Un convertidor reductor de bloque de bajo ruido ( LNB ) es el dispositivo receptor montado en antenas parabólicas que se utilizan para la recepción de televisión por satélite , que recoge las ondas de radio de la antena parabólica y las convierte en una señal que se envía a través de un cable al receptor dentro del edificio. También llamado bloque de bajo ruido , [1] [2] convertidor de bajo ruido ( LNC ), o incluso convertidor reductor de bajo ruido ( LND ), [3] el dispositivo a veces se denomina incorrectamente amplificador de bajo ruido ( LNA ). [4]
El LNB es una combinación de amplificador de bajo ruido, mezclador de frecuencia , oscilador local y amplificador de frecuencia intermedia (IF). Sirve como la parte frontal de RF del receptor de satélite, recibe la señal de microondas del satélite recogida por la antena parabólica, la amplifica y convierte el bloque de frecuencias a un bloque inferior de frecuencias intermedias (IF). Esta conversión descendente permite que la señal se transporte al receptor de televisión por satélite interior mediante un cable coaxial relativamente económico ; Si la señal permaneciera en su frecuencia de microondas original, se requeriría una línea de guía de ondas costosa y poco práctica .
El LNB suele ser una pequeña caja suspendida en uno o más brazos cortos, o brazos de alimentación, delante del reflector parabólico, en su foco (aunque algunos diseños de antena parabólica tienen el LNB encima o detrás del reflector). La señal de microondas del plato es captada por una bocina de alimentación del LNB y enviada a una sección de la guía de ondas. Uno o más pines metálicos, o sondas, sobresalen de la guía de ondas en ángulo recto con respecto al eje y actúan como antenas , alimentando la señal a una placa de circuito impreso dentro de la caja blindada del LNB para su procesamiento. La señal de salida IF de baja frecuencia emerge de un enchufe en la caja al que se conecta el cable coaxial.
El LNB obtiene su energía del receptor o descodificador , utilizando el mismo cable coaxial que transporta las señales del LNB al receptor. Esta energía fantasma viaja al LNB; opuesto a las señales del LNB.
Un componente correspondiente, llamado convertidor ascendente en bloque (BUC), se utiliza en la antena parabólica de la estación terrena del satélite ( enlace ascendente ) para convertir la banda de canales de televisión a la frecuencia del enlace ascendente de microondas.
La señal recibida por el LNB es extremadamente débil y debe amplificarse antes de la conversión descendente. La sección de amplificador de bajo ruido del LNB amplifica esta señal débil mientras agrega la mínima cantidad de ruido posible a la señal.
La calidad de bajo ruido de un LNB se expresa como factor de ruido (o, a veces, temperatura de ruido ). Esta es la relación señal-ruido en la entrada dividida por la relación señal-ruido en la salida. Normalmente se expresa como un valor de decibelios (dB). El LNB ideal, efectivamente un amplificador perfecto, tendría una figura de ruido de 0 dB y no añadiría ningún ruido a la señal. Cada LNB introduce algo de ruido, pero técnicas de diseño inteligentes, componentes costosos de alto rendimiento y bajo ruido, como HEMT e incluso ajustes individuales del LNB después de la fabricación, pueden reducir parte del ruido aportado por los componentes del LNB. El enfriamiento activo a temperaturas muy bajas también puede ayudar a reducir el ruido y se utiliza a menudo en aplicaciones de investigación científica.
Cada LNB que sale de la línea de producción tiene una figura de ruido diferente debido a las tolerancias de fabricación . La figura de ruido citada en las especificaciones, importante para determinar la idoneidad del LNB, generalmente no es representativa de ese LNB en particular ni del rendimiento en todo el rango de frecuencia, ya que la figura de ruido citada con mayor frecuencia es la cifra típica promediada sobre el lote de producción.
Los satélites utilizan frecuencias de radio ( microondas ) comparativamente altas para transmitir sus señales de televisión . Como las señales de microondas de los satélites no atraviesan fácilmente paredes , techos o incluso ventanas de cristal , es preferible montar las antenas de satélite en el exterior. Sin embargo, el acristalamiento de plástico es transparente a las microondas y las antenas parabólicas residenciales se han ocultado con éxito en interiores mirando a través de ventanas de acrílico o policarbonato para preservar la estética exterior de la casa. [5]
El propósito del LNB es utilizar heterodinación para tomar un bloque (o banda ) de frecuencias relativamente altas y convertirlas en señales similares transmitidas a una frecuencia mucho más baja (llamada frecuencia intermedia o IF). Estas frecuencias más bajas viajan a través de cables con mucha menos atenuación , por lo que queda mucha más señal en el extremo del cable del receptor de satélite. También es mucho más fácil y económico diseñar circuitos electrónicos que funcionen en estas frecuencias más bajas, en lugar de las frecuencias muy altas de la transmisión por satélite.
La conversión de frecuencia se realiza mezclando una frecuencia fija producida por un oscilador local dentro del LNB con la señal entrante, para generar dos señales iguales a la suma de sus frecuencias y la diferencia. La señal de suma de frecuencia se filtra y la señal de diferencia de frecuencia (IF) se amplifica y se envía por el cable al receptor:
donde es una frecuencia.
La frecuencia del oscilador local determina qué bloque de frecuencias entrantes se convierte a las frecuencias esperadas por el receptor. Por ejemplo, para convertir las señales entrantes del Astra 1KR , que transmite en un bloque de frecuencia de 10,70 a 11,70 GHz, dentro del rango de sintonización de FI de un receptor europeo estándar de 950 a 2150 MHz, se utiliza una frecuencia de oscilador local de 9,75 GHz, lo que produce una bloque de señales en la banda 950–1.950 MHz.
Para el bloque de frecuencias de transmisión más altas utilizadas por Astra 2A y 2B (11,70–12,75 GHz), una frecuencia de oscilador local diferente convierte el bloque de frecuencias entrantes. Por lo general, se utiliza una frecuencia de oscilador local de 10,60 GHz para convertir el bloque a 1100-2150 MHz, que todavía está dentro del rango de sintonización IF de 950-2150 MHz del receptor. [6]
En una configuración de antena de banda C, las frecuencias de transmisión suelen ser de 3,7 a 4,2 GHz. Al utilizar una frecuencia de oscilador local de 5,150 GHz, la FI será de 950 a 1450 MHz, que está, nuevamente, en el rango de sintonización de FI del receptor.
Para la recepción de portadoras de televisión por satélite de banda ancha , normalmente de 27 MHz de ancho, la precisión de la frecuencia del oscilador local LNB sólo necesita ser del orden de ±500 kHz, por lo que se pueden utilizar osciladores dieléctricos (DRO) de bajo coste . Para la recepción de portadoras de ancho de banda estrecho o que utilizan técnicas de modulación avanzadas , como 16-QAM , se requieren osciladores locales LNB altamente estables y de bajo ruido de fase. Estos utilizan un oscilador de cristal interno o una referencia externa de 10 MHz de la unidad interior y un oscilador de bucle de bloqueo de fase (PLL) .
Con el lanzamiento del primer satélite de transmisión DTH en Europa ( Astra 1A ) por SES en 1988, el diseño de la antena se simplificó para el mercado masivo previsto. En particular, la bocina de alimentación (que recoge la señal y la dirige al LNB) y el polarizador (que selecciona entre señales polarizadas diferentes) se combinaron con el propio LNB en una sola unidad, llamada alimentación de LNB o bocina de alimentación de LNB (LNBF). ), o incluso un LNB "tipo Astra". La prevalencia de estas unidades combinadas ha significado que hoy en día el término LNB se use comúnmente para referirse a todas las unidades de antena que brindan la función de conversión descendente de bloque, con o sin bocina de alimentación.
El LNBF tipo Astra que incluye una bocina de alimentación y un polarizador es la variedad más común, y se instala en un plato usando un soporte que sujeta un collar alrededor del cuello de la guía de ondas del LNB entre la bocina de alimentación y el paquete electrónico. El diámetro del cuello y collar del LNB suele ser de 40 mm aunque también se fabrican otros tamaños. En el Reino Unido, el "minidish" que se vende para usar con Sky Digital y Freesat utiliza un LNBF con un soporte de clip integrado.
Los LNB sin bocina de alimentación incorporada generalmente cuentan con una brida (C120) alrededor de la boca de la guía de ondas de entrada que está atornillada a una brida coincidente alrededor de la salida de la bocina de alimentación o unidad polarizadora.
Es común polarizar las señales de televisión por satélite porque proporciona una forma de transmitir más canales de televisión utilizando un bloque de frecuencias determinado. Este enfoque requiere el uso de equipos receptores que puedan filtrar las señales entrantes en función de su polarización. Luego se pueden transmitir dos señales de televisión por satélite en la misma frecuencia (o, más habitualmente, en frecuencias poco espaciadas) y, siempre que estén polarizadas de manera diferente, el equipo receptor aún puede separarlas y mostrar la que se requiera en ese momento.
En todo el mundo, la mayoría de las transmisiones de televisión por satélite utilizan polarización lineal vertical y horizontal , pero en América del Norte, las transmisiones DBS utilizan polarización circular izquierda y derecha . Dentro de la guía de ondas de un LNB DBS norteamericano se utiliza una losa de material dieléctrico para convertir señales polarizadas circulares izquierda y derecha en señales polarizadas lineales verticales y horizontales, de modo que las señales convertidas puedan tratarse de la misma manera.
La sonda dentro de la guía de ondas del LNB recoge señales que están polarizadas en el mismo plano que la sonda. Para maximizar la intensidad de las señales deseadas (y minimizar la recepción de señales no deseadas de polarización opuesta), la sonda se alinea con la polarización de las señales entrantes. Esto se logra más simplemente ajustando la inclinación del LNB ; su rotación alrededor del eje de la guía de ondas. Para seleccionar de forma remota entre las dos polarizaciones y compensar las imprecisiones del ángulo de inclinación, solía ser común colocar un polarizador delante de la boca de la guía de ondas del LNB. Esto hace girar la señal entrante con un electroimán alrededor de la guía de ondas (un polarizador magnético) o hace girar una sonda intermedia dentro de la guía de ondas utilizando un servomotor (un polarizador mecánico), pero estos polarizadores sesgados ajustables rara vez se utilizan en la actualidad.
La simplificación del diseño de antena que acompañó a los primeros satélites de transmisión DTH de Astra en Europa para producir el LNBF se extendió también a un enfoque más simple para la selección entre señales polarizadas verticales y horizontales. Los LNBF tipo Astra incorporan dos sondas en la guía de ondas, en ángulo recto entre sí de modo que, una vez sesgado el LNB en su montura para que coincida con el ángulo de polarización local, una sonda recoge las señales horizontales y la otra vertical, y un interruptor electrónico ( controlado por el voltaje de la fuente de alimentación del LNB desde el receptor: 13 V para vertical y 18 V para horizontal) determina qué polarización se pasa a través del LNB para amplificación y conversión descendente de bloque.
Estos LNB pueden recibir todas las transmisiones de un satélite sin partes móviles y con un solo cable conectado al receptor, y desde entonces se han convertido en el tipo de LNB más común.
A continuación se muestra un ejemplo de un LNB de banda C norteamericano :
A continuación se muestra un ejemplo de un LNB lineal estándar:
En Europa, a medida que SES lanzó más satélites Astra a la posición orbital 19,2°E en la década de 1990, el rango de frecuencias de enlace descendente utilizadas en la banda SFS (10,70-11,70 GHz) creció más allá de lo que atendían los LNB y receptores estándar de la época. . La recepción de señales de Astra 1D requirió una extensión del rango de sintonización IF de los receptores de 950 a 1950 MHz a 950-2150 MHz y un cambio de la frecuencia del oscilador local de los LNB de los habituales 10 GHz a 9,75 GHz (los llamados LNB "mejorados" ).
El lanzamiento de Astra 1E y los satélites posteriores supuso el primer uso por parte de Astra de la banda de frecuencias BSS (11,70–12,75 GHz) para nuevos servicios digitales y requirió la introducción de un LNB que recibiría todo el rango de frecuencias 10,70–12,75 GHz, el LNB "universales".
Un LNB universal tiene una frecuencia de oscilador local conmutable de 9,75/10,60 GHz para proporcionar dos modos de funcionamiento: recepción de banda baja (10,70–11,70 GHz) y recepción de banda alta (11,70–12,75 GHz). La frecuencia del oscilador local se conmuta en respuesta a una señal de 22 kHz superpuesta a la tensión de alimentación del receptor conectado. Junto con el nivel de tensión de alimentación utilizado para cambiar entre polarizaciones, esto permite que un LNB Universal reciba ambas polarizaciones (Vertical y Horizontal) y todo el rango de frecuencias en la banda Ku satélite bajo el control del receptor, en cuatro subbandas. : [7]
A continuación se muestra un ejemplo de un LNB universal utilizado en Europa:
A continuación se muestra un ejemplo de un LNB utilizado para DBS :
A continuación se muestran ejemplos de LNB de banda K a :
A continuación se muestra un ejemplo de un LNB de banda Norsat K :
A continuación se muestra un ejemplo de un LNB de banda S :
Este rango de frecuencia de LNB es bastante raro ya que los únicos satélites de transmisión directa que funcionan con la frecuencia de banda S son IndoStar-1 e IndoStar-2 , ambos utilizados por el proveedor indonesio de servicio directo al hogar MNC Vision . Se eligió la banda S para estos satélites porque sus frecuencias penetran eficientemente la atmósfera y proporcionan transmisiones de alta calidad a antenas de pequeño diámetro de 80 cm en regiones que experimentan fuertes lluvias, como Indonesia. Un rendimiento de recepción similar en banda Ku o C requiere una mayor potencia de transmisión o un plato mucho más grande para penetrar la atmósfera húmeda.
Un LNB con una única bocina de alimentación pero múltiples salidas para conexión a múltiples sintonizadores (en receptores separados o dentro del mismo receptor en el caso de un receptor PVR de doble sintonizador). Normalmente se proporcionan dos, cuatro u ocho salidas. Cada salida responde a las señales de selección de banda y polarización del sintonizador independientemente de las otras salidas y "parece" al sintonizador que es un LNB separado. Un LNB de este tipo normalmente puede obtener su energía de un receptor conectado a cualquiera de las salidas. Las salidas no utilizadas se pueden dejar desconectadas (pero impermeabilizadas para protección de todo el LNB).
Nota: En los EE. UU., un LNB con dos salidas se denomina "LNB dual", pero en el Reino Unido, el término "LNB dual" históricamente describía un LNB con dos salidas, cada una de las cuales producía solo una polarización, para su conexión a un multiswitch (el término y los LNB dejaron de utilizarse con la introducción del LNB universal y su equivalente multiswitch, el LNB quattro (ver más abajo). Hoy en día, "LNB dual" (y "alimentación dual") describe antenas para la recepción desde dos posiciones de satélite, utilizando dos LNB separados o un solo LNB monobloque con dos bocinas de alimentación. En el Reino Unido, el término "LNB de doble salida", o simplemente "LNB doble", se utiliza normalmente para un LNB con una única bocina de alimentación pero dos salidas independientes. [3]
Un tipo especial de LNB (que no debe confundirse con Quad LNB) diseñado para usarse en una instalación de antena parabólica compartida para enviar señales a cualquier número de sintonizadores. Un LNB quattro tiene una única bocina de alimentación y cuatro salidas, cada una de las cuales suministra solo una de las subbandas Ku (banda baja/polarización horizontal, banda alta/polarización vertical, baja/vertical y alta/horizontal) a un multiswitch o un array. de multiswitches, que luego entrega a cada sintonizador conectado cualquier subbanda requerida por ese sintonizador. [8]
Aunque un LNB quattro suele tener un aspecto similar a un LNB cuádruple, (sensiblemente) no se puede conectar directamente a receptores. Tenga en cuenta nuevamente la diferencia entre un LNB cuádruple y un quattro: un LNB cuádruple puede controlar cuatro sintonizadores directamente, y cada salida proporciona señales de toda la banda Ku . Un LNB quattro se conecta a un multiconmutador en un sistema de distribución de antena parabólica compartida y cada salida proporciona solo una cuarta parte de las señales de la banda Ku .
También se pueden alimentar varios sintonizadores desde un enrutador de canal satelital (SCR) o un LNB unicable en un único sistema de distribución de cable. Un LNB Unicable tiene un conector de salida, pero funciona de manera diferente a los LNB estándar, por lo que puede alimentar varios sintonizadores conectados en cadena a lo largo de un solo cable coaxial.
En lugar de convertir en bloque todo el espectro recibido, un LNB SCR convierte una pequeña sección de la señal recibida (equivalente al ancho de banda de un solo transpondedor en el satélite) seleccionada de acuerdo con un comando del receptor compatible con DiSEqC , para emitir a una frecuencia fija en la FI. A hasta 32 sintonizadores se les puede asignar una frecuencia diferente en el rango IF y para cada uno, el SCR LNB convierte el transpondedor correspondiente solicitado individualmente. [9]
La mayoría de los LNB SCR también incluyen un modo de operación heredado o una salida heredada separada que proporciona el espectro recibido convertido en bloque a todo el rango IF de la manera convencional.
Los LNB de banda ancha universal de ASTRA con una frecuencia de oscilador de 10,40 o 10,41 GHz están entrando en el mercado. La banda de frecuencia intermedia es mucho más amplia que en un LNB convencional, ya que las bandas altas y bajas no están divididas.
Las señales LNB de banda ancha pueden ser aceptadas por nuevos sintonizadores de banda ancha y por nuevos sistemas SCR (por ejemplo, Inverto/Fuba, [10] Unitron, [11] Optel, [12] GT-Sat/Astro), con o sin transmisión óptica. Las señales de banda ancha se pueden convertir en señales quattro convencionales [13] y viceversa. [14]
En febrero de 2016, Sky (Reino Unido) lanzó un nuevo LNB sólo compatible con su nuevo sintonizador de banda ancha. [15] Este LNB tiene un puerto para todos los canales polarizados verticales tanto de banda baja como alta, y otro puerto para todos los canales horizontales de banda baja y alta. El modelo básico tiene sólo 2 conexiones y presumiblemente tiene un oscilador local de 10,41 GHz con una frecuencia intermedia de 290–2340 MHz desde una entrada de 10,7–12,75 GHz. Este LNB parece ser el mismo que el LNB de banda ancha universal ASTRA de Unitron. [16] Se necesitan dos cables como mínimo para acceder a todos los canales. En la caja Sky Q, varios sintonizadores pueden seleccionar varios canales, más de los dos habituales para los sistemas coaxiales duales. Este tipo de LNB es incompatible con el LNB Astra Universal más común utilizado en el Reino Unido, lo que significa que el LNB se cambia durante la actualización. Existe un modelo de LNB con 6 conexiones, 2 para Sky Q y 4 Astra Universal LNB para usuarios con múltiples sistemas heredados como Freesat además de Sky Q. En los casos en los que solo es posible un único cable, como en bloques de apartamentos, Se pueden utilizar multiswitches compatibles con Sky Q, que en su lugar utilizan BSkyB SCR. [17]
Los LNB para sistemas de distribución satelital de fibra funcionan de manera similar a los LNB eléctricos convencionales, excepto que las cuatro subbandas en todo el espectro de la banda Ku de 10,70 a 12,75 GHz a través de dos polarizaciones de señal se convierten simultáneamente en bloque (como en un cuatro LNB). Las FI de las cuatro subbandas se apilan para crear una FI con un rango de 0,95 a 5,45 GHz (un ancho de banda de 4,5 GHz), que se modula en una señal óptica utilizando un láser semiconductor , para enviar el cable de fibra.
En el receptor, la señal óptica se convierte nuevamente en la señal eléctrica tradicional para "aparecer" ante el receptor como un LNB convencional. [18]
Un LNB monobloque (o monobloque) es una unidad única formada por dos, tres o cuatro LNB y un conmutador DiSEqC , diseñada para recibir señales de dos, tres o cuatro satélites muy próximos entre sí y alimentar la señal seleccionada al receptor. Las bocinas de alimentación de ambos LNB están a una distancia fija entre sí para la recepción de satélites con una separación orbital determinada (a menudo 6°, pero también 4°). Aunque se puede lograr la misma funcionalidad con LNB separados y un interruptor, un LNB monobloque, construido en una sola unidad, es más conveniente de instalar y permite que las dos bocinas de alimentación estén más juntas que los LNB con carcasa individual (generalmente de 60 mm de diámetro). La distancia entre las bocinas de alimentación depende de la separación orbital de los satélites a recibir, del diámetro y la distancia focal del plato utilizado y de la posición del lugar de recepción con respecto a los satélites. Por lo tanto, los LNB monobloque suelen ser una solución intermedia diseñada para funcionar con antenas parabólicas estándar en una región particular. [19] Por ejemplo, en algunas partes de Europa, los monobloques diseñados para recibir los satélites Hot Bird y Astra 19,2°E son populares porque permiten la recepción de ambos satélites en una sola antena parabólica sin necesidad de una antena parabólica motorizada costosa, lenta y ruidosa. Una ventaja similar la ofrece el dúo LNB para la recepción simultánea de señales desde las posiciones Astra 23,5°E y Astra 19,2°E .
También están disponibles unidades LNB triple monobloque, que permiten al usuario recibir tres satélites:
por ejemplo Hotbird 13°E , Eutelsat 16°E y Astra 19.2°E o lo mismo se puede utilizar para las posiciones: Eutelsat 7°E , Eutelsat 10°E y Hotbird 13°E . Este monobloque se puede utilizar para otras posiciones con el mismo espaciamiento (3°+3°=6°espaciamiento).
Otro ejemplo muy popular de diferente espaciado es: Astra 1: 19,2°E , Astra 3: 23,5°E y Astra 2: 28,2°E (4,3°+4,7°=9°espaciado).
Y también están disponibles cuatro unidades LNB monobloque de alimentación, que permiten a los usuarios recibir señales de cuatro satélites, por ejemplo Eurobird 9°E , Hotbird 13°E , Astra 19.2°E y Astra 23.5°E (4°+6.2°+4.3 °=14,5°espaciado).
La mayoría de los receptores vendidos hoy en día son compatibles con al menos DiSeqC 1.0 , que permite cambiar automáticamente entre 4 satélites (todos los LNB Monoblock contemporáneos ), cuando el usuario cambia de canal en el control remoto.
Es posible que la humedad en un LNB se congele, provocando que se acumule hielo a temperaturas muy bajas. Es probable que esto sólo ocurra cuando el LNB no recibe energía del receptor de satélite (es decir, no se están viendo programas). Para combatir esto, muchos receptores de satélite ofrecen una opción para mantener el LNB encendido mientras el receptor está en espera. De hecho, la mayoría de los LNB se mantienen encendidos porque esto ayuda a estabilizar la temperatura y, por lo tanto, la frecuencia del oscilador local mediante el calor disipado del circuito del LNB. En el caso de los receptores BSkyB del Reino Unido , el LNB permanece encendido mientras está en espera para que el receptor pueda recibir actualizaciones de firmware y actualizaciones de la Guía Electrónica de Programas . En los Estados Unidos, el LNB conectado a un receptor Dish Network permanece encendido para que el sistema pueda recibir actualizaciones de software y firmware y guiar información por aire durante la noche. En Turquía, otras MDU Digiturk de tipo LNB se mantienen encendidas para recibir contenido VOD , firmware STB, datos EPG y claves de televisión de pago para poder ver contenido cifrado.
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