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Satellitenübertragung findet wie die terrestrische Übertragung mit
elektromagnetischen Wellen statt, nur in einem wesentlich höheren Frequenzbereich. Dabei
unterscheiden sich die verwendeten Frequenzen je nach Art des Satellitendienstes und nach
der Richtung: |
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Erde >> Satellit
(Uplink) |
Satellit >> Erde
(Downlink) |
Mobilfunkdienste
(Mobile Satellite Service (MSS) |
L-Band |
1,6 GHz |
1,5 GHz |
Feste Funkdienste
(Fixed Satellite Service FSS) |
S-Band |
2 GHz |
2 GHz |
C-Band |
6 GHz |
4 GHz |
Ku-Band |
14 GHz |
11/12 GHz |
K-Band |
18 GHz |
12 GHz |
Ka-Band |
30 GHz |
20 GHz |
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Bei Mobilfunkdiensten MSS (z.B. Inmarsat) findet die Funkverbindung zwischen
den mobilen Teilnehmern und den Satelliten im L-Band statt, die Verbindung des Satelliten
zur Erdfunkstelle (=FSS) im C-Band. |
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Frequenzbereiche für TV- und Rundfunkprogramme
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In Amerika, Afrika und Asien findet TV-Übertragung über Satelliten
teilweise im C-Band von 3,7 bis 4,2 GHz statt. Das erfordert große Empfangsschüsseln bis
3m Durchmesser. |
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Der überwiegende Teil der TV- und Rundfunkprogramme, v.a. in Europa, werden
jedoch im Ku-Band mit 13 bis 14 GHz von der Erdfunkstelle zum Satellit abgestrahlt
(uplink) und mit 11 bis 12 GHz wieder zur Erde transportiert (downlink). Dabei werden
insgesamt 4 Frequenzbänder unterschieden: |
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Low-Band (11-GHz-Bereich) |
High-Band (12-GHz-Bereich) |
Ku-1 |
Ku-2 |
DBS |
Ku-3 |
10,7 bis 10,95 GHz |
10.95 bis 11,7 GHz |
11,7 bis 12,45 GHz |
12,45 bis 12,75 GHz |
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Astra hat auf seiner Position 19,2°Ost 4 Satelliten stationiert,
die im 11-GHz-Bereich 4x16=64 analoge TV-Kanäle und eine Vielzahl von Tonrundfunkanälen
senden (Astra 1A, 1B, 1C, 1D). Die Kanalbandbreite beträgt jeweils 27MHz. |
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Auf der selben Position befinden sich 3 weitere Satelliten (Astra 1E, 1F,
1G), die im 12-GHz-Bereich mit insgesamt 56 Transpondern bis zu 10 TV-Programme oder
Rundfunkprogramme je Transponder in digitaler Form senden. |
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Frequenzplan
Astra1 auf 19,2°Ost |
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Frequenzplan Astra2 auf
28,2°Ost |
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Eutelsat hat auf seiner Position
13°Ost 5 Satelliten (Eutelsat II-F1, Hot Bird 1, 2, 3, 4), davon senden Eutelsat II-F1,
Hot Bird 1 und Hot Bird 4 im wesentlichen im 11-GHz-Bereich und im 12-GHz-Bereich finden
sich die Kanäle von Hot Bird 2 und 3 und noch einzelne Kanäle von Eutelsat II-F1 und Hot
Bird 4. Die einzelnen Transponder haben unterschiedliche Bandbreiten 33 / 36 / 47 / 50
oder 72 MHz. Für analoge TV-Übertragung wird eine Bandbreite von 36 MHz je Kanal zur
Verfügung gestellt |
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Frequenzplan
Eutelsat auf 13°Ost |
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Fernseh- und Rundfunksignale werden heute sowohl in analoger Weise wie auch
in digitaler Form gesendet. Die Ausstrahlung von TV-Signalen in analoger Form erfolgt in
der jeweiligen Landesnorm: also NTSC in USA und Japan, SECAM in Frankreich, PAL und
PALplus in Deutschland und in den meisten anderen europäischen und überseeischen
Ländern. Fernsehsignale wurden in Europa bis 1996 ausschließlich in analoger Weise
übertragen, erst seitdem auch in zunehmender Weise in digitaler Form nach dem
DVB-Standard (Digital Video Broadcasting)
in verschiedenen Varianten. Der technische Vorteil der digitalen Übertragung gegenüber
der analogen ist v.a. darin zu sehen, dass über einen Transponder statt einem analogen
TV-Kanal ca. 10 digitale TV-Programme abgestrahlt werden können. |
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Digitale Audio-Signale (DAB: Digital Audio
Broadcasting) sind schon seit 1989 zu empfangen. Im wesentlichen gab es
dabei 2 Verfahren:
Über DFS Kopernikus wurde das Digitale Satelliten Radio (DSR) abgestrahlt, bevor
1998 der Betrieb eingestellt wurde.
Über Astra-Digital-Radio (ADR) kann man heute eine Vielzahl von Radioprogrammen
empfangen. Gegenüber DSR arbeitet ADR mit dem Datenkompressionsverfahren MPEG Audio Layer
2, was weniger Bandbreitebedarf und damit eine wesentlich bessere Frequenzökonomie
bedeutet. ADR wird nicht nur gesendet über die "digitalen" Satelliten Astra 1e,
1f und 1g, sondern auch in den Tonunterträgern der "analogen" Satelliten Astra
1a, 1b, 1c und 1d.
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Grundsätzlich
werden die Signale in Form von elektromagnetischen Wellen abgestrahlt. Elektromagnetische
Wellen haben eine elektrische und eine magnetische Feldstärkekomponente, die aufeinander
senkrecht stehen. Die Polarisationsebene der Welle wird dabei über die elektrische
Feldstärkerichtung definiert. |
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Horizontale Polarisation liegt demnach vor, wenn die elektrische Feldstärke
waagrecht liegt und die magnetische Feldstärke senkrecht. Dagegen handelt es sich um
vertikale Polarisation, wenn die elektrische Komponente senkrecht und die magnetische
Komponente waagrecht sich befindet. |
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Durch Abstrahlung von Signalen in beiden Polarisationsebenen, lässt sich
die Anzahl der Kanäle pro Satellit verdoppeln.
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Im Low- (11GHz) und im High-Bereich (12GHz) können je nach verwendeter Bandbreite eine
unterschiedliche Anzahl von Transpondern arbeiten. Im analogen Bereich wird von jedem
Transponder 1 TV-Kanal und bis zu 12 (Astra), bzw. 8 Tonunterträger (Eutelsat)
übertragen . Als Beispiel dient der Frequenzplan des Satelliten Astra 1A. Oberhalb der
Frequenzachse werden die horizontal und unterhalb der Achse die vertikal abgestrahlten
Kanäle gezeichnet:
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Nachstehend abgebildet ist der vollständige Frequenzplan der
Eutelsat-Position 13°Ost, der durch einen Doppelklick in ausreichender Größe und
aktualisiert dargestellt wird:
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Die Empfangsanlage auf der Erde kann dann in einem Frequenzbereich 2 Kanäle
empfangen, wobei die Auswahl durch entsprechende Ausrichtung des Dipols im Empfangsteil
der Satellitenantenne (Feedhorn, LNC) erfolgt. |
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Zum Empfang
horizontal polarisierter Wellen muss der Dipol im Hohlleiter bei der Sende- wie auch bei
der Empfangsantenne horizontal liegen, bei vertikal polarisierten Wellen entsprechend
gedreht. |
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Zirkular polarisierte Wellen sind dadurch ausgezeichnet, dass sich ihre
Polarisationsebene permanent dreht. Die Welle bewegt sich schraubenförmig durch den Raum.
Je nach Drehrichtung unterscheidet man rechts- von linksdrehenden zirkular polarisierten
Wellen. |
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Der Ende der 80er Jahre in den Orbit geschossene TV-SAT, der als
"Direct Broadcasting Satellite" mit hoher Sendeleistung für Direktempfang
ausgestattet war, sollte seine Signale zirkular polarisiert senden. Einige wenige
Satelliten senden noch zirkular polarisiert, z.B. Sirius, Thor, Gorizont oder teilweise
Hispasat, jedoch spielen diese für den Empfang in Mitteleuropa keine Rolle.
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Die Sendeleistung eines Transponders eines Medium-Power-Satelliten ist mit
50 bis 100W nicht allzu groß. Es ist deshalb notwendig, mit guten Richtantennen den
Strahl (Beam) so zu bündeln, dass nur der Teil der Oberfläche davon beleuchtet wird,
für den die Sendung vorgesehen ist. Eine Maßgabe dafür ist der Antennengewinn: das ist
das Verhältnis der in Hauptstrahlrichtung abgegebenen Sendeleistung der Antenne zur in
der gleichen Richtung abgegebenen Leistung eines einfachen Faltdipols, der eine
gleichmäßige Rundumcharakteristik aufweisen würde. |
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Interessant ist nun nicht mehr die tatsächliche Antennenleistung, sondern
nur noch die Leistung, die in die Hauptrichtung gestrahlt wird. Ein Faltdipol, der rundum
diese erhöhte Leistung abgeben würde, müsste demnach eine wesentlich höhere
Gesamtleistung erbringen. Diese äquivalente Strahlungsleistung EIRP
(Effective Isotropic Radiated Power) gibt also die vergleichbare Sendeleistung eines
fiktiven Faltdipols am Satelliten an und wird als relativer Pegel in dBW angegeben. |
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Low-Power-Satelliten haben eine
EIRP von 32 - 40 dBW,
Medium-Power-Satelliten strahlen mit einer
EIRP von 49 - 52 dBW ab
und High-Power-Satelliten mit ca. 60W. |
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