Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6 | Следующая страница реферата

Непосредственное телевизионное и звуковое вещание

Идея непосредственного вещания со спутников была высказана в США и России практически одновременно. Однако для нас она более 15 лет оставалась только идеей, а в Западной Европе, но особенно в США, стала интесивно продвигаться в жизнь. В 1980г. цена приемников сигналов прямого спутникового вещания Direct-to-Home (DTH) составляла 10000$. Для массового покупателя даже этой богатой страны - стоимость неподъемная. Однако создатели и производители этого оборудования, имея в виду системы коллективного приема, понимали, что с расширением рынка и, следовательно, объемов производства, а также за счет совершенствования компонентной базы, цена упадет до уровня, приемлемого для рядового покупателя. И, действительно, за пятилетку цена на спутниковые приемники упала в 3,5 раза и стала ниже 3000$. В США к 1990г. ежегодно рынок поглощал до 400000 приемных систем. В настоящее время стоимость спутниковых приемников даже в России может быть менее 200$ для наиболее простых моделей. Стоимость приемников с системой позиционирования антенны может составить 300...400$ и даже несколько превысить 1000$. Стоимость зависит, в частности, от числа каналов, на которые рассчитан приемник - она может меняться, например, для моделей популярной в России EchoStar от 250 до 1500. Такие цены уже по карману многим российским гражданам.

Системы DTH работают в диапазоне С в итервале частот 3,7...4,2 ГГц. Системы непосредственного спутникового вещания в диапазоне Ku называют Direct Broadcat Satellite или в виде аббревиатуры DBS. Истоки освоения этого диапазона также уходят в 1980г. И здесь прогресс шёл бурно. Стартовые цены приёмников были слишком велики для индивидуальных потребителей, но по мере расширения рынка падали. Теперь они доступны для массового потребителя. В настоящее время только в США действует около 5 млн приймников DBS. Один из международных операторов НТВ – корпорация EchoStar – ведёт вещание по 110 каналам.

Наземные приёмные устройства для каналов НТВ к настоящему времени – хорошо отработанная продукция, выпускаемая очень многими фирмами. Приёмная система содержит три важные части: - это антенна, приёмная головка и собственно прёмное устройство. Приёмная антенна, как правило , - металлическое зеркало, имеющее форму параболоида. Параболическое зеркало выбрано не случайно , его естественная функция – собирать паралельные пучки электромагнитных волн в одну точку, называемую фокусом параболоида. Именно в этой точке размещена приёмная головка. Используются два типа параболических антенн: прямого действия и офсетная.

Антенны прямого действия – это срез вершины параболы, её ось проходит через центр зеркала, а фокус размещается на расстоянии половины радиуса кривизны. Форма поверхности таких антенн почти совпадает со сфероидальной , что делает проще её изготовление. Приёмная головка размещается против центра зеркала и частично затеняет его. Это один из недостатков такого зеркала. Ось зеркала должна быть строго направлена на спутник, а ,следовательно , в вертикальном направлении повёрнута на угол места. Отсюда ещё один недостаток: при установке на открытых площадках зеркало может стать ёмкостью , где накапливаются осадки, к примеру снег.

Для офсетных антенн используются боковые участки параболоида. Фокальная точка размещается у нижней кромки зеркала и не затеняет его, что является определённым преимуществом. Другое преимущество – вертикальная ориентация

Зеркала, благодаря чему оно не превращается во вместилище осадков и пыли. Более сложная форма поверхности усложняет производство офсетных антенн и точность соблюдения их форм. Более того, накапливаемые в процессе эксплуатации деформации поверхности в этом случае влияют значительно сильнее. Для приёма сигналов НТВ в зонах, освещаемых соответствующимлучом спутника , достаточно антенн диаметром зеркала 90 и 60 см. Возможный в будущем переход в миллиметровый К диапазон позволит снизить диаметр приёмных антенн до 10...20 см.

У отечественных абонентов непосредственного спутникового вещания выбор не велик. Обычно им доступны один – два спутника, поэтому можно ограничится простейшей антенной без устройств ручного или автоматического позиционирования. На Западе , где насыщенность спутниками высока , системы позиционирования являются важными элементами антенн. Назначение этих систем очевидно: они должны позволить автоматически или в ручном режиме перевести направление оси антенны с одного спутника на другой. Для европейского , а тем более американского зрителя , на выбор предлагаются десятки позиций. Сделать такой выбор простой функцией , даже для неспециалиста, - вот главное назначение систем позиционирования антенн. От степени сложности и автоматизации этого процеса во многом зависит цена всей системы приёма. Самые совершенные системы осуществляют автоматическое переключение на новую позицию простым нажатием кнопки. Система позиционирования-достаточно сложное механическое устройство , в автоматическом варианте управляемое микропроцессором.

Параболические антенны – естественное средство приёма коротковолнового электромагнитного излучения. На первый взгляд, что либо иное здесь неуместно. Однако инженерная мысль находит и тут поле для поиска новых средств. Одно из них – плоские полосковые приёмники. В сущности , это повторение идеи, уже реализованой в радиоастрономии. Сигналы, поступающие с отдельных полосок, суммируются с определённым для каждой полоски сдвигом фаз. Этим имитируется параболическая форма зеркала. Более того, управляя фазовращателями, можно (причём с помощью только электронных средств) менять направление оси приёма. Высокая технологичность изготовления плоских полосковых приёмников и их управляемость , осуществляемая без видимых перемещений-  достоинства, заслуживающие внимания. Однако сложная система суммирования сигналов с отдельным фазовращателем на каждую цепь – серьёзный недостаток, отражающийся на цене. Поэтому такие приёмные антенны не нашли широкого распросранения.

Существует ещё одна идея. Вместо зеркала предлагается  диэлектрическая фокусирующая линза, выполненная в виде шара из полистирола. Главное достоинство такого решения – в возможности олновременного приёма с помощью одной антенны сигналов со многих спутников. Собственно, на фокальную «орбиту» шаровой поверхности фокусируются сигналы со всех спутников, находящихся в зоне видимости антенны с конкретного места наблюдателя. Для приема сигналов с этих спутников достаточно разместить приемные головки в соответствующих позициях. Эти головки можно или коммутировать на один приемный канал, или подсоединить к отдельным каналам. В США, насколько нам известно, оригинальные антенны Конкура пользуются большим успехом, чем на Родине. Впрочем у американцев проблема выбора куда острее нашей. Конкретныет спутники непосредственного вещания работают в разных диапазонах частот и с разными функциями поляризации излучения. В системах НТВ применяются четыре функции. Прежде всего - это линейная поляризация (горизонтальная - Н и вертикальная - V). В этом случае вектор напряженности магнитного поля излучения линеен,ориентирован вдоль соответсвующей линии и сохраняет эту ориентацию во времени. Две другие функции-круговые. В этом случае вектор напряженности магнитного поля вращается по кругу. Если вращение осуществляется по часовой стрелке, говорят о правоцыркулярной (RZ) волне, если против – о левоциркулярной (LZ) волне.

Приемная головка имеет облучатель, который концентрирует отраженное зеркалом электромагнитное излучение на чувствительном элементе. Второй элемент головки определяет функцию поляризации. В простейших случаях функция поляризации для приемника конструктивно задана, но ,как правило, это электрически управляемый элемент,способный подстраиваться под функцию поляризации спутника, с которым приемная система работает.Самым ответственным элементом приемной головки , безусловно, является конвертер. Он выполняет две функции: предварительное усиление и понижение частот приемников. Это частоты 700...2000 МГц и даже несколько выше. Известно,  что шумы приемников, в основном, определяются первым  каскадом усиления. Это известное из радиотехники правило полностью применимо к спутниковым системам. Ситуация здесь осложняется чрезвычайно низкими уровнями сигналов в точках приема. Далеко не всякий транзистор можно использовать в конверторах – слишком много шума. Для этих целей, в настоящее время, используются полевые транзисторы Шоттки на арсениде галлия. Из-за высоких частот несущей на выходе конвертора серьезные требования предъявляются и к кабелю, подающему сигнал на приемное устройство. Для этого используются специальные кабели, более дорогие, чем обычно применяемые в телевидении.

Тема звукового вещания заслуживает отдельного разговора, поскольку цифровое звуковое вещание заметно опередило соответствующее телевизионное. Чисто технических проблем здесь меньше, поэтому процесс зашёл дальше. Уже реализованы и действуют системы как раздачи программ цифрового и ЧМ УКВ вещания по спутниковым каналам, так и системы непосредственного вещания. Цифровое звуковое вещание (Digital Audio Broadcasting или DAB) уже действует. Более того, считается , что аналоговое звуковое вещание обречено. Сдишком много преимуществ у цифровых систем. Например, один из самых серьёзных и крупных европейских вещательных операторов Deutsche Telecom AG – уже имеет достаточный опыт ведения трансляций звуковых программ в цифровом представлении. Особенно интересной в деятельности этой международной фирмы является система сбора новостей по спутниковым каналам (Satellite News Gathering или SNG). Эта крупнейшая германская корпорация не менее активна и в спутниковом телевидении.

Спутники с низко расположенными орбитами

Первые космические системы связи СССР ориентировались на спутники с низко расположенными орбитами. Затем в моду вошли геостационарные спутники, которые на ряд лет закрыли проблемы вещания и связи. Теперь ресурсы геостационарной орбиты, в общем , исчерпаны и приходится искать резервы в хорошо забытом старом. Система «Гонец» стала инициатором возврата к низколетящим спутникам, но на самой современной основе.

Фирма Моторола , например , много средств и фантазии положила в проект системы «Иридиум». Эта система связи названа так потому , что предполагала использовать число спутников , равное числу электронов в оболочке одноименного редкоземельного элемента. Всего 77 спутников. Ещё в позапрошлом году это казалось большой группировкой.

Есть две серьёзные тенденции, о которых стоит помнить, глядя в будущее. Первая – это сдвиг несущей в сторону миллиметровых волн, что обеспечивает очень широкие рабочие полосы частот, сопоставимые с полосами волоконно – оптических систем. Другая – в переходе к системам , где абонент на Земле не нуждается в средствах направленного приёма сигналов. Обе эти тенденции и реализованы в современных системах связи и передачи данных на низколётах. Низколетящий спутник должен излучать на достаточно высокой частоте чтобы передать максимально большой объём информации. И ещё, что бы абонент мог принять сигнал на простейшую штыревую антенну, используя приёмник малой массы и размеров.

В начале 90-х годов один из главных «програмистов» мира Билл Гейтс и преуспевший в бизнесе беспроводной связи КрейгМаккоу выдвинули идею глобальной телекоммуникационной инфраструктуры. Они даже оформили её организационно в проекте Telede-sic. В этом проекте наиболее обнажённо воплотились те тенденции , о которых говорилось выше. Уже пошло гулять неофициальное определение Telede-sic , как «небесного» Internet. С одной стороны предусматриваются  широкие полосы работы спутниковых каналов, способные обеспечить работу огромног числа телефонных каналов, большие потоки данных, включая мультимедиа. С другой – предельно простое и недорогое приёмное устройство. Для этого направление связи «верх – низ» должно быть ориентировано вертикально, поскольку это наиболее эффективное направление связи. Последнее означает, что над головой абонента в любой момент должен висеть спутник. Поскольку речь идёт о глобальной системе связи и передачи данных, то указанное условие следует выполнять в любой точке Земли, включая полярные области. А это означает, что понадобятся гигантские группировки спутников.

Так оно и есть. Изначально проект Telede-sic предусматривал использование 840 низколётов. Стоимость реализации проекта составила гигантскую сумму в 9 млрд. $. Однако стоимость аналогичной наземной сети превысила бы эту в 100...1000 раз. А это – ощутимая экономия. Тем не менее, компания Boeing похоже, уже внесла коррективы, сократив группировку спутников до 288. Такие компании, как Alcatel и Motorola не могли пройти мимо крупного «связного пирога». Они выступили с альтернативными проектами, одно из достоинств которых – ориентация на системы с меньшим числом спутников, а существенный недостаток – отставание по времени оформления проектов Bridge и Celestri соответственно.

По настоящий день системы связи и вещания остаются делом отдельных государств. Однако приближается время , когда строить общий связной дом придётся всем. Близкое будущее – это спутники непосредственного телевизионного и радиовещания, включая цифровое, на геостационарной орбите. Связь , в том числе оперативная , мобильная и передача данных, будет, по всей видимости, вестись или через наземные кабельные каналы или низколёты. Полосы частот , используемые для связи и мультимедиа , будут сопоставимы с полосами волоконно-оптических каналов. Это означает , в частности , определённую смычку вещания , компьютерных сетей и телефонно – телеграфной связи уже в близком будущем.

Цифровые системы фирмы Philips

Развитие систем спутниковой связи привело к созданию новыч принципов передачи телевизионного изображения. Промежуточным этапом между аналоговым и цифровым телевидением стала система передачи DMAC. В этой гибридной системе аналоговые компоненты яркостного сигнала и сигнала цветности объединились с цифровым пакетом, где передавались сигналы звука и цифровые. При этом цветовые компоненты сжимались по времени с коэфициентом 3:1 , а яркостные – 3:2. Промежуток между ними занимали цифровые пакеты данных о звуковом сопровождении и дополнительной информации. При передаче по спутниковым и кабельным линиям связи полоса частот составила , как и в случае аналогового телевизионного ЧМ сигнала , 27...36 МГц. Применение этого телевизионного стандарта привело к значительному улучшению качества приёма изображения, поскольку цветовая и яркостная компоненты видеосигнала были разнесены во времени. Система была реализована в программе DIGIT-2000 компании ITT. К настоящему времени она исчерпала свои возможности развития, поскольку в ней используется принцип передачи аналогового видеосигнала с присущими ему недостатками.

Полный телевизионный сигнал обладает определённой и значительной избыточностью. Так , например , если в среднестатистическом изображении исключить все «пустые» промежутки , то полосу частот видеосигнала можно было бы снизить до 400 кГц вместо 5МГц. Простое преобразование аналогового видеосигнала в цифровой приводит к увеличению полосы частот в десятки раз , что не совместимо с существующими линиями связи. Приблизится к решению проблемы передачи полного цифрового видеосигнала по существующим каналам связи смогла Moving Pictures Expert Group. Фирмой Philips работы в этом направлении были начаты в 1992 году. В 1994 году выроботан международный стандарт MPEG-2. Для телевидения высокой чёткости предназначался стандарт MPEG-3 , в последствии объединённый с MPEG-2 и прекративший своё самостоятельное существование.

Основной принцип цифровой компрессии сигнала  заключается в накоплении кадров изображения и последующей их обработке. Транспортный поток данных стандарта MPEG-2 представляет собой последовательность транспортных пакетов. В каждом пакете передаётся видеоинформация, или звук, или цыфровые данные. Период следования синхрослов сотавляет 0,1с.

Современная система цифрового сжатия фирмы Philips – итог многолетней работы. Высокое качество оборудования ставит Philips на первое место в Европе среди производителей систем MPEG-2/DVB. Система обеспечивает сжатие потока данных , мультиплексирование , передачу и восстановление телевизионного и других сигналов. Система фирмы Philips может использоватся в телевизионном вещании , кабельных и спутниковых системах , а также в телекоммуникационных сетях. Система предназначена для применения в самых различных вариантах: от небольших кабельных станций , работающих без операторов , до больших DTH (Direct To Home – прямо в дом) систем для телевизионного вещания и передачи данных.

Особенно гибок мультиплексор TokenMux. Его внутренняя шина закольцована. К ней можно по входу и выходу подключать устройства , необходимые для конкретных применений , а также дополнительные блоки при расширении системы. Блочная конструкция TokenMux DVS3200-1 имеет 14 слотов и позволяет включать или отключать те или иные входные или выходные блоки в зависимости от требуемой конфигурации. Сменные блоки можна вставлять или вынимать , не прерывая и не нарушая работу устройства. Модульное построение позволяет гибко распорядится возможностями схемы и обеспечить бесперебойную работу в самых разных условиях.

Система сжатия фирмы Philips предусматривает встроенное или дистанционное управление. В TokenMux встроен System Integration Unit (SIU – системный блок) , который обеспечивает синхронизацию всего комплекса , последовательный доступ ко всем блокам и контролирует рабочие параметры системы. SIU вводит также избыточные разряды , необходимые для последующего обнаружения ошибок.

И , наконец , фирма Philips предлагает видеодекодер  модели DVS 3212/1, в котором применён специально разработанный для этих целей процессор. Важной характеристикой данного устройства является возможность плавной регулировки потока данных в интервале 1...15 Мбит/c. По мнению независимых экспертов декодер фирмы Philips является лучшим на рынке в настоящее время.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: профилактика реферат, предмет культурологии.



Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки