Parabola.cz

Satelitní technika se vyvíjí rychlými kroky vpřed a přináší téměř pravidelně významné novinky. O většině z nich informuje i SAT magazín. V posledních několika letech jsme např. zaznamenali výrazný pokles hodnot šumového čísla konvertoru pro Ku-pásmo. Obchod se satelitní technikou nabízí konvertory (dále LNB) se šumovými čísly 0,5 dB, ale i nižšími - např. 0,3 dB. Někdy se také setkáme se zkratkou LNBF - představuje konvertor s integrovaným ozařovačem (feed).

Můžeme těmto hodnotám věřit, nebo je to pouze sdělení na štítku konvertoru, kam si nakonec výrobce může napsat cokoliv, protože běžný uživatel nemá možnost přesvědčit se měřením o kvalitě nabízeného LNB? Obchod se satelitní technikou sice nabízí pro příjem digitálně zpracovaných signálů LNB s extrémně nízkými hodnotami šumového čísla, ale zákazníkovi tyto hodnoty nemůže nějakým způsobem prokázat.Solidní výrobce by měl na štítku nabízeného LNB, nebo v doprovodném technickém listu (specifikaci výrobku) vyznačit naměřené hodnoty důležitých parametrů LNB jako jsou:

• naměřený zisk na několika kmitočtech v provozním pásmu
• šumové číslo v dB při několika kmitočtech (spodní, střední a horní kmitočet pásma) a udané teplotě, při které se provádělo měření, např. 17°C, 20°C atd.
• rovněž může být uveden průběh fázového šumu naměřený na několika vybraných offset kmitočtech
• a také rozptyl hodnot od štítkové nominální hodnoty, protože je známo, že při měření výrobní dávky dosáhneme u určitého počtu LNB nominální hodnoty, např. šumového čísla a u určitých počtů LNB jsou naměřené hodnoty tohoto parametru nižší nebo vyšší. Prokázalo se, že rozptyl naměřených hodnot probíhá podle statistických zákonů (Gaussův zákon chyb). Chybí-li takový údaj, a to je ve většině případů, může sice zákazník koupit LNB se štítkovým údajem, např. 0,7 dB, ale ve skutečnosti může mít zakoupený LNB hodnotu šumového čísla menší než 0,7 dB. Má-li zákazník smůlu, koupí LNB s hodnotou 0,9 dB nebo i vyšší. S rozptylem hodnot šumových čísel LNB musíme prostě počítat.

Příspěvek [1] se věnoval podrobně výsledkům měření šumového čísla výrobcem LNB firmou Gardiner a uvedl statistické zákonitosti a také výklad typické hodnoty a průběhu naměřených hodnot fázového šumu pro určité odchylky offset kmitočtů.

Kdyby prodejce měl možnost přesvědčit se o hodnotě šumového čísla, eventuálně o hodnotách fázových šumů dostupným měřením, mohl by nabízené LNB roztřídit a podle toho např. i upravit prodejní ceny - super kvalitní LNB za vyšší cenu a LNB s nežádoucími odchylkami od nominální hodnoty šumového čísla nabízet za nižší cenu. To je ovšem kdyby. Prodejce totiž podobné možnosti nemá.

Existuje vůbec nějaký způsob jak se přesvědčit o kvalitě konvertoru? Ano existuje, vždyť výrobce musí LNB měřit. GARDINER např. uvádí výběr naměřených hodnot na štítku LNB a těmto hodnotám se může věřit. Jenomže to jsou tovární aparatury, které jsou běžnému uživateli i prodejci satelitní techniky finančně nedostupné.

Existuje nějaké jednodušší, alespoň srovnávací metoda jak se dostat k hodnocení LNB?

Ověřování šumového čísla LNB porovnáváním

Při měření s přístrojem UNAOHM EP 3000 jsem se pokusil srovnávacím způsobem získat představu o hodnotě šumových čísel měřených LNB.

Z teorie víme, že hodnota poměru C/N je dána vztahem

C/N = G

(šumová teplota antény + vyzařovaní Země + teplota konvertoru, vypočítaná ze šumového čísla LNB). G je provozní zisk antény.

Pokud budeme provádět srovnávací měření za stejných podmínek na stejné anténě a na stejném kmitočtu, budou mít hodnoty G, šumová teplota antény a vyzařování ze Země neměnné hodnoty. Měnit se bude pouze šumová teplota LNB podle jeho šumového čísla. Uvedu praktický příklad:

Vypočítejme hodnotu C/N pro tři LNB se šumovými čísly 1,0 dB/ 0,7 dB/ 0,5 dB.

Přepočítáme šumová čísla na teplotu v K (Kelvinech):

1,0 dB = 75,09 K
0,7 dB = 50,72 K
0,5 dB = 35,39 K


Použijeme antény o průměru 120 cm, kmitočet 11 GHz. Její zisk je kolem 40,59 dBi (11 464 krát)

Nechť podle příkladu v [1] je šumová teplota antény plus vyzařování Země 144,2 K.
Potom pro šumové číslo LNB 1,0 dB (75,09 K) bude

C/N = 11 464/( 144,2 + 75,09) = 52,28 = 17,18 dB

Pro šumové číslo LNB 0,7 dB (50,72 K) dostaneme

C/N = 11 464 /( 144,2 + 50,72) = 58,81 = 17,69 dB

Pro šumové číslo LNB 0,5 dB získáme

C/N = 11 454 /( 144,2 + 35,39) = 63,83 = 18,05 dB

Z příkladu plyne, že hodnoty C/N můžeme použít pro hodnocení šumového čísla metodou porovnávání.

Je nutno zvolit za základ určitý typ LNB, o kterém víme, že poskytuje v praxi dobré služby a že se můžeme spolehnout na údaje uvedené výrobcem na štítku nebo v přiloženém certifikátu. U tohoto LNB změříme na určitém vybraném satelitním kanálu hodnoty:

Úroveň přijímaného digitálního satelitního signálu je v dBmV nebo v dBm. Měřící přístroj umožní volbu jednotek měření. Jelikož tato úroveň vystihuje okamžitý stav, je vhodné změřit ještě přesnější hodnotu, vypočítanou z integrace průběhu zobrazení kanálu (paketu) v spektrálním módu. Podrobný návod jak tuto hodnotu změřit uvádí návod k obsluze měřícího přístroje EP 3000. Uvádí ji jako DCP.

Dále změříme hodnotu poměru S/N v dB a hodnotu poměru C/N v dB. Obě hodnoty zařízení EP 3000.

Dalším vhodným hodnotitelským údajem je naměřená hodnota chybovosti, udávaná jako Channel BER před dekodérem Viterbi. Porovnáním naměřených citovaných hodnot sice nezjistíme přímo jaké je šumové číslo, ale naměřené hodnoty mohou poskytnout objektivní obrázek o tom, který LNBF je horší nebo lepší než měřený normál. Hlavním kriteriem posouzení naměřených hodnot bude hodnota poměru C/N a Channel BER. Je-li dosaženo vysoké hodnoty C/A, mohli bychom dokonce snížit průměr přijímací antény aniž by došlo k zhoršení kvality dále zpracovávaného signálu.

Výsledky měření

· LNBF Alps Universal, uváděná hodnota š.č. 0,7 dB
Tento konvertor jsem zvolil jako normál a porovnával jsem k němu naměřené hodnoty dalších LNB.Kmitočet 12051 MHz/h, úroveň signálu -30,3 dBm
Channel BER: 6,44 e - 04
pV BER (za dekodérem) 0,00 e -08
S/N = 7,6 dB
Pro hodnocení kvality je důležitá hodnota Channel BER (před dekodérem)
DCP = -30,0 dBm
C/N = 18,7 dB


· Čínský LNBF
Typové označení S-2002. Prodejci uvádějí šumové číslo 0,5 dB. K výrobku není přiložen katalogový list s údaji o technických parametrech, neznáme tak např. průběh fázového šumu. Měření jsem provedl na stejném kanálu za stejného počasí.

Channel BER 2,78 e -05
S/N 9,0 dB
Úroveň signálu -28,2 dBm, DCP = -29,1 dBm.
C/N = 19,9 dB

Pokud bychom vyšli pouze z těchto dvou měření, vykazuje čínský LNB lepší hodnotu C/N než ALPS, u Channel BER dokonce o řád nižší.

K objektivnímu měření bychom potřebovali změřit větší počet obou typů LNB a z výsledků měření vypočítat střední hodnoty, které bychom teprve navzájem porovnávali.Zjistil jsem například, že při měření druhého provedení ALPS i čínského LNB se naměřené hodnoty z prvního a z druhého měření lišily. Rozdíl sice nebyl znatelný, ale přesto je nutné vzít tento rozptyl hodnot v úvahu a před ukvapeným závěrem je nutné získat hodnoty měření z většího počtu LNB. Z tohoto hlediska je nutné se dívat i na výsledky měření dalších jednotlivých kusů LNB s určitou rezervou.

Nehodlám tímto dělat některým výrobcům LNB propagaci jejich výrobků. Skutečné vyhodnocení bych mohl udělat po změřením většího počtu kusů.
Uvedu pouze, bez nějakým dalších podrobností, shrnutí výsledků dalších měření:

LNB Gardiner 0,7 dB
Úroveň -34,9 dBM
DCP = -34.8 dBm
S/N = 8,0 dB
Channel BER 7 e -04
C/N = 22, 0 dB

Z hlediska naměřené hodnoty C/N se měřený vzorek jeví jako nejvhodnější.

Humax 0,5 dB
Úroveň -28,7 dBm
DCP = -30 dBm
Channel BER 7,5 e -05

Až potud jsou naměřené hodnoty dobré, ale hodnota C/N je pouze 13 dB, což svědčí o přítomnosti značného šumu.

LNB twin (bez udání výrobce) s vyznačeným šumovým číslem 0,3 dB
Úroveň -35,2 dBm
DCP = -35,8 dBm
S/R 9,0 dB
Channel BER 1,29 e -04
C/N 17,3 dB

Měřený vzorek vykazoval horší hodnoty než ALPS 0,7 dB, který jsem zvolil za normál pro porovnávání výsledků měření.

V době výše uvedeného měření konvertorů bohužel ještě nebyl k dispozici nový LNB Invacom 0.3 dB, který je v současnosti také prodáván na českém trhu.




Závěr
Porovnávací způsob prokázal možnost hodnotit kvalitu konvertorů od různých výrobců a alespoň v hrubých rysech ověřit, zda konvertor je co do kvality srovnatelný, horší nebo lepší než zvolený běžný typ LNB (tzv. normál). Jako normál může posloužit LNB Gardiner (0,7 dB) nebo ALPS (0,7 dB). K získání objektivních výsledků měření je nutné provést měření na více vzorcích LNB a použít kvalitního, v praxi měření osvědčeného spektrálního analyzátoru, který měří v příspěvku citované parametry, hlavně to jsou C/N a Channel BER.

Proužkové indikátory přijímaného digitálního signálu a jeho kvality, kterými jsou vybaveny digitální satelitní přijímače, nejsou pro tato měření vhodná. Tyto indikátory jsou vhodné spíše pro zjištění zda jsme, posuzováno podle velikosti zabarvení proužku indikátoru, nasměrovali optimálně přijímací anténu na zvolený satelit.

Pramen:[1] Bradáč, J.: LNB klíčový prvek satelitního přijímacího zařízení, SAT magazín květen 2002.

Jindřich Bradáč
SAT-MAGAZÍN 2003