Δορυφορικό πιάτο

Ένα δορυφορικό πιάτο ζώνης C .

Ένα κινητό δορυφορικό πιάτο που χρησιμοποιείται από τους  δημοσιογράφους των νέων TVNZ  .

Το δορυφορικό πιάτο είναι μία παραβολική κεραία σε μορφή πιάτου, σχεδιασμένη να λαμβάνει ή να εκπέμπει πληροφορίες μέσω ραδιοκυμάτων, προς ή από έναν τηλεπικοινωνιακό δορυφόρο. Ο όρος συνήθως εννοεί το δορυφορικό πιάτο που χρησιμοποιείται από τους καταναλωτές για να λαμβάνουν  δορυφορική τηλεόραση άμεσης μετάδοσης από έναν δορυφόρο απ' ευθείας εκπομπής σε γεωστατική τροχιά. Οι γεωστατικοί δορυφόροι βρίσκονται σε ύψος 36000 χιλιόμετρα και φαίνονται πάντα στην ίδια (σταθερή) θέση από έναν τόπο.

Αρχή λειτουργίας

Σχέδια των αρχών ανάκλασης που χρησιμοποιούνται σε παραβολικές κεραίες.

Η παραβολική μορφή του πιάτου ανακλά το σήμα που έρχεται από το δορυφόρο και το συγκεντρώνει στο εστιακό σημείο της παραβολής. Στο εστιακό σημείο είναι τοποθετημένη μία κεραία χοάνης. Η κεραία χοάνης βρίσκεται στο άκρο ενός κυματοδηγού, ο οποίος παίρνει το σήμα από το σημείο εστίασης και το κατευθύνει  σε έναν   προς τα κάτω μετατροπέα συχνότητας (Down Converter, δηλ. σε χαμηλότερες συχνότητες από τη συχνότητα λήψης)  χαμηλού θορύβου, το LNB. Το LNB μετατρέπει τα σήματα από  ηλεκτρομαγνητικά ή ραδιοφωνικά κύματα σε ηλεκτρικά σήματα και μετατρέπει και τη συχνότητά τους από τις συχνότητες της ζώνης-C (C-band )και/ή ζώνης-K_u (K_u-band) στην περιοχή συχνοτήτων της ζώνης-L (L -band).  Τα πιάτα απευθείας δορυφορικής μετάδοσης  χρησιμοποιούν ένα LNBF, το οποίο ενσωματώνει την κεραία χοάνης με το LNB. (Το 2004  ανακοινώθηκε από το Πανεπιστήμιο του Waterloo  μια νέα μορφή πανκατευθυντικής δορυφορικής κεραίας λήψης, η οποία δεν χρησιμοποιεί κατευθυντικό παραβολικό πιάτο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μια κινητή πλατφόρμα, όπως ένα όχημα).

Το θεωρητικό κέρδος (κατευθυντικό κέρδος) ενός πιάτου συγκεκριμένων διαστάσεων, αυξάνεται καθώς αυξάνεται  η συχνότητα. Το πραγματικό κέρδος εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως το φινίρισμα της  επιφάνειας, την ακρίβεια του σχήματος, την προσαρμογή της χοάνης τροφοδοσίας (feedhorn) με τον κυματοδηγό. Μια τυπική τιμή κέρδους για ένα καταναλωτικό δορυφορικό πιάτο  διαμέτρου 60 cm στα  11.75 GHz είναι 37,50 dB.

Στις χαμηλότερες συχνότητες, για παράδειγμα τη ζώνη C, οι σχεδιαστές πιάτων  έχουν μια ευρύτερη δυνατότητα επιλογής υλικών. Το μεγάλο μέγεθος των πιάτων, που απαιτείται για χαμηλότερες συχνότητες, οδήγησε στην κατασκευή πιάτων από μεταλλικό πλέγμα στηριγμένο σε ένα μεταλλικό πλαίσιο. Σε υψηλότερες συχνότητες, σχεδιασμοί τύπου πλέγματος είναι πιο σπάνιοι, αν και μερικοί σχεδιασμοί έχουν χρησιμοποιήσει ένα συμπαγές πιάτο με οπές.

Τα σύγχρονα πιάτα που προορίζονται για την λήψη της ζώνης Ku από μία τροχιακή θέση, για  οικιακή τηλεοπτική χρήση, έχουν γενικά διάμετρο από 43 cm έως  80 cm  και είναι ακίνητα σε μία θέση. Πριν από την εμφάνιση των υπηρεσιών  απευθείας δορυφορικής μετάδοσης, οι οικιακοί καταναλωτές είχαν  γενικά ένα κινούμενο  πιάτο της ζώνης C με διάμετρο έως 3m, για τη λήψη καναλιών από διαφορετικούς δορυφόρους. Όμως τα υπερβολικά μικρά πιάτα μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα, συμπεριλαμβανομένων διαλείψεων λόγω βροχής και παρεμβολές από γειτονικούς δορυφόρους.

Ευρώπη

Στην Ευρώπη, οι συχνότητες που χρησιμοποιούνται από υπηρεσίες  DBS είναι από 10.7–12.75 GHz, σε δύο πολώσεις: Την H -Οριζόντια (Horizontal) και V-Κάθετη (Vertical). Αυτή η περιοχή χωρίζεται στην "χαμηλή ζώνη" ("low band") με συχνότητες από 10.7–11.7 GHz, και την "υψηλή ζώνη" ("high band")  με συχνότητες από 11.7–12.75 GHz. Αυτό οδηγεί σε δύο ζώνες συχνοτήτων, που η κάθε μία έχει  εύρος ζώνης περίπου 1 GHz, και με δύο δυνατές πολώσεις η κάθε μία. Στο LNB γίνεται προς τα κάτω μετατροπή των συχνοτήτων  στην περιοχή από  950-2150 MHz, το οποίο είναι το εύρος συχνοτήτων που διατίθεται για την δορυφορική υπηρεσία στο ομοαξονικό καλώδιο μεταξύ του LNBF και του τηλεοπτικού δέκτη. Οι χαμηλότερες από τις παραπάνω συχνότητες, διατίθενται για την καλωδιακή και επίγεια τηλεόραση, το ραδιόφωνο FM, κ.λ.π. Μόνο μία από αυτές τις τέσσερεις  ζώνες συχνοτήτων χωράει στο ομοαξονικό καλώδιο, έτσι ώστε κάθε μία από αυτές τις ζώνες χρειάζεται ξεχωριστό καλώδιο από το LNBF μέχρι τον πίνακα μεταγωγής (switching  matrix)  ή ο δέκτης πρέπει να επιλέξει κάθε φορά μόνο μία από τις 4 δυνατές επιλογές.

Σχεδιασμός Συστημάτων

Σε μία απλή  οικιακή εγκατάσταση με ένα μόνο δέκτη, υπάρχει μόνο ένα  ομοαξονικό καλώδιο που συνδέει το δέκτη του κτιρίου με το LNB του πιάτου. Η DC τάση  που απαιτείται για τη λειτουργία του LNB παρέχεται μέσα από το ίδιο το ομοαξονικό καλώδιο που μεταφέρει και το σήμα στο δέκτη. Επιπλέον μέσω του καλωδίου,  μεταφέρονται επίσης από το δορυφορικό δέκτη προς το LNB και τα σήματα ελέγχου. Ο δέκτης χρησιμοποιεί διαφορετικές τάσεις  (13 / 18 V) για την επιλογή της   πόλωσης (οριζόντιας ή κάθετης της κεραίας) της κεραίας και πιλοτικούς τόνους (22 kHz) για να καθοδηγήσει το LNB να επιλέξει μία από τις δύο ζώνες συχνοτήτων (χαμηλή ή υψηλή). Σε μεγαλύτερες εγκαταστάσεις κάθε μπάντα και πόλωση χρησιμοποιεί το δικό της καλώδιο, οπότε υπάρχουν 4 καλώδια από το LNB προς το πίνακα μεταγωγής, που δίνει τη δυνατότητα σύνδεσης πολλών δεκτών σε τοπολογία αστέρα χρησιμοποιώντας την ίδια μέθοδο σηματοδότησης όπως και στις εγκαταστάσεις ενός μόνο δέκτη. Για τη στόχευση του δορυφόρου μπορεί να βοηθήσει ένας satellite finder .

Τύποι

Μηχανοκίνητο πιάτο

Το μηχανοκίνητο πιάτο είναι ένα πιάτο που μπορεί να μετακινηθεί από ένα βηματικό κινητήρα ή ένα σερβοκινητήρα  και μπορεί να δείδιάφορες θέσεις δορυφόρων στον ουρανό. Τα μηχανοκίνητη πιάτα είναι δημοφιλή σε χομπίστες. Υπάρχουν τρία ανταγωνιστικά πρότυπα: DiSEqC, USALS, και 36 V positioners. Πολλοί δέκτες υποστηρίζουν όλα τα παραπάνω πρότυπα.

Multi-satellite

Μερικοί σχεδιασμοί επιτρέπουν την ταυτόχρονη λήψη από πολλούς διαφορετικούς δορυφόρους, χωρίς την εκ νέου τοποθέτηση του πιάτου. Ο κάθετος άξονας του πιάτου λειτουργεί ως off-axis κεραία Cassegrain με κοίλο παραβολικό-κοίλο υπερβολικό ανακλαστήρα, ενώ ο οριζόντιος άξονας λειτουργεί σαν μία κοίλη κυρτή Gregorian, όπως φαίνεται παραπάνω στα σχέδια των αρχών ανάκλασης που χρησιμοποιούνται σε παραβολικές κεραίες.Το σημείο από τον κύριο πιάτο μετακινείται κατά μήκος του δευτερεύοντος, η οποία διορθώνει τον αστιγματισμό με την μεταβαλλόμενη καμπυλότητά του. Το ελλειπτικό άνοιγμα του πρωτεύοντος είναι σχεδιασμένο για να ταιριάζει με το παραμορφωμένο φωτισμό των χοανοκεραιών.

VSAT

Ένας κοινός τύπος πιάτου είναι το τερματικό πολύ μικρού ανοίγματος (Very Small Aperture Terminal -VSAT). Αυτό παρέχει, τόσο σε καταναλωτές όσο και σε ιδιωτικά δίκτυα οργανισμών, αμφίδρομο δορυφορικό internet . Σήμερα, οι περισσότεροι VSAT λειτουργούν στη ζώνη K_u . Η ζώνη C χρησιμοποιείται σε λιγότερο πυκνοκατοικημένες περιοχές της γης.Το 2005 ξεκίνησε μία κίνηση προς δορυφόρους που λειτουργούν στην ζώνη Ka. Αυτοί επειδή λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες, προσφέρουν καλύτερη απόδοση με χαμηλότερο κόστος. Στις περισσότερες εφαρμογές οι κεραίες αυτές κυμαίνονται σε μέγεθος από 74 έως 120 εκατοστά , ενώ οι κεραίες VSAT στη ζώνη C μπορεί να φτάνουν μέχρι τα 4 μέτρα.

Άλλα

Πολιτικά Αμερικανικά πιάτα λήψης τηλεόρασης

Γεωμετρία όφσετ παραβολικής κεραίας. Το πιάτο είναι ένα ασύμμετρο τμήμα παραβολοειδούς η κορυφή του παραβολοειδούς βρίσκεται κάτω από την κάτω άκρη του πιάτου. Η ακτίνα του άξονα, η οποία στοχεύει στο δορυφόρο, περνά μέσα από την κορυφή και την εστίαση, έτσι ώστε η  κεραία τροφοδοσίας στην εστίαση είναι έξω από την ακτίνα.

• Ατομικά πιάτα που εξυπηρετούν μόνο μία κατοικία: Απευθείας στο Σπίτι (DTH).
• Συλλογικά πιάτα, που τα μοιράζονται περισσότερες από μία κατοικίες: Satellite Master Antenna Television (SMATV) ή κοινόχρηστη κεραία διανομής της εκπομπής (CABD).
•  Δορυφορικό Πιάτο Αυτόματης Παρακολούθησης

• 
  Sky "minidish".
• 
  Δορυφορικά πιάτα εγκατεστημένα σε ένα συγκρότημα διαμερισμάτων.
• 
  Η πίσω πλευρά ένός παλιού δορυφορικού πιάτου της ζώνης C, που δείχνει: τον ιστό στήριξης, τη βάση στήριξης της κεραίας πάνω στον ιστό, τον κινητήρα κίνησης και τη δομή του πιάτου.
• 
  Δορυφορικό πιάτο σε μια καλύβα στο Ανατολικό Τιμόρ

Σπιτικά πιάτα

Οποιαδήποτε μεταλλική επιφάνεια η οποία συγκεντρώνει ένα σημαντικό ποσοστό των ανακλώμενων μικροκυμάτων σε ένα σημείο (σημείο εστίασης) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κεραία, με χαμηλότερο βέβαια κέρδος. Αυτό έχει οδηγήσει χρησιμοποιούνται σαν "πιάτα" μέχρι και καπάκια μεταλλικών δοχείων. Τη χρήση τέτοιων ιδιοκατασκευών σαν κεραιών την κάνει δυνατή, η υψηλότερη ισχύς μετάδοσης των δορυφόρων DTH, σε συνδυασμό με τη χρήση σύγχρονων LNB χαμηλού θορύβου.

Ιστορία

Παραβολικές κεραίες με το όνομα "πιάτο" ήταν σε χρήση πολύ πριν τη δορυφορική τηλεόραση. Ο όρος "δορυφορικό πιάτο" επινοήθηκε το 1978 κατά την έναρξη της βιομηχανίας της δορυφορικής τηλεόρασης  και κατέληξε να εννοεί τις παραβολικές κεραίες που στέλνουν και/ή λαμβάνουν σήματα από δορυφόρους επικοινωνιών. Ο Taylor Χάουαρντ του San Andreas, Καλιφόρνια προσάρμοσε το 1976 έναν πρώην στρατιωτικό πιάτο και έγινε το πρώτο πρόσωπο έλαβε δορυφορικά τηλεοπτικά σήματα, με τη χρήση του.

Τα πρώτα τηλεοπτικά δορυφορικά πιάτα κατασκευάστηκαν για τη λήψη αναλογικών  σήματων στην C-band και ήταν πολύ μεγάλα. Το μπροστινό φύλλο του Χριστουγεννιάτικου καταλόγου του 1979  του Neiman-Marcus παρουσίασε τους πρώτους  δορυφορικούς σταθμούς προς  πώληση.Τα πιάτα ήταν σχεδόν 6,1 μέτρα σε διάμετρο.Τα δορυφορικά πιάτα από τις αρχές της δεκαετίας του 1980 ήταν από 3 έως 3, 9 μέτρα σε διάμετρο και ήταν κατασκευασμένα από fiberglass με ένα ενσωματωμένο στρώμα από πλέγμα καλωδίων ή φύλλο αλουμινίου ή συμπαγές  αλουμίνιο ή χάλυβα.

Δορυφορικά πιάτα κατασκευασμένα από το πλέγμα καλωδίων, εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στις αρχές της δεκαετίας του 1980 και είχαν αρχικά διάμετρο 3 μέτρα. Καθώς όμως βελτιωνόταν η τεχνολογία του εμπρόσθιου μέρους και μειωνόταν το επίπεδο θορύβου των LNB, το μέγεθος των πιάτων συρρικνώθηκε λίγα χρόνια αργότερα στα 2,4 μέτρα, και συνέχισε να μειώνεται και έπεσε στα 1,8 μέτρα από στα τέλη της δεκαετίας του 1980 και στα 1,2 μέτρα τις αρχές της δεκαετίας του 1990. Ωστόσο συνέχισαν να χρησιμοποιούνται και μεγαλύτερα πιάτα.

Τον Δεκέμβριο του 1988, ο δορυφόρος του Λουξεμβούργου άρχισε να εκπέμπει στη ζώνη K_u αναλογικά τηλεοπτικά σήματα για την Ευρωπαϊκή αγορά. Αυτό επέτρεψε για πρώτη φορά την αξιόπιστη χρήση μικρών πιάτων διαμέτρου 90cm.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, τέσσερις μεγάλες Αμερικανικές εταιρίες καλωδιακής τηλεόρασης ίδρυσαν την PrimeStar, μία εταιρεία άμεσης μετάδοσης χρησιμοποιώντας δορυφόρους μεσαίας ισχύος. Η σχετικά ισχυρές εκπομπές της ζώνης K_u επέτρεψαν, για πρώτη φορά, τη χρήση μικρών πιάτων διαμέτρου έως 90 cm. Στις 4 Μαρτίου 1996, η  EchoStar εισήγαγε τη Digital Sky Highway (Dish Network). Αυτό ήταν το πρώτο ευρέως χρησιμοποιηθέν σύστημα  απευθείας δορυφορικής τηλεοπτικής  μετάδοσης  και επέτρεψε τη χρήση μικρών πιάτων διαμέτρων 50 cm. Αυτή η μεγάλη μείωση του μεγέθους του πιάτου  επέτρεψε, επίσης, την εγκατάσταση δορυφορικών πιάτων σε οχήματα. Τα πιάτα αυτού του μεγέθους είναι ακόμα σε χρήση σήμερα. Ωστόσο, τηλεοπτικοί σταθμοί εξακολουθούν να προτιμούν να μεταδίδουν σήματα  σε αναλογική μορφή με πιάτα μεγάλου μεγέθους στην C-band, λόγω του γεγονότος ότι τα σήματα της ζώνης C-band είναι λιγότερο επιρρεπή σε διαλείψεις, λόγω βροχής, από τα σήματα της ζώνης  K_u.

Δείτε επίσης

• DiSEqC
• Δορυφορική τηλεόραση
• Set-top box
• Παραβολικός ανακλαστήρας
• Μονάδα μετατροπέα Χαμηλού θορύβου