные болты.

При сборке антенны особое внимание нужно уделить тому, чтобы не повредить параболическое зеркало. Отклонения от формы даже в несколько миллиметров приводят к заметному падению уровня сигнала и ухудшению изображения.

Важно также установить срез облучателя конвертора точно в фокусе антенны. Положение конвертора обычно задается конструкцией держателя, но допускает люфт в несколько сантиметров. Точное положение конвертора можно определить экспериментально путем перемещения его в держателе с одновременной оценкой качества картинки на экране. Это, конечно, возможно, если конвертор будет доступен после установки антенны на место, а не «повиснет» в воздухе в полутора метрах от стены, загородившись от вас зеркалом антенны. Можно предложить два способа. Вы можете узнать точное положение конвертора у продавца вашей системы, а можете провести «тренировочную» установку в доступном месте и, определив точное положение конвертора, переставить антенну на окончательно выбранное место.

Иногда значение имеет не только точная установка конвертора в фокусе антенны, но и правильное положение относительно оси вращения конвертора. Обычно каждый конвертор (имеются в виду конверторы, монолитно объединенные с поляризатором и облучателем, которые используются для установки антенны на один спутник) имеет метку «верх», которая связана с положением встроенного поляризатора (соответствует вертикальной поляризации). Однако точно вверх эта метка должна смотреть только на географической долготе спутника. Если вы устанавливаете антенну западнее или восточнее, чем расположен спутник, то конвертор нужно повернуть в держателе вокруг своей оси (цвет. вкладка 10). Углы поворота конвертора в зависимости от географической широты и разницы между долготой места установки и спутника приведены на графике (рис. 67). Влияние положения спутника на качество приема тем заметнее, чем южнее (ближе к экватору) вы находитесь и чем дальше от вас (ниже над горизонтом) находится спутник. Заметим, что для многих современных мощных спутников, расположенных не слишком низко над горизонтом, этим эффектом можно пренебречь из-за запаса по мощности их сигнала. Однако если вы «ловите» сигналы на пределе возможностей вашей приемной системы, то правильный угол поворота конвертора может дать существенный вклад в улучшение качества изображения.

Рис. 67

Не имеет значения это правило и для конверторов, предназначенных для приема спутниковых сигналов с круговой поляризацией, например, для популярного пакета программ НТВ-Плюс. На таких конверторах метка отсутствует, и устанавливать их можно любым удобным способом.

Заметим, что если вы дополняете свою аналоговую систему для приема спутникового телевидения цифровым ресивером, то ваш старый конвертор может не подойти. Конверторы для приема цифрового телевидения характеризуются большей стабильностью частоты гетеродина, чем старые модели, предназначенные для приема аналоговых сигналов. Они обычно маркируются надписью «Digital». Все выпускаемые сейчас конверторы подходят для приема цифрового телевидения. Конверторы без такой надписи, произведенные несколько лет назад, могут подойти для приема цифрового телевидения, а могут и не подойти. Если у вас такой конвертор, то можно сначала попробовать принять цифровые сигналы на него. Если прием окажется невозможным, то конвертор придется заменить.

Установка угла места и азимута. Выставите угол места антенны, что достаточно просто сделать для прямофокусных антенн. Для этого можно воспользоваться специальным угломерным прибором или элементарными приспособлениями – отвесом и транспортиром. Затем с помощью компаса наведите антенну в азимутальном направлении.

Вычислить углы места и азимуты, зная орбитальную позицию спутника и координаты точки установки антенны, можно по соответствующим формулам или при помощи компьютерной программы SATTV, которую можно скачать по адресу: http://www.telesputnik.ru/equipment/sattv.html. Для примера мы приводим значения угла места и азимута для некоторых городов Украины для спутников Hot Bird 13° восточной долготы (табл. 3).

Таблица 2

Заметим, что точная предварительная установка угла места для офсетной антенны является достаточно сложной задачей. Дело в том, что офсетная антенна как бы вырезана из параболоида вращения немного сбоку от его центра. Поэтому направление, совпадающее с осью параболоида вращения на офсетной антенне, не зная ее конструктивных параметров, определить фактически невозможно. Для каждой конкретной конструкции офсетной антенны должен быть известен угол между плоскостью среза этой антенны и плоскостью среза центрофокусной антенны, направленной в ту же точку. Измерить его на готовой антенне очень сложно, а узнать обычно можно только из документации производителя антенны. Очень приближенно можно считать, что на территории бывшего СССР большинство видов полярных антенн нужно устанавливать так, чтобы плоскость среза зеркала антенны была примерно вертикальна. Дело в том, что углы места для наиболее популярных спутников, принимаемых на европейской части бывшего СССР, находятся в диапазоне 20-300. А характерные углы для офсетных антенн, о которых мы говорили выше, лежат в этом же диапазоне.

Подключение аппаратуры. Конвертор соединяется с ресивером коаксиальным кабелем. Обращаем ваше внимание на то, что кусок кабеля нужно сразу отмерять с учетом окончательного пути его прокладки с запасом на все изгибы и повороты и возможные перемещения телевизора внутри ваших комнат. Для подключения кабеля к разъему используются так называемые F-коннекторы, которые надеваются на кабель без пайки (цвет. вкладка 11).

Для настройки вам нужно иметь возможность одновременно перемещать антенну в вертикальном и горизонтальном направлении и видеть экран телевизора. Поэтому подключение аппаратуры нужно производить рядом с антенной.

При подсоединении спутниковой антенны к телевизору необходимо изучить инструкцию по технической эксплуатации телевизора и только после этого приступить к подключению.

Окончательная настройка антенны. Затяните винты, регулирующие перемещение антенны в азимутальном и угломестном направлениях таким образом, чтобы иметь возможность с некоторым усилием перемещать антенну вверх-вниз и вправо-влево, а без приложения усилий антенна оставалась бы неподвижной. После этого начните систематически сканировать небо вокруг выбранной вами точки прицеливания. Если вы используете аналоговый ресивер и выполнили все предыдущие пункты верно, то в конце концов вам удастся «поймать» на экране телевизора зашумленную телевизионную картинку. Убедившись, что вы поймали необходимый вам спутник, а не один из соседних, проведите «тонкую» подстройку, основываясь на качестве телевизионного изображения.

Здесь может быть полезен измеритель уровня сигнала – так называемый сатметр. Однако если у вас его нет, не расстраивайтесь. В большинстве случаев для наиболее популярных спутников антенну можно вполне качественно настроить и без него.

Заметим, что грубую настройку имеет смысл проводить по самому мощному каналу, а окончательную точную настройку – по самому слабому. Убедившись, что улучшить картинку больше нельзя, затяните окончательно весь крепеж на антенне, проложите кабель от антенны к месту просмотра и установите всю аппаратуру в стойке под телевизором.

В случае цифрового ресивера выполнить эту операцию значительно сложнее. Дело в том, что аналоговый прием имеет очень широкий диапазон уровней входных сигналов – от того состояния, когда что-то становится видно сквозь помехи, до идеального приема. Причем аналоговый приемник отрабатывает изменение входного сигнала мгновенно, меняя соответственно картинку на экране. Цифровой прием характеризуется пороговым характером появления изображения. Переходный этап, когда изображение дрожит и срывается, имеет очень узкий диапазон уровней входного сигнала. Положение осложняется еще и тем, что цифровой ресивер не сразу «схватывает» картинку. Ему даже при достаточном уровне входного сигнала необходимо несколько секунд для обработки изображения.

Поэтому можно предложить следующие варианты настройки системы с цифровым ресивером. Во-первых, можно одолжить где-нибудь аналоговый ресивер для настройки. На наиболее популярных спутниковых группировках, таких как Hot Bird 1–5, Галс-1,2/ Бонум-1, Astra A-G, Thor-1-3/Intelsat-707, в настоящее время существуют как цифровые, так и аналоговые телевизионные каналы. После настройки антенны «по аналогу» можно подключать цифровую аппаратуру.

Если аналоговый ресивер взять негде, то остается вариант настройки по измерителю уровня сигнала. При этом необходимо помнить, что сатметр можно подключать к конвертору отрезком кабеля длиною до 10 метров. При кабеле в несколько десятков метров сатметр не применяется. Существуют различные модели цифровых спутниковых ресиверов со встроенным измерителем уровня цифрового сигнала.

В случае настройки по уровню сигнала особое значение приобретает точная установка азимута. Спутники на геостационарной орбите расположены через несколько градусов. Поэтому, настроившись по уровню сигнала не на тот спутник и выставив параметры цифрового сигнала (частоту, SR, FEC), вы ничего не увидите, а понять, что именно вы настроили неправильно, будет очень сложно.

Значительно расширит ваши возможности приемная спутниковая установка с системой позиционирования на разные спутники. Такая система позволяет принимать до 100 и более аналоговых каналов и еще большее количество цифровых.

Рассмотрим конструкцию антенны, которая может настраиваться на несколько спутников. Такая антенна отличается конструкцией подвески, которая, как уже упоминалось выше, называется «полярная». Эта подвеска была изобретена для астрономических инструментов и имеет такое название потому, что ось, вокруг которой вращается зеркало антенны, параллельна оси вращения Земли. А она, как известно, направлена на Полярную звезду.

В данной конфигурации угол подъема полярной оси примерно равен по абсолютной величине географической широте точки установки антенны. Поправка «примерно» возникает из-за того, что Земля имеет не идеально шарообразную форму, а приплюснутую со стороны полюсов. Угол места выбирается из расчета направленности оси антенны параллельно экваториальной плоскости. Для разворота оси антенны в направлении на спутники, находящиеся на геостационарной орбите, используется так называемая поправка, или угол деклинации.

Выбор места для установки антенны с позиционированием. Все рекомендации по выбору места для антенны с фиксированным положением справедливы и для антенны с позиционированием. Более того, они становятся еще более жесткими. Чем больше вы хотите увидеть спутников, тем более открытым должен быть горизонт перед антенной. Кроме того, ничто не должно препятствовать вращению самой антенны в процессе позиционирования.

Монтаж и установка антенны. Все рекомендации по сборке антенны также справедливы – за исключением замечания об угле поворота конвертора. Дело в том, что в случае позиционирования антенны на несколько спутников для каждого из них плоскости поляризации развернуты под своим углом. Поэтому в данном случае используется магнитный поляризатор с токовой регулировкой плоскости поляризации. Такой поляризатор вставляется в волноводный тракт между облучателем и самим поляризатором.

Заметим, что возможность управления магнитным поляризатором предусмотрена только в ряде аналоговых ресиверов. Нам пока не известны модели цифровых ресиверов, предназначенных для управления магнитным поляризатором. Поэтому если вы дополняете вашу систему с аналоговым ресивером с встроенным или внешним позиционером цифровым ресивером, то целесообразно оставить функции позиционирования и управления магнитным поляризатором за аналоговым ресивером, а при помощи цифрового ресивера осуществлять только выбор программ. При этом возникает много особенностей, связанных с управлением конвертором.

Предварительная установка углов. О том, как предварительно должны быть выставлены углы подъема полярной оси, угол места и угол деклинации, мы написали выше. Очень важно установить строго вертикально ось, вокруг которой поворачивается антенна, чтобы траектория движения вращающейся антенны была как можно ближе к дуге, на которой расположены спутники над горизонтом. Не менее важно установить вертикально так называемый «стакан» – часть подвески, которая надевается непосредственно на отрезок трубы, являющейся осью, вокруг которой вращается антенна. Опытные установщики при очень точно выполненных предварительных установках умудряются практически сразу добиться того, что почти точно «попадают» в дугу, на которой расположены спутники. Сигналы с них видны сразу после подключения аппаратуры, и настройки антенны фактически не требуется.

Подключение аппаратуры. Рекомендации по подключению аппаратуры в общем повторяют вышеизложенные. Возникает только одно дополнение. Для управления актуатором прокладываются четыре электрических провода и для управления поляризатором еще два или три в зависимости от типа поляризатора. На антенне они подключаются к клеммам актуатора и поляризатора, а на ресивере – к соответствующим клеммам по инструкции к ресиверу. Эти провода проводятся параллельно сигнальному коаксиальному кабелю. Сейчас обычно используются специальные кабели, где в единой изолирующей оболочке проложены сигнальный коаксиальный кабель и семь одиночных электрических проводов. В последнее время появились модели актуаторов, управляемых по сигнальному кабелю без подключения дополнительных проводов.

Окончательная настройка антенны. Если после монтажа, установки углов и подключения аппаратуры вы сразу же не увидели сигнала ни с одного из спутников хотя бы в очень плохом качестве, то это означает, что вы где-то неправильно выставили углы. В этом случае вам, скорее всего, не удастся с приемлемой точностью совместить траекторию движения антенны с дугой, на которой расположены геостационарные спутники. Следовательно, нужно внимательно проверить начальные установки.

Если же вы все-таки что-то видите, то переходите к точной настройке антенны. По сравнению с настройкой фиксированной антенны ваша задача существенно усложняется. Вместо двух степеней свободы – азимута и угла места – вы имеете три: азимут, угол места и поправка (угол деклинации). Возможные отклонения от правильной настройки приведены на рис. 68. Какое из отклонений имеет место в вашем случае, обычно определяется по трем спутникам – центральному и крайним западному и восточному. Опытные установщики для определения направления, в котором нужно сдвинуть антенну для улучшения сигнала, просто отгибают соответствующий край зеркала антенны на несколько сантиметров (но так, чтобы после снятия нагрузки зеркало антенны приняло первоначальную форму за счет своих упругих свойств) и следят за изменениями сигнала.

Рис. 68

Отдельной серьезной задачей является программирование позиционера на все необходимые вам спутники и программирование ресивера на телевизионные каналы, соответствующие этим спутникам. Заметим, что число каналов для такой системы может превышать 100 и программирование превращается в отдельную задачу, занимающую иногда до нескольких часов.

Настройка такой системы только с цифровым ресивером без аналогового теоретически возможна, но практически доступна только специалистам со специальной измерительной аппаратурой. Интересным является вариант цифроаналогового ресивера со встроенным позиционером. Такой аппарат является универсальным прибором, позволяющим принимать фактически все, что возможно принять в режиме free-to-air, то есть в некодированном виде. В настоящее время нам известен только один такой прибор, выпускаемый гонконгской фирмой Praxis.

Мы рекомендуем самостоятельно устанавливать фиксированную антенну всем тем, кто имеет инженерные способности на самом среднем уровне. То есть сделать это может большинство людей. Антенну с позиционированием самостоятельно установить и настроить значительно сложнее. Мы можем рекомендовать самостоятельное осуществление такой установки только лицам с ярко выраженными способностями к техническому творчеству.