Satelliten-TV-Empfang: Installation, Komponenten und Konzepte

Installation des Satelliten-TV-Empfangs

Der Empfang von Satellitenfernsehen ermöglicht den Empfang vieler Kanäle mit einer einzigen Installation. Ein Satelliten-TV-System besteht aus einer Bodenstation, dem Satelliten selbst und einer Boden-Empfangsstation.

Satelliten-TV: Allgemeine Konzepte

Geostationärer Orbit

Hierbei befinden sich die Satelliten nach dem Start auf einer Kreisbahn um die Erde, die parallel zum Äquator verläuft. Sie drehen sich in dieselbe Richtung und mit derselben Winkelgeschwindigkeit wie die Erde, wodurch der Satellit scheinbar an einer festen Position über einem bestimmten Ort auf der Erde verharrt.

Satelliten-Orbitalposition

Dies ist der Winkel, gemessen vom Erdmittelpunkt aus, zwischen einem Referenzpunkt auf dem Äquator und dem Satelliten.

Bestandteile von Satelliten

Satelliten werden unterschieden in:

• Service-Module: Gewährleisten die reibungslose Funktion des Satelliten.
• Telekommunikationsmodul: Enthält alle notwendigen Elemente für die Satelliten-TV-Übertragung. Dies umfasst die Empfangsantenne, die das Signal von der Bodenstation empfängt, und den Transponder. Der Transponder ist die komplette elektronische Geräteeinheit (ohne Antennen) und ist verantwortlich für den Empfang der TV-Signale vom Satelliten über einen Träger im Mikrowellenbereich und deren Weiterleitung an ein bestimmtes Gebiet.

Übertragungsbänder und Polarisation

Die Anzahl der übertragbaren Kanäle wird durch die Nutzung der Polarisation bei der Signalübertragung erweitert:

• Lineare Polarisation: Das elektrische Feld der elektromagnetischen Welle beschreibt einen linearen Pfad.
• Zirkuläre Polarisation: Das elektrische Feld der elektromagnetischen Welle beschreibt eine Kreisbahn, indem es sich um die eigene Achse dreht. Wenn die Drehung im Uhrzeigersinn erfolgt, wird sie als rechte Polarisation bezeichnet; erfolgt sie entgegengesetzt, als linke.

Zone der Satelliten-Abdeckung

Die Landfläche, die durch die Dichte der vom Satelliten ausgestrahlten TV-Emissionen konstanter Leistung abgedeckt wird, wird durch die Konfiguration der Satellitenantenne bestimmt. Die erste Linie um den Mittelpunkt stellt die Grenze dar, an der die Signalstärke die Hälfte der Energie des Zentrums des Versorgungsgebiets beträgt. Ein weiterer zentraler Wert ist die Strahlenbreite, die von der Größe der Antenne abhängt. Das vom Satelliten erzeugte Versorgungsgebiet wird als Hauptkeule bezeichnet. Normalerweise haben Satelliten bei Bedarf mehrere unregelmäßige Keulen, um eine Fläche abzudecken. Innerhalb der Abdeckung werden Karten verwendet, die Folgendes angeben:

• Effektive isotrope Strahlungsleistung (EIRP): Ausgedrückt in dB (bezogen auf 1 W) und ihrem Maximalwert im Zentrum der Grundfläche (Versorgungsgebiet), abnehmend mit der Entfernung vom Zentrum der Keule.
• Verhältnis zwischen Gewinn und Rauschtemperatur (G/T): Beschreibt das Verhältnis zwischen Antennengewinn und Rauschtemperatur, ausgedrückt in dB pro Grad Kelvin.

Empfangsstation für Satelliten-TV

Typen von Satellitenschüsseln

Die Haupttypen sind:

• Primärfokus-Satellitenschüssel: Das Hauptelement ist ein Parabolspiegel, der sich im Zentrum der Antenne befindet und das eingefangene Signal bündelt.
• Offset-Satellitenschüssel: Der Reflektor ist ein Ausschnitt einer Parabolspiegelfläche, wobei der Offset viel kleiner ist als bei einem Primärfokus-Parabolspiegel. Der Brennpunkt ist dadurch nach unten verschoben, liegt außerhalb der Antennenoberfläche und ergibt einen maximalen Wirkungsgrad von ca. 70 %.
• Flachantenne: Ihre Leistung wird durch die Zusammenschaltung kleiner Gruppen elementarer Antennen erreicht, die auf verschiedene Einstellungen ausgerichtet sind, um eine optimale Leistung zu erzielen. Diese sind so verbunden, dass sich die Einzelleistungen für maximale Leistung bis zu 80 % addieren. Ihr Hauptvorteil ist der geringe Platzbedarf.

Das Speiseelement (Feed)

Das Feed ist das Element, das für die Aufnahme des von der Antenne reflektierten Signals verantwortlich ist und sich im Fokus der Parabel befinden muss. Die Speiseeinheit besteht aus:

• Empfänger (Konverter): Empfängt alle elektromagnetischen Wellen, die von der Parabel reflektiert werden. Sie haben je nach Schüsseltyp unterschiedliche Bauformen.
• Wellenleiter: Teil des Feeds, der für die Leitung der elektromagnetischen Wellen zur Sonde verantwortlich ist. Diese Wellen werden an den Innenwänden reflektiert, sammeln sich in einer Zickzackbewegung und verursachen einen konstanten Querschnitt zwischen den Wellen.
• Sonde (Dipol): Teil des Feeds, der im Wellenleiter untergebracht ist und aus einem elektrischen Leiter besteht, der durch Isoliermaterial von den Wellen isoliert ist. Sie fungiert als Dipolantenne für die Frequenzen, mit denen sie arbeitet.

Außeneinheit (LNB-Gehäuse)

Die Außeneinheit umfasst den Teil der Bodenausrüstung, der die Schüsseln beleuchtet und die vom Satelliten ausgestrahlten Radiosignale empfängt, mit Ausnahme des folgenden Elements:

• Polarisator: Dieses Element des Feeds befindet sich zwischen dem Feed und dem LNB (Low Noise Block Converter). Die Typen sind:
  • Lineare Polarisation Ortomodo: Wird verwendet, wenn man zwei lineare Polaritäten über eine einzige Schüssel empfangen möchte (z. B. in kollektiven TV-Empfangsanlagen, damit jeder Benutzer verschiedene TV-Kanäle empfangen kann). Es hat einen einzelnen Eingang und zwei Ausgänge, einen für vertikale und einen für horizontale Polarisation.
  • Lineare Polarisation Diskriminator: Nicht geeignet für den Einsatz in kollektiven TV-Empfangsanlagen, da es nicht möglich ist, Signale unterschiedlicher Polarität zu empfangen, wenn verschiedene Kanäle unterschiedliche Polaritäten aufweisen.
  • Zirkuläre Polarisation Diskriminator: Die Signaltrennung erfolgt durch ein Material mit einer isolierenden Schicht und bestimmt die Position der zirkulären Polarisation zwischen links und rechts.

LNB (Low Noise Block Converter)

Das LNB besteht aus einer elektronischen Schaltung in einem wasserdichten Gehäuse. Seine Aufgabe ist es, die hochfrequenten elektromagnetischen Wellensignale zu verstärken und in einen niederfrequenten elektrischen Strom umzuwandeln, der über die Sonde empfangen wird. Im LNB befinden sich:

• Rauscharmen Vorverstärker (LNA): Verstärkt das HF-Signal, das eine sehr geringe Wellenhöhe hat, mit einem geringen Rauschpegel von unter 2 dB.
• Lokaler Oszillator (LO): Erzeugt Frequenzen, die durch die Antenne zwischen 950 und 2150 MHz (Zwischenfrequenz, ZF) erfasst werden. Dies ist notwendig, um das Signal über das Koaxialkabel an das Innengerät zu verteilen.
• ZF-Verstärker (IF Amplifier): Verstärkt die Zwischenfrequenz, die vom Konverterausgang kommt, und erhöht das Signal auf Werte zwischen 30 und 40 dB.

Innengerät (Receiver)

Das Innengerät wird innerhalb von Gebäuden installiert. Seine Aufgabe ist es, die empfangenen Zwischenfrequenzsignale zu verarbeiten und sie in ein hochfrequentes Signal im UHF-Band umzuwandeln, das an einen Fernseher angelegt werden kann, als wäre es ein terrestrisches Signal. Es gibt 3 Systeme zur Verteilung pro Kanal, F1 und F2 in VHF.

Innengerät und Kollektivanlagen

Die Eingangspegel liegen für TV-Signale zwischen 60 und 20 dBm und für Hörfunksignale zwischen 25 und 15 dBm.