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 здесьосложняется 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.