Однако расчеты показали, что для реализации перечисленных выше условий непосредственного ТВ вещания (НТВ) в пределах одного европейского государства или временной зоны вещания России нужно оборудовать спутник передатчиком мощностью от единиц до нескольких десятков киловатт и антенной диаметром от десятков до сотен метров. Пока что достичь таких параметров ИСЗ нельзя, хотя со временем они безусловно станут возможными.

Еще более серьезной оказалась проблема совместного использования частотного спектра системой НТВ и наземными передающими средствами, что обусловлено практической невозможностью сконцентрировать излучение спутника в пределах планируемой зоны обслуживания (территории государства), как в наземной передающей сети. Данное явление получило название "естественного перелива". Облучая территорию той или иной страны, спутниковая система ТВ вещания создает в соседних государствах значительный уровень сигнала, в данном случае представляющего собой помеху. В Европе, например, выделенных для ТВ вещания в метровом и дециметровом диапазонах каналов оказалось бы недостаточно для обеспечения в каждой стране даже одно- или двухпограммного спутникового ТВ вещания, причем в случае его осуществления наземную передающую сеть пришлось бы полностью закрыть.

После изучения данной проблемы Международный Союз Электросвязи принял решение о выделении радиовещательной спутниковой службе (РВСС) для спутникового ТВ вещания специальной полосы частот в диапазоне 12 ГГц. В 1977 г. Был разработан и принят Международный план спутникового ТВ вещания.. в этом диапазоне для стран районов 1 и 3 (для стран района 2 план был принят в 1983 г.), в котором определены позиции ИЗС на геостационарной орбите, частотные каналы, зоны обслуживания, уровни сигналов и помех и другие параметры. План составлен исходя из обеспечения возможности приема в каждой стране пяти только национальных программ. Понятия международного вещания в плане нет.

По техническим параметрам (диапазон частот, метод модуляции, уровень сигнала и др.) план не обеспечивает возможность НТВ. Термин "НТВ", однако, сохранился, но приобрел другой смысл. В Радиовещательной спутниковой службе была принята следующая терминология : "индивидуальный прием" - прием излучений радиовещательного спутника на простые приемные установки с домовой или коллективной антенной, обычно небольших размеров; "коллективной прием" - прием излучения радиовещательного спутника на более сложные устройства, имеющие большие антенны, чем при индивидуальном приеме, и предназначенные для использования группой пользователей сосредоточенных в одном населенном пункте с небольшим числом телевизоров или кабельной распределенной сетью, обслуживающей ограниченную зону. Естественно, такое деление условно, поскольку тип (сложность) используемого приемного устройства, а значит и качество принимаемого изображения, определяются стоимостью спутниковой станции, приобретаемой потребителем.

Когда разрабатывался план для диапазона 12 МГц (HTB-12), считалось, что основной областью использования системы НТВ может быть подача сигналов ТВ программ на кабельные распределительные сети различной емкости, ретрансляторы малой, мощности, а в некоторых случаях - большой мощности. Не исключалось и индивидуальное использование спутниковых приемных устройств.

На момент принятия плана HTВ-12 технических возможностей для его реализации еще не было. Когда же они появились, в большинстве развитых стран была создана наземная передающая сеть, обеспечивающая повсеместно прием двух-четырех национальных программ. Особой потребности в дальнейшем развитии этой сети не ощущалось, в связи с чем наблюдалась пассивность стран по внедрению плана НТВ-12 только для национального вещания.

В то же время возрос интерес к тематическим программам для детей, домохозяек, любителей кино, музыки, новостей, спорта и др. Такие программы как правило, рассчитаны на прием населения нескольких стран одновременно. В техническом и экономическом отношениях наиболее подходящими для этого оказались спутниковые каналы в сочетании с многоканальными наземными кабельными распределительными сетями. Подобное решение обеспечивает как массовость приема большого числа программ, так и их "межгосударственность".

А поскольку план HTB-12 предусматривает возможность организации трансляции сигналов ТВ программ только в пределах национальных границ государств, для их международного распределения начали использоваться системы Фиксированной спутниковой службы (ФСС). Из выделенных регламентом радиосвязи для систем ФСС диапазонов практическое применение для передачи ТВ сигналов получили полосы 4 и 11-12 ГГц.

По своему статусу ФСС первоначально определялась как система связи между определенными фиксированными пунктами. Согласно международному праву, не разрешался несанкционированный перехват и распространение информации, передаваемой по каналам ФСС, выявленный же перехват должен был пресекаться. На первых этапах развития ФСС данное требование легко выполнялось. поскольку земные станции представляли собой сложные и громоздкие устройства с антенной, достигавшей десятков метров в диаметре, которые легко обнаруживались и контролировались.

Однако по мере развития техники ситуация изменилась. Земные станции ФСС, предназначенные только для приема сигналов, упростились, их габариты уменьшились, что существенно затруднило выявление таковых. При необходимости же предотвратить несанкционированный прием стали использовать кодирование (scrambling) ТВ сигнала. а для безыскаженного воспроизведения изображения на приеме - соответствующий декодер. Кодирование обеспечивает как защиту авторских прав так и организацию платного (коммерческого) телевидения. Все это привело к широкому использованию систем ФСС для передачи ТВ программ на большую сеть простых земных приемных станций. Были изменены международные правовые положения по использованию ФСС и введены два новых термина: "косвенное распределение" - использование ФСС для ретрансляции вещательных программ из одного или более пунктов на разные земные станции для дальнейшего распределения по наземным радиовещательным станциям, включая передачу необходимых служебных сигналов: " непосредственное распределение" - использование ФСС для ретрансляции вещательных программ из одного или более пунктов непосредственно наземным радиовещательным станциям без промежуточных этапов распределения, включая передачу необходимых служебных сигналов.

Трактуя терминологию ФСС и НТВ, не следует смешивать понятия "непосредственного распределения" и "коллективного приема". В то же время, нет четкого технического различия между системами ФСС и НТВ в плане их использования для передачи ТВ сигналов. Применение той или иной системы определяется решаемой задачей с учетом необходимых для ее реализации капитальных затрат.

Системы ФСС, предназначенные только для приема сигналов ТВ вещания. получили название TVRO (Television Receiver Only) или ТВПР - "ТВ прием только". В последние годы они получили большое распространение, существенно опережая системы НТВ.

Параметры канала передачи в диапазоне ФСС, как правило, идентичны с принятыми в плане НТВ, что позволяет унифицировать многие схемные и конструктивные решения земных приемных станций, работающих в системах ФСС и НТВ даже в различных диапазонах частот. Последнее замечание относится к части оборудования, начиная с усилителя промежуточной частоты. Существенно же различаются только антенны и аппаратура СВЧ [входные цепи, малошумящие усилители (МШУ) и первый преобразователь частоты], которые обычно называют конвертором или входным устройством. Для диапазонов 4 и 12 ГГц конверторы пока не унифицированы. Внутри же диапазона 11-12 ГГц различаются входные устройства, МШУ и преобразователи частоты, обычно устанавливаемые непосредственно на антенне. Однако постепенно происходит и их унификация.

На первом этапе развития аппаратуры спутникового приема ее широкополосность достигалась путем использования сменных входных блоков при работе на разных участках диапазона 10,7... 12,75 ГГц. Но поскольку приемная антенна с размещенными на ней входными устройствами обычно устанавливается вне помещения, такал конструкция не всегда удобна, так как не позволяет оперативно менять блоки. Для повышения оперативности на антенне устанавливается несколько дистанционно переключаемых входных устройств. В последнее время были разработаны более широкополосные входные устройства, главным образом, МШУ для работы во всем диапазоне ФСС и НТВ (10.7...12,75 ГГц).

Излучаемый с ИСЗ сигнал может иметь различную поляризацию (линейную вертикальную и горизонтальную, круговую право- и левостороннюю), что учитывается в конструкции входных блоков. Кроме того, в случае необходимости работы с несколькими ИСЗ, применяют устройство дистанционного перенацеливания антенны земной станции на различные ИC3.

С целью быстрого перенацеливания на ИСЗ также используются многолучевые антенны. Многолучевость достигается размещением в фокусе антенны нескольких разнесенных входных блоков. В этом случае можно одновременно принимать сигнал с нескольких ИСЗ или оперативно "переходить" с одного ИСЗ на другой без механического поворота антенны. Поскольку многолучевость ухудшает параметры антенны, такие антенны применяют только для работы со спутниками, находящимися на небольшом (до десяти градусов) угловом расстоянии на орбите. и при достаточном уровне сигнала и точке приема.

Если для диапазона НТВ существует международный план, который четко регламентирует номиналы частот каналов. ширину их полосы и величины поднесущих звукового сопровождения, то в диапазоне ФСС такого нет. Так, используются каналы 34, 36, 44, 72, 90, 108 и 241 МГц с различными значениями несущих, особенно в диапазоне 11...12 ГГц, Для передачи сигналов звукового сопровождения и различной информации используется полоса 6...9 МГц, в которой применяется до сорока значении поднесущих и шесть пар различных номиналов частот для обеспечения стереофонического звучания.

Современные приемные устройства спутникового телевидения выпускают с учетом возможности его оперативной перестройки по частоте. Разработаны также приемники, реализующие программированную перестройку не только по частоте, но и по ориентации на ИСЗ.

Для обеспечения ТВ вещанием районов Сибири и Дальнего Востока в б. СССР был разработан ИСЗ диапазона 700 МГц с параметрами, близкими к НТВ. Передатчик на ИСЗ должен был иметь мощность 1,5 кВт с амплитудной модуляцией. Частотная совместимость с наземной сетью достигалась удалением зоны вещания от сопредельных стран. Обеспечению совместимости способствовала также неразвитость земной передающей сети дециметрового диапазона б. СССР. Позже параметры ИСЗ были изменены - мощность передатчика снизили до 200 Вт и стали использовать частотную модуляцию. При этом обеспечивалась простота конструкции земных приемных станций, устанавливаемых. в основном, вместе с ретрансляторами малой мощности. Такой спутник, получивший название "Экран", был введен в эксплуатацию в 1976 г.

В 1980 г. запустили многоствольный ИСЗ "Горизонт", имеющий специальный мощный (40-ваттный) передатчик диапазона 4 ГГц для передачи ТВ сигналов на относительно простые земные приемные станции системы "Москва", устанавливаемые вместе с ретрансляторами различной мощности. На ИСЗ "Горизонт" имеется также один ствол диапазона 11 ГГц (ФСС), применяемый для передачи ТВ программ. Использование систем "Экран" и "Москва" (9 ИСЗ) позволило организовать распределение двух ТВ программ. формируемых в Москве по всей территории б. СССР с учетом временного сдвига для вещания в удобное для зрителей время.

Следующей задачей было развитие местного вещания, в том числе, регионального. Примером ее решения стало создание связистами Казахстана системы "Жарык", в которой работают ствол 11 ГГц на ИСЗ "Горизонт" и простые земные станции.

Более перспективным повсеместным решением задачи регионального вещания было использование частот по плану НТВ-12. Для этих целей была организована разработка трехствольного (с последующим преобразованием в четырех -ствольный и т. д.) ИСЗ типа "ГАЛС" диапазона НТВ-12. Однако в связи с трудностями бюджетного финансирования, а также из-за распада СССР разработка ИСЗ "ГАЛС" была заторможена, и интерес к нему снизился. Однако по мере приобретения новыми государствами самостоятельности необходимость развития национального и межгосударственного ТВ вещания в этих странах начала приобретать существенное значение.

Решению данной задачи, способствуют созданное Региональное Содружество в области связи (PCС) и его организационный орган - Исполнительный Комитет (ИК РСС). Положение облегчает и то, что при разработке Международного плана НТВ-12 в 1977 г. для СССР была предусмотрена возможность передачи двух программ в пределах территорий каждой из бывших союзных республик. Для этих целей в плане предусмотрены соответствующие частотные каналы, параметры лучей ИСЗ и их точки на орбите. В результате можно использовать эти "плановые" лучи без дополнительной координации с другими странами. Считается, что в ближайшее пятилетие по техноэкономическим соображениям большего числа национальных программ, передаваемых через ИСЗ, не потребуется. По мере же вступления в МСЭ новые государства получают возможность перерегистрировать данные каналы на себя (ранее они были закреплены за СССР, Украиной и Белоруссией).

Сегодня разработка ИСЗ "ГАЛС" возобновлена и осуществляется АО "ИНФОРМКОСМОС" на коммерческой основе. Стволы будут предоставляться пользователям в аренду или на других договорных условиях. Предполагается, что первый ИСЗ "ГАЛС" будет выведен на орбиту в плановую точку 44 в. д. в конце 1993 г. На этом ИСЗ два ствола (12-й и 24-й каналы) намечается предоставить Казахстану и один ствол (3-й канал) - Башкортостану. Ведется строительство земных передающих станций для подачи ТВ программ на ИСЗ. Кроме этого, создается передающая станция в Центре космической связи в г. Дубна, необходимая для поведения испытаний новых ИСЗ диапазона 12 ГГц.

Возможность приема в отдельных районах б. СССР зарубежных ТВ программ, передаваемых через ИСЗ в диапазоне 11-12 ГГц ФСС в свое время стимулировала разработку и выпуск примерно двумя десятками отечественных заводов земных приемных станции. Более половины этих производств расположены в России, пять - на Украине и два - в Беларуси. Лишь в двух моделях станций (красноярского завода "Искра" и киевского "Сатурн") были предусмотрены входные блоки для приема в полосе НТВ-12. Остальные модели обеспечивают прием только в полосе ФСС. Поэтому. учитывая предстоящий запуск ИСЗ "ГАЛС", можно предвидеть трудности использования выпущенных ранее приемных станций при работе с этими ИСЗ.

Во избежание такой ситуации Минсвязи СССР разработало в свое время и после согласования со всеми заинтересованными ведомствами утвердило в 1990 г. нормативный документ о порядке приема и распространения ТВ программ, передаваемых через ИСЗ, который был разослан всем разработчикам. В нем содержатся также основные технические параметры, земных приемных станций. В частности, указывается, что при разработке приемных устройств в диапазонах 10,7...12.5 ГГц должна быть обеспечена. возможность приема в полосах частот, используемых и планируемых к применению в существовавшем тогда СССР: допускается комплектование приемных устройств диапазона 12 ГГц (выпускаемых до 1993 г.) литерным наружным блоком для полосы 10,95...11,7 ГГц с обязательной возможностью доукомплектования блоком 11,7...12,5 ГГц.

К сожалению, в последующем этот нормативный документ практически не выполнялся. Даже последняя разработка входного устройства, описанная в статье "Конвертор спутникового ТВ" (см. -''''''''Электросвязь", ? 1, 1993), рассчитана для работы только в полосе ФСС диапазона 11 ГГц.

По данным "Всемирного радиотелевизионного справочника" выпуска 1993 г., использование спутниковых систем для ТВ вещания характеризуется данными, приведенными в таблице, из которой следует, что в конце 1992 г. в мире для приема ТВ программ на относительно простые земные станции использовалось 79 ИСЗ. На этих ИСЗ имелось 1029 лучей, направленных в различные регионы и имеющих разную зону покрытия. Только 58 лучей из них (около 5%) по техническим параметрам (частоты. зоны покрытия и уровни сигнала) соответствуют международному плану НТВ-12, остальные же были согласованы на координационной основе в диапазонах ФСС. Из 1029 лучей 849 используются для регулярной передачи ТВ программ, а 180 применяются "по требованию". Обычно под этим подразумевают передачу спортивных состязаний, концертов, новостей и других разовых, нерегулярных мероприятий. Из 819 передаваемых регулярно программ 175 кодируются для предотвращения несанкционированного приема и обеспечения их коммерческого распределения. Частотами плана HTВ-12 больше всего пользуются Япония (21 луч) и Австралия (14 лучей). В Европе в диапазоне НТВ-12 работают Франция, ФРГ, Италия, Испания и Скандинавские страны. В большинстве случаев в Европе передают ТВ сигналы повышенного качества по системе МАС (Multiplex analog component - уплотнение аналоговыми компонентами). В этой системе путем раздельной передачи сигналов яркости и цветности исключаются перекрестные искажения между ними и ограничение спектра яркостного сигнала, однако требуется более широкая полоса видеоканала.

Тенденция существенного увеличения использования странами каналов по плану НТВ-12 сегодня не наблюдается. В странах Американского континента преимущественно используется диапазон ФСС 4 ГГц, а в Европейских государствах - 11...12 ГГц, что обусловлено исторически сложившимся характером развития технических средств. В США для применения земной приемной станции ранее требовалось получить специальное разрешение Федеральной Комиссии по связи и пройти сложную процедуру оформления. В 1984 г. этот фактический запрет был снят, и в течение нескольких лет населению было продано 2,5 млн. приемных станций. Сегодня же в США население имеет более 4 млн. спутниковых станций диапазона 4 ГГц. Через ИСЗ передается более 100 ТВ программ.

Приемная сеть "ОРБИТА"

В 1967 г. в Советском Союзе была создана приемная сеть станций "Орбита" первой очереди, содержащая 20 станций для обслуживания ТВ вещанием удаленных районов Крайнего Севера, Дальнего Востока и Средней Азии. Эффективность сети была высокой, и число земных станций быстро росло: к началу 1982 г. оно достигло примерно 100 на территории СССР. В СССР эти станции расположены преимущественно в районах, прилегающих к берегам Северного Ледовитого океана от Мурманска до Анадыря и к южным границам Союза от Каспийского моря до Сахалина. В настоящее время станции работают с ИСЗ "Молния-1, -2, -З", "Радуга", "Горизонт".

Сеть "Орбита" является косвенной распределительной сетью, т. е. наземные станции принимают через ИСЗ Центральную программу из Москвы и по соединительным линиям передают на ближайший ТЦ, который доводит ее до местных зрителей в своем метровом диапазоне.

Все станции "Орбита" однотипные: круглое железобетонное здание, на крыше которого на специальном опорно-поворотном устройстве устанавливается следящая параболическая антенна диаметром 12 м и фокусным расстоянием 3 м. Перемещение антенны обеспечивается в двух плоскостях: по азимуту на ?270° и по углу места от 0 до 90°. Жесткость конструкции антенны допускает работу при скорости ветра до 25 м/с в диапазоне температур ?50°С. Коэффициент использования площади антенны до 0,65... 0,7 и шумовая температура не выше 40 К при угле места 5°.

В центральном зале станции располагается вся приемная аппаратура с устройствами оперативного контроля (рис. 18.10), аппаратура наведения антенны и соединительной линии с местным ТЦ. В помещениях вокруг центрального зала размещены: система вентиляции и кондиционирования, аппаратура электроприводов антенны, силовые шкафы и лаборатория с измерительной аппаратурой. В качестве малошумящего усилителя применяется двухкаскадный параметрический усилитель с охлаждением жидким азотом.

Разработана также малая ретрансляционная станция "Марс". Это приемно-передающая перевозимая станция, позволяющая вести ТВ передачу практически из любого пункта СССР через ИСЗ или принимать передачу центрального телевидения через ИСЗ в удаленном пункте. Это "космическая передвижка" обеспечивает высокое качество ретрансляции сигналов ТВ, а также организацию двух каналов звукового сопровождения и каналов служебной связи. Вся аппаратура размещается в трех контейнерах Развертывание станции на работу в пункте событий занимает только несколько дней В состав станции входят параболическая полноповоротная антенна с диаметром зеркала 7 м, с механизмами вращения и антенно-волноводным трактом; широкополосное приемное устройство с малошумящими усилителями - первые два каскада охлаждаются жидким азотом; передающее устройство, работающее в сантиметровом диапазоне, в различное вспомогательное оборудование Помимо станции "Марс" ряд наземных станций "Орбита" оборудован передатчиками для обратной ТВ связи с центром через ИСЗ.

Космическая станция при движении по эллиптической орбите вокруг Земли в некоторые периоды времени будет находиться вне видимости земного пункта приема Это ведет к перерывам космической связи. Для ликвидации этого нежелательного явления требуются несколько спутников (система спутников) или передвижные ретрансляторы в виде морских кораблей, которые могут курсировать в любой акватории Мирового океана В Советском Союзе для этого создан специальный флот Академии наук СССР в составе кораблей- флагман - "Космонавт Юрий Гагарин" и исследовательских кораблей - "Академик Сергей Королев", "Космонавт Владимир Комаров". Оборудование этих кораблей состоит из антенн, приемных и передающих радиоустройств дальней связи, систем траекторных измерений, систем управления и сложного комплекса ЭВМ. В этом случае связь с Землей будет осуществляться по схеме космический объект-морской корабль-ИСЗ "Молниях-центральный приемный пункт.

Приемные станции "Орбита" были построены практически во всех крупных городах отдаленных районов Сибири, Крайнего Севера, Дальнего Востока. В то же время строительство таких станций в малых населенных пунктах с населением в несколько тысяч человек практически невыгодно. Поэтому дальнейшее развитие системы "Орбита" было прекращено.

Приемная сеть "МОСКВА"

В 1979 г. была введена в эксплуатацию новая распределительная спутниковая система "Москва" в диапазонах 6/4 ГГц. Подача ТВ программ на сеть земных приемных станций ведется через ИСЗ "Горизонт", которые планируется располагать на геостационарных орбитах в точках 53, 90 и 140° в.д.

Повышенная до 40 Вт мощность бортового передатчика в сочетании с узконаправленной бортовой передающей антенной обеспечивает максимально допустимое значение эквивалентной изотропно-излучаемой мощности ЭИИМ. Особенностью системы "Москва" является то, что для электромагнитной совместимости ее с существующими наземными и спутниковыми средствами было использовано искусственное рассеяние мощности путем дисперсии несущей. Несущая дополнительно отклоняется с частого" 2,5 Гц и девиацией ?4 МГц. Это позволило соблюсти установленные МККР нормы на допустимую спектральную мощность потока (-152 дБВт/м2 в полосе 4 кГц) при высокой интегральной плотности потока мощности у поверхности Земли -120 дБВт/м2. В зону, обслуживаемую одним ИСЗ, входит 2...3 часовых пояса, т. е. ее размер выбран с учетом принятых принципов организации многозонового ТВ и звукового вещания в СССР.

Приемная антенна земной станции имеет небольшой диаметр зеркала (2,5 м) и массу не более 400 кг; ширина диаграммы направленности ? 1°. В качестве входного устройства стало возможным применить неохлаждаемый параметрический усилитель с температурой шума 100 К. Все остальное радиотехническое оборудование размещается в небольшой стойке. Таким образом, создана распределительная ТВ система с приемом на сравнительно простые станции в диапазоне 4 ГГц, не требующие постоянного квалификационного обслуживания.

Сигнал дисперсии в приемнике эффективно выводится с помощью устройства узкополосной обратной связи по частоте ОСЧ (рис. 18.11). Выбранное значение частоты дисперсии позволяет отделить его от ТВ сигнала и замкнуть цепь обратной связи (См-УПЧ-демодулятор Дм-узкополосный фильтр УФ-управляемый гетеродин УГ) только по сигналу дисперсии. При этом девиация частоты за счет сигнала дисперсии в значительной степени уменьшается, и полосу приемника рассчитывают на пропускание ЧМ сигнала, модулированного только полезным сообщением (около 40 МГц). Остаточный сигнал дисперсии удаляется путем применения схем восстановления постоянной составляющей сигнала Общая пиковая девиация частоты в системе "Москва" составляет ?15 МГц (?13 МГц для ТВ сигнала и ?1 МГц для сигналов звукового сопровождения и радиовещания, передаваемых методом ЧМ на поднесущих частотах 7 и 7,5 МГц с девиацией ?150 кГц). На поднесущей частоте 8,2 МГц можно организовать передачу изображения газетных полос.

В комплект приемной станции входит ТВ ретранслятор мощностью 1, 10 или 100 Вт или устройство для работы на кабельную сеть. Использование станции в комплексе с передатчиком мощностью 100 Вт эффективно практически для любого населенного пункта страны. Разработан также перевозимый вариант приемной станции "Москва"; все оборудование перевозимой станции размещается в кузове от грузового автомобиля.

В настоящее время новая система прямого распределения ТВ программ "Москва" интенсивно развивается.