کزاز الکترونیک

طراحی وساخت مدارات ساده تا پیشرفته الکترونیک ومعرفی قطعات

LNB ها چگونه کار می کنند؟
ساعت ٥:٠٥ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ۱۸ اردیبهشت ۱۳٩۳   کلمات کلیدی:

 

lnbها چگونه کار می کنند؟

 

مقدمه:

 

ماهواره های مخابراتی امواجی با قدرت چند وات منتشر میکنند که درطی مسیر طولانی 30 الی 36 هزار کیلومتر فاصله مداری با  زمین مقدار قابل توجهی از انرژی آن از بین میرود و تنها مقدار ناچیزی از توان آن درحد چند دهم میکرووات بر مترمربع به سطح زمین میرسد که توسط سهموی بنام دیش این توان جمع شده و در نقطه کانونی آن متمرکز میشود.

 

 

 


LNB ها چگونه کار می کنند؟

 

NBها چگونه کار می کنند؟

مقدمه:

ماهواره های مخابراتی امواجی با قدرت چند وات منتشر میکنند که درطی مسیر طولانی 30 الی 36 هزار کیلومتر فاصله مداری با  زمین مقدار قابل توجهی از انرژی آن از بین میرود و تنها مقدار ناچیزی از توان آن درحد چند دهم میکرووات بر مترمربع به سطح زمین میرسد که توسط سهموی بنام دیش این توان جمع شده و در نقطه کانونی آن متمرکز میشود.

پرتو جمع شده در کانون قدرتی در حد چند میکرووات دارد که توسط شیپور تغذیه feed horn و موج بر wave guide به LNBمنتقل و پس از2 الی 3 مرحله تقویت اولیه آماده پردازش در قسمت های بعدی میشود.

به دلیل ضعیف بودن سیگنال ها وعلائم دریافت شده توسط LNB در طراحی طبقات تقویت کننده اولیه از قطعاتی بخصوص وبا قابلیت فرکانس گذر بالا و دارای بهره بالا و نویز کم استفاده میشود.(Low noise amplifer )

قطعات مورد استفاده برای فرکانس های پایین حدود 4/3 الی 8/4 گیگاهرتز(باند C)عموما ترانزیستور Bipolar و در فرکانس های بالاتر از 7/10 الی 75/12 گیگاهرتز (باند Ku)از ترانزیستور های گالیم آرسناید GaAsFET استفاده میشود. جهت کاهش اثرات خازنی و سلفی قطعات مورد استفاده در مدارات تقویت کننده خطی فرکانس فوق بالا عموما از قطعات SMD با پایه های بسیار کوتاه استفاده میشود و کلیه اجزا تقویت کننده جهت کار در امپدانس های ورودی و خروجی پایین طراحی میشود این یعنی به معنای استفاده از جریان بیاس زیاد قطعات راکتیو و در نتیجه افزایش حرارت حاصله که به نوبه خود باعث تولید و یا افزایش نویز حاصله از مدار میشود. میزان نویز حاصله از مدار که به سیگنال اصلی اضافه میگردد در اصطلاح مایکروویو مشخصهNoise Figure خوانده شده و بر حسب دسی بل db محاسبه میشود.

((به عنوان یک اصل کلی مشخصه نویز کمتر یعنی کیفیت و کارایی بیشتر و در نتیجه نسبت سیگنال به نویز بهتر))

این مقدار نویز تولید شده در باند فرکانسی Ku به مراتب از باند فرکانسی C بیشتر است و به همین دلیل LNBهای باند C همیشه مشخصه نویز بهتری نسبت به انواع Ku دارند.

در مرحله بعدی پردازش علائم خروجی تقویت کننده های اولیه از یک فیلتر میان گذرعبور داده میشوند تا جزئیات ناخواسته خارج از محدوده باند فرکانسی حذف شوند.

چون امواج فرکانس محدوده گیگاهرتزی هنگام انتقال با کابل های کواکسیال معمولی دچار افت شدید دامنه میشوند بنابراین جهت انتقال علائم خروجی به گیرنده ابتدا لازم است که فرکانس آن پایین آورده شود.(Block Down Converting)

(توضیح اینکه در انتقال فرکانس های بالای UHF عموما لوله های بخصوصی بنام موج برWave Guide بکار برده میشوند).

جهت این منظور از روش بخصوصی به نام تکنیک سوپرهترودین super Hetrodyne استفاده میگردد.

در این روش سیگنال ورودی از تقویت کننده اولیه با فرکانس تولید شده از یک اسیلاتور محلی در مداری به نام مخلوط کننده یا میکسر ترکیب میشود. حاصل خروجی مدار تفاضل دو فرکانس است که IF یا Intermediate frequency  نامیده میشود.

ولتاژ IF خروجی که محدوده فرکانسی آن از 950MHz تا 2150MHz میباشد مجددا در دو یا سه مرحله تقویت میشود تا دامنه موج که در مرحله میکسر افت پیدا کرده بود جبران شده و خروجی سیگنال های دریافت شده برای انتقال با کابل کواکسیال به رسیور از دامنه مطلوب برخوردار باشد.

تغذیه مورد نیاز سیستم از طریق چک L1 و توسط کابل انتقال کواکسیال از طریق رسیور تامین میگردد و ولتاژ آن 13 الی 18 ولت است که توسط یک رگلاتور 5 ولت یا 6 ولت تثبیت شده و جریان لازم قسمت های مختلف مدار فراهم میشود ولتاژ بیاس تقویت کننده های اولیه توسط مداری تامین میگردد که بسته به ولتاژ رسیده از رسیور تنها یکی از تقویت کننده در آن واحد روشن است در حالت 18 ولت تقویت کننده هوریزانتال و در حالت 13 ولت تقویت کننده ورتیکال فعال میشود.

کنترل انتخاب اسیلاتور محلی توسط مدار دکودرتون 22 کیلوهرتز انجام میپذیرد.

 

ساختار فیزیکی LNB :

LNBها در اقسام و مدل های مختلف ساخته میشوند وبسته به مورد محل مورد استفاده یا نصب در اشکال متنوعی طراحی میشوند. ساختمان ظاهری آنها استوانه ای-چپقی-مکعب مستطیل-تخت-گرد-فشنگی و سایر انواع میباشد.

اکثر بدنه خارجی آنها از جنس پلاستیکی است. انواع قدیمی بدنه فلزی دارند. بدنه داخلی آنها در مقابل رطوبت-باد و باران به خوبی عایق بندی شده است.

قسمت های فلزی داخل از جنس آلومنیم خشک است و قطعات داخلی گرم شونده از طریق انتقال حرارت به آن تهویه میشوند.شیپور تغذیه در مدل های جدید جزئی از ساختمان LNB محسوب شده و در اصطلاح به آن LNBF گفته میشود.

 

انواع LNB:

اکثر LNbها دارای یک خروجی جهت اتصال به رسیور میباشند.خروجی بعضی به صورت ورتیکال و هوریزانتال جداگانه است به این LNBها Dual LNB میگویند.

بعضی از انواع LNB دو قلوهستند(Twin LNB) یعنی در ساختمان آنها دوعدد LNB مستقل وجود دارد.

برخی دارای 4 یا 6 یا 8 خروجی یا بیشتر میباشندکه جهت استفاده مجتمع های آپارتمانی بزرگ ساخته شده اند.

انواع خاصی از LNBها همزمان قادر به دریافت هر دو باند Ku و C هستند.

LNbهای قدیمی یک جهته هستند Signal polarization یعنی فقط در حالت ورتیکال یا هوریزانتال کار میکنند برای سوئیچ کردن به جهت دیگر باید LNB را 90 درجه چرخاند یا به وسیله ای به نام پلاریزر که مابین LNB و شیپور تغذیه قرار داده میشود اینکار انجام میگیرد.ولتاژ کنترل پلاریزر از رسیور تامین و از 0 و 20 ولت جهت تغییر پلاریته استفاده میشود. LNBهای قدیمی فاقد شیپور تغذیه هستند و بایستی آن را جداگانه تهیه کرد.                                                    

LNbهای باند C از نظر جثه و حجم بزرگ هستند و بایستی با دیش های بزرگ استفاده شوند چون سایه آنها روی دیش در دریافت موج مزاحمت تولید میکند.

مصارف کاربردی بیشتر LNBهای موجود جهت کاربرد دریافت از ماهواره های تلویزیونی است.اکثر LNBها گیرنده هستند بعضی انواع دیگر که کاربردهای مخابراتی دارند مجهز به فرستنده هم میباشند.از دیگر LNBها میتوان به انواع نظامی-تحقیقاتی و غیره اشاره کرد.وجه مشخصه بارز آنها در تفاوت محدوده فرکانس دریافتی آنها- نوع پلاریزاسیون دریافت یا ارسال آنها- بهره بیشتر- نویز کمتر- قابلیت تحمل شرایط سخت تر جوی و محیطی بهتر و غیره اشاره کرد.

 

پارامترهای مهم:

1-مشخصه نویز کمتر:یعنی هر چه نویز طبقات مختلف داخلی LNB کمتر باشد حساسیت و گیرندگی آن در مقابل سیگنال ها و علائم ضعیف بیشتر است. مشخصه نویز LNBهای امروزی مابین 0.3db الی 0.7db برای باند Ku و 0.15db الی 0.5dbبرای باند C است.

2-بهره تقویت:هر چه بالاتر بهتر هر چه بالاتر بهتر(البته از نظر عملی در افزایش بهره طبقات داخلی LNB محدودیت وجود دارد چون با بالا رفتن میزان بهره هر قسمت امکان بروز نوسانات ناخواسته Oscillation بیشتر میشود)بهره تقویت LNBهای کنونی مابین 50 الی 65 دسی بل است.

3-ثبات و پایداری فرکانس اسیلاتور محلی:فرکانس اسیلاتور محلی در مقابل دمای محیط و شوک مکانیکی از قبیل ضربه- وزش باد و لرزش تغییر میکند. در انواع DRO این تغییرات بیشتر و در انواعی که به اسیلاتور کریستالی و PLL مجهز هستند تغییرات کمتر و در نتیجه ثبات و پایداری فرکانس بیشتر است.

(بهتر است از انواع کم مصرف استفاده شود چون فشار بار کمتری به رسیور تحمیل میشود).

 

انواع LNB در باند Ku:

تنوع بسیار زیاد انواع LNB که امروزه مورداستفاده قرار میگیرند به حدی است که کاربران و حتی متخصصین در معرفی آنها با مشکل مواجه میگردند.

 

Single lnb :

این نوع از LNB تنها دارای یک اسیلاتور بوده و تنها باند پایین(10.7-11.7GHz) را پوشش میدهد. دارای یک خروجی است که در سیستم های آنالوگ و دیجیتال امکان انتخاب پلاریزاسیون افقی عمودی را برای این خروجی فراهم می آورد.در LNBها میزان فرکانس خروجی با کسر فرکانس اسیلاتور از فرکانس ورودی محاسبه میگردد.

یعنی OF=Input frequency-LOF  

 

Dual lnb :

این نوع LNB تنها دارای یک اسیلاتور بوده و تنها باند پایین(10.7-11.7GHz) را پوشش میدهد. دارای دو خروجی است که در سیستم های آنالوگ و دیجیتال هر یک از خروجی ها امکان انتخاب تنها یکی از پلاریزاسیون های افقی و عمودی را فراهم می آورند. بدین معنی که یکی از خروجی ها دارای پلاریزاسیون افقی و دیگری عمودی است.

 

twin lnb :

این نوع از LNB تنها دارای یک اسیلاتور بوده و تنها باند پایین(10.7-11.7GHz) را پوشش میدهد.دارای دو خروجی است که در سیستم های آنالوگ و دیجیتال هر یک از خروجی ها امکان انتخاب هر دو پلاریزاسیون افقی و عمودی را دارند. بدین معنی که گویا دو عدد LNB مجزا در داخل یک بسته مجتمع شده اند.

 

Universal signale lnb with terrestrial input:

این نوع از LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالا را پوشش میدهد. دارای یک خروجی است که در سیستم های آنالوگ و دیجیتال امکان انتخاب هر دو پلاریزاسیون افقی و عمودی و همچنین باندهای بالا و پایین را دارد.همچنین این نوع LNBدارای یک عدد ورودی تلویزیونی است.

 

Universal signale lnb:

این نوع LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالا را پوشش میدهد. دارای یک خروجی است که در سیستم های آنالوگ و دیجیتال امکان انتخاب هر دو پلاریزاسیون افقی و عمودی و همچنین باندهی بالا و پایین رادارد.

 

Universal signale lnb for pfa:

این نوع از LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالا را پوشش میدهد.دارای یک خروجی است که در سیستم های آنالوگ و دیجیتال امکان انتخاب هر دو پلاریزاسیون افقی و عمودی و همچنین باندهای بالا و پایین را دارد. همچنین این نوع ازLNB دارای یک عدد ورودی تلویزیونی است.تنها تفاوت ابن نوع LNB با قبلی این است که این LNB مخصوص سیستم آنتن پارابولیک نوع(PFAPrime Focus Antenna میباشد.

 

Universal twin lnb:

این نوع LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالا را پوشش میدهد.دارای دو خروجی است که در سیستم های آنالوگ و دیجیتال هر یک از خروجی ها امکان انتخاب هر دو پلاریزاسیون افقی و عمودی و همچنین انتخاب باندهای بالا و پایین را دارند.بدین معنی که گویا دو عدد LNB مجزا در داخل یک بسته مجتمع شده اند.

 

Universal twin lnb with terrestrial input:

این نوع LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالارا پوشش میدهد. دارای دو خروجی است که در سیستم های آنالوگ و دیجیتال هر یک از خروجی ها امکان انتخاب هر دو پلاریزاسیون افقی و عمودی و همچنین انتخاب باندهای بالا و پایین را دارند. بدین معنی که گویا دو عدد LNB مجزا در داخل یک بسته مجتمع شده اند.همچنین این نوع از LNB دارای یک عدد ورودی تلویزیونی است.

 

Universal quad lnb with terrestrial input:

این نوع LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالارا پوشش میدهد. دارای چهار خروجی است که در سیستم های آنالوگ و دیجیتال هر یک از خروجی ها امکان انتخاب هر دو پلاریزاسیون افقی و عمودی و همچنین انتخاب باندهای بالا و پایین را دارند. بدین معنی که گویا چهارعدد LNB مجزا در داخل یک بسته مجتمع شده اند.همچنین این نوع از LNB دارای یک عدد ورودی تلویزیونی است.

 

Universal quatro lnb:

این نوع LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالارا پوشش میدهد. دارای چهار خروجی است که در سیستم های آنالوگ و دیجیتال هر یک از خروجی ها امکان انتخاب یکی از دو پلاریزاسیون افقی و عمودی و همچنین انتخاب باندهای بالا و پایین را دارند. بدین معنی که یکی از خروجی ها باند پایین با پلاریزاسیون افقی٬دومی باند پایین با پلاریزاسیون عمودی٬سومی باند بالا با پلاریزاسیون افقی و آخری باند بالا با پلاریزاسیون عمودی در دسترس است. این نوع LNBها در سیستم های ماهواره مرکزی که از مالتی سوئیچ ها استفاده میکنند بهره میبرند.

 

Universal octo lnb:

این نوع LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالارا پوشش میدهد. دارای هشت خروجی است که در سیستم های آنالوگ و دیجیتال هر یک از خروجی ها امکان انتخاب هر دو پلاریزاسیون افقی و عمودی و همچنین انتخاب باندهای بالا و پایین را دارند. بدین معنی که گویا هشت عدد LNB مجزا در داخل یک بسته مجتمع شده اند.

 

Monoblock signale lnb/3°spacing:

این نوع LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالارا پوشش میدهد.

در اصل دو عدد LNB از هم جداست که دارای 3 درجه تفاوت زاویه دریافت از هم میباشند.این LNB دارای یک خروجی است که با قابلیت سوئیچ DiSEqc٬می توان پلاریزاسیون های افقی و عمودی٬ باندهای بالا یا پایین هر یک از LNBها را در سیستم های آنالوگ و دیجیتال دریافت کرد. این LNB قابلیت دریافت 2 مسیر با 3 درجه تفاوت(مثلا 19.2ºEast+16ºEast) را دارد.

 

 

Monoblock signale lnb/6°spacing:

این نوع LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالارا پوشش میدهد.

در اصل دو عدد LNB از هم جداست که دارای 6 درجه تفاوت زاویه دریافت از هم میباشند.این LNB دارای یک خروجی است که با قابلیت سوئیچ DiSEqc٬می توان پلاریزاسیون های افقی و عمودی٬ باندهای بالا یا پایین هر یک از LNBها را در سیستم های آنالوگ و دیجیتال دریافت کرد. این LNB قابلیت دریافت 2 مسیر با 6 درجه تفاوت(مثلا19.2ºEast+13ºEast+1619.2ºEast) را دارد.

 

 

Monoblock twin lnb/6°spacing:

این نوع LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالارا پوشش میدهد.

در اصل دو عدد LNB از هم جداست که دارای 6 درجه تفاوت زاویه دریافت از هم میباشند.این LNB دارای دو خروجی است که با قابلیت سوئیچ DiSEqc٬می توان پلاریزاسیون های افقی و عمودی٬ باندهای بالا یا پایین هر یک از LNBها را در سیستم های آنالوگ و دیجیتال دریافت کرد. این LNB قابلیت دریافت 2 مسیر با 6 درجه تفاوت را دارد. بدین معنی که گویا دوعدد LNBمجزا در داخل یک بسته مجتمع شده اند.

 

 

Monoblock quad lnb/6°spacing:

این نوع LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالارا پوشش میدهد.

در اصل دو عدد LNB از هم جداست که دارای 6 درجه تفاوت زاویه دریافت از هم میباشند.این LNB دارای چهار خروجی است که با قابلیت سوئیچ DiSEqc٬می توان پلاریزاسیون های افقی و عمودی٬ باندهای بالا یا پایین هر یک از LNBها را در سیستم های آنالوگ و دیجیتال دریافت کرد. این LNB قابلیت دریافت 2 مسیر با 6 درجه تفاوت را دارد. بدین معنی که گویا چهارعددLNB مجزا در داخل یک بسته مجتمع شده اند.

 

Loop through lnb:

این نوع LNB دارای دو اسیلاتور بوده و هر دو باند پایین و بالارا پوشش میدهد.

در اصل دو عدد LNB از هم جداست(دو مسیر متفاوت) که توسط Loop به هم متصل شده اند. این مجموعه دارای چهار خروجی است که با قابلیت سوئیچ DiSEqc٬می توان پلاریزاسیون های افقی و عمودی٬ باندهای بالا یا پایین هر یک از مسیرها را در سیستم های آنالوگ و دیجیتال دریافت کرد.

 

One cable soluthion:technisat disicon lnb:

این نوع LNB دارای چهار بلوک فرکانسی بوده(محدوده باند Ku به چهار قسمت تقسیم شده است) که دو بلوک دارای پلاریزاسیون افقی و دو بلوک دیگر عمودی هستند. این LNB دارای یک خروجی است که با قابلیت سوئیچ DiSEqC٬می توان پلاریزاسیون های افقی و عمودی باند٬باندهای مختلف هر یک از بلوک ها را در سیستم های آنالوگ و دیجیتال دریافت کرد. در این سیستم از یک رشته سیم استفاده میشود و تنها 8 مصرف کننده را پشتیبانی میکند.

 

 

 

 منابع:

1-www.parsbook.org  

2- نامگذاری کاربردها و مشخصات انواع LNB در باند Ku ماهواره نویسنده: رضا نادری

3-www.GEHamahang.com(شرکت گستره ارتعاش هماهنگ)

4-مجله ایران شماتیک