DE4335616A1 - Satellitenempfangsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Satellitenempfangsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Das Angebot von über geostationäre Satelliten ausgestrahl­ ten Programmen wird ständig größer. Vor allem die über die Astra-Satelliten ausgestrahlten Programme erfreuen sich einer hohen Beliebtheit. Die Anzahl der über die Astra-Sa­ telliten ausgestrahlten Programme ist durch den neu hin­ zugekommenen Astra-Satelliten 1C noch größer geworden. Er­ wartet wird auch noch eine Stationierung weiterer Satelli­ ten Astra 1D und Astra 1E.

Die bereits jetzt in geostationärer Position im Weltall befindlichen Astra-Satelliten 1A bis 1C strahlen heute Programme bereits auf einem Frequenzspektrum von 10,95 GHz bis 11,70 GHz aus. Der später noch geplante fünfte Astra- Satellit Astra 1E soll dann schließlich in einem oberen Frequenzbereich von 11,70 GHz bis 12,50 GHz Programme ausgestrahlt werden. Dabei ist daran gedacht, daß in dem erwähnten oberen Frequenzband von 11,70 bis 12,50 GHz vor allem Programme für den Hör- wie den Fernsehfunk in Digi­ taltechnik.

Ein zunehmend größer werdendes Gesamt-Frequenz band erfor­ dert natürlich - wenn möglichst viele der angebotenen Programme empfangen werden sollen - auch eine entsprechen­ de Anpassung der Empfänger und Receiver, die dann ent­ sprechend breitbandig ausgelegt werden müssen.

Im Falle eines derartigen breitbandigen Spektrums von beispielsweise 10,70 GHz bis 12,50 GHz (für den Fall der erwähnten fünf Astra-Satelliten 1A bis 1E) könnte dies grundsätzlich heißen, daß das gesamte Frequenzspektrum einmal für die vertikal polarisierten Wellen in einem und für die horizontal polarisierten Wellen in einem zweiten Zweig beispielsweise mittels einer Lokaloszillatorfrequenz von 10,50 GHz in die Zwischenfrequenz-Ebene konvertiert wird. D.h., daß in beiden Konverterzweigen die empfangen vertikal- bzw. die horizontal polarisierten Wellen in einen Zwischenfrequenz-Bereich von 0,30 bis 2,00 GHz umge­ setzt werden würden.

Entsprechend den üblichen Empfangsanlagen könnte dann beispielsweise für eine Gemeinschafts-Antennenanlage die entsprechenden in die ZF-Bereiche umgesetzten Programme über zwei Antennenkabel oder Ableitungen und gegebenen­ falls eine nachgeschaltete Umschaltmatrix die entsprechen­ den empfängerseitigen Receiver angeschlossen werden, mit­ tels denen dann jeweils das gesamte Programmpaket gleich­ zeitig empfangen werden kann.

Allerdings bereitet der Empfang von Sendungen in Digital­ technik Probleme. Die Verarbeitung der digitalisierten Daten in den entsprechenden bis zu den angeschlossenen Teilnehmern führenden Leitungssystemen ist sehr störemp­ findlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher eine Satellitenempfangsanlage zu schaffen, die insbesondere für den Empfang eines sehr breitbandigen Frequenzspektrums und dabei wiederum für den Empfang von Sendungen in Digital­ technik geeignet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An­ spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus­ gestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich vor allem da­ durch aus, daß mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine Möglichkeit geschaffen wird, nicht nur ein breites Fre­ quenzspektrum und damit Programmpaket an unterschiedlich­ sten über Satelliten ausgestrahlen Programmen überhaupt empfangen zu können, sondern vor allem auch einen Empfang von Programmen in Digitaltechnik mit hoher Qualität und Güte und geringer Störanfälligkeit zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß läßt sich dies dadurch realisieren, daß zumindest in einem der beiden für den Empfang der horizon­ tal und/oder vertikal polarisierten Wellen vorgesehenen Konverterzweige eine Umsetzung des anstehenden Frequenz­ bandes nicht insgesamt in eine Zwischenfrequenz-Ebene, sondern anstelle dessen zunächst eine frequenzselektive Aufspaltung in zwei Unter- oder Subzweige vorgenommen wird, in denen eine separate Konvertierung in eine Zwi­ schenfrequenz-Ebene durchgeführt wird. Dabei wird die Umsetzung bevorzugt derart vorgenommen, daß das für den Digitalfunk vorgesehene obere Frequenzband in eine gegen­ über dem anderen Frequenz band tieferliegende Zwischenfre­ quenz-Ebene konvertiert wird. Denn es hat sich gezeigt, daß insbesondere Sendungen in Digitaltechnik in einem unteren Frequenzbereich mit geringer Störanfälligkeit in den Antennenverteileranlagen übertragen werden können.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird dabei das obenliegende für den Digitalfunk vorgesehene Frequenz­ band mit einer Lokaloszillatorfrequenz in den ZF-Bereich gemischt, die vorzugsweise sogar oberhalb der höchsten in die ZF-Ebene zu konvertierenden Frequenz liegt.

Diese überraschende Lösung führt dazu, daß die Differenz der Lokaloszillatorfrequenzen sowie ein Vielfaches davon in den beiden Frequenzzweigen auf jeden Fall oberhalb der höchsten Frequenz im Zwischenfrequenzbereich liegt. Mit anderen Worten liegen alle möglichen Störprodukte in der Zwischenfrequenz-Ebene außerhalb des zu empfangenen Fre­ quenzbereiches, wodurch die Güte und Qualität der empfan­ genen Sendung mit einfachen Mitteln nochmals deutlich verbessert wird.

Erfindungsgemäß kann die Umsetzung in dem zweiten für den Digitalfunkbereich vorgesehenen Teil- oder Subzweig mit′ einem einzigen Mischer oder mit einer doppelten oder Kas­ kaden-Mischeranordnung, also einem zweiten nachfolgenden Mischer vorgenommen werden. Der erste Mischer kann dabei die gleiche Lokaloszillatorfrequenz wie in dem anderen Konverterzweig aufweisen, wobei durch den zweiten Mischer die bevorzugte Umkehrmischung oder Spiegelung in den nied­ rigeren Frequenzbereich durchgeführt wird.

Bevorzugt wird auf der Empfängerseite dann wieder eine weitere die Umkehrmischung wieder aufhebende oder rückfüh­ rende Umkehrmischung durchgeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäß Satellitenempfangs­ anlage (Speisesystem);

Fig. 2 eine detaillierte Schaltungsanordnung für einen beispielsweise für den Empfang von vertikalen oder horizontalen Polarisatio­ nen geeigneten Konverterzweig mit einer Kehrlagenmischung; und

Fig. 3 eine empfängerseitige Schaltungsanordnung für eine Umkehrlagenmischung.

In Fig. 1 ist der schematische Grundaufbau eines Speise­ systems mit einem erfindungsgemäßen Breitband-Konverter (nachfolgend auch kurz LNC genannt) erläutert.

Diese Satellitenempfangsanlage umfaßt ein Horn 1, worüber die vertikal und horizontal polarisierten Wellen empfangen und über ein OMT, d. h. eine Polarisationsweiche 3 und zwei Zweigleitungen 4 _v bzw. 4 _h in die zwei Konverterzweige 5 _v und 5 _h eingespeist werden. In jedem dieser Zweige ist eine Kon­ verterschaltung 7 _v bzw. 7 _h vorgesehen.

Sollen beispielsweise auch links und rechts zirkular pola­ risierte Wellen empfangen werden, so kann der Polarisa­ tionsweiche 3 auch ein sogenannter Polarisationswandler vorgeschaltet sein, mittels dem zirkular polarisierte Wel­ len in linear polarisierte Wellen umgewandelt werden kön­ nen.

Anhand von Fig. 2 wird nunmehr im einzelnen näher erläu­ tert, daß jeder der beiden Konverterzweige 5 _v bzw. 5 _h eine frequenzselektive Aufspaltung umfaßt.

In Fig. 2 ist die Konverteranordnung anhand eines Konver­ terzweiges 5 _v bzw. 5 _h erläutert, wobei - da der Aufbau in diesen beiden Konverterzweigen an sich gleich ist - der Index "v" bzw. "h" für die Umsetzung einmal der vertikal polarisierten wie auch der horizontal polarisierten Wellen im folgenden weggelassen ist.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß jeder der beiden Konver­ terzweige 5 beispielsweise einen Vorverstärker 13 umfaßt, dem eine Frequenzweiche 15 nachgeschaltet ist.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt über die Fre­ quenzweiche 15 eine Aufspaltung des gesamten Frequenzban­ des in ein Teil-Frequenzband zur Übertragung entsprechen­ der Programme insbesondere in Analogtechnik und ein zwei­ tes Teil-Frequenzband insbesondere zur Übertragung von Programmen in Digitaltechnik.

Das erläuterte Ausführungsbeispiel erfolgt für den Fall der Astra Satelliten 1A bis 1E, wobei über die Frequenz­ weiche 15 ein Frequenzband von 10,70 GHz bis 11,70 GHz (Astra Satellit 1A bis 1D). Das gesamte Frequenz band wird in einen ersten Frequenz-Zweig 17′, der nachfolgend auch als Unter- oder Subzweig 17′ bezeichnet wird, und einen zweiten Frequenz- oder Subzweig 17′′ aufgespalten, der bei­ spielsweise das Frequenzband von 11,70 GHz bis 12,70 GHz umfaßt (dieses Beispiel gilt für den geplanten Astra Sa­ telliten 1E).

In jedem der beiden Frequenzzweige 17′ und 17′′ ist ein Mischer 19′ und 19′′, jeweils ein den Mischer ansteuernder Lokaloszillator 21′ und 21′′ und ein jeweils dem Mischer nachgeordneter Zwischenfrequenz-Verstärker 23′ bzw. 23′′ angeordnet. Die Ausgänge der Zwischenfrequenz-Verstärker werden über eine frequenzselektive Weiche 25 auf eine Ableitung oder ein Antennenkabel 27 eingespeist.

Im gewählten Ausführungsbeispiel arbeitet beispielsweise in dem ersten Frequenzzweig 17′ der Lokaloszillator mit 9,65 GHz, worüber sich eine Konvertierung in,ein ZF-Band von 1,05 bis 2,05 GHz erhalten läßt.

In dem anderen Zweig wird nunmehr eine Lokaloszillator­ frequenz verwendet, die oberhalb der höchsten zu empfan­ genden Frequenz von 12,50 GHz liegt. Im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel arbeitet der Lokaloszillator 21′′ mit einer Frequenz von 12,70 GHz. Dadurch wird das für den Digital­ funk vorgesehene und durch die Frequenzweiche 15 abge­ trennte Frequenzband von beispielsweise 11,70 bis 12,50 GHz im Sinne einer Kehrlagenmischung auf ein Frequenzband von 0,2 bis 1,0 GHz konvertiert.

Im unteren Frequenzband lassen sich die digitalisierten empfangenen Programme sehr viel weniger störanfällig zu den nachfolgenden Receivern übertragen. Vor allem aber liegt die Differenz der beiden Lokaloszillator-Frequenzen im gewählten Ausführungsbeispiel bei 3,05 GHz, also deut­ lich oberhalb der höchsten zu übertragenden Frequenz im ZF-Frequenzbereich von 2,05 GHz. Dadurch liegen also auch alle Störprodukte und Vielfachen davon außerhalb des zu empfangenden Frequenzbereiches.

Die beiden entsprechenden in die ZF-Ebene umgesetzten Frequenzbänder werden über die erwähnte Weiche 25 und das Antennenkabel 27 _v und 27 _h an die angeschlossenen Receiver weitergegeben.

Der vorstehend erläuterte Aufbau gilt beispielsweise für den Konverterzweig 5 _v zur Umsetzung der vertikal polari­ sierten Wellen. Der zweite Konverterzweig 5 _h ist entspre­ chend aufgebaut. Somit werden die hierüber analog verar­ beiteten Signale über ein zweites Antennenkabel bzw. eine zweite Ableitung zu dem Receiver 29 weitergeleitet. Mit anderen Worten werden die letztlich auf die vertikal pola­ risierten Wellen zurückgehenden Programme über ein Anten­ nenkabel 27 _v und die jeweils orthogonal dazu polarisierten Wellen nach der Konvertierung in dem zweiten Konverter­ zweig über das zweite Antennenkabel 27 _h an die angeschlos­ senen Teilnehmer 29 weitergeleitet (Fig. 1).

Nur der Vollständigkeit halber wird auch angemerkt, daß grundsätzlich dann - wenn beispielsweise nur ein Teilneh­ mer oder Receiver 29 angeschlossen ist - beispielsweise nur einer der beiden Konverterzweige 5 vorgesehen sein kann. In diesem Falle könnte der angeschlossene Teilnehmer beispielsweise durch Umschaltung einer Steuerspannung von 14 Volt auf 18 Volt einen Polarisationsumschalter betäti­ gen, so daß je nach dem entweder die horizontal oder die vertikal polarisierten Programme empfangen und in der nachgeschalteten Konverteranordnung umgesetzt werden.

Wie anhand von Fig. 3 dargestellt ist, findet nunmehr auf der Empfänger- oder Receiverseite in einer Eingangsschal­ tung 30 (die zwei Schaltungszweige 30 _v und 30 _h umfaßt) wie­ der über eine frequenzselektive Weiche 31 _v bzw. 31 _h jeweils eine Aufspaltung in zwei Frequenzzweige 35′ und 35′′ statt. Die frequenzselektive Aufspaltung in der betreffenden Wei­ che 31 erfolgt wieder derart, daß in dem einen Zweig das zuvor im Konverterzweig 5 gespiegelte Frequenz band durch einen weiteren Mischer 37 _v bzw. 37 _h im Sinne einer Kehr­ lagen- Mischung wieder so transformiert wird, daß das zwischen Frequenz-Band von 0,95 GHz bis 2,05 GHz liegt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel arbeitet der betreffende Lokaloszillator 39 _v bzw. 39 _h, der den Mischer 37 _v bzw. 37 _h ansteuert, mit einer Lokaloszillatorfrequenz von bei­ spielsweise 2,25 GHz. D.h., das Signal in dem Band von 0,2 GHz bis 1,2 GHz wird in dem den Mischer 37 _v bzw. 37 _h umfas­ senden Zweig 35′′ wird nunmehr in das richtige nicht-ge­ spiegelte Frequenzband von z. B. 1,25 GHz bis 2,05 GHz ge­ mischt.

In Fig. 3 ist gezeigt, daß aus dem Gesamtaufbau wird also deutlich, daß jeder der in Fig. 1 gezeigten beiden Recei­ ver 7 _v und 7 _h eine interne Aufspaltung des empfangenen Frequenzbandes umfaßt, wobei in den jeweiligen beiden Teilzweigen 17′ und 17′′ mit einer unterschiedlichen Loka­ loszillator-Gesamtfrequenz eine unterschiedliche Umsetzung erfolgt. In einem Band wird eine Kehrlagen-Mischung durch­ geführt.

Über die beiden Leitungen 27 _v und 27 _h werden dann die bei­ den in die ZF-Ebene gemischten Frequenzbänder der in Fig. 1 allgemein und in Fig. 3 im konkreten gezeigten recei­ verseitigen Empfangsschaltung 30 zugeführt. In den beiden sich an die Antennen-Übertragungsleitung 27 _v und 27 _h und die nachfolgenden Frequenzweichen 31 _v und 31 _h sich an­ schließenden Zweigen 35′′ wird das jeweils eine zuvor ge­ spiegelte Frequenzband wieder kehrlagengemischt.

In jedem der beiden sowohl für den Empfang der vertikal wie horizontal polarisierten Wellen vorgesehenen Zweig 35′ bzw. 35′′ wird in der Empfangsschaltung 30 ausgangsseitig dann über einen entsprechenden Schalter 45 _v bzw. 45 _h und einem die beiden Schalter 45v und 45h zusammenführenden weiteren Schalter 47 das betreffende Band einem Receiver 29 über eine Leitung 49 zugeführt.

Der erwähnte Schalter 47 kann dabei dem Receiver 29 un­ mittelbar vorgeschaltet oder auch im Receiver integriert sein. Eine Umschaltung des Receivers 27 kann beispiels­ weise mittels einer Gleichstrom-Umschaltung von 14 auf 18 Volt und umgekehrt erfolgen. Dadurch wird eine Umschaltung zum Empfang entweder der vertikal oder der horizontal polarisierten Wellen durchgeführt. Durch Zuschaltung eines Sendeimpulses von beispielsweise 22 KHz erfolgt eine Um­ schaltung vom Schalter 45 _v zum Schalter 45 _h und umgekehrt. Dadurch kann teilnehmerseitig entschieden werden, welches Teil-Frequenzband in dem über den Schalter 45 _v bzw. 45 _h jeweils zugeschalteten Zweig empfangen werden kann.

Sollen mehr als ein Teilnehmer, d. h. Receiver 29 ange­ schlossen werden, so würde der receiverseitigen Eingangs­ schaltung oder -elektronik 30 noch eine entsprechende 2 × 4 oder beispielsweise 4 × 4 oder auch eine andere Um­ schaltmatrix vorgeschaltet sein. Diese ist eingangsseitig mit zwei Anschlüssen zum Anschluß sowohl des einen Anten­ nenkabels 27 _v sowie des anderen Antennenkabels 27 _h ausge­ stattet. Ausgangsseitig kann dann die Eingangsschaltung oder -elektronik 30 über eine oder zwei Anschlußleitungen (abhängig vom Recievertyp) an dem betreffenden Receiver angeschlossen sein. Bei einem Receiver mit zwei Eingängen ist dann in der Regel der Schalter 47 im Receiver inte­ griert.

Claims (10)

1. Satellitenempfangsanlage mit einer Konverterschaltung (7 _v, 7 _h), in welcher die insbesondere vertikalen wie hori­ zontalen von Satelliten ausgestrahlten Polarisationen in zumindest einen, vorzugsweise zwei Konverterzweigen (5 _v, 5 _h) in eine Zwischenfrequenz-Ebene konvertiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Konverter­ zweig (5 _v, 5 _h) das empfangene Frequenzband frequenzselektiv in zwei Frequenzzweige (17′, 17′′) aufgespalten wird, wobei der Lokaloszillator (21′) in dem einen Frequenzband (17′) eine Lokaloszillatorfrequenz aufweist, die unterhalb des in diesem Frequenzzweiges (17′) in die Zwischenfrequenz- Ebene konvertierten Frequenzbandes liegt, und daß die Gesamtoszillator-Frequenz in dem zweiten Frequenzzweig (17′′) oberhalb der untersten Frequenz des in diesem Fre­ quenzzweig (17′) in die Zwischenfrequenz-Ebene konvertier­ ten Frequenzbandes liegt.

2. Satellitenempfangsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in dem einen Frequenzband (17′′) durchgeführte Konvertierung des empfangenen Frequenzbandes in eine Zwischenfrequenz-Ebene mit einer Gesamtlokaloszil­ lator-Frequenz durchführbar ist, die oberhalb der höchsten zu empfangenen Satellitenfrequenz liegt.

3. Satellitenempfangsanlage nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem einen Frequenzzweig (17′′) die Gesamtoszillator-Frequenz so gewählt ist, daß das in diesem Frequenzzweig (17′′) in die Zwischenfrequenz-Ebene konvertierte Frequenzband kehrlagengemischt ist.

4. Satellitenempfangsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Konverterzweig (5 _v, 5 _h) in jedem der beiden Frequenzzweige (17′, 17′′) jeweils eine einstufige Mischeranordnung (19′, 19′′) vorgesehen ist.

5. Satellitenempfangsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in dem Frequenz­ zweig (17′′), in welchem die Gesamtlokaloszillatorfrequenz höher ist, eine zweifache nacheinander durchgeführte Mi­ schung mittels zweier Mischer vorgesehen ist, wobei der eine von den beiden Mischern mit der gleichen Lokaloszil­ latorfrequenz wie der Mischer in dem jeweils anderen Fre­ quenzzweig arbeitet.

6. Satellitenempfangsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der beiden Konverterzweige (5 _v, 5 _h) vorzugsweise über eine Weiche (25a, 25b) auf eine Antennenleitung (27 _v, 27 _h) zusammen­ gefaßt sind.

7. Satellitenempfangsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß teilnehmerseitig eine die Kehrlagenmischung wieder rückführende Umkehrlagen-Mischung durchführbar ist.

8. Satellitenempfangsanlage nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in dem betreffenden Antennenkabel (27 _v, 27 _h) anstehenden konvertierten Empfangssignale über eine frequenzselektierte Weiche (31 _v, 31 _h) aufgespalten sind, und in dem einen Zweig mittels einer Mischeranord­ nung (37) eine die in dem einen Frequenzzweig (17′′) der Konverterschaltung (7) zuvor durchgeführte Umkehrlagen-Mi­ schung rückführende Mischung durchführbar ist.

9. Satellitenempfangsanlage nach Anspruch 7 oder 8, da­ durch gekennzeichnet, daß nach Durchführung der die zuerst durchgeführte Kehrlagenmischung rückführenden Umkehrlagen­ mischung das in diesem Frequenzzweig (35′′) empfangbare Frequenz band zusammen mit dem ungemischten im parallelen Frequenzzweig (35′) anstehenden weiteren Frequenzband vor­ zugsweise über eine Frequenzweiche (45 _v, 45 _h) auf einen ge­ meinsamen zum einen oder zu den mehreren Teilnehmern (29) führenden Ausgang (51 _v, 51 _h) zusammengeführt sind.

10. Satellitenempfangsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß empfängerseitig eine Umschaltmatrix zum parallelen Anschluß mehrerer Teilnehmer (29) vorgesehen ist.