Leseprobe - Christiani

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Anlagen zum Satellitenempfang
Geostationäre Sat-Positionen
W2
F4M
T IIF2
ELSA
T IIELSA
T
EU
EUT
HOT
HOT
HOT
HOT
HOT
5
1
4
2.1
ASTR
BIRD
2
BIRD
3
BIRD
BIRD
BIRD
EUTE
EUT
LSAT
EUT
ELSA
I-F1
ELSA
T I-F
T I-F
4
A 1B
5
ASTR
befindet, sondern mehrere. So befinden sich auf der Position 19,2° Ost nicht ein Astra-Satellit, sondern gleich mehrere (Bild 1). Sie decken den gesamten Frequenzbereich
ab und erlauben den Empfang aller von ihnen abgestrahlten Programme mit einer einzigen Empfangsantenne.
A 1C
Bauteile einer SatellitenempfangsAntennenanlage
ASTR
A 1E
ASTR
A 1F
ASTR
A 1G
ASTR
A 1H
ASTR
A 2C
ASTR
A 1K
Bild 1: Satelliten auf ihrer Orbitalposition (geostationäre
Umlaufbahn)
Damit die Satelliten überhaupt TV- und Rundfunkprogramme ausstrahlen können, müssen sie von Bodenstationen, auch Erdfunkstellen genannt, mit Programmen
versorgt werden. Die Bodenstationen peilen mit einer großen „Schüssel“ und darauf montiertem Speisesystem den
Satelliten an und senden die Programme gebündelt nach
oben zum Satelliten (Uplink). Dieser schickt die Signale
wieder zurück zur Erde (Downlink), allerdings diesmal auf
eine riesige Ausleuchtzone verteilt. Man kann sich dies
so vorstellen, als wenn man mit einer Taschenlampe auf
einen Globus leuchtet. In diesen Ausleuchtzonen, die auch
Footprint genannt werden, kann man die Signale nun mit
einer bestimmten Antennenmindestgröße empfangen.
Zum Außenrand der Ausleuchtzone werden die Signale
schwächer und man muss dann zum Empfang größere
Antennen einsetzen. Die Ausleuchtzonen verschiedener
Satelliten überlappen sich; so ist es möglich, mit einer Antenne zwei Satellitensysteme gleichzeitig zu empfangen.
Zu unterscheiden sind die Einzelteile der Außen- und
Inneneinheit.
Unter Außeneinheit versteht man alle Teile einer Empfangsanlage, die sich außerhalb geschlossener Gebäude
befinden, also Antennenmast, Antenne, SHF-Umsetzer
(LNB) und die Verbindungsleitungen zu den im Gebäude
befindlichen Empfangsgeräten.
Zur Inneneinheit gehören der Multischalter (wenn benötigt), das Verteilnetz, der Satellitenempfänger und der
Fernseher (oder Bildschirm).
Offset-Antenne (Parabolantenne)
SHF-Umsetzer (LNB)
Umschaltmatrix
SAT-Reveiver
Bild 3:
Fernseher
Satellitenempfangsanlage
Zentral- und offsetgespeiste Parabolantenne
Die heutzutage übliche Antennenform ist die Parabolantenne, bestehend aus Metall oder beschichtetem Kunststoff. Im Brennpunkt des Spiegels wird das Speisesystem
(Feedhorn) mit dem Umsetzer montiert. Der Umsetzer
wird auch Low Noise Block Converter (LNB/LNC) genannt,
was so viel wie rauscharme Umsetzergruppe bedeutet.
Den Parabolspiegel gibt es in verschiedenen Ausführungen, die am meisten verbreitete ist die Offsetantenne.
Empfangskopf
Bild 2: Ausleuchtzone des Astra-Satellitensystems
Die Satellitensysteme Astra und Eutelsat sind die wichtigsten in Mitteleuropa. Das Interessante ist, dass sich nicht ein
einzelner Satellit auf den jeweiligen Positionen im Weltall
offset gespeist
Bild 4:
Empfangskopf
zentral gespeist
Parabolspiegel, offset- und zentralgespeist
Anlagen zum Satellitenempfang
Im Gegensatz zu der zentralgespeisten Antenne „schaut“
der Spiegel der Antenne nicht direkt zum Satelliten, sondern weist eine erhebliche Winkelabweichung auf. Der
typische Offsetwinkel handelsüblicher Offset-Parabolantennen liegt bei ca. 25°.
Der Vorteil dieser Antennenform liegt vor allem in den
günstigeren Abmessungen.
Aufgabe 1:
Im Winter kommt ein weiterer Vorteil der OffsetParabolantenne zum Tragen.
Überlegen Sie bitte, welcher Vorteil dies ist.
Die Parabolantenne erreicht einen wesentlich größeren
Gewinn als die für den terrestrischen Empfang verwendeten Yagi-Antennen. Der Antennengewinn ist vereinbarungsgemäß das Verhältnis der Empfangsleistung einer
Antenne in ihrer Hauptempfangsrichtung zur Empfangsleistung eines  / 2-Dipols am selben Montageort.
Bereits eine kleine Parabolantenne mit nur 30 cm Durchmesser erreicht bereits eine Leistungserhöhung um den
Faktor 1000 (30 dB).
Durchmesser
Gewinn
Durchmesser
Gewinn
55 cm
34,0 dB
120 cm
41,0 dB
60 cm
35,0 dB
150 cm
43,0 dB
80 cm
37,5 dB
180 cm
44,5 dB
90 cm
38,5 dB
220 cm
46,0 dB
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Der LNB führt nun Verstärkungen und Filterungen an dem
empfangenen Signal durch. Der jetzt zur Verfügung stehende Frequenzbereich ist identisch mit dem vom Satellit
abgestrahlten.
Dieser Frequenzbereich eignet sich jedoch sehr schlecht,
um mittels eines Antennenkabels weitergeführt zu werden. Die auftretenden Verluste wären dermaßen hoch,
dass bei Verwendung von handelsüblichem Koaxialkabel
bereits nach wenigen Metern das Signal sehr stark gedämpft würde. Die Dämpfung ist – wie bereits bekannt
– frequenzabhängig. Der LNB setzt nun die empfangene
Frequenz auf einen niederen Frequenzbereich um, der
problemlos mittels Antennenkabel weitergeführt werden
kann. Dazu wird im LNB eine separate Frequenz erzeugt,
die LOF – Lokaloszillatorfrequenz (9,75 GHz), die die empfangene Frequenz in den Bereich 950–2 150 MHz heruntermischt.
Bild 5:
Low Noise Block Converter (LNB)
Die am Ausgang des LNBs zur Verfügung stehende Frequenz kann man auch recht einfach berechnen:
Eingangsfrequenz – LOF = Ausgangsfrequenz
(z. B: 11,230 GHz – 9,75 GHz = 1,48 GHz = 1 480 MHz)
Auf die Ausgangsfrequenz muss dann das Empfangsteil
des Satellitenreceivers eingestellt werden.
Das Empfangssystem LNB besteht aus dem Feed-Horn,
dem SHF-Filter, der Polarisationsweiche und den SHFUmsetzern (Bild 7, → S. 8).
Tabelle 1: Gewinn von Parabolantennen
Polarizer
Die empfangenen Pegel hängen neben der Größe der
Antenne natürlich auch vom Standort ab. Innerhalb des
„Fooprint“ (Bild 2, → S. 6) ergeben sich Bereiche mit unterschiedlichen Leistungspegeln. Man nennt diese Pegel EIRP
(Equivalent Isotropically Radiated Power), sie werden in
eine Landkarte eingetragen und ermöglichen die Abschätzung der Leistungsflussdichte am Empfangsort.
Damit möglichst viele Programme in einem Frequenzbereich übertragen werden können, erfolgt eine Abstrahlung vom Satelliten in verschiedene Polarisationsebenen.
Für die Astra- und Eutelsat-Satelliten spricht man von der
vertikalen und horizontalen Polarisationsebene, d. h., die
Programme werden horizontal oder um 90° versetzt, also
vertikal abgestrahlt.
SHF-Umsetzer (LNB)
Die rauscharme Umsetzergruppe (Low Noise Block Converter) ist das Herz der Satellitenempfangsanlage. Die vom
Satellit abgestrahlten Signale werden von der Parabolantenne aufgefangen und dem Eingang des LNBs zugeführt.
Innerhalb der Polarisationsebenen unterscheidet man
nochmal zwischen dem sog. Low-Band und dem HighBand. Im Low-Band werden alle analogen Programme in
der Fernsehnorm PAL übertragen, während im High-Band
die digitalen Programme in dem Standard MPEG zur Erde
gesendet werden.