Trochę teorii, bez której ani rusz

Czas czytania 6 minut

To, że technika satelitarna nie jest najłatwiejszym działem wiedzy, nie muszę nikomu wyjaśniać. Wiele razy słyszałem jak sprzedawca tłumaczył kupującemu, techniczną chińszczyzną, jakiś problem, używając takich słów jak decybel, offset, ERIP, Footprint i tłumacząc, co to jest liczba szumów konwertera i delektował się niewiedzą klienta. Często to, o czym mówił sprzedawca dalekie było od prawdy. Instrukcje dołączone do anten, odbiorników satelitarnych i sprzętu towarzyszącego najczęściej pisane są przez konstruktorów i to językiem tylko im znanym. Pomijając ważne sekwencje i twierdząc „to jest przecież ogólnie znane”, powodują, że po przekartkowaniu taka instrukcja ląduje w szufladzie. Pewne informacje techniczne przedstawimy w cyklu „W drodze” w możliwie najprostszy sposób, także pojęcia czysto techniczne.

dB (decybel)
Decybel – to magiczne słowo spotykane jest w całej technice antenowej. Zysk energetyczny anteny, liczba szumów konwertera, czułość odbiornika, tłumienność kabla, pojęcia, z którymi będziemy się spotykać w całym cyklu „W DRODZE”, podawane są w decybelach. Muszę w tym miejscu zmartwić czytelników, że bez wzorów matematycznych nie obejdzie się, ale postaram się to wyjaśnić możliwie jak najprościej i tam gdzie to możliwe użyję tabel. Decybel jest logarytmicznym stosunkiem dwóch wielkości i nie, jak to niektórzy twierdzą, jednostką pomiarową. Można także twierdzić, że decybel jest mnożnikiem. Jeżeli jednak przyjmiemy, że:

1 dB = 0 µV

Otrzymamy nową jednostkę „dBµV”. Temat trochę pogmatwany, ale poniższe przykłady powinny trochę rozjaśnić ten problem.

Przykład 1
Jeżeli podamy na wejście wzmacniacza sygnał o napięciu 100 µV a wzmacniacz wzmacnia 100 razy, to na wyjściu otrzymamy:

100 µV x 100 = 10.000 µV / 10 mV
czyli
40 dBµV + 40 dB = 80 dBµV

Przykład 2
Jeżeli na wejście kabla o długości 70 m podamy sygnał 1000 µV (1 mV) a kabel tłumi sygnał 10-krotnie, wtedy na wyjściu kabla uzyskamy sygnał 100 µV.

1000 µV / 10 = 100 µV
czyli
60 dBµV - 20 dB = 40 dBµV

Przytoczona tabela pomoże w prosty sposób wyliczyć poziom sygnału i tłumienność.
Decybel będzie nam towarzyszył w całym cyklu „W DRODZE”

Zysk energetyczny
Telewizyjny lub radiowy sygnał przesłany na pewną odległość, wszystko jedno czy przy pomocy kabla lub w przestrzeni, zostaje osłabiony. By powrócić mu jego pierwotne parametry stosuje się urządzenia wzmacniające. Sygnał satelitarny dochodzący do naszej anteny musi pokonać odległość ponad 38 000 km, co ma duży wpływ na jego moc. Zastosowanie anteny, jaką znamy z odbioru naziemnych programów Footprint, w tym przypadku jest niemożliwe. Tutaj naukowcy wykorzystali pewne prawo optyki, które znamy z soczewki lub lustra wklęsłego. Promienie słoneczne skoncentrowane przez soczewkę lub lustro wklęsłe są w stanie zapalić papier lub drewno. Podobnie działa antena satelitarna, będąca niczym więcej jak lustrem wklęsłym. Przez koncentrację sygnału dochodzącego do konwertera znajdującego się w ognisku anten jesteśmy w stanie odbierać sygnał satelitarny. Mamy zatem do czynienia z zyskiem energetycznym, a nie jak to niektórzy twierdzą ze wzmocnieniem.

Zysk ten zależy od konstrukcji anteny a przede wszystkim od jej średnicy. Czym większa antena, tym większy zysk energetyczny. Niestety, ale w karawaningu jesteśmy ograniczeni miejscem i wożenie dużych anten jest niemożliwe. Proszę się jednak nie obawiać – w europejskim karawaningu wystarczą anteny o stosunkowo małych średnicach.

Footprint i ERIP
Każdy satelita ma ograniczony zasięg spowodowany promieniowaniem jego anten. Jeżeli skierujemy światło latarki na białą ścianę zobaczymy krąg światła, w którym środek jest jaśniejszy i maleje w kierunku obrzeża, by wreszcie całkiem zaniknąć. Podobnie emitują sygnał anteny satelitarne, który maleje w kierunku obrzeża. Operatorzy udostępniają mapy zasięgu nazywane Footprintami, z których można odczytać czy w rejonie naszego planowanego urlopu można odbierać polskie programy.

Linie łączące punkty o tym samym poziomie sygnału nazywamy ERIP. Umiejętność ich odczytywania jest ważna przy karawaningu. Przy wyjazdach poza granice Polski można stwierdzić czy przy pomocy anteny, którą posiadamy można odbierać polskie programy. Jeżeli na mapach footprintów podaje się ERIP jako średnice anten, nie mamy z tym problemów, jeżeli jednak wartości te podawane są w jednostkach dBW sprawa się trochę komplikuje, tutaj pomocną jest przytoczona tabela.

Footprint HotBird.

A oto dwa przykłady takich footprintów, HotBird 2, 3, 4, 5, Widebeam i Astra 1E. Footprint udostępniane przez EUTELSAT dla satelitów HotBird oznakowane są jednostką dBW. Z przytoczonej tabeli można odczytać średnicę anteny jaką trzeba zastosować. Przy wielkość 50 dBW, prawie w całej Europie, odbiór możliwy jest przy pomocy anteny Footprint średnicy 60 cm Footprint programy emitowane Footprint technice cyfrowej nawet anteną 40 centymetrową. Footprinty udostępniane przez ASTRĘ oznakowane są średnicą anteny. W podanym przykładzie widać, że niebieskie pole pokrywa prawie całą Europę, jedynie państwa w południowo-wschodniej części kontynentu są poza jego zasięgiem, zatem stosując antenę średnicy 60 cm mamy bezproblemowy odbiór. Dane podawane są dla programów analogowych, dla cyfrowych wystarcza antena 40-centymetrowa.

Przytoczone grafiki to tylko jedne z wielu. Wszystkie można znaleźć na stronach internetowych operatorów satelitarnych, w naszym wypadku ASTRY i EUTELSATA.

Opisałem najważniejsze pojęcia teoretyczne, które pomogą czytelnikom zrozumieć techniczne niuanse, występujące w opisie poszczególnych elementów instalacji satelitarnej. Caravaningowcy muszą walczyć z kompromisami, którymi rządzą dwa słowa; „małe i lekkie”, czyli mała antena, ale i mały odbiornik oraz telewizor. Coraz częściej producenci prezentują kombinacje obu tych komponentów w jednej obudowie, i to z płaskim (3 cm) telewizorem LCD, co jest wymarzonym rozwiązaniem dla amatorów caravaningu.

Footprint ASTRY - astra_footprint

Drugim wiodącym tematem tego cyklu będzie uniwersalność. Wtedy kiedy nie jesteśmy w drodze, antenę, konwerter i odbiornik satelitarny można używać w domu.

W następnym wydaniu zajmę się antenami, konwerterami, kablem i wtyczkami, czyli sprzętem do odbioru satelitarnego, na co należy zwrócić uwagę przy ich kupnie i eksploatacji.