Általános ismeretek

FEJKONVERTEREK  ZAJTÉNYEZŐJE

A WARC 77 konferencia (rádióigazgatási világértekezlet, Genf, 1977) által a számításokban használt 7-12 dB zajtényezőről, amit a TV-SAT és a TDF műholdakról való DBS vételhez előre beterveztek, a 80-as évek elején igen gyorsan ugrott le a technika 2,7 dB-re. Ez a gyors ugrás tette lehetővé széles rétegek számára, hogy az akkoriban előretörő műholdas vételben részt vehessenek. Az Eutelsat I-F1, amely hosszú évekig volt a "csemege" a keleti 13°-on, zajpöttyök nélkül minden igyekezet ellenére is éppen csak vehető volt egy 180 cm-es tükörrel.

Akkoriban még büszkén mutogatták a 12 dB-es FM küszöbű vevőket, és a tükrök gyártástechnológiája sem volt még az igazi. A gyors fejlesztés tehát nemcsak azzal tette lehetővé a manapság már mindennapinak számító ASTRA vételt mondjuk egy 90 cm-es tükörrel, hogy a fejkonverter zajtényezőjét radikálisan lecsökkentette, hanem egyidejűleg az FM küszöböt is sikerült jelentősen, mintegy 6 dB-re leszorítani a KF-sávszélesség beszűkítésével, és jobb demodulátorok alkalmazásával. A tükrök hatásfokát is sikerült az átlagos 45%-ról mintegy 70%-ra feltornázni.

A fejkonverter az átviteli láncban:

A teljes átviteli láncban, tehát a műhold - szabadtér - antennatükör - konverter - kábel - beltéri egység úton a fejkonverter (LNC) jelentős mértékben meghatározó eleme a műholdjel és a háttérzaj között kiadódó jel/zaj viszony mértékének. Egy DBS műhold vételéhez a "lábnyom" központi területein sem lenne elég egy 90 cm-es antenna a zajmentes kép eléréséhez, ha a WARC 77 szerinti 12 dB-es fejjel próbálkoznánk, és a megkövetelt 14 dB vivő-zaj viszonyt, ami a kifogástalan képhez kell, aligha lehetne még megközelíteni is.

Mindezek oka a kezdetben még "rossz" mikrohullámú tranzisztorokban keresendő, amelyeket az első előerősítő fokozatban alkalmazhattak. Annak idején számításba vették azt is, hogy az előerősítőtől eltekintenek, és a jelet közvetlenül a keverőre viszik. Ebben a frekvenciatartományban a keverők tipikus zaja éppen 8-12 dB körüli.

Az említett megfontolásokat a mikrohullámú technika, különösen a gallium-arzenid alapú FET-ek (Field Effect Transistor - térvezérlésű tranzisztor), valamint a HEMT (High Effective Mobility Transistor - nagy elektronmozgékonyságú tranzisztor) kifejlesztése óta ugyancsak túlhaladta.

Egy kis történelem:

A "korlátlan lehetőségek hazájában" a fejkonvertereket már korábban is el tudták készíteni 2 dB alatti zajtényezővel, mert az ott használt 4 GHz-es sáv számára a technika sokkal hamarabb elérte ezt a szintet, amit az Európában használatos 11 GHz-en csak jóval később lehetett elérni. A hamarabb elért jobb minőséghez az is hozzátartozik, hogy az ottani sávban a szabadtéri csillapítás is néhány dB-el kedvezőbb. Észak-Amerikában, ahol még sok hely áll rendelkezésre és minden polgár nagyvonalúan kezelheti a telepítés kérdését, azaz a parabolaantennák méretét környezeti szempontok alig korlátozzák, nem alakult ki az alacsony zajtényezők felé ható verseny. Egyszerűen nem volt kifizetődő, hogy a 4 m-es hálós felépítésű tükrök 3 méteresre csökkentésével vesződjenek. A 4 GHz-es LNC-k tehát minden sietség nélkül fejlődtek 120 Kelvinesről (1,5 dB) 30 Kelvinesre (0,45 dB), anélkül, hogy az amerikai polgárt többletkiadásra kényszeríthették volna.

Ugyanebben az időszakban Európában nagy verseny zajlott a lehető legalacsonyabb zajtényező elérésére, és ez időnként a kétségbeesésbe hajszolt jó néhány kereskedőt. Megfelelő forgalmat ugyanis csak a legkisebb zajú fejekkel lehetett elérni.

Milyen javulásra számíthatunk:

Milyen tényleges javulásra számíthatunk, ha például 0,3 dB-el jobb LNC-re cseréljük műholdvevőnk eddigi fejkonverterét. Ezzel kapcsolatban meg kell említeni néhány összefüggést, melyek tükrében a zajszámcsökkentés varázsa elvesztheti egyedüli üdvözítő jellegét. Megfelelő esetben pl. egy 2,4 m-es parabolaantennából egy hozzá jobban illeszkedő bordázott sugárzó alkalmazásával, olcsó eszközzel további 2 dB nyereséget lehet kicsikarni.

Vivő/zaj (C/N):

A műholdvételben elérhető jó minőségű tv-kép előfeltétele az, hogy a jel-zaj viszony meghaladjon egy minimálisan szükséges értéket. Egyszerűen szólva, a kép- és hangjelnek az őt körülvevő zajnál lényegesen nagyobbnak kell lennie, hogy a vevőkészülék demodulátora elválaszthassa őket egymástól.

Ha egy műholdvevő FM küszöbértékét C/N=8,2 dB-nek adják meg, akkor ehhez egy "jó" tv-képből (CCIR előírás szerint) indulnak ki 12 dB-es C/N-nel üzemelő antenna esetében. Ilyen adatokkal a színes tv-vétel még mérsékelt eső idején is zavaró zajpöttyök nélkül lehetséges. Az említett mérések azonban fekete-fehér vizsgálóábrára vonatkoznak. A színes tv-vételnél a helyes FM küszöb mintegy 2 dB-el feljebb van. Nagy színtelítettségű képrészek esetén még az FM küszöb felett 3 dB-el sem szabadulhatunk meg a zajpöttyöktől, ezért a kábeltévé rendszerekben a betáplált jel az antennától 16,5 dB C/N-t követel. Mivel a régebben létesített 36 MHz sávszélességű és 12 dB C/N értékű fejállomási vevők még sok helyen üzemelnek, egyes rendszerek rossz idő esetén hamarabb bezajosodnak, mint a legtöbb, jóval kisebb antennával felszerelt egyedi vevőkészülék. A különösen zajszegény LNC akkor szabadíthatja meg a képet a zavaró pöttyöktől, ha az új és a régi LNC zajtényezője között a lehető legnagyobb a különbség és így az adott tükör mellett jelentős tartalékot képezhet rossz idő esetére.

Milyen legyen az LNC:

Ha egy adott antennába már jelenleg is egy 1,2 dB-es típus van beszerelve, akkor egy 1,0 dB-es fejjel nem sok újat érhetünk el. A gyakorlatban ilyenkor a meglevő zajpöttyök mintegy 20-30%-a tűnik el a képről. Ha az LNC cseréjét más optimalizáló intézkedésekkel (pl. jobban illeszkedő sugárzó, jobb polarizer, kisebb csillapítású kábel, csökkentett küszöbszintű beltéri egység kisebb KF sávszélességgel stb.) is párosítjuk, akkor valóban "csodát" is művelhetünk.

A mellékelt 1. táblázat, amelynek bal oldalán a "régi" felül az "új" zajtényező szerepel, magában a táblázatban pedig a C/N javulás szerepel, pontosan mutatja, hogy a konverter cseréje mennyi nyereséget hoz. Mindennek előfeltétele a helyesen illesztett sugárzó és polarizer. Pl. egy régebbi 1,8 dB-es típust egy 0,8 dB-esre cserélve 4 dB C/N javulást érhetünk el. Ez olyan mintha a tükör átmérőjét 1,7-szeresére növeltük volna (pl. 90 cm-ről 150 cm-esre).

Az antennaátmérő és a C/N javulás öszzefüggése a 2. táblázatban látható.

1. táblázat:

2. táblázat: