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Satellitenempfangsanlagen (DVB-S)

Grundlagen

Im April 2012 wurde die Übertragung analoger Rundfunksignale über Satellit abgeschaltet, seitdem gibt es nur noch digitale Signale über Satellit. Dabei werden für die Satellitenprogramme Frequenzen im Bereich von 10,7 bis 12,75 GHz genutzt. Da diese Frequenzen so hoch sind, verhalten sie sich fast nach den gleichen Gesetzen wie Licht. Daraus folgt, dass Hindernisse wie Bäume oder Gebäude den Empfang der Satellitensignale beeinflussen und sogar verhindern können und damit bei der Planung berücksichtigt werden müssen. Die Satelliten befinden sich ca 36.000 km über dem Äquator wodurch verhindert wird, dass sie ihre Umlaufbahn aufgrund der Fliehkraft verlassen. Deshalb stehen Satelliten von der Erde aus gesehen immer an der gleichen Stelle. Die Programme werden von den Bodenstationen per Upstream gebündelt an die Satelliten gesendet, welche diese direkt per Downstream zurück zur Erde schicken.

Beim Aufbau von Satellitenanlagen kommen folgende Komponenten zum Einsatz:

  • Offsetantenne
  • LNB (LNC)
  • Koax-Kabel
  • Digital-Receiver

Offsetantenne (Parabolantenne)

Die übliche Antennenform zum Empfang der Satellitensignale ist die Offset- oder Parabolantenne, bestehend aus Metall oder beschichtetem Kunststoff, die auch als Spiegel bezeichnet wird. Im Brennpunkt dieses sogenannten Spiegels wird das Speisesystem mit dem Umsetzer montiert. Beim Umsetzer handelt es sich um einen „Low Noise Block Converter“ (LNB/LNC) was übersetzt rauscharme Umsetzergruppe bedeutet. Der Unterschied zu einer zentralgespeisten Antenne besteht darin, dass der Spiegel der Antenne nicht direkt zum Satelliten schaut, sondern eine erhebliche Winkelabweichung aufweist. Ein typischer Offsetwinkel von Offsetparabolantennen beträgt ca. 25°. Der Vorteil bei dieser Antennenform liegt dabei vor allem in den günstigeren Abmessungen und dem wesentlich größeren Gewinn als bei Antennen für terrestrischen Empfang.

Die empfangenen Pegel hängen dann neben der Größe der Antenne auch vom Standort dieser ab. Innerhalb einer vom Satelliten ausgeleuchteten Zone gibt es Bereiche mit unterschiedlichen Leistungspegeln, die man aus Landkarten auslesen kann. Gewinne von Parabolantennen in Abhängigkeit ihres Durchmessers:

Durchmesser in cmGewinn in dB
5534
6035
8037,5
9038,5
12041
15043
18044,5
22046


LNB/LNC

Der eigentliche Empfänger der Satellitenanlage ist der Low Noise Block (LNB) oder auch Low Noise Converter (LNC), was das gleiche meint, auf den das durch den Spiegel gebündelte Signal gelenkt wird. Der LNB hat die Aufgabe das hochfrequente Signal von 10,7 bis 12,75 GHz auf ein Signal mit niedrigerer Frequenz, die SAT-Zwischenfrequenz, umzuwandeln. Dies muss geschehen, da das hochfrequente Signal für eine Übetragung mit Kabeln nicht geeignet ist.

Die Signalübertragung erfolgt erst einmal in 2 Frequenzbereichen, dem Low-Band von 10,7 bis 11,7 GHz und dem High-Band von 11,7 bis 12,75 GHz. Um die Übertragungsbandbreite effizienter zu machen, wird dann noch zwischen 2 Polarisationen unterschieden, wodurch sich eine doppelte Nutzung ergibt. Gesamt ergeben sich so also 4 Empfangsebenen, die durch Ansteuerung des LNBs ausgewählt werden, diese sind:

Low-Bandhorizontale Polarisation0Hz14V
Low-Bandvertikale Polarisation0Hz18V
High-Bandhorizontale Polarisation22kHz14V
High-Bandvertikale Polarisation22kHz18V

Die Polarisation wird mit Hilfe einer Polarisationsweiche mit einer Schaltspannung von 14 V für die horizontale Polarisation und 18 V für die vertikale Polarisation ausgewählt. Low- und High-Band werden durch eine überlagerte Frequenz zwischen 0 und 22 kHz ausgewählt. Die Umsetzung der Frequenz wird dann erreicht, indem das LNB eine Frequenz von 9,75 GHz für das Low-Band und 10,6 GHz für das High-Band erzeugt. Also wird die Empfangsfrequenz um diese Oszillatorfrequenz gesenkt.


LNB-Arten

  • Universal Single-LNB für den direkten Anschluss von einem Teilnehmer
  • Universal Twin-LNB für den direkten Anschluss von zwei Teilnehmern, zwei Single-LNB in einem Gehäuse,nicht für Multischalter geeignet
  • Universal Quad-LNB für den direkten Anschluss von vier Teilnehmern , vier Single-LNB mit integriertem Multischalter
  • Universal Octagon-LNB für den direkten Anschluss von acht Teilnehmern, acht Single-LNB mit integriertem Multischalter
  • Quattro-LNB, der nicht allein direkt nutzbar ist, sondern für den Anschluss über 4 Koaxialleitungen an einen Multischalter vorgesehen ist, dadurch ist der Betrieb beliebig vieler Receiver möglich

Azimut-/Elevationswinkel

Bei der Ausrichtung des Spiegels ist die korrekte „Blickrichtung“ vom Standort der geplanten Antenne hin zum Satelliten wichtig, denn danach wird die Antenne ausgerichtet. Beschrieben wird dies durch die Angabe von 2 Winkeln, dem Azimut- und dem Elevationswinkel. Dabei ist der Azimutwinkel der horizontale Winkel des Satelliten in Bezug auf eine gedachte Gerade zwischen dem Standort der Antenne und dem Nordpol. Dabei wird er in westlicher oder östlicher Abweichung von 180°, was Süden entspricht angegeben. Der für den deutschen Bereich wichtigste Satellit Astra befindet sich in 19,2° Ost. Der Elevationswinkel beschreibt den Erhebungswinkel zwischen der Horizontalen und dem Satellitenstandort. Er ist für den Astra-Satelliten also umso größer je weiter südlich man sich befindet. Die Werte für alle wichtigen Satelliten kann man dabei entsprechenden Tabellen für verschiedene Standorte in Deutschland entnehmen.

Signalverteilung

Jeder Satellitenanschluss für sich sollte vollwertig sein, also Unter- und Oberband mit jeweils V- und H-Polarisation empfangen und darüberhinaus auch noch verschiedene Satelliten wählen können. Daraus ergibt sich, dass auf Verteiler oder Durchgangsdosen bei der Planung und Installation vollständig verzichtet werden sollte und sich die kombinierte Baum-Stern-Struktur mit Multischaltern anbietet. Um einen Twin-Betrieb zu ermöglichen, also dass man gleichzeitig ein TV-Programm sehen und ein anderes aufnehmen kann, braucht man 2 gleichberechtigte Anschlüsse. Meistens wird auch eine gleichzeitige Übertragung terrestrischer Signale gewünscht, um regionale TV- und UKW-Programme empfangen zu können, die nicht über Satellit verbreitet werden. Ein Beispiel für den Aufbau einer solchen Anlageupload.wikimedia.org-wikipedia-commons-thumb-0-08-antennenanlage_schematisch.jpg-512px-antennenanlage_schematisch.jpg

Quelle: www.wikipedia.de

Multischalter

Die Typenbeschreibung eines Multischalters enthält meistens 2 Ziffern, wobei die erste Zahl die Eingänge des Multischalters und die zweite die Anzahl der Ausgänge angibt. Bei ungerader Zahl der Eingänge besitzt der Multischalter auch einen terrestrischen Eingang. Beispiele für gängige Multischalter sind:

  • Multischalter 5/4: 4 Eingänge von einem LNB, 1 Eingang für terrestrische Antenne, 4 Ausgänge zu 4 Receivern
  • Multischalter 5/8: 4 Eingänge von einem LNB, 1 Eingang für terrestrische Antenne, 8 Ausgänge zu 8 Receivern
  • Multischalter 9/8: 4 Eingänge vom ersten LNB, 4 Eingänge vom zweiten LNB, 1 Eingang für terrestrische Antenne, 8 Ausgänge zu 8 Receivern
  • Multischalter 5/16: 4 Eingänge von einem LNB, 1 Eingang für terrestrische Antenne, 16 Ausgänge zu 16 Receivern

Darüberhinaus gibt es auch kaskadierbare Multischalter mit denen noch größere Verteilnetze realisiert werden können.

DiSEqC

Durch DiSEqC (Digital Satellite Equipment Control) ist es möglich mehrere Satelliten über eine oder mehrere Satellitenantennen mit nur einem Empfänger zu empfangen. Dabei sind folgende Anwendungen möglich:

  • Ansteuerung einer motorisch verstellbaren Satellitenantenne zur Ausrichtung auf mehrere Satelliten für nur einen Empfänger
  • Ansteuerung eines Multischalters verbunden mit mehreren LNBs, die verschiedene Satelliten empfangen für mehrere Empfänger
  • Umschaltung des Low- und High-Bands sowie der V- und H-Polarisation im LNB bei neueren Empfangsanlagen
  • Verwendung spezieller LNBs, die kaskadiert hintereinander geschaltet werden und die Sat-ZF durchschleifen, wenn sie selbst nicht angeschaltet sind. Hier erfolgt dann die Wahl des gewünschten LNBs und des Frequenzbereichs über das DiSEqC-Signal nur für einen Empfänger

Antennensteckdosen

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Die beiden am meisten genutzten Antennensteckdosen sind:

  • Antennensteckdose für Sat-Anlagen 3-Loch
  • Antennensteckdose für Breitband-Anlagen 2-Loch

Dabei gibt es wieder verschiedene Ausführungen:

  • Für Einzel- und Stichleitungsdosen mit einer Eingangsklemme und integriertem Abschlusswiderstand
  • Für Durchgangs- und Enddosen mit je einer Eingangs- und Ausgangsklemme, der Abschlusswiderstand gehört hier in die letzte Dose
  • Sat-Dosen haben eine extra F-Stecker Buchse für Sat-Fernsehen mit 3-Loch Ausführung
  • Ausführungen mit verschiedenen Anschluss- oder Durchgangsdämpfungen
  • digitaltauglich

Anschlüsse an einer typischen 3-Loch Antennensteckdose:

  • Oberer mittlerer Anschluss für Satelliten-Fernsehen bzw. Kabelmodem via F-Stecker
  • Linker Anschluss für Fernsehrundempfänger (DVB-T) via RF-Stecker
  • Rechter Anschluss für Tonrundempgänger (UKW) via RF-Stecker

Anschluss Sat-Antennenanschlussdose:

Als erstes das Koaxialkabel in der Schalterdose auf ca. 12 cm kürzen, dann am Kabelende 10 mm des weißen Außenmantels entfernen, dazu eignet sich am besten ein Abisolierautomat. Nun wird das freigelegte Drahtgeflecht über den Mantel zurückgestreift. Als nächstes wird die weiße Innenisolierung um den Innenleiter ca. 7 mm abisoliert und noch einmal kontrolliert ob sich der Schirm sauber über der Isolierung befindet, da Kurzschlussgefahr besteht wenn ein feiner Draht den Innenleiter berührt. Jetzt wird der Innenleiter an der Eingangsklemme festgeschraubt und danach der Schirm an der Schirmklemme. Schließlich wird die Dose in die Schalterdose eingesetzt.

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Ähnlich werden F-Stecker montiert, die nach dem Abisolieren des Innenleiters auf das Koaxialkabel aufgeschraubt oder mit Hilfe einer Crimp- oder Kompressionszange befestigt werden. Sie werden an den Enden des Koaxialkabels zum Verbinden mit dem LNB, Multischalter oder Receiver benötigt.

Grenzwerte für Nutzpegel an Antennen-Steckdosen
BereichMin. Pegel (dBµV)Max. Pegel (dBµV)
UKW (Mono/Stereo)40/5070
AM-RSB-Fernseh-Rundfunk6077 (80)*
Ferquenzmodulierte Fernsehsignale4777
DVB-C (64 QAM)4767
DVB-C (256 QAM)5474
DVB-S(2) (QPSK, 8 PSK, 16 APSK, 32 APSK)4777
DVB-T (16 QAM; FEC 2/3)3674
DVB-T (64 QAM; FEC 2/3)4574
DVB-T2 (16 QAM; FEC 2/3)3574
DVB-T2 (64 QAM; FEC 2/3)3974
DAB (OFDM in Band III)2894

* bei Systemen mit weniger als 20 Kanälen

Antennenstandrohre

Bei der Montage von Antennenstandrohren muss beachtet werden, dass die auftretenden Kräfte bei Windbelastung vom Dachtragwerk bzw. dem Mauerwerk sicher aufgenommen und abgeleitet werden können. Dabei dürfen auch keine Teile abreißen oder abbrechen, sowie das max. Beigemoment des Standrohres überschritten werden. Deshalb sind hohe Ansprüche an die mechanische Festigkeit der Rohre zu stellen, welche Gas- und Wasserrohre nicht erfüllen und deshalb nicht zugelassen sind. Von den Herstellern werden so genannte Schiebemaste oder Steckrohre angeboten, die geprüft sind und den gestellten Anforderungen entsprechen.

Zu beachten ist:

  • Die Einspannlänge eines Standrohres muss mindestens 1/6 der gesamten Rohrlänge betragen oder mindestens 1/5 der freien Länge
  • Das Rohr muss zwei Halterungen besitzen
  • Übersteigt das Biegemoment an der oberen Einspannstelle 1650 Nm oder ist die freie Standrohrlänge größer als 6 m, muss ein Statiker die Sicherheit der baulichen Anlage nachweisen
  • Die obere Halterung ist nahe der Dachhaut anzubringen, sofern das Rohr durch die Dachhaut geführt wird
  • Mindestens eine der beiden Halterungen muss so ausgeführt sein, dass das Rohr zuverlässig und dauerhaft gegen Verdrehen gesichert wird
  • Jede Halterung muss mit mindestens zwei Schrauben am tragenden Bauteil befestigt sein
  • Als Schrauben sind Schlüsselschrauben mit mindestens 8 mm Durchmesser oder Schrauben M8 zu verwenden

Die Befestigung erfolgt am einfachsten an der Holzbalkenkonstruktion des Dachaufbaus und die Durchführung durch die Dachhaut mit Hilfe von Dachhauben aus Walzblei, Zink oder Kunststoff, die einer Dachpfanne nachgebildet sind. Mit einer Durchführungstülle, die vor der Montage der Antennen über das Rohr geschoben wird, erfolgt dann die Abdichtung. Sollte dies nachträglich geschehen, bieten sich selbstklebende Dichtungsmanschetten an. Ungeeignet für die Aufnahme des Standrohres sind Schornsteine und Entlüftungsschächte. Weiterhin ist es unzulässig Antennenstandrohre auf weich gedeckten Dächern wie Reet oder Stroh zu errichten oder die Antennenleitung durch diese Dächer zu führen. Antennen auf geeigneten Nebengebäuden oder frei stehendem Mast im Garten müssen mindestens 2 m horizontalen Abstand zum Dach haben.

Windlastberechnung

An der oberen Befestigungsschelle tritt das höchste Biegemoment auf und setzt sich aus den Einzelmomenten der montierten Antennen und des Standrohres zusammen. Der Winddruck auf das Rohr muss bei der Berechnung nicht berücksichtigt werden, da die Hersteller immer das zusätzlich zulässige Biegemoment MZ angeben. Weitere Herstellerangaben sind das Eigenmoment des Standrohres sowie die einzelnen Windlasten der Antennen WA. Somit ergibt sich für das Gesamtbiegemoment:

Mb = WA1 * l1 + WA2 * l2 + …

Mb Gesamtbiegemoment in Nm

WA1,WA2 Windlast der einzelnen Antennen in N

l1, l2 Abstand von der oberen Einspannstelle des Standrohres bis zum Befestigungspunkt der einzelnen Antennen in m

Dabei darf das errechnete Gesamtbiegemoment Mb das zusätzlich zulässige Biegemoment MZ des verwendeten Standrohres nicht überschreiten: Mb <MZ. Das maximale Biegemoment darf zusätzlich 1650 Nm nicht übersteigen.

Siehe auch: