CZ15690U1 - Přepínač vnějších jednotek fixních antén pro satelitní příjem signálů - Google Patents

Description

Přepínač vnčjších jednotek fixních antén pro satelitní příjem signálů

Oblast techniky

Technické řešení se týká přepínače vnějších jednotek fixních antén pro satelitní příjem signálů, opatřený soustavou spínačů s ovládáním pomocí standardních impulzů generovaných satelitním přijímačem.

Dosavadní stav techniky

Individuální příjem televizních Či rozhlasových programů z geostacionárních družic je ve světě široce rozšířen. Přes satelit šíří své televizní a rozhlasové programy jak národní veřejnoprávní služby, tak i komerční subjekty. S využitím družic jsou uživatelům poskytovány i datové služby, například vysokorychlostní připojení k internetu. Satelitní příjmový systém se typicky skládá z několika základních prvků. Je to anténa, vnější jednotka, umístěná v ohnisku antény, která zesiluje zachycený signál a mění jeho frekvenci, koaxiální kabel a satelitní přijímač, který signál zpracuje a převede na obrazový a zvukový výstup. Vnější jednotka, konvertor, je často zkráceně označovaná jako LNB prvek.

Zatímco mnoha uživatelům postačuje příjem z jediné orbitální pozice, jiní požadují příjem z dvou a více družic. Programy určené pro určitou skupinu obyvatelstva jsou často vysílány ze dvou i více satelitů. Např. televizní programy v české řeči jsou běžně vysílány ze satelitního systému Astra, umístěného na orbitální pozici 19,2 stupňů východní, a satelitu Eurobird na pozici 28,5 st. východně. Existuje též početná skupina zájemců o satelitní příjem cizojazyčných programů, stejně tak jako komunita tzv. lovců signálů, satelitních DX-erů.

Pro satelitní příjem je typické použití parabolických antén, které se vyznačují velkým ziskem a úzkou vyzařovací charakteristikou. Úzký příjmový svazek na jedné straně zamezuje vzájemnému rušení signálů ze sousedních satelitů, avšak na druhou stranu omezuje standardní přijímací systém na příjem z jediné družice. Požadavek na příjem z více satelitních pozic se řeší v zásadě dvěma způsoby: Buď se používá motoricky natáčená přijímací anténa nebo soubor dvou či více přijímacích sestav s fixními anténami. Konvertory fixních antén jsou připojené k satelitnímu přijímači přes přepínací zařízení. Výhodou motorem otáčené antény je univerzálnost, neboť je možné ji zaměřit na kteroukoliv viditelnou pozici na oběžné dráze. Nevýhodou je časová prodleva při přechodech mezi polohami a také fakt, že otáčivou anténu nelze sdílet mezi více účastníky. Systém přepínání několika fixních přijímacích antén naproti tomu nabízí výhodu okamžité dostupnosti příjmu a možnost sdílení systému více uživateli. Komplikovanost a pořizovací cena přitom není tak vysoká, jak by se na první pohled mohlo zdát, vzhledem k faktu, že odraznou plochu jediné antény lze využít pro více vnějších jednotek. Na běžnou, tzv. ofsetovou parabolickou anténu lze umístit až čtyři vnější jednotky a existují speciální antény s toroidním tvarem odrazné plochy, s nimiž je možné nainstalovat osm i více vnějších jednotek. Vzhledem ke stále klesající ceně vnějších jednotek se tento tzv. víceohniskový přijímací systém cenově blíží motoricky nastavitelné anténě.

Funkcí samotného satelitního přijímače je nejenom vlastní dekódování radiového signálu, ale také řízení dalších částí přijímacího systému. Jedná se především o řízení režimu práce vnější jednotky, tj. výběr dopadajících signálů dle polarizace a kmitočtového pásma. V případě příjmu z více satelitních pozic, ať už jde o systém s motorem nebo s přepínáním více konvertorů, k tomu přistupuje nutnost ovládat jejich výběr. V praxi se stále více prosazuje komunikační protokol, známý pod označením standard DiSEqC, francouzské společnosti Eutelsat, integrující všechny požadované řídicí funkce do uceleného digitálního povelového systému. Tento komunikační protokol se stal v podstatě mezinárodním standardem. Povely se spolu s vysokofrekvenčními signály šíří koaxiálním kabelem propojujícím všechny články přijímacího řetězce.

Základní verze standardu DiSEqC 1.0, kromě samotného řízení pracovního módu vnější jednotky, umožňuje rovněž přepínání mezi čtyřmi satelitními pozicemi. Tato možnost je dnes široce využívána a tzv. DiSEqC relé se běžně vyrábějí.

-1 CZ 15690 Ul

Pokud uživatel potřebuje přepínat pět a více konvertorů, lze použít standard DiSEqC 1.1, který mj. umožňuje řízení rozsáhlejšího přepínacího systému. Takto je možné např. zapojit hierarchický přepínací systém pro šestnáct konvertorů tak, že tyto jsou sdruženy do čtveřic opatřených běžnými 4-vstupovými přepínači pro standard DiSEqC 1.0. Výstupy jednotlivých přepínačů jsou vedeny do dalšího čtyřvstupového přepínače. Po mechanické a kabelové instalaci se v konfiguračním menu přijímače pro každý konvertor nadefinují potřebné adresy všech zúčastněných přepínačů, čímž je systém připraven k použití. Ačkoliv standard DiSEqC 1.1 v principu umožňuje přepínat až 64 vstupů, v praxi se příliš nerozšířil. Důvodem je jednak větší složitost zapojení, jednak fakt, že standart DiSEqC 1.1 nedoznal výraznější podpory ze strany výrobců satelitních přijímačů.

Pro potřeby řízení motoricky stavitelných antén byl vyvinut komunikační standard DiSEqC 1.2, který poskytuje navíc příkazy pro pohyb a zastavení motoru, zapamatování stávající mechanické pozice, přesun na zapamatovanou polohu a některé další pomocné funkce. Při nasazení standardního systému podle standardu DiSEqC 1.2 je kromě samotné mechanické montáže nejnároěnější operací identifikace poloh motoru pro jednotlivé satelity. Děje se tak postupným otáčením přijímacího systému tak dlouho, dokud se na monitoru neobjeví signál požadované družice. Poté se tato mechanická poloha uloží do paměti rotátoru. Tímto způsobem se definují a zapamatují všechny požadované polohy antény. Po skončení konfigurační fáze je příjem požadovaného satelitu zajištěn posunem na některou ze zapamatovaných pozic. Podpora standardu DiSEqC 1.2 je dnes široce rozšířena a patří k běžnému vybavení satelitních přijímačů. Vzhledem k trvalému poklesu cen konvertorů však vzrůstá zájem o statické víceohniskové instalace, nicméně zastaralost standardu DiSEqC 1.0 omezuje počet přepínaných konvertorů na čtyři. To je v dnešních podmínkách již nedostatečné.

Účelem tohoto technického řešení je rozšířit možnosti příjmu více družic při použití fixního anténního systému.

Podstata technického řešení

Výše uvedeného účelu je dosaženo u přepínače vnějších jednotek fixních antén pro satelitní příjem signálů, opatřeného soustavou spínačů s ovládáním pomocí standardních impulzů generovaných satelitním přijímačem, v provedení podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že předmětný spínač je opatřen dekodérem povelů, jehož vstup je připojen na výstupní svorku pro připojení na satelitní přijímač a výstupy jsou připojeny ovládací vstupy jednotlivých spínačů, přičemž dekodér je opatřen obvody pro převod standardních povelů k ovládání mechanického polohovacího zařízení na ovládací impulzy pro sepnutí zvoleného spínače. Dále podle tohoto technického řešení je dekodér povelů na výstupní svorku pro připojení na satelitní přijímač připojen přes přizpůsobovací obvod.

Navržené řešení v sobě spojuje výhody obou zmíněných přístupů k příjmu více satelitních pozic. Přepínač jako takový je na rozdíl od motoru relativně jednoduché elektronické zařízení vyznačující se vysokou spolehlivostí a trvanlivostí, které nevyžaduje náročné a přesné mechanické zpracování. Poskytuje uživateli komfort v podobě okamžitého přepnutí mezi jednotlivými vnějšími jednotkami. Odpadá rovněž hluk způsobený provozem motoru. V podstatě lze pracovat s jakýmkoliv standardem povelů.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je dále podrobněji objasněno na příkladu jeho praktického provedení, uvedeném na přiloženém výkrese, na němž je nakresleno principiální blokové schéma přepínače osmi vstupů najeden výstup.

Příklad praktického provedení

Příkladem navrženého řešení, jehož blokové schéma je uvedeno na výkrese, je přepínač konfigurace 8/1, tj. osm vstupů pro připojení až osmi satelitních konvertorů jediným výstupem na sate-2CZ 15690 Ul litní přijímač. Předmětný přepínač sestává z osmi vstupních konektorůI pro připojení konvertorů osmi fixních antén. Na každý konektor i je svým signálovým vstupem 21 připojen samostatný elektronický spínač 2. Signálové výstupy 22 všech spínačů 2 jsou sloučeny do společného vedení 3, zakončeného výstupním konektorem 4 pro připojení satelitního přijímače. Na společné vedení 3 je přes tlumivku 5 a přizpůsobovací obvod 6 svým vstupem 71 připojen dekodér 7 povelů. Výstupy 72 dekodéru 7 povelů jsou vedeny na ovládací vstupy 23 spínačů 2. Ani konvertory a ani satelitní přijímač nejsou na výkrese znázorněny neboť nejsou samy o sobě součástí předmětného řešení.

Přizpůsobovací obvod 6 může být integrální součástí dekodéru 7 povelů.

Signál od každého konvertoru postupuje příslušným vstupním konektorem I do elektronického spínače 2, který povoluje průchod jak vysokofrekvenčním signálů, tak stejnosměrnému napájení konvertoru. Ze společného vedení 3 jsou přes tlumivku 5 vyvedeny DiSEqC povely, které přicházejí ze satelitního přijímače přes výstupní konektor 4. DiSEqC povely jsou v přizpůsobovacím obvodu 3 převedeny na napěťové signály kompatibilní s číslicovými obvody a přicházejí do dekodéru 7 povelů. Dekodér 7 povelů, který řídicími impulzy ovládá jednotlivé spínače 2, pracuje s následujícími povely standardů DiSEqC:

Číslo (hex)	název funkce	popis povelu podle normy
38	Write NO	zápis do skupiny portů 0
39	Write NI	zápis do skupiny portů 1
60	Stop	zastavení pohybu polohovacího zařízení
68	Drive East	otáčení motoru na východ
69	Drive West	otáčení motoru na západ
6A	Store nn	uložení satelitní pozice
6B	Goto nn	otočení motoru na satelitní pozici nn

V navrženém přepínači příkazy WriteNO a WriteNl slouží k přímému výběru vstupu podle standardu DiSEqC 1.1. Hodnota příkazu WriteNl rozlišuje, zda vybraný vstup náleží do první či do druhé čtveřice vstupů. Hodnota příkazu WriteNO určuje pořadí vybraného vstupu v dané čtveřici. Další příkazy náleží do rozšíření standardu DiSEqC 1.2 pro ovládání rotátoru. Příkaz Drive East vyvolává vzestupnou rotaci vstupů, příkaz Drive West vyvolává sestupnou rotaci vstupů. Při rotaci nastává posun na další vstup vždy po cca dvouvteřinové prodlevě, aby uživatel mohl zaregistrovat přítomnost požadovaného signálu. Příkaz Stop zastavuje rotaci vstupů. Příkaz Store nn ukládá aktuálně zvolený vstup do vnitřní paměti dekodéru povelů, kde každému číslu nn generovanému přijímačem odpovídá jeden z osmi vstupů přepínače. Příkaz Goto nn zvolí vstup tohoto spínače 2, který byl Číslu nn přiřazen příkazem Store nn.

Navržený přepínač je řízen jednak pro tento účel nejvhodnějším standardem DiSEqC 1.1, jednak standardem DiSEqC 1.2. Na rozdíl od běžných přepínačů, které dovolují připojit pouze čtyři konvertory, navržené řešení v zásadě neomezuje uživatele v počtu připojených satelitních konvertorů. Zatímco teoreticky maximální možný počet přepínaných vstupů je 255, lze očekávat, že prakticky užívaný počet bude výrazně nižší, do 16 konvertorů. Z hlediska řízení přepínače je možné si vybrat ze dvou základních, výše popsaných přístupů.

Obvody dekodéru 7 převádějí standardní povely, v daném případě povely podle standardu DiSEqC 1.1a DiSEqC 1.2 na ovládací impulzy pro sepnutí zvoleného spínače 2. Pokud satelitní přijímač podporuje standard DiSEqC 1.1, je možné provést konfiguraci přijímače přiřazením adres vstupních konektorů přepínače jednotlivým přijímaným družicím. Pokud je nutné využít standardu DiSEqC 1.2, konfigurace se provádí analogicky k nastavení antény s motorem, když pro každý požadovaný satelit se příkazem Drive East nebo Drive West postupně přepínají

-3CZ 15690 Ul jednotlivé spínače 2 a tedy jednotlivé konvertory. Po zachycení požadovaného signálu se číslo vybraného spínače 2 uloží příkazem Store nn. Takto se uloží čísla spínačů 2 pro všechny požadované satelity. Při běžném provozu se přepínání mezi satelity řeší vysláním odpovídajícího příkazu Goto nn, na které přepínač reaguje zvolením příslušného spínače 2.

Obdobně lze pracovat i s jinými standardy, je to jen otázka softwarového vybavení dekodéru ]_ povelů.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení je určeno pro individuální příjem televizních, rozhlasových a jiných služeb vysílaných pomocí geostacionárních telekomunikačních satelitů.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Přepínač vnějších jednotek fixních antén pro satelitní příjem signálů, opatřený soustavou spínačů s ovládáním pomocí standardních impulzů generovaných satelitním přijímačem, vyznačující se tím, že je opatřen dekodérem (7) povelů, jehož vstup (71) je připojen na výstupní svorku (4) pro připojení na satelitní přijímač a výstupy (72) jsou připojeny na ovládací vstupy jednotlivých spínačů (2), přičemž dekodér (7) je opatřen obvody pro převod standardních povelů k ovládání mechanického polohovacího zařízení na ovládací impulzy pro sepnutí zvoleného spínače (2).
2. 2. Přepínač podle nároku 1, vyznačující se tím, že dekodér (7) povelů je na výstupní svorku (4) pro připojení na satelitní přijímač připojen přes přizpůsobovací obvod (6).