Спутниковый конвертер LNB

Спутниковый конвертер (англ. low-noise block downconverter, LNB) — приёмное устройство, объединяющее в себе малошумящий усилитель^[en] (МШУ, англ. LNA) принимаемого со спутника сигнала и понижающий преобразователь частоты (англ. Downconverter). Конвертер устанавливается на облучателе спутниковой антенны и подключается к приёмному оборудованию^[1] коаксиальным кабелем, по этому же кабелю осуществляется питание конвертера и, если требуется, передача управляющих сигналов.

Усиление и шумовые характеристики

Усиление конвертера — отношение уровня выходного сигнала (после преобразования) к уровню сигнала, принимаемого антенной конвертера, выражается в децибелах. Типичные значения усиления конвертеров — от 40 до 65 дБ. Чем длиннее кабельная трасса до конвертера, тем большее усиление требуется чтобы обеспечить достаточный уровень сигнала на входе приёмного устройства (требуемый уровень сигнала зависит от характеристик конкретного устройства, типичное затухание в кабеле типа RG-6 на частотах 1-2 ГГц — 2-2.5 дБ на каждые 10 метров).

При достаточном уровне сигнала на входе приёмного устройства использование конвертера с бо́льшим усилением не дает улучшения приёма, поскольку конвертер принимает и усиливает в одинаковой мере как полезный сигнал, так и тепловой шум эфира. Даже в идеальном случае отношение сигнал/шум, от которого и зависит возможность приёма, после конвертера не изменится. Реальный конвертер вносит дополнительный собственный шум. Собственный тепловой шум конвертера описывается либо его эквивалентной шумовой температурой в Кельвинах, либо «коэффициентом шума» в децибелах, который показывает, насколько ухудшится отношение сигнал/шум после усиления и переноса частоты. Также опорный генератор конвертера вносит дополнительный фазовый шум^[2], который влияет в первую очередь на возможность приема сигналов с высокими индексами модуляции^[3].

Преобразование частоты

Необходимость преобразования частоты после усиления сигнала связана с тем, что в большинстве случаев для спутниковой связи используются радиодиапазоны с частотами в единицы и десятки Гигагерц (C, X, Ku, Ka). Передача таких радиочастот по коаксиальному кабелю приводит к большому затуханию сигнала, а использование длинных волноводов многократно усложняет и удорожает систему. Преобразование частоты в диапазон 1-2 ГГц (L-диапазон) позволяет отнести приёмное оборудование (спутниковый ресивер, спутниковый модем, карта DVB-S/S2 и т. п.) на значительное расстояние (десятки метров) от спутникового конвертера.

Если требуется отнести приёмное оборудование на еще большее расстояние от спутниковой антенны, то могут использоваться дополнительные усилители сигнала L-диапазона, устанавливаемые в разрыв кабельной трассы, либо волоконно-оптическая линия и дополнительные устройства — оптические передатчики и приемники L-диапазона. Оптический передатчик может быть интегрирован в спутниковый конвертер^[4]. Нужно учитывать, что и усилители и оптические передатчики и приемники вносят дополнительный собственный шум, увеличивая шумовой коэффициент системы в целом.

Преобразование частоты происходит путем смешения сигнала опорного генератора (гетеродина, англ.  local oscillator, LO) спутникового конвертера и входного сигнала (англ. radio frequency, RF), принятого со спутника. На выходе смесителя образуется сигнал промежуточной частоты (англ.  intermediate frequency, IF), равной разнице частот опорного генератора и входного сигнала. Конвертеры делят на два основных типа в зависимости от конструкции опорного генератора — c диэлектрическим резонатором (DRO) или с синтезатором частоты (PLL).