Ratgeber
Low Noise Blocks oder kurz LNBs sind sozusagen das Herz einer Satelliten-Empfangsanlage. Sie sitzen im Brennpunkt von Parabolspiegeln, den Satellitenschüsseln, und verarbeiten die gebündelten Satellitensignale aus der geostationären Erdumlaufbahn.
Wie diese kleinen technischen Wunderwerke funktionieren, wie sie aufgebaut sind und welche Typen es gibt, das erfahren Sie in diesem Ratgeber.
Übertragung durch Satelliten
Fast 7000 Satelliten umkreisen derzeit die Erde. Einige von ihnen in einer Entfernung von 35.786 Kilometern. In dieser Höhe folgen sie der Erdrotation, bleiben also beim Blick in den Himmel immer an der gleichen Stelle.
Genutzt wird diese geostationäre Position zur Übermittlung von digitalen Kommunikationssignalen, zum Beispiel für die Übertragung von TV- und Rundfunksendungen. Die Sendestationen schicken dabei über große SAT-Antennen die Signale gebündelt zum Satelliten, der sie dann weiträumig auf die Erde zurückstrahlt.
So lassen sich zum Beispiel in nahezu ganz Europa die mehr als 1200 Sender des Kommunikationssatelliten Astra empfangen.
Der LNB
Größtes Handicap der geostationären Satelliten: Die auf der Erde ankommenden digitalen Signale sind äußerst schwach. Eine normale Antenne, wie man sie von analogen Empfangsanlagen kennt, reicht bei weitem nicht aus.
Erforderlich sind vielmehr ein exakt auf den Satelliten ausgerichteter Parabolspiegel zur Fokussierung der elektromagnetischen Wellen sowie ein digitales Empfangssystem in dessen Brennpunkt – der LNB.
Der LNB hat – neben seiner Rolle als Antenne – zwei wichtige Funktionen. Er ist sowohl ein rauscharmer Verstärker als auch ein Blockabwärtswandler. Das heißt, er empfängt die Signale auf den superhohen Satellitenfrequenzen, verstärkt sie und wandelt sie schließlich in niedrigere Frequenzen um.
Beide Funktionen sind notwendig, um ein sauberes Satellitensignal über ein normales Koaxialkabel zu den Empfangsgeräten zu übertragen.
Über Frequenzen und Schwingungsebenen
Für elektromagnetische Wellen gilt bekanntlich: Je höher die Frequenz, desto mehr digitale Informationen lassen sich im Trägersignal unterbringen. Für TV-Sendungen im HD-Format, wie sie von Astra & Co. abgestrahlt werden, ein wichtiges Kriterium.
Die verwendeten Frequenzen bewegen sich hier in zwei Bändern. Das untere Band sendet in 10,7 bis bis 11,75 Gigahertz, das obere in 11,8 bis 12,75 Gigahertz. Bei diesen enormen Schwingungsfrequenzen ist die Reichweite der Funkwellen recht klein, nach fast 72.000 Kilometern für den Hin- und Rücktransport der Signale kommt nur ein winziger Bruchteil der ursprünglichen Signalstärke auf dem Boden an.
Das ist der Grund dafür, dass für den SAT-Empfang Schüsseln notwendig sind. In ihnen werden die Signale wie bei einem Brennglas auf einen Punkt konzentriert und damit intensiviert.
Neben den Frequenzen spielt auch die Schwingungsebene der Funkwellen eine große Rolle. Normalerweise breiten sich elektromagnetische Signale nach allen Seiten hin gleichmäßig aus. Durch elektronische Filter lassen sich die Wellen aber polarisieren, sie schwingen dann entweder nur horizontal, vertikal oder zirkular.
Die Polarisierung erlaubt zudem die Verdichtung der Signale. So lassen sich beispielsweise 100 Sender in der horizontalen und 100 Sender in die vertikalen Schwingungsebene unterbringen, ohne dass sich die Ebenen gegenseitig beeinflussen.
Aufbau
Hauptaufgabe eines LNBs ist die Verstärkung der empfangenen Signale und deren Konvertierung in eine Frequenz, die sich über Koaxialkabel an einen SAT-Receiver leiten lässt. Zur Unterdrückung von Kabeldämpfung und Störanfälligkeit erfolgt die Herabsetzung der Empfangsfrequenz auf 950 bis 2150 Megahertz.
Wie das nebenstehende Schaltungsschema eines Universal-Single-LNBs erkennen lässt, enthält er zwei Antennen für horizontal und vertikal polarisierte Signale. Die Antennen sind in einem Hohlleiter untergebracht, einer Röhre, die auch als Feed bezeichnet wird.
Die nächste Stufe der Signalverarbeitung ist der Verstärkung. Und hier ist ein Problem zu umgehen, dessen Lösung dem Low Noise Block seinen Namen gab: die Unterdrückung von Noise, also elektronischem Lärm.
Verstärkung und Unterdrückung
Halbleiterbausteine wie Transistoren neigen grundsätzlich dazu, beim Einsatz als Verstärker dem Nutzsignal ein Rauschen hinzuzufügen. Dessen Intensität hängt im Wesentlichen sowohl vom Verstärkungsfaktor als auch von der Frequenz und der Temperatur ab.
Zum Glück gibt es besonders rauscharme Verstärkerschaltungen, sie sind prädestiniert für die Verstärkung sehr schwacher Signale, wie sie in LNBs vorkommen. In einem typischen LNB sind insgesamt 8 solcher Verstärker – abgekürzt mit AMP – zu finden.
Nach der Verstärkung der Eingangssignale erfolgt durch sogenannte Splitter die Trennung in die beiden Frequenzbänder Low und High mit anschließender Mischung mit Frequenzen aus Oszillatoren. Die dabei entstehenden Zwischenfrequenzen passieren weitere rauscharme Verstärken und landet schließlich in einer Schaltmatrix.
Die fungiert als elektronischer Schalter, der aus den vier möglichen Zwischenfrequenzen je nach Steueranweisung des Receivers die gewünschte Zwischenfrequenz auswählt und nach einer weiteren Verstärkung am Ausgang zur Verfügung stellt.
Die zum Betrieb der Schaltungen notwendige elektrische Energie erhält der LNB über das mit dem Receiver verbundene Koaxialkabel. Die Spannung beträgt je nach Polarisierung und Frequenzband 14 oder 18 Volt. Für Steuerzwecke im oberen Frequenzband wird noch ein Signals mit 22 Kilohertz hinzugefügt.
Single-LNB
Er repräsentiert die einfachste Form eines Low Noise Blocks.
Er lässt sich mit einem Koaxialkabel und F-Steckern mit einem Receiver oder dem DVB-S-Eingang eines geeigneten Fernsehers verbinden.
Twin-LNB
Sollen gleichzeitig zwei Receiver beziehungsweise Fernseher auf die SAT-Signale zugreifen können, ist ein Twin-LNB mit zwei Ausgängen nötig.
Die Schaltmatrix des LNB lässt sich von beiden Geräten unabhängig voneinander zur Programmauswahl nutzen.
Octo-LNB
Für größere SAT-Anlagen mit acht Teilnehmern sind Octo-LNBs gedacht.
Sie verfügen über die doppelte Empfangskapazität im Vergleich zu Quad-LNBs und bieten bedienungstechnisch die gleichen Vorzüge.
Quattro-LNB
Quattro-LNBs sind nicht mit Quad-LNBs zu verwechseln, obwohl sie ebenfalls vier Ausgänge bieten. Allerdings fehlt bei ihnen die Schaltmatrix zur Steuerung der Programme. Notwendig ist vielmehr ein externer oder integrierter Multischalter, der die Steuerung übernimmt.
Vorteil dieses LNB-Typs: Die Anschlussleitungen der Receiver müssen lediglich bis zu diesem auch Quattro-Switch genannten Multischalter und nicht bis zur Satellitenschüssel reichen, was die Installation vereinfacht.
Monoblock-LNB
Soll die SAT-Schüssel nicht nur einen, sondern gleich zwei Satelliten empfangen, ist dies durchaus möglich – sofern die geostationären Positionen nicht zu weit auseinander liegen.
Das ist beispielsweise bei Astra und Hotbird der Fall. Astra ist auf 19,2 Grad Ost zu finden, Hotbird auf 13,0 Grad Ost. Die Signale der beiden erreichen zwar dieselbe Schüssel, die Brennpunkte liegen aber 6,2 Grad auseinander.
Für exakt diesen Winkelabstand gibt es multifeed-taugliche Monoblock-LNBs. Sie enthalten zwei getrennte LNBs, ausgerichtet genau auf die unterschiedlichen Brennpunkte.
Unicabel-LNB
Bei normalen LNBs erfolgt die Signalverteilung von der Schüssel bis zu den Receivern immer sternförmig, sodass jeder Teilnehmer die volle Leistung erhält. Die Installation der Kabel ist entsprechend aufwendig.
Bei vorhandenen Verkabelungen sind die Anschlussdosen aber oft über ein einziges Koaxialkabel in Reihe geschaltet, das heißt, alle Dosen sind nacheinander mit der jeweils vorherigen verbunden.
Da die Übertragungsqualität mit zunehmender Kabellänge durch Dämpfung abnimmt, liegt an der letzten Dose der Reihe ein deutlich schlechteres Signal an. Einkabel-LNBs lösen dieses Problem. Das erfordert allerdings, dass sowohl der LNB als auch die einzelnen Receiver ein Übertragungsprotokoll nach DIN EN 50494 beherrschen.
Ein solcher LNB stellt mehrere Ports zur Verfügung, sie übertragen die Signale in einer fest zugewiesenen Frequenz zwischen 950 und 2400 Megahertz. Jedem Receiver wird dabei eine individuelle Frequenz zugewiesen. Dabei gilt: Die höchste und damit dämpfungsempfindlichste Frequenz erhält der erste Receiver, die niedrigste Frequenz der letzte.