УСТАНОВКА И НАСТРОЙКА СПУТНИКОВОЙ АНТЕННЫ

    Вопрос установки спутниковой антенны мы неоднократно обсуждали на страницах журнала "Теле-Спутник". Но эта тема никогда не потеряет своей актуальности, так как все больше и больше людей приобщаются к миру спутникового телевидения и собираются устанавливать спутниковые антенны самостоятельно. В данной статье мы, с одной стороны, во многом повторяемся, однако, с другой - рассматриваем особенности, которые возникли с появлением цифрового телевидения.

    Здесь мы ограничимся особенностями установки и настройки спутниковой приемной системы для Ku-диапазона (10,7-12,7 ГГц), в котором работают все современные спутники непосредственного телевизионного вещания.

    Необходим открытый обзор от точки установки на спутник. Все спутники расположены в направлении от юго-западного до юго-восточного. Причем наиболее высоко над горизонтом расположены спутники, находящиеся прямо на юге . Углы места и азимуты на спутники можно определить по соответствующим формулам.

Формула для расчета угла места:
F=arctg{[Cos(g2 - g1) x Cos(v) - 0.151]/sqrt(1 - Соs2(g2 - g1) х Cos2(v)]}
Формула для расчета азимута:
ф= 180° + arctg{tg(g2 - g1)/sin(v)}

где g1 - долгота спутника, g2 - долгота места приема, v - широта места приема.

    Приему сигнала мешают любые препятствия (чаще всего дома или деревья) на линии, соединяющей антенну и спутник. Кроме того, антенна должна быть в легкодоступном для вас месте, что особенно важно в момент ее настройки, и недоступном для других, чтобы невозможно было легко вывести ее из строя. К сожалению, до сих пор встречаются акты вандализма в отношении спутниковых антенн.

    Соберите антенну согласно инструкции по сборке. Жестко закрепите опору в выбранной точке. При установке на балконе или лоджии загородку сверлят насквозь и прикрепляют опору обычными длинными болтами большого диаметра. При установке на стене в ней сверлят отверстия и используют саморасклинивающиеся анкерные болты.
    При сборке антенны особое внимание нужно уделить тому, чтобы не повредить параболическое зеркало. Отклонения от формы даже в несколько миллиметров приводят к заметному падению уровня сигнала и ухудшению изображения.
    Важно также установить срез облучателя конвертера точно в фокусе антенны. Положение конвертера обычно задается конструкцией держателя, но допускает люфт в несколько сантиметров. Точное положение конвертера можно определить экспериментально путем перемещения его в держателе с одновременной оценкой качества картинки на экране. Это, конечно, возможно, если конвертер будет доступен после установки антенны на место, а не "повиснет" в воздухе в полутора метрах от стены, загородившись от вас зеркалом антенны. В этом случае можно предложить два способа. Вы можете узнать точное положение конвертера у продавца вашей системы, а можете провести "тренировочную" установку в доступном месте и, определив точное положение конвертера, переставить антенну на окончательно выбранное место.
    Иногда значение имеет не только точная установка конвертера в фокусе антенны, но и правильное положение относительно оси вращения конвертера. Обычно каждый конвертер (имеются в виду конвертеры, монолитно объединенные с поляризатором и облучателем, которые используются для установки антенны на один спутник) имеет метку "верх", которая связана с положением встроенного поляризатора (соответствует вертикальной поляризации). Однако точно вверх эта метка должна смотреть только на географической долготе спутника. Если вы устанавливаете антенну западнее или восточнее, чем расположен спутник, то конвертер нужно повернуть в держателе вокруг своей оси . Углы поворота конвертера в зависимости от географической широты и разницы между долготой места установки и спутника приведены на графике (рис.3). Из графика легко понять, что эффект тем заметнее, чем южнее (ближе к экватору) вы находитесь и чем дальше от вас (ниже над горизонтом) находится спутник. Заметим, что для многих современных мощных спутников, расположенных не слишком низко над горизонтом, этим эффектом можно пренебречь из-за запаса по мощности их сигнала. Однако, если вы "ловите" сигналы на пределе возможностей вашей приемной системы, то правильный угол поворота конвертера может дать существенный вклад в улучшение качества изображения.
    Не имеет значения это правило и для конвертеров, предназначенных для приема спутниковых сигналов с круговой поляризацией, например для популярного пакета программ НТВ-Плюс. На таких конвертерах метка отсутствует, и устанавливать их можно любым удобным способом.
    Заметим, что если вы дополняете свою аналоговую систему для приема спутникового телевидения цифровым ресивером, то ваш старый конвертер может не подойти. Конвертеры для приема цифрового телевидения характеризуются большей стабильностью частоты гетеродина, чем старые модели, предназначенные для приема аналоговых сигналов. Они обычно маркируются надписью "digital". Все выпускаемые сейчас конвертеры подходят для приема цифрового телевидения. Конвертеры без такой надписи, произведенные несколько лет назад, могут подойти для приема цифрового телевидения, а могут и не подойти. Если же у вас такой конвертер, то можно сначала попробовать принять цифровые сигналы на него. Если прием окажется невозможен, то конвертер придется заменить.

3. Установка угла места и азимута

    Выставите угол места антенны, что достаточно просто сделать для центрофокусных антенн (классических "тарелок" . Для этого можно воспользоваться специальным угломерным прибором  или элементарными приспособлениями - отвесом и транспортиром. Затем с помощью компаса наведите антенну в азимутальном направлении.
    Вычислить углы места и азимуты, зная орбитальную позицию спутника и координаты точки установки антенны, можно с помощью формул, приведенных в сноске на предыдущей странице, или при помощи компьютерной программы SATTV, которую можно "скачать' по адресу: http://www.telesputnik.ru/equipment/sattv.html. Для примера мы приводим значения угла места и азимута для ряда городов бывшего СССР для спутников HotBird 13°.в.д. и Eutelsat W4 36° в.д..
    Заметим, что точная предварительная установка угла места для офсетной антенны является достаточно сложной задачей. Дело в том, что офсетная антенна как бы вырезана из параболоида вращения немного сбоку от его центра. Поэтому направление, совпадающее с осью параболоида вращения на офсетной антенне, не зная ее конструктивных параметров, определить фактически невозможно  . Для каждой конкретной конструкции офсетной антенны должен быть известен угол между плоскостью среза этой антенны и плоскостью среза центрофокусной антенны, направленной в ту же точку. Измерить его на готовой антенне очень сложно, а узнать обычно можно только из документации производителя антенны.
    Очень приближенно можно считать, что на территории бывшего СССР большинство видов полярных антенн нужно устанавливать так, чтобы плоскость среза зеркала антенны была примерно вертикальна. Дело в том, что углы места для наиболее популярных спутников, принимаемых на европейской части бывшего СССР, находятся в диапазоне 20-30°. А характерные углы для офсетных антенн, о которых мы говорили выше, лежат в этом же диапазоне.

4. Подключение аппаратуры

    Конвертер соединяется с ресивером коаксиальным кабелем. Обращаем ваше внимание, что кусок кабеля сразу нужно отмерять с учетом окончательного пути его прокладки с запасом на все изгибы и повороты и возможные перемещения телевизора внутри ваших комнат. Для подключения кабеля к разъему используются так называемые F-коннекторы, которые надеваются на кабель без пайки .
    Для настройки вам нужно иметь возможность одновременно перемещать антенну в вертикальном и горизонтальном направлении и видеть экран телевизора. Поэтому подключение аппаратуры нужно производить рядом с антенной. Если, например, вы устанавливаете антенну на крыше дома, то это означает, что вам придется вытащить ресивер и телевизор на крышу и подвести к ним сетевое питание.
    Более предпочтительным считается способ подключения "по низкой частоте" с помощью СКАРТ-разъемов. Но если на вашей аппаратуре нет СКАРТов, то подключение "по высокой частоте" также является вполне работоспособным. Подключение "по высокой частоте" используется и в случае разведения сигнала на два или несколько телевизоров. На рисунке приведены способы окончательного соединения частей вашей телевизионной установки после окончания монтажа и настройки. Естественно, что в случае выноса телевизора и ресивера на крышу нет никакой необходимости нести туда видеомагнитофон и подключать эфирную антенну.
    В случае подключения "по высокой частоте" на телевизоре нужно выбрать соответствующий установке ресивера дециметровый канал. При подключении "по низкой частоте" выберите на телевизоре режим AV (audio-video),
    Если вы все подключили правильно, то в случае применения аналогового ресивера после включения всех приборов в сеть на экране телевизора должен появиться характерный шум конвертера. Заметим, что во многих современных моделях телевизоров слабые сигналы (в том числе и шум конвертера) закрываются голубым экраном.
    После этого нужно выставить в ресивере частоту одного из каналов со спутника, на который вы настраиваетесь. Для определения частоты воспользуйтесь соответствующей таблицей из журнала "Теле-Спутник".
    В аналоговых ресиверах с экранным меню (оно отображается на экране телевизора) частота обычно выставляется в соответствии со значением, приведенным в таблице. Для Ku-диапазона - это пятизначное число, обозначающее частоту в мегагерцах.
    Если в вашем аналоговом ресивере экранное меню не предусмотрено, что обычно и бывает на более дешевых моделях, то частота фиксируется на светодиодном дисплее на передней панели ресивера. Однако ее значение обычно абсолютно не соответствует значению в таблице частот. Дело в том, что в этом случае на ресивере фиксируется так называемая промежуточная частота, которая является разностью между несущей частотой спутникового телевизионного канала и частотой гетеродина спутникового конвертера. Конвертер понижает частоту сигнала ровно на частоту гетеродина, для того чтобы получить возможность передавать сигнал по коаксиальному кабелю без дополнительного усиления на десятки метров. Частота гетеродина составляет примерно десять гигагерц в зависимости от типа конвертера.
    Казалось бы, все очень просто. Однако существует несколько типов конвертеров с различными значениями частоты гетеродина (например - 10 ГГц, 9.75 ГГц и 10.75 ГГц). Широко распространены конвертеры с двумя частотами гетеродина, которые необходимы для расширения приемного диапазона системы (например - 10 и 11.75 ГГц, 9.75 и 11.75 ГГц). А в вашем ресивере эта частота может быть предустановлена совсем не в соответствии с типом вашего конвертера. Обычно ресивер допускает ту или иную возможность изменения частоты в соответствии с частотой гетеродина. Поэтому перед установкой частот нужно проконтролировать соответствие этих частот.
    Приведем простой пример. Вы хотите настроить свой аналоговый ресивер на TV5 (спутник Hot Bird), частота 11.32 ГГц. Ваш ресивер на заводе настроен на вычитание из несущей частоты сигнала частоты гетеродина, равной 10 ГГц. А ваш конвертер имеет частоту гетеродина 9.75 ГГц. Вы по таблице частот определяете частоту TV5, зная частоту гетеродина вашего конвертера, выставляете на дисплее ресивера 11.32 - 9.75 = 1.57 ГГц и не видите никакого канала TV5, так как на самом деле ваш ресивер настроен на 1.57 + 10.00 = 11.57 ГГц.
    Это означает, что нужно поменять в ресивере частоту 10 ГГц на 9.75 ГГц. Есть некоторые модели ресиверов, которые не позволяют сделать такую замену. В этом случае поправку 10.00 -9.75 = 0.25 ГГц придется вносить в уме без корректного отображения цифр на дисплее. В случае двухдиапазонного конвертера, имеющего для разных частотных диапазонов две разные частоты гетеродина, ситуация может существенно усложниться.
    Для цифрового ресивера схема подключения точно такая же . Никакого шума конвертера на экране телевизора видно не будет. Появится просто темный экран. Описанная выше сложная ситуация с частотами конвертеров для цифровых ресиверов не характерна, так как все они имеют экранное меню и обычно позволяют устанавливать необходимые частоты гетеродина конвертера.
    Если вы дополняете аналоговую систему цифровым ресивером, то подключение производится следующим образом. С конвертера сигнал подается на вход цифрового ресивера. С выхода цифрового ресивера, выполненного под стандартный F-коннектор, вы подаете сигнал на вход аналогового ресивера. Такой выход в разных моделях ресивера может называться поразному - LOOP-OUT, LBAND-OUT или еще какнибудь. Обычно в его названии присутствует слово OUT. В этом случае, если включен цифровой ресивер, а аналоговый находится в режиме standby, то вы смотрите цифровые программы, и, соответственно, наоборот. Если ваш телевизор имеет два свободных входных СКАРТ-разъема, то оба ресивера лучше подключить через них. Если свободен только один СКАРТ, то аналоговый ресивер можно подключить по высокой частоте. Это имеет только то неудобство, что при переключении от цифрового режима к аналоговому и обратно придется переводить телевизор из обычного режима в режим AV и обратно.
    Однако часть цифровых ресиверов не имеет такого выхода "на проход". Тогда можно порекомендовать развести сигнал от конвертера на входы обоих ресиверов через делитель на два. Это очень простой и дешевый прибор, и приобрести его вы можете там же, где вы приобретаете другую аппаратуру для приема спутникового телевидения. Обращаем ваше внимание, что это должен быть именно "спутниковый" делитель, а не делитель для сигналов эфирного телевидения. Внешне они мало чем отличаются. Разница в том, что "спутниковый" делитель пропускает более высокочастотные сигналы - до 2 ГГц. Кроме того, делитель на два понизит уровень сигнала, подаваемого на каждый из ресиверов, в два раза (на 6 dB). To есть ваша приемная система должна иметь запас по сигналу - антенну несколько большего диаметра, чем это минимально необходимо для данного спутника.
    В последнее время появилось достаточно много моделей совмещенных цифроаналоговых ресиверов, позволяющих принимать цифровые и аналоговые сигналы на один аппарат. Они обычно имеют два отдельных входа - цифровой и аналоговый. В этом случае также можно рекомендовать использовать делитель на два. Кроме частоты, в цифровом ресивере необходимо настроить еще два параметра - скорость цифрового потока SR (symbol rate) и параметр FEC, характеризующий уровень коррекции ошибок в цифровом потоке. Эти параметры также можно взять из таблицы, публикуемой в нашем журнале.

5. Окончательная настройка антенны

    Затяните винты, регулирующие перемещение антенны в азимутальном и угломестном направлениях таким образом, чтобы иметь возможность с некоторым усилием перемещать антенну вверх-вниз и вправо-влево, а без приложения усилий антенна оставалась бы неподвижной. После этого начните систематически сканировать небо вокруг выбранной вами точки прицеливания. Если вы используете аналоговый ресивер и выполнили все предыдущие пункты верно, то в конце концов вам удастся "поймать" на экране телевизора зашумленный телевизионный сигнал. Убедившись, что вы поймали необходимый вам спутник, а не один из соседних, проведите "тонкую" подстройку, основываясь на качестве телевизионного изображения.
    Здесь может быть полезен измеритель уровня сигнала - так называемый "сатметр". Однако, если у вас его нет, не расстраивайтесь. В большинстве случаев для наиболее популярных спутников антенну вполне можно качественно настроить и без него.
    Заметим, что грубую настройку имеет смысл проводить по самому мощному каналу, а окончательную точную настройку - по самому слабому. Убедившись, что улучшить картинку нельзя, затяните окончательно весь крепеж на антенне, проложите кабель от антенны к месту просмотра и установите всю аппаратуру в стойке под телевизором.
    В случае цифрового ресивера выполнить эту операцию значительно сложнее. Дело в том, что аналоговый прием имеет очень широкий диапазон уровней входных сигналов - от того, когда что-то становится видно сквозь помехи, до идеального приема. Причем аналоговый приемник отрабатывает изменение входного сигнала мгновенно, меняя соответственно картинку на экране. Цифровой прием характеризуется пороговым характером появления изображения. Переходный этап, когда изображение дрожит и срывается, имеет очень узкий диапазон уровней входного сигнала. Положение осложняется еще и тем, что цифровой ресивер не мгновенно "схватывает" картинку. Ему даже при достаточном уровне входного сигнала необходимо несколько секунд для обработки изображения.
    Поэтому можно предложить следующие варианты настройки системы с цифровым ресивером. Во-первых, можно одолжить гденибудь аналоговый ресивер для настройки. На наиболее популярных спутниковых группировках, таких как Hot Bird 1,2,3,4,6; Eutelsat W4/ Sesat; Astra-1 B,C,D,E,F,G,H, 2C; Thor-2,3/ lntelsat-707, в настоящее время существуют как цифровые, так и аналоговые телевизионные каналы. После настройки антенны "по аналогу" можно подключать цифровую аппаратуру.
    Если аналоговый ресивер взять негде, то остается вариант настройки по измерителю уровня сигнала. При этом необходимо помнить, что сатметр можно подключать к конвертеру отрезком кабеля не длиннее чем несколько метров. При кабеле в несколько десятков метров сатметр "не тянет". Большинство моделей современных цифровых спутниковых ресиверов имеют встроенный измеритель уровня цифрового сигнала. Хотя это достаточно грубые измерители, но процесс настройки они могут существенно облегчить.
    В случае настройки по уровню сигнала особое значение приобретает точная установка азимута. Спутники на геостационарной орбите расположены через несколько градусов. Поэтому, настроясь по уровню сигнала не на тот спутник и выставив параметры цифрового сигнала (частоту, SR, FEC), вы ничего не увидите, а понять, что вы настроили неправильно, будет очень сложно.
    Значительно расширит ваши возможности приемная спутниковая установка с системой позиционирования на разные спутники. Такая система позволяет принимать до 100 и более аналоговых каналов и еще большее количество цифровых.
    Рассмотрим конструкцию антенны, которая может настраиваться на несколько спутников. Такая антенна отличается конструкцией подвески, которая называется "полярная". Изобретена эта подвеска была для астрономических инструментов и имеет такое название, потому что ось, вокруг которой вращается зеркало антенны, параллельна оси вращения Земли. А она, как известно, направлена на Полярную звезду.
     В данной конфигурации угол подъема полярной оси примерно равен по абсолютной величине географической широте точки установки антенны. Поправка "примерно" возникает из-за того, что Земля имеет не идеально шарообразную форму, а приплюснутую со стороны полюсов. Угол места выбирается из расчета направленности оси антенны параллельно экваториальной плоскости. Для разворота оси антенны в направлении на спутники, находящиеся на геостационарной орбите, используется так называемая поправка, или угол деклинации. Из простейших геометрических соображений ясно, что эти три угла в сумме составляют 90°.

    Все рекомендации по выбору места для антенны с фиксированным положением справедливы и для антенны с позиционированием. Более того, они становятся еще более жесткими. Чем больше вы хотите увидеть спутников, тем более открытым должен быть горизонт перед антенной. Кроме того, ничто не должно препятствовать вращению самой антенны в процессе позиционирования.

    Все рекомендации по сборке антенны также справедливы. Есть только одно замечание, связанное с правильной установкой конвертера в держателе. Дело в том, что в случае позиционирования антенны на несколько спутников для каждого из них плоскость поляризации развернута под своим углом. Долгое время для поворота плоскости поляризации в приемной системе использовался магнитный поляризатор, расположенный между облучателем и конвертером и имеющий токовое управление. Однако после широкого внедрения цифрового телевидения от магнитных поляризаторов пришлось отказаться. Практика работы показала, что прием цифровых телевизионных программ в системах с магнитным поляризатором крайне затруднен.
    В настоящее время в системах позиционирования используют обычный универсальный конвертер, принимающий программы с вертикальной и горизонтальной поляризацией.
    Устанавливают его следующим образом. Его нужно сориентировать строго для приема вертикальной и горизонтальной поляризации (обычно на конвертере есть соответствующие метки, или его геометрия задает эти направления), когда антенна направлена на юг. Если в этой точке на геостационарной орбите находится спутник, то его излучение будет иметь в точке приема строго вертикальную и горизонтальную поляризацию. При этом при повороте антенны с полярной подвеской конвертер будет поворачиваться таким образом, что изменение угла наклона поляризации излучения спутника (почему это происходит, мы объяснили в начале статьи) будет компенсироваться соответствующим поворотом конвертера, возникающем при перемещении полярной подвески. Таким образом моделируется идеальная ситуация, не учитывающая всевозможных искажений различной природы. Но для современных мощных спутников их влиянием принебрегают.
    Ранее выпускались аналоговые ресиверы со встроенным позиционером - прибором, который при помощи мощных электрических управляющих сигналов осуществляет поворот антенны с полярной подвеской. Выпускались также и позиционеры в виде отдельного блока. Сейчас в продаже появились модели комбинированных цифро-аналоговых ресиверов со встроенным позиционером. Они есть в модельном ряду ресиверов Echostar, Manhatten, Strong и других фирм. Такой аппарат можно рекомендовать сейчас для построения системы с позиционированием антенны.
    К полярной подвеске подстыковывается актюатор так, чтобы при его движении антенна поворачивалась в диапазоне, захватывающем необходимые вам спутники. Например, в редакции журнала сейчас используется прямофокусная антенна диаметром 180 см, которая разворачивается 18-дюймовым актюатором от 27.5° з.д. (Intelsat 605) до 60° в.д. (Intelsat 904)
    Есть вариант использования позиционирующего устройства "супермаунт", которое не имеет ограничений по повороту антенны вокруг своей оси. Однако обычно эти устройства не рассчитаны на большие ветровые нагрузки, и их используют в комплекте с антеннами размером не более 130 см

    О том, как предварительно должны быть выставлены углы подъема полярной оси, угол места и угол деклинации, мы написали выше. Ось, вокруг которой поворачивается антенна, очень важно установить строго вертикально, чтобы траектория движения вращающейся антенны была как можно ближе к дуге, на которой расположены спутники над горизонтом. Не менее важно установить вертикально так называемый "стакан" - часть подвески, которая надевается непосредственно на отрезок трубы, являющейся осью, вокруг которой вращается антенна. Опытные установщики при очень точно выполненных предварительных установках умудряются почти сразу добиться того, что почти точно "попадают" в дугу, на которой расположены спутники. Сигналы с них видны сразу после подключения аппаратуры, и настройка антенны фактически не требуется.

4. Подключение аппаратуры

    Рекомендации по подключению аппаратуры в общем повторяют вышеизложенные. Возникает только одно дополнение. Для управления актюатором или супермаунтом прокладываются несколько электрических проводов. На антенне они подключаются к клеммам актюатора, а на ресивере - к соответствующим клеммам по инструкции к ресиверу. Эти провода проводятся параллельно сигнальному коаксиальному кабелю. Иногда используются специальные кабели, где в единой изолирующей оболочке проложены сигнальный коаксиальный кабель и несколько одиночных электрических проводов. Большое распространение в последнее время получили модели супермаунтов, управляемых по сигнальному кабелю без подключения дополнительных проводов.

5. Окончательная настройка антенны

    Если после монтажа, установки углов и подключения аппаратуры вы сразу же не увидели сигнала ни с одного из спутников хотя бы в очень плохом качестве, то это означает, что вы где-то промахнулись с углами. В этом случае вам, скорее всего, не удастся с приемлемой точностью совместить траекторию движения антенны с дугой, на которой расположены геостационарные спутники. Следовательно, нужно внимательно проверить начальные установки.
    Если же вы всетаки что-то видите, то переходите к точной настройке антенны. По сравнению с настройкой фиксированной антенны ваша задача существенно усложняется. Вместо двух степеней свободы - азимута и угла места - вы имеете три: азимут, угол места и поправка (угол деклинации). Какое из отклонений имеет место в вашем случае, обычно определяется по трем спутникам - центральному и крайним западному и восточному. Опытные установщики для определения направления, в котором нужно сдвинуть антенну для улучшения сигнала, просто отгибают соответствующий край зеркала антенны на несколько сантиметров (но так, чтобы после снятия нагрузки зеркало антенны приняло первоначальную форму за счет своих упругих свойств) и следят за изменениями сигнала.
    Отдельной серьезной задачей является программирование позиционера на все необходимые вам спутники и программирование ресивера на телевизионные каналы, соответствующие этим спутникам. Заметим, что число аналоговых каналов для такой системы может превышать 100 и программирование превращается в отдельную задачу, занимающую иногда до нескольких часов.
    Настройка такой системы только с цифровым ресивером без аналогового теоретически возможна, но практически доступна только специалистам со специальной измерительной аппаратурой. Интересным является вариант цифро-аналогового ресивера со встроенным позиционером. Такой аппарат является универсальным прибором, позволяющим принимать фактически все, что возможно принять в режиме free-to-air, то есть в некодированном виде. Если в цифро-аналоговом ресивере есть слоты для модулей CI, то возможен просмотр кодированных каналов.
    Мы рекомендуем самостоятельно устанавливать фиксированную антенну всем тем, кто имеет инженерные способности на самом среднем уровне. То есть сделать это может большинство людей. Антенну с позиционированием самостоятельно установить и настроить значительно сложнее. Мы можем рекомендовать самостоятельное осуществление такой установки только лицам с ярко выраженными способностями к техническому творчеству.

Страничка подготовлена с использованием материалов журнала ТелеСпутник