Μετά την ανάκλαση των σημάτων από την εστία του δορυφορικού κατόπτρου, τα ασθενεί δορυφορικά σήματα, μέσω ανακλάσεων συλλέγονται και μεταφέρονται στο LNB. Το LNB πρέπει να βρίσκεται στο σημείο εστίασης του κατόπτρου, ώστε να δέχεται τη μέγιστη δυνατή ισχύ. Στη συνέχεια, σε ένα από τα σημαντικότερα σημεία στην αλυσίδα της διαδικασίας λήψης, πρέπει να ενισχύσει το σήμα, χωρίς να του προσθέσει θόρυβο, επειδή θέτει το «κατώφλι θορύβου» για ολόκληρο το σύστημα λήψης. Λιγότερος θόρυβος, σημαίνει πρακτικά περισσότερο και ποιοτικότερο σήμα στο δορυφορικό δέκτη. Η δουλειά του LNB όμως δεν τελειώνει εδώ, αφού εν συνεχεία υποβιβάζει τη συχνότητα που δέχεται, σε συχνότητα (IF) κατανοητή από το δέκτη. Σε αυτές τις δύο ιδιότητες (χαμηλό θόρυβο και υποβιβασμό συχνότητας), οφείλει και την ονομασία του σαν Low Noise Blockdown converter (υποβιβαστής χαμηλού θορύβου). Στην πραγματικότητα, το LNB είναι ένας συνδυασμός LNA (Low Noise amplifier) και ενός Block Down Converter. Ας δούμε όμως αναλυτικότερα, όλες αυτές τις λειτουργίες του LNB και ας εξετάσουμε μαζί τους διαφορετικούς τύπους, που υπάρχουν στην αγορά.

Ο κυματοδηγός

To LNB, για την καλύτερη δυνατή λήψη, πρέπει να είναι τοποθετημένο στο σημείο εστίασης του κατόπτρου και, θεωρητικά, θα πρέπει να υπάρχει ένα μόνο σημείο, που να εστιάζουν οι ανακλώμενες δέσμες από το κάτοπτρο. Βέβαια στην πράξη, τα σήματα δεν οδηγούνται έτσι ιδανικά σε ένα σημείο, γι’ αυτό η αποστολή του LNB είναι ακόμα πιο δύσκολη. Τη συλλογή των σημάτων αναλαμβάνει στο εσωτερικό του LNB ο κυματοδηγός. O πιο συνήθης κυματοδηγός σήμερα, είναι τύπου scalar (κλιμακωτός), ο οποίος αποτελείται από τρία-τέσσερα ομόκεντρα δαχτυλίδια, που οδηγούν το σήμα στο στόμιο του κυματοδηγού. Η κλιμακωτή αυτή κατασκευή διαχειρίζεται τις διαφορετικές πολώσεις και μειώνει σημαντικά το ποσοστό ανάκλασης του σήματος, από τον κυματοδηγό, πίσω στο κάτοπτρο. Το σύστημα, είναι το μηχανικό ανάλογο ενός μετασχηματιστή εξομοίωσης της αντίστασης σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα, για τη μέγιστη μεταφορά ενέργειας.

Noise Figure (NF)

Η παράμετρος που χαρακτηρίζει κάθε LNB είναι ο συντελεστής θορύβου, που ονομάζεται Noise Figure και μετριέται σε dB. Συνήθως, είναι και ο πλέον ζητούμενος παράγοντας σε ένα LNB και ο καταναλωτής ζητάει LNB με το χαμηλότερο δυνατό δείκτη NF. Τι είναι όμως το Noise Figure του LNB;

H θερμότητα προσδιορίζει το ποσό της τυχαίας κίνησης των ελεύθερων ηλεκτρονίων στους αγωγούς, που είναι και η αιτία του «θερμικού» θορύβου, που συνήθως αναφέρεται σαν «Noise Factor» (συντελεστής θορύβου) ή «Noise Figure». Το Noise Figure είναι η λογαριθμική έκφραση του Noise Factor και εκφράζει σε dB, το αποτέλεσμα του συντελεστή θορύβου. Η σχέση που μας δίνει το Noise Figure, είναι:

 (dB)

Είναι δηλαδή, ο λόγος του λόγου σήματος προς θόρυβο εισόδου, προς το λόγο σήματος προς θόρυβο εξόδου, εκφρασμένου σε dB. Μια διαφορετική προσέγγιση υπολογισμού του NF, δίνει απλούστερο τρόπο υπολογισμού του, στηριζόμενο στη θερμοκρασία (σε βαθμούς Kelvin). Οποιοδήποτε ηλεκτρονικό κύκλωμα έχει αντίσταση, τότε έχει και θόρυβο, αφού η αντίσταση αυξάνει τη θερμοκρασία του, επομένως και το «θερμικό» θόρυβο. Θεωρώντας σαν στάθμη αναφοράς τους 290 Κ (17^οC), υπολογίζουμε το Noise Figure, με τη σχέση:

Είναι λογικό, ότι όσο χαμηλότερο είναι το NF, τόσο λιγότερο θόρυβο θα εισάγει το LNB στο σήμα. Εδώ όμως, η απλή Φυσική που παραθέσαμε παραπάνω, έχει ορισμένες παρατηρήσεις. Βλέπουμε, ότι το NF εξαρτάται από τη θερμοκρασία και η θερμοκρασία από την αντίσταση. Η αντίσταση ενός κυκλώματος δεν είναι μόνο ωμική, αλλά και επαγωγική και χωρητική, πράγμα που σημαίνει ότι εξαρτάται από τη συχνότητα. Στην ιδεατή περίπτωση συντονισμού, βέβαια, η Φυσική λέει πως η επαγωγική και η χωρητική αντίσταση εξουδετερώνονται και παραμένει μόνο η ωμική, που δεν εξαρτάται από τη συχνότητα και επομένως, εκεί παρατηρείται και το χαμηλότερο NF. Σε οποιαδήποτε άλλη περίπτωση, η αντίσταση μεταβάλλεται με βάση την καμπύλη συντονισμού.  Η ιδιοσυχνότητα συντονισμού όμως (ή η πλησιέστερη στο συντονισμό) ενός κυκλώματος, αφορά μία και μόνη συχνότητα, που εξαρτάται από τα κατασκευαστικά του στοιχεία και επομένως, δεν είναι δυνατό να παραμένει το NF σταθερό, σε όλο το φάσμα συχνοτήτων, που διαχειρίζεται το LNB. Ένα σημαντικό θέμα λοιπόν που τίθεται είναι τι σημαίνει ακριβώς η τιμή 0,3dB NF ενός LNB. Είναι η ελάχιστη και όχι τη μέση τιμή, που θα έπρεπε να αναφέρεται κανονικά; Χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή, γιατί το LNB των 0,3dB, μπορεί τελικά να παρουσιάζει μέσο NF, που να υπερβαίνει ακόμη και τα 0,7dB.

Υποβιβασμός συχνότητας

H συχνότητα εκπομπής δορυφορικών σημάτων στην Ku Band, εκτείνεται από 10,7 έως 12,75GΗz, ενώ στη C από 3,4 έως 4,2GΗz. Η συχνότητα είναι ιδιαίτερα υψηλή για τα καλώδια και τους δέκτες, έτσι το LNB πρέπει να την υποβιβάσει. Στην πραγματικότητα, η πολύ υψηλή συχνότητα θα υπέφερε από μεγάλη εξασθένιση στη μεταφορά μέσω της καθόδου, αφού η επαγωγική αντίσταση του καλωδίου θα αυξανόταν δραματικά σε τόσο μεγάλες συχνότητες (H επαγωγική αντίσταση είναι ανάλογη της συχνότητας Χ_L=ωL).

Ο δέκτης, επίσης, για να διαχειριστεί τόσο υψίσυχνα σήματα, θα έπρεπε να είχε ειδική κατασκευή, που θα εκτόξευε την τιμή του σε αστρονομικά ύψη, γι’ αυτό και το LNB αναλαμβάνει επιπρόσθετα να υποβιβάσει τη συχνότητα. Γι’ αυτό το λόγο, έχει έναν τοπικό ταλαντωτή (local oscillator), ο οποίος μετατρέπει (απλή αφαίρεση της συχνότητας σήματος μείον τη συχνότητα του ταλαντωτή, μέσω ενός μίκτη) το σήμα, σε συχνότητες 950 έως 2150MΗz, που μπορούν να διαχειριστούν άνετα από το υπόλοιπο σύστημα δορυφορικής λήψης (καλώδια, δέκτης). Αυτή η περιοχή συχνοτήτων ονομάζεται IF (Intermediate Frequency). Αν κοιτάξουμε οποιονδήποτε δορυφορικό δέκτη στο βύσμα εισόδου της καθόδου, θα δούμε ότι υπάρχει η ένδειξη IF, που υποδεικνύει την περιοχή συχνοτήτων εισόδου (950-2150MΗz), που μπορεί να διαχειριστεί ο δέκτης, για να συντονιστεί σε κάποιο κανάλι. Επειδή το σήμα που κατεβαίνει στο δέκτη βρίσκεται πάντα σε αυτήν την περιοχή συχνοτήτων είτε προέρχεται από την μπάντα Ku, είτε από τη C, ο δέκτης μπορεί να διαχειριστεί άνετα σήματα και από τις δύο μπάντες, πράγμα που δεν συμβαίνει με το LNB, που χρειάζεται διαφορετικό για κάθε μπάντα. Στην πραγματικότητα, για να καλύψουμε πλήρως μόνο την μπάντα Ku, θα χρειαζόμασταν δύο διαφορετικά LNB– και αν συνυπολογίσουμε και τις πολώσεις, ο αριθμός τους θα ανέβαινε στα τέσσερα, όμως σήμερα αυτό το πετυχαίνουμε με το Universal LNB. 

Universal Single LNB

H Ku μπάντα χωρίζεται σε δύο υποπεριοχές 10,7-11,7GΗz (χαμηλή μπάντα) και 11,7-12,75GΗz (υψηλή μπάντα), που χρειάζονται διαφορετικό LNB για τη λήψη τους. Το πρόβλημα, είναι πρόβλημα τοπικού ταλαντωτή, ο οποίος θα πρέπει να είναι στανταρισμένος σε κάποια συχνότητα, που η διαφορά της με τη μεγαλύτερη και τη μικρότερη τιμή του φάσματος της Ku, να δίνει συχνότητα εξόδου μέσα στην περιοχή 950-2150MΗz. Αυτό δεν είναι εφικτό με έναν ταλαντωτή, γι’ αυτό και το Universal LNB έχει δύο ταλαντωτές, έναν στη συχνότητα 10.600MΗz και έναν στη συχνότητα 9.750MΗz. Έτσι, έχουμε 12.750-10.600=2150MΗz και 10.700-9.750=950MΗz για την υψηλότερη και χαμηλότερη συχνότητα της Ku, αντίστοιχα. Οι έξοδοι δηλαδή των ταλαντωτών είναι 950-1150MΗz για τη χαμηλή μπάντα και 1100-2150MΗz για την υψηλή. Η επιλογή του ταλαντωτή γίνεται με έναν αυτόματο διακόπτη, ο οποίος κατευθύνεται με το σήμα των 22kΗz από το δέκτη. Όταν στέλνεται σήμα 22kΗz, ενεργοποιείται ο ταλαντωτής των 10600MΗz, ενώ όταν δεν στέλνεται, ενεργοποιείται ο ταλαντωτής των 9750MΗz. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό, ο ταλαντωτής να είναι απόλυτα σταθεροποιημένος στη συχνότητα, γι’ αυτό και επιλέγεται ταλαντωτής κρυστάλλου, που δεν επηρεάζεται από την τάση εισόδου ή από μεταβολές στη θερμοκρασία, στις οποίες βρίσκεται εκτεθειμένο το LNB.

Τα περισσότερα σήματα στην Ku μπάντα, πολώνονται με γραμμική πόλωση. Πόλωση στη Φυσική, ονομάζεται ο εξαναγκασμός ενός κύματος να ταλαντώνεται μόνο σε ένα επίπεδο. Ανάλογα με το επίπεδο ταλάντωσης, οι γραμμικές πολώσεις διακρίνονται σε οριζόντιες ή κάθετες (H ή V). Οι δύο διαφορετικές πολώσεις διαχειρίζονται από το LNB, πάλι μέσω ενός αυτόματου διακόπτη, που ονομάζεται διακόπτης 13/18V. Όταν ο δέκτης στέλνει τάση 13V στο LNB, τότε «ζητάει» σήμα με κάθετη πόλωση, ενώ αν στέλνει 18V, με οριζόντια. Ηλεκτρονικά, αυτό γίνεται στο πρώτο τμήμα εισόδου του LNB, στο LNA δηλαδή, όπου δύο διαφορετικά LNAs χειρίζονται τις διαφορετικές πολώσεις και η επιλογή του ενός ή του άλλου, γίνεται μέσω του διακόπτη 13/18V. Με αυτόν τον τρόπο, το Universal LNB κάνει τη δουλειά τεσσάρων απλών LNB, που το καθένα θα είχε αποστολή να διαχειριστεί ένα μόνο τμήμα της Ku και μία μόνο πόλωση.

Υπάρχουν ακόμα δορυφορικά σήματα, τα οποία πολώνονται με κυκλική πόλωση (αριστερόστροφη ή δεξιόστροφη). Αν και είναι πολύ λιγότερα και αφορούν περισσότερο τη C–band, για τη λήψη τους, χρειάζεται ειδικό LNB, που να διαχειρίζεται τέτοιου είδους πολώσεις.

Ενίσχυση ΙF

Όπως αναφέραμε ανωτέρω, η έξοδος μετά τον ταλαντωτή και το μίκτη, είναι μια συχνότητα IF, σε πολύ χαμηλή στάθμη ισχύος. Το σήμα αυτό, ενισχύεται από δύο βαθμίδες ενίσχυσης IF, φιλτράρεται και οδηγείται στην έξοδο, μέσω ενός πυκνωτή. Ο πυκνωτής επιτρέπει στις εναλλασσόμενες συνιστώσες του ρεύματος να περάσουν, αλλά μπλοκάρει όλες τις συνεχείς συνιστώσες, απαγορεύοντας έτσι στο ρεύμα τροφοδοσίας του LNB, να γυρίσει πίσω στο δέκτη σαν σήμα.

LNB με περισσότερες εξόδους

Υπάρχουν σήμερα στην αγορά LNBs με περισσότερες εξόδους, που χρησιμοποιούνται για διαφορετικές ανάγκες:

Α) Universal Twin LNB: Είναι ένα LNB με δύο ισοδύναμες Universal εξόδους. Το σήμα κάθε μιας από τις δύο εξόδους, καλύπτει πλήρως την μπάντα Ku και τις δύο πολώσεις (H,V). Το LNB μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανεξάρτητη τροφοδοσία δύο δεκτών.

Β) Universal Quad LNB: Είναι η τετραπλή εκδοχή του Single, με τέσσερις ισοδύναμες εξόδους δηλαδή και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τροφοδοσία τεσσάρων δεκτών.

Γ) Universal Quattro LNB: Κάθε έξοδος του Quattro δίνει μία μόνο πόλωση και ένα τμήμα της μπάντας Ku. Χρησιμοποιείται κυρίως σε επαγγελματικές εφαρμογές (πολυδιακόπτες, headends).

Δ) Universal Octo LNB: Είναι η οκταπλή εκδοχή του Twin, με οκτώ ισοδύναμες εξόδους δηλαδή και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τροφοδοσία οκτώ δεκτών.

Εκτός των Universal LNBs, υπάρχουν ακόμα απλά LNBs με έναν ταλαντωτή, που διαχειρίζονται μόνο τη χαμηλή μπάντα και κυκλοφορούν σε τύπους Single, Twin και Dual. Η διαφορά του Twin από το Dual, είναι ότι το Twin έχει δύο ισοδύναμες εξόδους, ενώ το Dual μία με κάθετη πόλωση και μία με οριζόντια.

Monoblock LNBs

Τα Monoblock LNBs είναι στην πραγματικότητα δύο διαφορετικά LNBs, με ενσωματωμένο DiSEqC 1.0 για τη λήψη δύο κοντινών δορυφόρων (μέχρι 6^o). Κυκλοφορούν σε τύπους Single, Twin και Quad.

C-Band LNBs

H C–Band για τα δορυφορικά σήματα, εκτείνεται από 3,8GHz έως 4,2GHz. Τα Universal LNBs της Ku–band δεν μπορούν να δουλέψουν στη C και το βασικό πρόβλημα είναι ο τοπικός ταλαντωτής. Για να έχουμε έξοδο IF στο φάσμα 950-2150MΗz, χρειάζεται άλλος ταλαντωτής για τη C–band. O ταλαντωτής των LNBs της C–band λειτουργεί στα 5150MΗz, έτσι ώστε η διαφορά αυτής της συχνότητας, μείον τις συχνότητες της C, να βρίσκεται πάντα μέσα στο φάσμα της IF.

LNBs κυκλικής πόλωσης

Κάποια δορυφορικά σήματα εκπέμπονται με κυκλική πόλωση. Ανάλογα με τη στροφή του επιπέδου πόλωσης, τα σήματα αυτά διακρίνονται σε δεξιόστροφα (R) και αριστερόστροφα (L). Τα Universal LNBs, είναι φυσικά άχρηστα για λήψη τέτοιων σημάτων και χρειάζεται LNB κυκλικής πόλωσης για τη λήψη τους. Δεν νομίζουμε ότι τέτοιου είδους LNBs θα απασχολήσουν τον Έλληνα χομπίστα, με εξαίρεση ίσως τη λήψη του NTV+ στις 36Ε, όπου θα χρειαστεί βέβαια εκτός του ειδικού LNB και τεράστιο κάτοπτρο. 

Unicable LNB

Η πρωτοποριακή τεχνολογία Unicable εφαρμόστηκε αρχικά στα LNB και μετά στους πολυδιακόπτες. Με την τεχνολογία αυτή, το LNB απαλλάσσει τον τεχνικό από την ανάγκη τοποθέτησης πολυδιακόπτη για τη διανομή δορυφορικού σήματος σε πολλούς χρήστες και ταυτόχρονα προσπερνά όλα τα προβλήματα της καλωδιακής δορυφορικής διανομής, έχοντας τη δυνατότητα να διανείμει το σήμα μέσω μιας καθόδου ή μέσω πριζών διελεύσεως. Αρχικά είδαμε μοντέλα με υποστήριξη 4 ανεξάρτητων δεκτών, ενώ σήμερα βλέπουμε LNB με ενσωματωμένο επεξεργαστή και ενισχυτή με δυνατότητα διανομής ενός δορυφόρου σε 12 ανεξάρτητους δέκτες μέσω ενός καλωδίου.

Σε μια κλασική δορυφορική εγκατάσταση, ο κάθε δορυφορικός δέκτης πρέπει να έχει ένα καλώδιο αφιερωμένο σε αυτόν το οποίο θα οδηγείται απευθείας στο LNB είτε στον πολυδιακόπτη. Με την τεχνολογία UNICABLE μπορούμε μέσω ενός καλωδίου να τροφοδοτήσουμε αρκετούς τελικούς χρήστες. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση Διακομιστών Δορυφορικών Καναλιών (Satellite Channel Routers – SCR) που μετατρέπουν τα σήματα από το LNB. Όταν ένας χρήστης ζητήσει ένα συγκεκριμένο tranponder, που γίνεται μέσω εντολών συμβατών με DiSEqC, γίνεται μετατροπή σε μια συγκεκριμένη συχνότητα IF που έχει αντιστοιχηθεί στο χρήστη. Οι μετατρεμμένοι transponders για τους διάφορους χρήστες μεταφέρονται ταυτόχρονα στους δέκτες μέσω μιας ενιαίας γραμμής, εξαλείφοντας έτσι την ανάγκη αποστολής τάσης ή τόνου για επιλογή δορυφορικής μπάντας. Οι συχνότητες που χρησιμοποιούνται από το LNB πρέπει να ρυθμιστούν στους Unicable δέκτες, ώστε να επιτευχθεί η επικοινωνία.

Ένα θαύμα στα χέρια μας…

Εξετάζοντας τη λειτουργία του LNB είναι ξεκάθαρο ότι αυτό το μικρό “μαραφέτι” που στέκεται μπροστά από όλα τα δορυφορικά κάτοπτρα αποτελεί ένα θαύμα ηλεκτρονικής τεχνολογίας και ακριβώς γι’ αυτό το λόγο παρουσιάζονται σημαντικές διαφορές. H ποιότητα κατασκευής και η επεξεργασία των υλικών, είναι σημαντικοί παράγοντες από τη στιγμή που κατάλληλα επεξεργασμένο υλικό παρουσιάζει μικρότερη αντίσταση και μειώνει σημαντικά το «θερμικό» θόρυβο. Φυσικά, οι ενισχυτικές βαθμίδες επίσης, μπορεί να είναι λιγότερο ή περισσότερο γραμμικές, πράγμα που συντελεί επίσης στην αύξηση ή την ελάττωση του θορύβου. Η σταθερότητα του τοπικού ταλαντωτή είναι επίσης ένα ακόμα θέμα, που συντελεί στην ποιότητα του LNB. Όλα τα παραπάνω έχουν ως συνέπεια να υπάρχουν πολύ μεγάλες διακυμάνσεις στις ποιότητες των LNB και προφανώς στις τιμές, αφού ένα απλό LNB στοιχίζει 10-15 ευρώ, ενώ άλλα εκτοξεύουν τις τιμές σε δεκάδες ή ίσως και εκατοντάδες ευρώ. Βέβαια, μην ανησυχείτε, αυτά που τοποθετούμε στις δικές μας ταράτσες ανήκουν στην πρώτη κατηγορία!