Přednáška12

Fakulta elektrotechniky
a komunikačních technologií Volitelný předmět Garant: Prof. Ing. Stanislav HANUS, CSc. Akademický rok 2007 - 2008, zimní semestr Fakulta elektrotechniky
a komunikačních technologií 7 DRUŽICOVÝ TELEVIZNÍ PŘENOS 7.1 Úvod Umělá tělesa (satelity, družice) s relativně malou hmotností (několik tun) obíhají Zemi o velké hmotě (5,97.10E24 kg) podle zákonů kosmické mechaniky.
Družice se mohou pohybovat na nestacionárních drahách LEO (Low Earth Orbit), MEO (Middle Earth Orbit) nebo na geostacionární dráze GEO (Geostationary Earth Orbit). Mezi těmito drahami a Zemí se nacházejí tzv. vnitřní a vnější Van Allenovy pásy (VAP). Tvoří je ionizované částice, vyvržené Sluncem a zachycené magnetickým polem Země, které poškozují především elektronické součástky družic a některé materiály. Pro TV přenosy se využívají družice umístěné na dráze GEO v rovině rovníku ve výšce 35 786 km nad povrchem Země. Družice mají stejnou úhlovou rychlost jako Země – odstředivá síla se rovná přitažlivé síle Země. Jejich rychlost je 3 075 m/s.
Družice se jeví ze Země v neměnné poloze. Toho se využívá pro družicový televizní přenos. Start nosné rakety je ze základny umístěné poblíž rovníku (Francouzská Guayana, Florida, apod.), aby nemuselo být použito mnoho paliva. Na oběžné dráze (GEO) se palivo používá pouze pro drobné korekce polohy družice (životnost cca 10 roků).
Rovníkový průměr Země je 12 756 km, délka rovníku 40 075 km. 7.2 Umístění družic na oběžnou dráhu Pozice družic se označují ve stupních, a to od nultého poledníku na východ s kladným znaménkem (nebo písmenem E- East), na západ se záporným znaménkem (nebo písmenem W – West). Na družici jsou umístěny transpondery (přijímač - vysílač), anténní systémy a zdroje elektrické energie, která je vytvářena ze slunečního záření (sluneční články, panely). Nasměrováním vysílací anténní soustavy je možné ozářit libovolnou část zemského povrchu. Výhody družicového TV vysílání:
Televizní přenos bez nutnosti budování nákladných tras s dílčími zesilovacími stanicemi, případně podmořskými kabely,
pokrytí území signálem rovnoměrnějším způsobem než při terestriálním vysílání,
možnost vysílání do nepřístupných oblastí (pralesy, pouště, oceány),
velikost signálu není „nadbytečná“ (blízké okolí terestriálního vysílače),
příjem není ovlivněn odrazy,
směrovost (frekvenční kanály se mohou opakovat. Nevýhody družicového TV vysílání:
omezený výkon vysílačů (omezená možnost výroby elektrické energie),
omezená životnost družic (znečištění kosmického prostoru). 7.3 Družicové služby Družicová komunikace mezi pevnými pozemními stanicemi (spojení bod-bod), např. rozvod signálů k terestriálním vysílačům a stanicím TKR, mezinárodní výměna programů, INTELSAT (International Telecommunications Satellite Organisation), EUTELSAT (EUropean TELecommunications SATellite). Kromě televizních a rozhlasových pořadů je možno přenášet i telefonické hovory a data.
Nákladné pozemní přijímací stanice s malým šumem (T = 70K), parabolickými anténami s velkým průměrem (až několik metrů) a ziskem cca 50 dB, velké jakostní číslo přijímače Gp/T. Nízké výkony transpondérů (výkon 1 transpondéru jen cca 20 - 60 W), velký počet transpondérů (12-18), šířka frekvenčního pásma 1 kanálu 27 až 72 MHz, přenos v pásmech Ku a C. 7.3.1 Pevná družicová služba PDS 7.3.2 Rozhlasová (přímá) družicová služby RDS Mezinárodní označení DBS (Direct Broadcast Satellite).
Družicová komunikace určená pro individuální nebo skupinový příjem TV programů. Větší
výkony transpondérů (výkon 1 transpondéru až 200 W), menší počet transpondérů.
Vysílání (downlink) v pásmu 12 GHz, vzestupná dráha (uplink) v pásmu 17 až 18 GHz.
S technologickým pokrokem rozdíly mezi PDS a RDS zanikají. 7.3.3 Ostatní družicové služby Pohyblivá družicová služba – místa příjmu mění polohu (letadla, lodě).
Družice pro účely vojenské, meteorologické, kartografické, pro výzkum Země – všechny jsou umístěny na GEO. 7.4 Televizní pásma pro družicové přenosy Rádiové spektrum je dnes již považováno za přírodní bohatství a je nutné s ním ekonomicky hospodařit. Celý svět je proto rozdělen do tří oblastí v nichž se rozdělení frekvenčních pásem a kanálů liší. Pro družicové TV vysílání se nejvíce používají pásma Ku (10 až 18 GHz) a C (3,5 až 8 GHz), rozdělená na pásma pro pevnou a přímou družicovou službu. Poněvadž však toto rozdělení dnes již zaniká, vysílají v pásmech původně určených pro pevnou službu velké „rodiny“ družic Eutelsat, Intelsat a hlavně celá „rodina“ družic ASTRA (1A až 1H). Kanály pro TV přenos analogových signálů mohou mít různou šířku pásma 16, 27, 30, 31, 33, 36 MHz, ale jednotlivé nosné mají odstupy menší. Vzájemnému rušení kanálů se zabraňuje tím, že sousední kanály používají jinou polarizaci (V nebo H). Kanály pro TV přenos digitálních signálů DVB-S mají šířku pásma větší, až 72 MHz a moh