LNB

LNB kelimesinin açılımı, Low Noise block downconverter. Uydu haberleşme ekipmanları arasında en sık konuşulan ve tartışılan ekipmanların başında gelir. Nedir bu LNB’nin sırrı  , özellikleri nelerdir , iç yapısı nasıldır, çeşitleri nelerdir. LNB başlığı altında bu sorulara cevap bulmaya çalışacağız.

Uydudan gelen yüksek frekanslı sinyaller anten yüzeyinden yansıyarak, antenin odak noktasına ulaşırlar.  Daha önceki yazılarda belirttiğim gibi antenler elektronik devrelerde ve sistemlerde pasif eleman olarak görev yaparlar.  Bu açıdan bakıldığında alış (Receive) yönünde; antenin odak noktasına gelen yüksek freakanslı sinyallerin üzerinde işlem yapan ilk aktif eleman LNB’dir.

LNB’nin hemen önünde besleyici (Feeder) adı verilen bir ekipman daha bulunur. Feeder istenmeyen sinyallerin LNB’ye gönderilmesini engelleyecek şekilde dalga kılavuzları ile tasarlanmıştır. Örneğin C-band için kullanılan Feeder ile Ku-Band için kullanılan Feederların yapısı birbirlerinden farklıdır. Aynı şekilde LNB’lerin çalışma frekans aralıklarıda birbirlerinden farklı özelliklerde yapılmaktadır. Kullanacağımız sistem sadece alış yapan bir sistemse (Receive-only) , hangi frekans bandı aralığında alış yapacağımızı tespit ettikten sonra , bütünleşik halde satılan LNB ve Feeder’dan oluşan LNBF kullanabiliriz.

Ancak, hem gönderim (Transmit) hemde alış ( Receive) yapan bir sistem kullanacaksak sistemimiz biraz daha karmaşık bir hale gelmektedir. Gönderilen ve alınan sinyaller fiziksel olarak aynı feeder’ı kullanmaktadır. Bu sinyallerin birbirlerini etkilememeleri ve gürültü yaratmamaları için çeşitli teknikler ve ekipmanlar mevcuttur.

Yukarıda anlatılanlar eşliğinde kısaca toparlarsak; uydudan gelen ve 4-21Ghz band aralığında olan mikrodalgalar anten aracılığı ile toplanarak odak noktasına yönlendirilir.  Hedeflenen frekans bandı aralığındaki diğer sinyalleri bloklayarak, gerekli olan sinyalleri toplarlar. Zayıf bir şekilde anten yüzeyinden yansıyan bu mikrodalgalar önce güçlendirilirler ve ardından koaksiyel kablo ile içbirim (receiver,uydu modem ) ekipmanın çalışabilieceği düşük frekanslara dönüştürülürler.

Bir LNB içinde güçlendirme  (Amplify) , dönüştürme  (Convert) işlemleri yapılır; Bunun için by-pass filtrelerden, düşük gürültülü güçlendiriciler ve düşük güçlü dönüştürücüler kullanılar. Filtreler hedeflenen band aralığındaki frekansların yollarına devam etmesine izin verirken, bu bandın altında ya da üstünde kalan frekansları geçirmezler.

 

 

LNB‘nin görevini şimdi biliyoruz. Peki LNB iç yapısı nasıldır? LNB’nin temel görevi yaklaşık 36.000 km uzaktan gelen ve çok zayıflamış olan mikrodalga sinyallerini güçlendirmek, frekans dönüşümünü yapmak ve tekrar güçlendirerek alıcı cihazın kullanabileceği şekilde hazır hale getirmektir.

İÇ YAPISI

LNB İç Yapısı

LNA – Low Noise Amplifier : Genellikle; Uydu sinyalleri çok zayıflamış bir şekilde çanak antenlere ulaşırlar. İsminden de anlaşılacağı gibi gelen zayıf sinyalleri güçlendirmek LNA’nn görevidir.

LNC – Low Noise Converter : Uydu içbirim ekipmanlarının yaptığı digital işlemler yüksek frekanslarda bir çok sorunu beraberinde getirir. Bu nedenle iç birimler IF , L-Band gibi frekanslarda çalışırlar. Nevarki bu sinyallerlede uydu haberleşmesi mümkün değildir.  LNC’ler bu noktada devreye girerler ve  yüksek frekansları ; düşük frekansları çevirerek  iç birimler tarafından işlenebilir hale getirirler. Bu çevrim sırasında da yine zayıflayan sinyaller güçlendirilir. LNC’ler bir mixer ve local osilatörden oluşmaktadırlar.

LO – Local Osilator : İçbirim ekipmanları belirli bir tuner değerine sahiptir. Receiver (uydu alıcıları) genellikle 950Mhz-2150Mhz frekans aralığındaki sinyalleri işleyebilirler. Local osilatorler frekans dönüşümü sırasında devreye girerler. uydu sinyalinden, local osilator değerinin çıkartılmasıyla elde edilen L-Band sinyal frekans değeri, receiver için anlamlı bir hale getirilmiş olur. Formülü göstermek gerekirse;

L-band sinyal frekansı = Uydudan gelen sinyal – LO frekansı

Single Band LNB

Örneğin; Uydu transponder’ı üzerinde 10970 Mhz’de yayın yapan bir TV istasyonunu izlemek istiyorsak bu sinyali receiver’ımızın anlayacağı bir L-band frekansa çevirmemiz gerekmektedir. Kullandığımız LNB’nin Local osilator değerini (ya da değerlerini) receiver’ın yazılımı içerisinde belirtmemiz gerekir. LNB’ler çeşitlerine göre farklı LO değeri alabilirler. Diyelim ki Local osilatörü 9750 Mhz olan bir LNB kullanıyoruz. Tek bir local osilator frekansına sahip LNB’lere Single Band LNB denir.

L-Band sinyal frekansı = 10970 – 9750 = 1220 Mhz, 10970 Mhz’lik sinyal dönüştürüldükten ve güçlendirildikten sonra , 1220 Mhz olarak receiver’ımıza ulaşır.

Fixed Service Satellite (Sabit uydu hizmetleri) için uydu transponderlarında belirli frekanslar ayrılmıştır. FSS ; Televizyon ve Radyon yayınları , Ses ve data haberleşmesinden oluşmaktadır. Avrupa ve ülkemizde kullanılan Ku-band frekans bandında FSS için ayrılan band 10.7 Ghz – 12.75 Ghz bantlarıdır. Televizyon yayınları dışındaki uydu haberleşme sistemlerinde (VSAT,SCPC vb.) alış frekansı genellikle aynı bant üzerinde olmaktadır. Bu nedenle Single LNB’ler iletişimin kesintisiz sürdürülebilmesi için yeterlidir. Yukarıda verdiğimiz örnekteki LNB’yi kullanarak 12688 Mhz’de yayın yapan bir TV istasyonunun yayınlarını izlemeye çalışırsak ne olur ?

Dual Band LNB

L-Band sinyal frekansı = 12688 – 9750 = 2938 Mhz, bu frekans uydu receiverlarının işleyebileceği frekans bandının (950Mhz-2150Mhz)  dışında kaldığı için. Yayın alınamayacaktır. Gelişen yayın teknolojilerine paralel olarak , LNB teknolojilerinde de gelişmeler olmuştur.Local  osilatorleri farklı değerler arasında anahtarlanabilen Dual Band LNB’ler üretilmiştir. Dual LNB’ler farklı 2 adet local osilator frekansına sahiptirler. 10.7 – 11.7 GHz aralığındaki yayınlar  9.75 GHz LO frekansını ,  11.7 – 12.75 GHz aralığındaki yayınlar ise 10.6 GHz LO frekansını kullanılar. Receiver tarafından gönderilen 22Khz’lik sinyal ile LNB’nin alt bant Local osilator frekansı ile üst bant Local osilator frekansı arasında anahtarlama yapılır.

Yeri gelmişken; LNB ile Receiver arasındaki iletişim koaksiyel bir kablo ile sağlanır ve iki temel görevi vardır,

1- LNB’den receiver’a doğru : Uydudan gelen LNB’de işlendikten sonra L-Band’a çevrilen sinyallerin, Receiver’a ulaştırılması

2- Recevier’dan LNB’ye doğru : Anahtarlama için kullanılan 22Khz’in gönderilmesi ve LNB içindeki elektronik devrelerin çalışması için gerekli voltajın sağlanması. LNB için gerekli voltaj iç birim tarafından sağlanır.

Dual Output LNB

Çift çıkışlı LNB’lerde ise isminde de anlaşıldığı gibi 2 adet konnektör çıkışı mevcuttur. Aynı anda 2 ayrı frekans üzerinde işlem gerçekleştirilebildiğinden, farklı 2 koaksiyel kablo ile farklı 2 alıcıya bağlanabilir. 22Khz ve voltaj beslemeleri ayrı olduğu için, birbirlerinden bağımsız olarak ; üst bant, alt bant (22Khz ile) ve farklı polarizasyondaki yayınları alabilirler.

Quad Output LNB

4 çıkışlı LNB çeşitidir. Bu tür LNB’ler genellikle otel, apartman, kampüs gibi çok sayıda kullanıcının olduğu alanlarda Multisiwtch ile birlikte Merkezi uydu sistemlerinde kullanılır.
Şimdiye kadar işin frekans boyutuna baktık şimdi LNB’lerin çeşitli tiplerde üretilmesine sebep olan polarizasyon’a değinelim, uydu haberleşme sistemlerinin en büyük sorunu bandgenişliğidir. Belirli bir frekans bandı kullanılabildiği için farklı büyüklüklerdeki bandgenişlikleri ile kullanılabilecek frekans sayısı sınırlıdır. Bu nedenle uydudan yapılan yayınlar;  Horizontal ( Yatay) ,  Vertical (Dikey) (-ki bunlara linear yayınlar denir) ve Circular ( dairesel) yayınlar başlıkları altında toplanabilir.

Dual Polarization LNB

Receiverdan  uygulanan voltaj değerleri değiştirilerek horizontal ya da vertical yayınlar seçilebilmektedir. LNB’ler 12-18 volt aralığındaki voltajlarda çalışırlar. Receiver tarafından LNB’ye uygulanan voltaj 12,5-14,5 aralığında ise vertical yayınlar, 14,5-18 volt aralığında ise horizontal yayınlar izlenebilir.
Universal LNB’ler dual LNB‘lerdir.
  • Alt bant Horizontal
  • Üst bant Horizontal
  • Alt bant Vertical
  • Üst bant Vertical

Universal Dual Band Lnb ile yukarıdaki yayınların tamamı izlenebilir.

İç Yapı Elemanları

LNB – Low Noise Amplifier (LNA) – Düşük gürültülü yükseltici

Bilindiği gibi çanak anten yüzeyinde toplanan mikrodalga sinyaller;  katettikleri mesafe, atmosfer ve dış etkenler nedeniyle oldukça zayıflamış olurlar. Bu sinyallerin iç birim olarak adlandırılan (receiver, uydu modem) cihazlara gönderilmeden önce güçlendirilmesi gerekmektedir.

Yeryüzünden ve gökyüzünden kaynaklanan gürültü sinyalleride uydu sinyalleri ile birlikte anten yüzeyinde yansıma yapar, bunların büyük bir kısmı feed sayesinde LNB’ye ulaşmadan engellenir. Mikrodalga sinyal ve elektrik akımı ilk olarak LNB içerisinde bir filtreye gelir. Filtenin görevi istenen band aralığındaki frekansları geçirmek , bu bandın altında ya da üstünde kalan diğer sinyalleri bloklamaktır. Hedeflenen band aralığında bulunan fakat güç olarak zayfılamış sinyaller, güçlendirilmek üzere LNA’ye gelir.

Güçlendirme görevini yerine getiren devre elemanlarının düşük gürültülü olması gerekmektedir. Zaten çok düşük seviyelerde LNB’ye ulaşan mikrodalga sinyallerinin üzerine birde devre elemanlarıdan kaynaklanan gürültü sinyalleri bindirilirse, güçlendirilen sinyaller iç birim ekipmanları tarafından işlenemeyecek derecede hasar görmüş olur. Bu nedenle düşük gürültülü elemanların kullanılması, güçlendirilen sinyalin kalitesini arttırır.  Güçlendirme sonrasında , sinyalin bozulmamış en yalın hali elde edilmeye çalışılır.

Anten gürültü sıcaklığı konusunda da bahsettiğimiz gibi sistem üzerinde gürültü seviyesine ” gürültü sıcaklığı – noise temperature” denir. LNA gürültü sıcaklığı , devre elemanlarının hammaddesine göre değişmektedir. Düşük gürültü sıcaklığı daha iyi bir performans sağlamaktadır. Gürültü sıcaklığı birimi Kelvindir.   Frekans arttıkça gürültü sıcaklığıda artmaktadır. Bu nedenle C-band LNB’lerin gürültü sıcaklıkları , Ku-Band LNB’lere göre daha düşük değerlerde gözükmektedir.

Güçlendirme işlemi hem LNB’ye ilk gelen yüksek frekanslı (C,Ku-S band vb.) mikrodalga sinyallere hem de LNC’den sonra iç birime gönderilmeden önce düşük frekanslı L-Band sinyallere uygulanır.

LNB – Low Noise Converter (LNC) – Düşük gürültülü çevirici

LNB‘ye ulaşan mikrodalga sinyallerin frekansları yüksek frekans olarak adlandırılan band aralığında yer alır. Örneğin Ku-Band için 11.7 – 12.2 GHz kullanılmaktadır. Ancak; içbirim ekipmanları örneğin; Receiver (uydu alıcıları) genellikle 950Mhz-2150Mhz frekans aralığındaki sinyalleri işleyebilirler. Dolayısı ile bir sonraki aşamada,  yüksek frekanslı sinyallerin, iç birim ekipmanı tarafından    işlenebilmesi için 950Mhz-2150Mhz bandına çekilmesi gerekir. Bir adet mixer ve Local osilator’den oluşan LNC  bu frekans dönüşümü görevini yerine getirir.

Mixer, uydudan gelen sinyal ile LNB içinde bulunan ve sabit bir frekans üreten local osilatörden gelen sinyali birbirine karıştırır. Mixer’den çıkan sinyal frekansı  ; girişine uygulanan  2 sinyalin frekansında da  farklı bir frekansdadır.  Kullanılan filtre sayesinde de istenen frekans aralığı dışındaki tüm frekanslar bastırılır.

Local osilatör, LNB üzerinde bulunur ve sabit bir frekans üretir. Gelen uydu sinyalinin frekansına ve  LNB’nin çıkışında elde edilmek istenen frekans aralığına göre  bu local osilatör frekans değeri değişir. Örneğin C-band sistemlerde çalışan bir LNB LO frekansı ile Ku-Band sistemlerde çalışan LNB LO frekansı birbirlerinden farklıdır.

LNC,  üzerinde barındırdığı Mixer ve LO ile frekans dönüşümünü  sağlar. Uydu sinyalinden, local osilator değerinin çıkartılmasıyla elde edilen L-Band sinyal frekans değeri, receiver için anlamlı bir hale getirilmiş olur. LNB başlığı altında bu hesaplamalarla ilgili örnek bulabilirsiniz.

“LNB”‘ler local osilatöre frekans değerlerine, çıkış port sayılarına göre farklı tiplerde üretilirler. Single band, Dual band, dual output, quad output gibi LNB çeşitleri mevcuttur.

 

LNB İç Yapısı Çizim

Aşağıda LNB iç yapısına ait bir çizim görülmektedir.

LNB İç Yapısı

 

 

Benzer Konular: