DE102007050914A1

DE102007050914A1 - Verfahren zur drahtlosen Speisung von Satellitenempfangsgeräten mittels selektiver Funkübertragung

Info

Publication number: DE102007050914A1
Application number: DE102007050914A
Authority: DE
Inventors: Klaus Müller
Original assignee: JULTEC TECHNOLOGY GmbH
Current assignee: JULTEC TECHNOLOGY GmbH
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2009-05-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung zeigt ein Verfahren zur drahtlosen Zuführung der Empfangssignale von der Antennenanlage zum Empfangsgerät auf. Das System besteht aus drei Teilen: einer stationären Einheit, einer portablen Einheit und einer softwaremäßigen Erweiterung im eingesetzten Empfangsgerät. Das Empfangsgerät fordert über die portable Einheit drahtlos eine Übertragung von der stationären Einheit an, welche diese drahtlos an die portable Einheit weiterleitet. Die portable Einheit setzt die Übertragung in ein für das Empfangsgerät geeignetes Format um.

Description

Die vorliegende Erfindung zeigt eine vorteilhafte Lösung eines häufigen Problems in der Satellitenempfangstechnik auf, nämlich die bisherige Notwendigkeit der drahtgebundenen Zuführung der Empfangssignale von der Antennenanlage zum Empfangsgerät.
Die überwiegende Anzahl der für den direkten stationären Empfang von Rundfunk- und Multimediadiensten vorgesehenen Satelliten ist auf geostationären Umlaufbahnen in einer Höhe von etwa 36000 km über dem Äquator positioniert.
Die große Distanz zu den Satelliten, sowie die im Weltall begrenzt zur Verfügung stehende Sendeleistung, setzen zum Empfang Antennen mit hohem Gewinn voraus. Überwiegend werden hierzu Antennen mit parabolischen Reflektoren mit einem Durchmesser von etwa 60 cm bis 90 cm eingesetzt.
Da zwischenzeitlich eine Vielzahl von Satelliten auf benachbarten Standorten im Orbit mit überlappenden Frequenzen positioniert ist, muß das Antennensystem zusätzlich eine Selektion der gewünschten Satellitenposition vornehmen. Da die Selektion auf wenige Gradbruchteile genau erfolgen muß, ist eine sehr exakte Ausrichtung der Antenne notwendig.
Aufgrund der hohen genutzten Frequenzen der Satellitenausstrahlungen ist die Durchdringung von Gebäudeteilen (z. B. von Wänden und Decken) nahezu unmöglich. Es muß daher eine hindernisfreie, direkte Strecke zwischen dem Satelliten und der Empfangsantenne vorhanden sein.
Um einen einwandfreien Empfang zu ermöglichen, muß eine Satellitenempfangsantenne also im Außenbereich an einem Ort mit direkter Sichtverbindung zum Satelliten exakt ausgerichtet installiert werden. Somit scheidet ein portabler Einsatz im Innenbereich aus.
Satellitenprogramme werden in zwei verschiedenen Polarisationsebenen, üblicherweise horizontal und vertikal, ausgestrahlt. Da sich die unterschiedlich polarisierten Abstrahlungen beim Empfang trennen lassen, kann der begrenzt vorhandene Frequenzbereich so doppelt genutzt werden. Die beiden Polarisationsebenen werden im Empfangskonverter (Low Noise Blockconverter, LNB) getrennt empfangen und frequenzmäßig in den Bereich der ersten Satelliten-Zwischenfrequenz umgesetzt, und stehen am Ausgang des LNB getrennt voneinander an zwei Buchsen zur Verfügung.
Der Frequenzbereich der Satellitenübertragung wurde zwischenzeitlich so weit erweitert (10700 MHz bis 12750 MHz), daß die Einspeisung in ein Antennenverteilnetz in einem gesamten Frequenzblock nicht mehr sinnvoll ist. Daher wurde der Frequenzbereich in ein so genanntes unteres Frequenzband („Low-Band”) und in ein oberes Frequenzband („High-Band") aufgeteilt, welche durch entsprechende Frequenzumsetzung im LNB auf nahezu gleiche Ausgangsfrequenzbereiche (950 MHz bis 2150 MHz), umgesetzt werden.
Somit stehen nunmehr inzwischen an jedem LNB insgesamt vier Ausgänge zur Verfügung (vertikal low, horizontal low, vertikal high und horizontal high), welche kontinuierlich das gesamte Angebot des Satellitensystems in vier Teilen auf vier parallelen Leitungen zur Verfügung stellen.
Das Empfangsgerät muß sich nun jeweils, abhängig von dem gewünschten zu empfangenden Programm, auf eine dieser vier Leitungen aufschalten können. Diese Funktion übernimmt ein Multischalter, wie er beispielsweise aus DE19728623C2 bekannt ist. Die Signalisierung geschieht durch das Empfangsgerät, indem eine Spannungs/Tonsignalkombination an den dem Empfänger zugeordneten Ausgang des Multischalters gesendet wird. Üblicherweise wird hierzu eine Spannung von etwa 14 V zur Wahl der vertikalen Programme, oder etwa 18 V zur Wahl der horizontalen Programme gewählt. Ist dem Spannungspegel ein Ton mit etwa 22 kHz überlagert, erfolgt die Umschaltung in das obere Frequenzband. Ohne Ton ist das untere Frequenzband gewählt. Moderne Empfangseinrichtungen nutzen für diese Signalisierung eine serielle Datenübertragung (DiSEqO), welche auf dem 22 kHz- Ton basiert. Durch DiSEqC ist auch die notwendige Signalisierung zum Empfang weiterer Satellitensysteme möglich.
Diese Art der Auswahl und Verteilung funktioniert nur, wenn ein eigenständiges, elektrisch leitfähiges und für den Frequenzbereich geeignetes Übertragungsmedium zur Verfügung steht. Dieses ist üblicherweise ein Koaxialkabel, welches aber oftmals nicht vorhanden ist oder nur mit sehr großem Aufwand zu installieren wäre.
Ideal erscheint daher die Übertragung der ersten Satellitenzwischenfrequenz mittels Funkwellen.
Die Satellitenausstrahlungen finden in einer Vielzahl von Transpondern, aufgeteilt auf beide Polarisationsebenen und Frequenzbänder, statt. Transponder haben übliche Bandbreiten zwischen 27 MHz und 36 MHz und können beispielsweise eine analoge Fernsehübertragung oder eine Vielzahl von digitalen Diensten enthalten. Um eine gewünschte Übertragung darzustellen, wird der Tuner des Empfangsgerätes auf eine bestimmte Frequenz im Bereich der ersten Satellitenzwischenfrequenz eingestellt. Da die endgültige Selektion der gewünschten Übertragung erst im Empfangsgerät stattfindet, müsste dem Empfangsgerät das gesamte Frequenzspektrum zur Verfügung gestellt werden. Somit wäre es notwendig, pro Polarisationsebene eine Bandbreite von etwa 1200 MHz per Funk zu übertragen. Dieses ist jedoch nicht ausreichend sicher möglich, ohne andere Funkdienste zu beeinflussen oder gar zu stören. Zudem würde dieses Verfahren knappe Frequenzresourcen vergeuden.
Eine bekannte Lösung des Problems des fehlenden Koaxialkabels ist, das Empfangsgerät in die Nähe des Empfangskonverters zu verlagern, und das Audio- und Videosignal des Empfangsgerätes mittels einer Modulator/Demodulator-Kombination drahtlos zu übertragen. Zwar ist die Übertragung von Bild und Ton so grundsätzlich möglich, jedoch nur mit Qualitätseinbußen. Auch ist die Übertragung von digitalen Audio- und Videodaten, oder gar hochauflösendem Fernsehen, durch handelsübliche Modulator/Demodulator-Kombinationen nicht vorgesehen. Der Empfang verschlüsselter Dienste wäre zudem kompliziert, da sich die Identifikations- und Autorisierungskarten in dem Decoder im Empfangsgerät befinden müssen.
Das neue hier vorgestellte Verfahren vermeidet die aufgezeigten Nachteile und löst das Problem auf eine sehr frequenzökonomische Art.
Das System besteht aus drei Teilen: einer stationären Einheit (20), einer portablen Einheit (60) und einer softwaremäßigen Erweiterung im eingesetzten Empfangsgerät (90).
Die stationäre Einheit ist mit einer Eingangsbuchse (21) zum Anschluß an die Satellitenempfangsantenne (10) ausgestattet, sowie mit Anschlüssen für ein Netzteil (11) und je eine Sende- (50) und Empfangsantenne (51).
Die portable Einheit (60) ist mit einer Ausgangsbuchse (70) zur Verbindung mit dem Empfangsgerät (90), als auch mit Anschlüssen für eine Sende- (53) und Empfangsantenne (52) ausgestattet.
Die Erweiterung des verwendeten Empfangsgerätes (90) betrifft die Software, welche um Funktionen erweitert wird, um so Informationen über die Frequenz und die Polarisationsebene der jeweils gewünschten Übertragung zur Verfügung zu stellen. Vorteilhafterweise werden diese Informationen über die Eingangsbuchse (91) des Empfangsgeräts in Form von DiSEqC-Nachrichten zur Verfügung gestellt, da die dazu notwendigen Funktionen und Schaltungsteile in den meisten heute handelsüblichen Empfangsgeräten bereits vorhanden sind. Zusätzlich bleibt der eigentliche Empfangsteil des Empfangsgeräts auf einer bestimmten Frequenz fest eingestellt.
Das Empfangsgerät (90) wird mit der portablen Einheit (60) des neuen Systems verbunden. Die Parameter der gewünschten Übertragung, welche das Empfangsgerät (90) über die genormte Schnittstelle (91) zur Verfügung stellt, werden durch die Höhe und durch Modulation der Fernspeisespannung des Empfangsgeräts übermittelt. Durch Filter (71, 72) werden diese Informationen von der Hochfrequenz und der Fernspeisespannung abgetrennt. Aus der Fernspeisespannung wird die Energieversorgung der portablen Einheit aufbereitet (73).
DiSEqC-Befehle und der 22 kHz-Signalisierungston werden für den Microcontroller (75) mittels eines DiSEqC-Empfangsmodems (74) auf standardisierte Signalpegel angehoben. Der Microcontroller (75) decodiert die Informationen und leitet diese als Daten an einen Modulator (76) weiter. Das Ausgangssignal des Modulators wird mittels eines Bandpasses (77) gefiltert und über eine Klemme (78) einer Sendeantenne (53) zugeführt. Somit werden die Daten des Empfangsgeräts über eine schmalbandige Funkstrecke an die stationäre Einheit weitergeleitet.
Die stationäre Einheit (20) empfängt mittels einer an die Eingangsklemme (40) angeschlossenen Antenne (51) das Signal. Es wird mittels eines Bandpasses (41) gefiltert und mittels eines Demodulators (42) demoduliert. Der Microcontroller (43) decodiert die Daten, und steuert die Wandlerschaltung (45) an, so daß aus der durch das Netzteil (11) an der Klemme (46) zur Verfügung gestellten Spannung eine Spannung mit einer bestimmten Höhe erzeugt wird. Diese wird dem DiSEqC-Modulator (44) zugeführt, welcher ebenso vom Microcontroller (43) angesteuert wird. Das so generierte Steuersignal wird mittels der Weiche (22) mit dem hochfrequenten Signal kombiniert und der Klemme (21) zugeführt. Das Steuersignal wird dem LNB oder Multischalter (10) zugeführt, so daß dieses/dieser genau das Frequenzspektrum zur Verfügung stellt, welches dem Empfangsgerät zur Darstellung des durch den Benutzer gewählten Programms drahtgebunden zugeführt worden wäre.
Um die Funkübertragung frequenzökonomisch realisieren zu können, muß die Bandbreite der ersten Satellitenzwischenfrequenz stark begrenzt werden. Idealerweise soll nur genau der Teil des Frequenzspektrums per Funk übertragen werden, welcher aktuell vom Empfangsgerät benötigt wird. Hierzu wird die vom Empfangsgerät zur Verfügung gestellte und durch die portable Einheit an die stationäre Einheit weitergeleitete Information benutzt.
In der stationären Einheit (20) wird das angeforderte Frequenzspektrum durch eine Weiche (22) von den Steuersignalen und der Fernspeisespannung befreit. Das Spektrum wird einem Mischer (23) zugeführt, ebenso das Signal eines abstimmbaren Oszillators (24). Mittels der Daten, welche vom Empfangsgerät (90) über die portable Einheit (60) zum Microcontroller (43) der stationären Einheit (20) übermittelt wurden, wird das Teilerverhältnis einer PLL (25) so eingestellt, daß der Oszillator (24) die passende Frequenz hat, so daß die gewünschte Übertragung in die Mittenfrequenz eines Bandpassfilters (26) umgesetzt wird. Dieses Bandpassfilter filtert nun möglichst genau nur den von dem Empfangsgerät angeforderten Frequenzblock aus dem Spektrum der ersten Satellitenzwischenfrequenz heraus.
Dieser Frequenzblock wird mittels einer weiteren Kombination aus Oszillator (28), PLL (29) und Mischer (27) in einen zur Verfügung stehenden Frequenzbereich umgesetzt. Ein Bandpassfilter (30) lässt nur die gewünschten Signale in dem zur Verfügung stehenden Frequenzbereich passieren. Das Signal wird dann verstärkt (32), gefiltert (33) und der Ausgangsklemme (34) zugeführt. An die Ausgangsklemme (34) der stationären Einheit (20) ist eine Sendeantenne (50) angeschlossen, welche das Signal abstrahlt. Am Eingang (61) der portablen Einheit (60) befindet sich eine Empfangsantenne (52), welche die Ausstrahlung der Sendeantenne (50) der stationären Einheit (20) empfängt. Das Empfangssignal wird verstärkt (62), gefiltert (63) und einem Mischer (64) zugeführt, an den ein von einer PLL (66) kontrollierten Oszillator (65) angeschlossen ist. Das empfangene Signal wird so wieder in den Bereich der ersten Satelliten-Zwischenfrequenz umgesetzt und zur Unterdrückung von möglichen spektralen Störungen durch einen Bandpass (67) gefiltert. Danach wird das Signal durch einen Verstärker (68) entkoppelt und über eine Weiche (71) an die Ausgangsklemme (70) der portablen Einheit geführt. Dem Empfangsteil des Empfangsgerätes wird so die angeforderte Übertragung auf einer festen Frequenz zugeführt, damit diese durch Baugruppen im Empfangsgerät demoduliert, decodiert und dargestellt werden kann.
Das gesamte System sollte vorteilhafterweise mit einer automatischen Regelung der Sendeleistung ausgestattet sein, so daß die durch die stationäre Einheit erzeugte Feldstärke möglichst gering gehalten werden kann. Dazu wird in der portablen Einheit mittels eines Kopplers (80) ein Teil des Ausgangssignals ausgekoppelt, gleichgerichtet (81) und mit einem Referenzwert verglichen (82). Die Abweichung wird durch den vorhandenen Microcontroller (75) ausgewertet, der die Daten des Empfangsgeräts zur Anforderung der gewünschten Übertragung für die schmalbandige Funkübertragung von der portablen Einheit zur stationären Einheit aufbereitet. Den Daten wird die Information über den Signalpegel am Abgriff (80) in der portablen Einheit hinzugefügt. In der stationären Einheit wird mit der übertragenen Pegelinformation ein einstellbares Dämpfungsglied (31) angesteuert. Die Sendeleistung der stationären Einheit wird nur genau so hoch eingestellt, daß die Feldstärke an der stationären Einheit für den stabilen Empfang der Übertragung ausreicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19728623 C2 [0010]

Claims

Übertragungssystem zur selektiven drahtlosen Übertragung von Frequenzen der ersten Satelliten-Zwischenfrequenz, bestehend aus einer stationären Einheit, einer portablen Einheit, und einer erweiterten Funktion in dem an die portable Einheit angeschlossenen Empfangsgerät, dadurch gekennzeichnet, – daß das Empfangsgerät über die Eingangsbuchse Informationen zur Auswahl einer bestimmten Übertragung zur Verfügung stellt, – daß diese Informationen der portablen Einheit zugeführt werden, – daß die portable Einheit diese Informationen aufbereitet und die Informationen drahtlos an die stationäre Einheit weiterleitet, – daß die stationäre Einheit die Informationen der portablen Einheit empfängt und aufgrund der Informationen einen bestimmten Bereich der ersten Satelliten-Zwischenfrequenz auswählt, – daß dieser ausgewählte Bereich in der Bandbreite begrenzt wird, – daß dieser Bereich in einen verfügbaren Frequenzbereich umgesetzt und drahtlos ausgesendet wird, – daß die portable Einheit die Aussendungen der stationären Einheit empfängt und auf eine feste Frequenz in den Bereich der ersten Satelliten-Zwischenfrequenz umsetzt, – und daß das umgesetze Signal dem Empfangsgerät zugeführt wird.
Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System zur Übertragung von Kabelfernsehsignalen abgewandelt wird.
Übertragungssystem nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die drahtlose Ausstrahlung unterschiedliche Funkkanäle gewählt werden können.
Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die portable Einheit mit der stationären Einheit durch einen eindeutige Identifikationscode datenmäßig verkoppelt werden kann.
Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das System eingangsseitig an einem teilnehmergesteuerten Einkabelsystem betrieben werden kann.
Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Einheit Umschalter für Signale der ersten Satelliten-Zwischenfrequenz beinhalten kann.
Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Übertragungs- und Auswahleinheiten in einem Gerät zusammengefasst werden können.
Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Information zur Auswahl einer bestimmten Übertragung vom Empfangsgerät zur portablen Einheit nicht über die Eingangsbuchse des Empfangsgeräts stattfindet, sondern über eine serielle Schnittstelle.
Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Information zur Auswahl einer bestimmten Übertragung vom Empfangsgerät über ein alternatives Medium direkt zur stationären Einheit geleitet wird.
Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsweg für die Auswahlinformationen bidirektional ausgelegt wird.
Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der gewünschten Übertragung in der stationären Einheit durch Mischung in eine bestimmte Zwischenfrequenz und Bandpassfilterung dieser stattfindet.
Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungssystem mit einer Amplitudenregelung ausgestattet ist, so daß die stationäre Einheit ihre Sendeleistung kontinuierlich anpasst, damit die Feldstärke an der portablen Einheit gerade für einen ungestörten Empfang ausreicht.
Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Einheit ihre Aussendungen beendet, wenn von der portablen Einheit für eine bestimmte Zeit keine Signale empfangen wurden.