ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
Что собой представляет электромагнитная волна, легко представить на следующем примере. Если на водную гладь бросить камушек, то на поверхности образуются расходящиеся кругами волны. Они движутся от источника их возникновения (возмущения) с определенной скоростью распространения.
Для электромагнитных волн возмущениями являются передвигающиеся в пространстве электрические и магнитные поля. Меняющееся во времени электромагнитное поле обязательно вызывает появление переменного магнитного поля, и наоборот. Эти поля взаимно связаны.
Основным источником спектра электромагнитных волн является звезда Солнце. Часть спектра электромагнитных волн видит глаз человека. Этот спектр лежит в пределах 380. 780 нм (рис. 1.1). В области видимого спектра глаз ощушает свет по-разному.
Электромагнитные колебания с различной длиной волн вызывают ощущение света с различной окраской.
Часть спектра электромагнитных волн используется для целей радиотелевизионного вешания и связи. Источник электромагнитных волн — провод (антенна), в котором происходит колебание электрических зарядов. Процесс формирования полей, начавшийся вблизи провода, постепенно, точку за точкой, захватывает все пространство. Чем выше частота переменного тока, проходящего по проводу и порождающего электрическое или магнитное поле, тем интенсивнее создаваемые проводом радиоволны заданной длины.
Поляризация спутникового сигнала
Электромагнитные волны имеют следующие основные характеристики.
1. Длина волны lв, — кратчайшее расстояние между двумя точками в пространстве, на котором фаза гармонической электромагнитной волны меняется на 360°. Фаза — это состояние (стадия) периодического процесса (рис. 1.2).
В наземном телевизионном вешании используются метровые (MB) и дециметровые волны (ДМВ), в спутниковом — сантиметровые волны (СМ). По мере заполнения частотного диапазона СМ будет осваиваться диапазон миллиметровых волн (Ка-bаnd).
2. Период колебания волны Т— время, в течение которого происходит одно полное изменение напряженности поля, т. е. время, за которое точка радиоволны, имеющая какую-то фиксированную фазу, проходит путь, равный длине волны lв.
3. Частота колебаний электромагнитного поля F (число колебаний поля в секунду) определяется по формуле
Единицей измерения частоты является герц (Гц) — частота, при которой совершается одно колебание в секунд . В спутниковом вещании приходится иметь дело с очень высокими частотами электромагнитных колебаний измеряемых в гигагерцах.
Для спутникового непосредственного телевизионного вещания (СНТВ) по линии Космос — Земля используются диапазон C-band low и часть диапазона Кu (10,7. 12,75 ГГи). Верхняя часть этих диапазонов применяется для передачи информации по линии Земля — Космос (табл. 1.1).
4. Скорость распространения волны С—скорость последовательного распространения волны от источника энергии (антенны).
Скорость распространения радиоволн в свободном пространстве (вакууме) постоянна и равна скорости света С= 300 000 км/с. Несмотря на такую высокую скорость, электромагнитная волна по линии Земля — Космос — Земля проносится за время 0,24 с. На земле радиотелевизионные передачи можно практически мгновенно принимать в любой точке. При распространении в реальном пространстве, например -в воздухе, скорость движения радиоволны зависит от свойств среды, она обычно меньше С на величину коэффициента преломления среды.
Частота электромагнитных волн F, скорость их распространения С и длина волны л связаны соотношением
lв=C/F, а так как F=1/T , то lв=С*T.
Подставляя значение скорости С= 300 000 км/с в последнюю формулу, получаем
Для больших значений частот длину волны электромагнитного колебания можно определить по формуле lв(м)=300/F(МГц) Зная длину волны электромагнитного колебания, частоту определяют по формуле F(МГц)=300/lв(м)
5. Поляризация радиоволн. Электрическая и магнитная составляющие электромагнитного поля соответственно характеризуются векторами Е и Н, которые показывают значение напряженностей полей и их направление. Поляризацией называется ориентировка вектора электрического поля Е волны относительно поверхности земли (рис. 1.2).
Вид поляризации радиоволн определяется ориентировкой (положением) передающей антенны относительно поверхности земли. Как в наземном, так и в спутниковом телевидении применяется линейная поляризация, т. е. горизонтальная Н и вертикальная V (рис. 1.3).
Радиоволны с горизонтальным вектором электрического поля называют горизонтально поляризованными, а с вертикальным — вертикально поляризованными. Плоскость поляризации у последних волн вертикальна, а вектор Н (см. рис. 1.2) находится в горизонтальной плоскости.
Если передающая антенна установлена горизонтально над поверхностью земли, то электрические силовые линии поля также будут расположены горизонтально. В этом случае поле наведет наибольшую электродвижущую силу (ЭДС) в гори-
Рис 1.4. Круговая поляризация радиоволн:
LZ— левая; RZ— правая
зонтально расположенной приемной антенне. Следовательно, при Н поляризации радиоволн приемную антенну необходимо ориентировать горизонтально. При этом приема радиоволн на вертикально расположенную антенну теоретически не будет, так как наведенная в антенне ЭДС равна нулю. И наоборот, при вертикальном положении передающей антенны приемную антенну также необходимо расположить вертикально, что позволит получить в ней наибольшую ЭДС.
При телевизионном вещании с искусственных спутников Земли (ИСЗ) кроме линейных поляризаций широко используется круговая поляризация. Связано это, как ни странно, с теснотой в эфире, так как на орбитах находится большое количество спутников связи и ИСЗ непосредственного (прямого) телевизионного вещания.
Часто в таблицах параметров спутников дают сокращенное обозначение вида круговой поляризации — L и R. Круговую поляризацию радиоволн создает, например, коническая спираль на облучателе передающей антенны. В зависимости от направления намотки спирали круговая поляризация оказывается левой или правой (рис. 1.4).
Соответственно в облучателе наземной антенны спутникового телевидения должен быть установлен поляризатор, который реагирует на круговую поляризацию радиоволн, излучаемых передающей антенной ИСЗ.
Рассмотрим вопросы модуляции высокочастотных колебаний и их спектр при передаче с ИСЗ. Целесообразно это сделать в сравнении с наземными вещательными системами.
Разнос между несущими частотами сигналов изображения и звукового сопровождения составляет 6,5 МГц, остаток нижней боковой полосы (слева от несущей изображения) — 1,25 МГц, а ширина канала звукового сопровождения — 0,5 МГц
(рис. 1.5). С учетом этого суммарная ширина телевизионного канала принята равной 8,0 МГц (по стандартам D и К, принятым в странах СНГ).
Передающая телевизионная станция имеет в своем составе два передатчика. Один из них передает электрические сигналы изображения, а другой — звуковое сопровождение соответственно на разных несущих частотах. Изменение какого-то параметра несущего высокочастотного колебания (мощности, частоты, фазы и др.) под воздействием колебаний низкой частоты называется модуляцией.
Используются два основных вида модуляции: амплитудная (AM) и частотная (ЧМ). В телевидении сигналы изображения передаются с AM, а звуковое сопровождение — с ЧМ. После модуляции электрические колебания усиливаются по мощности, затем поступают в передающую антенну и излучаются ею в пространство (эфир) в виде радиоволн.
8 наземном телевизионном вещании по ряду причин невозможно применить ЧМ для передачи сигналов изображения. На СМ места в эфире значительно больше и такая возможность существует. В результате спутниковый канал (транспондер) занимает полосу частот в 27 МГц.
Преимущества частотной модуляции сигнала поднесущей:
меньшая по сравнению с AM чувствительность к помехам и шумам, низкая чувствительность к нелинейности динамических характеристик каналов передачи сигналов, а также стабильность передачи на далекие расстояния. Данные характеристики объясняются постоянством уровня сигнала в каналах передачи, возможностью проведения частотной коррекции предыскажений, благоприятно влияющих на отношение сигнал/шум, благодаря чему ЧМ можно значительно снизить мощность передатчика при передаче информации на одно и то же расстояние. Например, в наземных вещательных системах для передачи сигналов изображения на одной и той же телевизионной станции используются передатчики в 5 раз большей мощности, чем для передачи сигналов звукового сопровождения.
Вернуться к оглавлению Части 2
08.07.09
Внимание!
На сайте новинка — GSM сигнализация!
Чтобы знать о поступлении новых схем на сайт, подпишитесь на новости сайта:
| Подписаться |
Источник: www.electroscheme.ru
Полярность модуляции радиосигнала изображения
Радиосигнал изображения может иметь позитивную или негативную полярность в зависимости от полярности модулирующего ТВ сигнала (рис. 2.2). В большинстве стран принята негативная полярность модуляции, при которой максимальная амплитуда несущей частоты соответствует уровню сигнала синхронизации, а минимальная — уровню белого. В этом случае:
- а) передатчик излучает в среднем существенно меньшую мощность, так как по статистике в вещании преобладают светлые сцены и поэтому огибающая AM несущей изображения прижимается к временной оси (см. рис. 2.2, а и б);
- б) импульсные помехи чаще проявляются в виде темных точек и визуально менее заметны;
- в) повышается помехоустойчивость системы синхронизации из-за того, что при передаче сигнала синхронизации передатчик излучает максимальную (пиковую) мощность,
- г) облегчается построение АРУ приемников; в качестве опорного сигнала АРУ используется сигнал синхронизации разверток приемников, так как он не зависит от содержания изображения. Опорный сигнал при негативной полярности соответствует максимальному размаху несущей, и поэтому для его выделения можно использовать простые устройства.
В телевизионном вешании не допускается 100%-ная модуляция. Для черно-белого телевидения остаточный уровень непромодулированной несущей составляет 15 %, а для цветного вещания — 7 %.
Поляризация волн электромагнитного излучения
Поляризация волн — определенная ориентировка вектора электрического поля радиоволны. Если вектор электрического поля ориентирован по отношению к поверхности земли вертикально -вертикальная поляризация, а если горизонтально — горизонтальная.
Согласно ГОСТ 7845—92 допускается использовать горизонтальную или вертикальную поляризацию волн электромагнитного излучения ТВ радиопередатчика. Преимущество отдается горизонтальной поляризации, так как в этом случае наблюдается несколько меньшее воздействие промышленных помех. Однако, при наличии взаимных помех между радиопередатчиками использование вертикальной поляризации дает возможность уменьшить взаимные помехи не менее чем на 10 дБ.
Источник: bstudy.net
Вертикальная поляризация спутниковой антенны
Электромагнитная волна, распространяющаяся в пространстве от передающей антенны спутника, до антенны наземной станции, характеризуется поляризацией, то есть ориентацией вектора напряженности электрического поля относительно поверхности Земли. Таким образом, кроме частотного диапазона, спутниковый сигнал, различаются видом поляризации сигнала .
10. 13. Антенны вертикальной поляризации
Практически любая антенна для приема радиоволн с горизонтальной поляризацией может осуществлять прием радиоволн с вертикальной поляризацией. Для этого ее следует повернуть по отношению к поверхности земли из обычного положения на 90°. Например, вибраторы антенн типа «Волновой канал» необходимо установить перпендикулярно поверхности земли. Однако существует ряд особенностей установки антенн на мачте в случае приема радиоволн с вертикальной поляризацией.
В связи с тем что фидер приемной антенны, провод заземления и металлическая мачта, на которой она установлена, расположены обычно перпендикулярно поверхности земли, в них наводятся токи от приходящей вертикально поляризованной волны. Эти токи создают вторичное электромагнитное излучение (поле), которое изменяет электромагнитное поле, наведенное в точке приема вертикально поляризованной антенной телевизионного передатчика. Это может привести к искажению диаграммы направленности приемной антенны, изменению ее входного сопротивления и другим нежелательным явлениям. Установка приемной антенны на мачте, прокладка фидера и провода заземления требуют принятия мер, устраняющих или снижающих влияние металлических частей на поле антенны, которая принимает вертикально поляризованные волны.
Если мачта антенны деревянная, несущую стрелу можно крепить к ней в центре тяжести антенны. Однако фидер и провод заземления нельзя прокладывать по мачте, подводя их непосредственно к активному вибратору. Для прокладки
фидера и провода заземления необходим так называемый «хвостовик», который отдалит вертикальные части фидера и заземления от антенны (рис. 10. 50). Длина «хвостовика» должна выступать за рефлектор антенны на расстояние не менее 1/10 средней длины волны принимаемого канала.
Если мачта металлическая, стрелу антенны необходимо отдалить от мачты с помощью деревянной вставки на расстояние не менее 1/3 средней длины волны канала (рис. 10. 51). Прикрепить металлическую стрелу антенны к металлической мачте можно в центре тяжести, отстранив антенну от нее на расстояние не менее 1/3 средней длины волны канала (рис. 10.
52). Такой способ крепления используется для многоэлементных антенн типа «Волновой канал».
Благодаря специальному устройству, находящемуся в фокусе антенны — конвертору, обеспечивается прием сигнала, отраженный от поверхности антенны, затем он усиливается для дальнейшей передачи по кабелю к тюнеру спутникового телевидения.
Основная характеристика конвертора – это величина дополнительного шума. Измеряется шум в децибелах. Если шум конвертера невелик, то это означает меньшее количество искажений в телевизионном сигнале. Конечно же, такой конвертер стоит дороже.
Виды поляризации конвертеров:
По направлению вращения круговая поляризация может быть:
— левая L или правая R.
В зависимости от ориентации вектора, линейная поляризация может быть:
— горизонтальная H или вертикальная V.
Переключить направление поляризации V/H или R/L можно при помощи напряжения питания конвертора 13/18 Вольт. Для преобразования круговой поляризации в линейную, необходим деполяризатор, имеющий различную конструкцию. Он может идти как отдельное устройство, так и быть составной частью конвертора.
Конверторы круговой поляризации предназначаются для подключения операторов: НТВ ПЛЮС и Триколор ТВ. Если необходимо подключить 2 телевизора к одной антенне, то тогда нужен конвертор с 2-мя выходами, для 4-х телевизоров, нужен конвертор с четырьмя выходами.
Универсальные (линейные) конверторы предназначаются для подключения таких операторов как: Радуга ТВ, HotBird, Платформа HD, Континент ТВ и любых других, кроме двух операторов перечисленных выше. Чтобы подключить несколько телевизоров к 1-й антенне, понадобится конвертор с числом выходов равным числу телевизоров. Если телевизоров больше четырех, то тогда необходим квадро конвертор и мультисвитч.
Прием разных типов поляризаций различается тем, что необходимо будет соответственно поворачивать конвертор вокруг его оси. Для того чтобы принять круговую поляризацию вовсе неважен поворот конвертора, но лучше всего ставить его вверх схемой приема, чтобы защитить от влаги. А для того чтобы принять линейную поляризацию, конвертор необходимо сориентировать так, чтобы вертикальный штырь соответствовал вертикали на меридиане спутника.
Понравилась статья? Поделись с друзьями!
Источник: vmeste-masterim.ru