 |
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:
|
5,0 |
4,0 |
3,0 |
2,7 |
2,4 |
2,2 |
2,0 |
1,9 |
1,8 |
1,7 |
1,6 |
1,5 |
1,4 |
1,3 |
1,2 |
1,1 |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
5,0 |
- |
1,5 |
3,4 |
4,0 |
4,7 |
5,2 |
5,7 |
6,0 |
6,2 |
6,5 |
6,9 |
7,2 |
7,5 |
7,9 |
8,3 |
8,7 |
9,2 |
9,7 |
10,3 |
10,9 |
11,6 |
4,0 |
- |
- |
1,9 |
2,5 |
3,2 |
3,7 |
4,2 |
4,5 |
4,7 |
5,0 |
5,3 |
5,6 |
5,9 |
6,3 |
6,7 |
7,1 |
7,6 |
8,1 |
8,7 |
9,3 |
10,0 |
3,0 |
- |
- |
- |
0,6 |
1,3 |
1,8 |
2,3 |
2,6 |
2,8 |
3,1 |
3,4 |
3,7 |
4,0 |
4,4 |
4,8 |
5,2 |
5,8 |
6,3 |
6,9 |
7,5 |
8,2 |
2,7 |
- |
- |
- |
- |
0,7 |
1,2 |
1,7 |
2,0 |
2,2 |
2,5 |
2,8 |
3,1 |
3,4 |
3,8 |
4,2 |
4,6 |
5,1 |
5,6 |
6,2 |
6,8 |
7,5 |
2,4 |
- |
- |
- |
- |
- |
0,5 |
1,0 |
1,3 |
1,5 |
1,8 |
2,1 |
2,4 |
2,7 |
3,1 |
3,5 |
3,9 |
4,4 |
4,9 |
5,5 |
6,1 |
6,8 |
2,2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,3 |
1,6 |
1,9 |
2,2 |
2,6 |
3,0 |
3,4 |
3,9 |
4,4 |
5,0 |
5,6 |
6,3 |
2,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,3 |
0,5 |
0,8 |
1,1 |
1,4 |
1,7 |
2,1 |
2,5 |
2,9 |
3,4 |
3,9 |
4,5 |
5,1 |
5,8 |
1,9 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,2 |
0,5 |
0,8 |
1,1 |
1,4 |
1,8 |
2,2 |
2,6 |
3,1 |
3,6 |
4,2 |
4,8 |
5,5 |
1,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
1,6 |
2,0 |
2,4 |
2,9 |
3,4 |
4,0 |
4,6 |
5,3 |
1,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,3 |
1,7 |
2,1 |
2,6 |
3,1 |
3,7 |
4,3 |
5,0 |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,3 |
0,6 |
1,0 |
1,4 |
1,8 |
2,3 |
2,8 |
3,4 |
4,0 |
4,7 |
1,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,3 |
0,7 |
1,1 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,1 |
3,7 |
4,4 |
1,4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,4 |
0,8 |
1,2 |
1,7 |
2,2 |
2,8 |
3,4 |
4,0 |
1,3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,4 |
0,8 |
1,3 |
1,8 |
2,4 |
3,0 |
3,7 |
1,2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,4 |
0,9 |
1,4 |
2,0 |
2,6 |
3,3 |
1,1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,4 |
0,9 |
1,5 |
2,1 |
2,8 |
1,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,5 |
1,1 |
1,7 |
2,4 |
0,9 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,6 |
1,2 |
1,9 |
0,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,6 |
1,3 |
0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,7 |
2. táblázat:
C/N javulása |
A parabolatükör átmérőjének
szorzófaktora |
6 dB |
X 2,0 |
4 dB |
X 1,7 |
3 dB |
X 1,5 |
2 dB |
X 1,3 |
1 dB |
X 1,1 |
|