Planowanie i budowa satelitarnej instalacji odbiorczej TV-SAT

Istotnym problemem przy budowie satelitarnej instalacji odbiorczej jest wlasciwy montaz i ustawienie anteny. Ukierunkowywanie najlepiej przeprowadzac za pomoca analogowego lub cyfrowego wskaznika poziomu. W najprostszym przypadku wykorzystany moze byc rowniez odbiornik, przy ktorym poziom antenowy jest obnizany za pomoca wstawionego przed gniazdem wejsciowym regulowanego tlumika. Odbiornik otrzymuje sygnal ponizej progu, zeby z szumu wylanial sie wyraznie rozpoznawalny obraz. Prace te sa bardziej skomplikowane niz przy odbiorze naziemnym, poniewaz przy montazu satelitarnej anteny odbiorczej ma sie do czynienia ze znacznie wieksza kierunkowoscia.

Satelitarna antena odbiorcza musi miec dokladnie ustawiony kat wzniesienia (w stosunku do poziomu). Ten kat wzniesienia jest okreslany jako kat elewacji. Poniewaz pozycje satelitow znajduja sie nad rownikiem, to satelitarna antena odbiorcza - w zaleznosci od pozycji satelity - musi byc ustawiona w kierunku poziomym z odpowiednia odchylka od kierunku poludniowego. Ten kat ustawienia, odniesiony do dokladnego kierunku poludniowego okresla sie jako tzw. kat azymutu. W kierunku poludniowym ma on 0o, w odchyleniu zachodnim dodatnie i w odchyleniu wschodnim ujemne wartosci stopnia katowego.

Przy odbiorze satelity antena odbiorcza musi byc dokladnie ustawiona w elewacji i azymucie. Te obie wartosci ustawien sa zalezne od pozycji satelity (pozycja orbitalna, stopien dlugosci geograficznej) i pozycji anteny odbiorczej na Ziemi (szerokosc i dlugosc geograficzna). W zaleznosci od odbieranego satelity i pozycji na Ziemi katy azymutu i elewacji sa calkiem rozne i nalezy je kazdorazowo obliczyc.

Jezeli zas za pomoca jednej anteny odbiera sie na zmiane kilka satelitow, wowczas antena musi byc odpowiednio przestawiana w elewacji i azymucie. Przy stosowanych obecnie antenach wystarcza zastosowanie zdalnie sterowanego zawieszenia obrotowego dokola osi. Takie urzadzenia do satelitarnych anten odbiorczych okresla sie jako system "polarmount".



Technika instalacyjna

Jest to najprostsza mozliwosc odbioru satelitarnego, pomimo to technika instalacyjna moze byc tutaj bardzo rozna. Najpierw jest konieczny wybor okreslonego satelity emitujacego interesujace nas programy. Obecne glowne zainteresowanie abonentow telewizji satelitarnej kieruje sie na pasma 11GHz i 12,5GHz przy satelitach Astra i Hot Bird ze wzgledu na wielokrotne pozycjonowanie satelitow na tej samej pozycji orbitalnej. W Polsce dla calkowicie stabilnego i pewnego przyszlosciowo odbioru sygnalow stosuje sie anteny odbiorcze ze srednicami ok. 90cm odpowiednio do ich ogniskowania i zysku. Anteny odbiorcze z 60cm sa wystarczajace w zachodniej Polsce.

Standardowym konwerterem jest obecnie Full Band zapewniajacy odbior sygnalow obu polaryzacji nadawanych na pasmie gornym i dolnym. Przelaczanie jest realizowane w konwerterze za pomoca napiecia zasilajacego (polaryzacja V i H) oraz za pomoca sygnalu 22kHz (pasmo dolne i gorne). Dzieki temu powstaja 4 tzw. plaszczyzny programowe (pozioma, pionowa, pasmo 11GHz, pasmo 12,5GHz) zdalnie przelaczane za pomoca odbiornika. Wszystko to jest realizowane poprzez jeden przewod koncentryczny doprowadzajacy sygnal z konwertera do odbiornika. Jezeli dlugosc kabla i zatem tlumienie miedzy konwerterem i odbiornikiem jest stosunkowo duze, to moga byc wlaczane miedzy nimi wzmacniacze p.cz. satelitarnej, ktorych zasilanie jest realizowane dokladnie tak samo, jak konwertera, przez kabel odprowadzajacy. Wszystkie parametry odbieranego sygnalu sa pojedynczo zapamietywane dla kazdego miejsca programowego. Programowanie fabryczne jest korzystne przy uruchamianiu instalacji odbiorczej, poniewaz dzieki temu mozna duzo szybciej przeprowadzic ukierunkowywanie anteny.

Instalacja odbiorcza najczesciej zawiera zarowno urzadzenia do naziemnego odbioru telewizji i radia, jak rowniez urzadzenia do satelitarnego odbioru telewizji i radia we wszystkich wyobrazalnych polaczeniach i wariantach. Sygnaly odbioru naziemnego sa doprowadzane przez odbiornik satelitarny lub magnetowid do odbiornika TV. Konwencjonalny odbiornik radiowy otrzymuje sygnal antenowy z odpowiedniego przylacza gniazdka abonenckiego. Sygnal satelitarny jest prowadzony z anteny satelitarnej przez jeden kabel do odbiornika satelitarnego. W odbiorniku sygnal satelitarny jest w konwencjonalny sposob (po odpowiedniej obrobce wstepnej) remodulowany w ustawialnym kanale UHF i wprowadzany do naziemnej mieszanki sygnalow w.cz. Rownoczesnie miedzy odbiornikiem satelitarnym, magnetowidem i OTV moga byc tworzone odpowiednie polaczenia audio-wideo (np. technika polaczen wtykowych SCART i Cinch). Analogicznie sygnal audio moze byc doprowadzony do konwencjonalnego zestawu stereo.

Przez odbiornik sa sterowane dostepne przelaczniki w.cz. i napedzana instalacja "polarmount" (sterowanie silnikiem, system czujnikow). W systemie "multifeed" w sposob celowy drugi konwerter jest umieszczany poza ogniskiem anteny offsetowej, dopoki spadek poziomu odbieranego sygnalu to dopuszcza. Przy niezbyt duzych odleglosciach katowych strata sygnalu jest pomijalna z powodu duzej mocy nadawczej. Takie rozwiazanie zwane popularnie "zezem" staje sie alternatywa dla systemow z zawieszeniem "polarmount".



Ukierunkowywanie anteny

Odpowiednio do pozycji orbitalnej satelity i danych geograficznych miejsca odbioru (szerokosc katowa i dlugosc katowa wzglednie poludnik), ktore mozna uzyskac z mapy, musi byc obliczony kat elewacji i kat azymutu do ukierunkowania anteny odbiorczej. Przyporzadkowanie tych katow do anteny odbiorczej pokazano na rys.1. Do wyznaczania wartosci elewacji i azymutu sluza nastepujace rownania:

Kat elewacji (El):
El = arctan[(cosx - 0,1513)/sinx]

wielkosc pomocnicza x = arccos[cos(L-S) * cosB]


Kat azymutu (Az):
Az = arctan[tan(L-S)/sinB]

gdzie:
S - dlugosc katowa pozycji satelity,
L - dlugosc katowa pozycji anteny,
B - szerokosc katowa pozycji anteny.

Do graficznego szacunkowego okreslenia kata elewacji sluzy rysunek:

Przy kacie azymutu nalezy zwrocic uwage, ze dodatni znak kata z ostatniego rownania oznacza odchylenie od poludnia w kierunku zachodnim i znak ujemny odchylenie od poludnia w kierunku wschodnim. Jest to wiec kierunek spojrzenia do satelity, co mozna sobie latwo wyobrazic. Chodzi mianowicie o to, czy satelita odpowiednio do swego kata dlugosci, patrzac z polnocy (polnocna polkula) jest umieszczony na zachod lub na wschod od kata dlugosci miejsca posadowienia anteny. W celu uproszczenia pracy instalatora producenci dostarczaja czasami tablice dla wielu miast, w ktorych sa podane odpowiednie katy elewacji i azymutu dla wielu satelitow. Jezeli miejsce odbioru nie wystepuje na takiej liscie, wowczas stosuje sie dane dla najblizszej miejscowosci. Te wartosci sluza zreszta tylko do zgrubnego ustawienia anteny, a ustawianie precyzyjne musi byc i tak przeprowadzone dodatkowo.

Przy kacie elewacji nie wystepuja zadne problemy. Przy roznych danych producentow dotyczacych kata azymutu nalezy jednak zwrocic uwage, ze stosowany jest czasami inny kierunek liczenia. Punktem wyjsciowym jest kierunek polnocny, zatem do naszych wyliczen moze byc dodawany lub odejmowany kat 180o. Czasami rowniez jest stosowany nie kierunek spojrzenia z pozycji obserwatora (miejsce montazu anteny) do satelity, lecz kierunek spojrzenia do frontu anteny odbiorczej (kierunek wnikania promieniowywania). Takim problemow sie unika wraz z wyzej przedstawionym sposobem dzialania. Nigdy tez nie nalezy zapominac o zdrowym rozsadku. Praktyk nie moze sie wiec uwalniac od wlasnego pomyslunku przy montazu anteny satelitarnej. Byloby to mozliwe, gdyby trzymal sie wylacznie schematycznie konkretnej instrukcji montazu, przy czym przenoszenie doswiadczen na urzadzenia innych producentow nie byloby mozliwe.



Ustawianie anteny

Przed montazem satelitarnej anteny odbiorczej nalezy koniecznie sprawdzic, czy z miejsca montazu istnieje swobodny widok na satelite. W tym kierunku nie moga wystepowac zadne przeszkody. Budynki prowadza do calkowitego zacienienia, ktore nie dopuszcza zadnego odbioru. Rowniez rosliny (drzewa, zarosla) prowadza do znacznego pogorszenia odbioru - az do calkowitego zaniku. W dolinach nalezy sprawdzic, czy kat elewacji jest wystarczajaco skierowany ponad wzniesienie w kierunku odbioru, widok "na styk" prowadzi juz do silnego pogorszenia odbioru. Ze tych powodow jest wiec wykluczony caly szereg miejsc montazu. O ile jest zapewnione swobodne spojrzenie w kierunku satelity, to wysokosc montazu ze wzgledu na odbior nie ma znaczenia. W praktyce jest ono wybierane ogolnie mozliwie wysoko w celu wykluczenia nieuprawnionego dostepu. Przy umocowaniu na juz istniejacym maszcie antenowym z antenami do odbioru naziemnego antene satelitarna nalezy montowac tak nisko, jak to mozliwe na wolnej dlugosci masztu, aby wytwarzac mozliwie najmniejszy moment gnacy powstajacy w wyniku obciazenia wiatrem (maszt musi miec oczywiscie wystarczajaca obciazalnosc). Najczesciej do takiego rodzaju montazu nadaja sie tylko stosunkowo male anteny. Przy tym nalezy uwzglednic wystepujaca wysokosc sniegu na dachu w celu okreslenia minimalnej wysokosci anteny satelitarnej.

Do sprawdzenia przewidzianego miejsca montazu na swobodny widok do satelity przydatne sa rozne przyrzady pomocnicze. Po ustaleniu katow azymutu i elewacji sprawdza sie swobodny widok z miejsca montazu za pomoca kompasu i klinometru. Istnieja specjalne reczne przyrzady pomocnicze. Przy instalacji "polarmount" uzytecznosc takich przyrzadow jest jeszcze wieksza, poniewaz jest istotne sprawdzenie calej wchodzacej w gre orbity satelitarnej lub duzej jej czesci pod wzgledem swobodnego widoku. Mozliwy jest rowniez montaz anteny satelitarnej na malej wysokosci nad ziemia. Do tego niezbedne sa krotkie maszty antenowe lub tzw. stojaki w polaczeniu z betonowym fundamentem. Do ustawienia kata elewacji wiele takich anten zawiera odpowiednia skale do ustawiania zgrubnego. Jezeli - szczegolnie w przypadku stosunkowo duzych anten - taka skala kata elewacji nie jest dostepna, wowczas ustawianie przeprowadza sie za pomoca tzw. poziomnicy uchylnej (wskaznika pochylosci). Kat nachylenia (elewacji) moze byc dowolnie ustawiany na takim wskazniku pochylosci. Przy ustawianiu anteny jest on przykladany do wlasciwej powierzchni odniesienia, jezeli taka nie wystepuje, wowczas przyklada sie kantowke w kierunku pionowym do krawedzi reflektora i do tego przystawia sie poziomnice uchylna. Ten sposob jest przydatny jednak tylko w przypadku anten parabolicznych zasilanych centralnie. W przypadku anten offsetowych nalezy uwzglednic poprawke wynikajaca z przesuniecia ogniska.

Kat elewacji jest katem podniesienia od poziomu. W praktyce mozna pracowac rowniez z katem uzupelniajacym do 90o, a wiec z odniesieniem do pionu. Jezeli przy antenie offsetowej nie jest dostepna zadna skala, wowczas przy ukierunkowywaniu musi byc odejmowany tzw. kat offsetu (dane producenta - czasze anten offsetowych sa zatem umieszczane bardziej stromo). Przy praktycznym montazu anteny zawsze rozpoczyna sie najpierw od ustawienia kata elewacji (zgrubne ustawienie wstepne). Ustawianie kata azymutu przy antenach stacjonarnych jest przeprowadzane we wszystkich przypadkach przez odchylanie calego mocowania anteny przy lekko obluzowanych zaciskach masztu. Nastepuje zgrubne ukierunkowanie wedlug kompasu (przy tym nalezy uwzgledniac miejscowo rozne odchylenie magnetyczne (deklinacje) przy kompasie magnetycznym odpowiednio do miejsca montazu i istniejace czesci stalowe). Zasadniczo maszt antenowy musi byc bardzo dokladnie ustawiony w pionie. Po zamontowaniu anteny, mozliwie dokladnym ustawieniu wstepnym elewacji i orientacyjnym ustawieniu kata azymutu nastepuje ustawianie precyzyjne za pomoca wynikow pomiarowych z odbiornikiem satelitarnym i telewizorem lub w prostszy sposob za pomoca wlasciwych przyrzadow pomiarowych.

Do ustawiania anten satelitarnych bezposrednio na miejscu odbioru szczegolnie przydatne sa odbiorniki pomiarowe lub mierniki poziomu. Te ostatnie sa bardzo poreczne i trwale, przejmuja rownoczesnie zasilanie pradowe konwertera. Mierniki sygnalu pokazuja analogowo poziom sumacyjny wszystkich odbieranych transponderow w pasmie pierwszej p.cz. satelitarnej. Za pomoca takiego miernika sygnalu ustawia sie dokladnie antene (maksymalne wskazanie sygnalu), zanim dokona sie dokladnego ustawienia kanalow odbiorczych.

Po ustawieniu elewacji zgrubnym zorientowaniu azymutu sygnal satelitarny jest poszukiwany przez lekkie odchylanie poziome i nastepnie przez precyzyjne ustawianie elewacji i azymutu w rozne strony doprowadza sie do maksymalnego poziomu. Po malym cwiczeniu praktyk jest w stanie przeprowadzic stosunkowo szybko takie ustawienie. Na podstawie poziomu moze on rowniez okreslic odbierane satelity. Satelitarne odbiorniki pomiarowe odbieraja zaprogramowany kanal w calym pasmie pierwszej p.cz., wskazuja one poziom odbioru bardzo dokladnie analogowo i/lub cyfrowo. Po ukierunkowaniu anteny odbiorczej w opisany sposob jest uruchamiany odbiornik satelitarny i/lub odbiornik TV. Jezeli wszystkie odbierane kanaly sa juz fabrycznie zaprogramowane, wowczas po wlasciwym podlaczeniu urzadzen nie wystepuja juz zadne problemy. Jezeli wstepnie jest zaprogramowanych tylko kilka kanalow, to nalezy zaprogramowac pozostale lub w przypadku odbiornika bez wstepnego zaprogramowania wszystkie interesujace kanaly. Niektore odbiorniki dysponuja rowniez analogowym lub cyfrowym wskaznikiem poziomu odbioru lub odpowiednim wyjsciem napieciowym, do ktorego moze byc dolaczony miernik napiecia. Rowniez za pomoca takich odbiornikow moze byc przeprowadzane dokladne ukierunkowywanie anteny (odbiorniki bez wstepnego zaprogramowania moga byc tutaj oczywiscie problematyczne). Jezeli przy odbiorniku nie ma zadnej mozliwosci wskazan poziomu, wowczas ustawianie jest realizowane wedlug jakosci obrazu. Odpowiednio do zachowania sie tunera na granicy czulosci przestawia sie antene w elewacji i azymucie, az odbior zacznie zanikac w jednakowy sposob, ostatecznie utrwala sie antene w polozeniu srodkowym. Pewien problem przy niektorych odbiornikach stwarza rowniez jeszcze ustawienie remodulowanego kanalu UHF przy przesylaniu w.cz. do odbiornika telewizyjnego. Jezeli w odbiorniku satelitarnym nie ma generatora obrazu kontrolnego, to najpierw pracuje sie przez polaczenia SCART lub bezposrednie AV i na koncu ustawia sie kanal UHF, po uzyskaniu pewnego odbioru.


autor: Aleksy Kordiukiewicz
AVAL - anteny, telewizja kablowa i dozorowa
Bialystok ul. Kozlowa 4