หัวรับสัญญาณดาวเทียม (Low noise block down converter :LNB)

หัวรับสัญญาณดาวเทียม LNB: Low noise block down converter เป็นอุปกรณ์รับสัญญาณความถี่ขาลง Downlink จากดาวเทียมที่สะท้อนมาจากจานรับสัญญาณดาวเทียมเข้าสู่หัว LNB ซึ่งภายในหัว LNB จะมีสายอากาศเล็กๆ สั้นๆ อยู่ 2 ก้าน คือก้านสายอากาศรับสัญญาณในแนวตั้ง Vertical และสายอากาศรับสัญญาณในแนวนอน Horizontal จากนั้นทำการขยายและแปลงสัญญาณให้เป็นความถี่ต่ำ L-Band ซึ่ง 2 ฟังก์ชันหลัก หรือ 2 มีหน้าที่หลักดังนี้

Amplifier ขยายสัญญาณรบกวนต่ำ (LNA : Low noise Amplifier) โดยจะขยายสัญญาณความถี่สูงที่รับจากดาวเทียม Downlink (C-Band 3.7-4.2 GHz และ Ku-Band 10-12 GHz) ผ่านจานรับสัญญาณดาวเทียม (Satellite Dish)
Down convert แปลงความถี่จากสัญญาณความถี่สูง (Downlink) ให้เป็นสัญญาณความถี่กลาง (Intermediate Frequency : IF) เรียกความถี่ L-Band ช่วง 950-2150 MHz ซึ่งเป็นช่วงความถี่ที่สามารถเดินทางผ่านสายนำสัญญาณ Coaxial ไปยังกล่องรับสัญญาณดาวเทียม (Satellite Set-Top Box) กล่องรับสัญญาณดาวเทียมรับความถี่ขาเข้า (Input) 950-2150 MHz)

ชนิดของ LNB

วิธีการแปลงสัญญาณ Down Converter

ส่วนวิธีการแปลงสัญญาณดาวเทียมให้เป็นความถี่ต่ำ L-Band นั้น LNB จะผลิตความถี่ประจำตัวของ LNB เอง เรียกว่าความถี่ Local Oscillator: LO ไปผสมกับสัญญาณ Downlink จากสัญญาณดาวเทียม ผลจากการผสมเกิดค่าที่ได้จากการหักล้างกันระหว่างความถี่ LO และความถี่ Downlink จะได้ค่าความถี่ใหม่เรียกว่า IF หรือ L-Band เป็นสัญญาณความถี่ต่ำ กระบวนการนี้เรียกว่าการ Downconverter โดยมีหลักการดังนี้

ระบบ C-Band (ความถี่ IF = ความถี่ LO – ความถี่ Downlink) ค่าความถี่ LO ที่ใช้ในปัจจุบัน เช่น LO 5150 MHz

ตัวอย่างการแปลงสัญญาณ เช่น Downlink ที่ความถี่ 3760 MHz เมื่อทำการแปลงสัญญาณให้เป็นความถี่ต่ำคือ 5150 – 3760 = 1390 MHz จะได้ความถี่ L-Band ที่ 1390 MHz เพื่อส่งออกไปยังกล่องรับสัญญาณโทรทัศน์ดาวเทียม

ภาพ Diagram หัวรับสัญญาณดาวเทียม C-Band LNB

จาก Block Diagram การทำงานของ LNB C-Band ดังภาพที่ 1 เริ่มจากรับสัญญาณดาวเทียมความถี่ 3.7-4.2 GHz (Downlink) หากเป็น Extended C-Band ความถี่ 3.4-4.2 GHz เข้ามาผ่านสายอากาศภายในหัว LNB เข้าวงจรขยายสัญาญาณ RF Amp (Low noise Amplifier : LNA) เข้าสู่วงจรผสมหรือรวมสัญญาณ Mixer ในวงจร Mixer จะผสมสัญญาณจาก RF Amp และสัญญาณจากวงจรกำเนิดความถี่ (Local Oscillator : LO) หลังจาก Mixer จะได้สัญญาณความถี่ต่ำลง (Down Convertor) หรือเรียกว่าความถี่ IF จากการหักล้างระหว่างความถี่ RF Downlink 3.7-4.2 GHz กับความถี่ LO (OSC 5150 MHz) จะได้ความถี่ IF อยู่ในช่วง 950-2150 MHz

รับสัญญาณ Downlink 3.7 GHz หรือ 3700 MHz OSC ผลิตความถี่ 5150 MHz เมื่อลบกับความถี่ขาเข้า 5150-3700 = 1450 MHz
รับสัญญาณ Downlink 4.2 GHz หรือ 4200 MHz OSC ผลิตความถี่ 5150 MHz เมื่อลบกับความถี่ขาเข้า 5150-4200 = 950 MHz

**ภาพที่ 2** Block Diagram การทำงานของ LNB C-Band แบบ 2 ขั้ว หรือ 2 เครื่องรับ
ภาพจาก http://nicssat.com/index.php?topic=29527.0

**ภาพที่ 3** Block Diagram การทำงานของ LNB C-Band แบบ 1 ขั้ว
ภาพจาก http://nicssat.com/index.php?topic=29527.0

จากภาพที่ 2 เป็น Block Diagram การทำงานของ LNB C-Band แบบ 2 ขั้ว หรือ 2 เครื่องรับแบบอิสระ ทั้งสองเครื่องสามารถรับสัญญาณในแนว Vertocal และ Horizontal แยกกันโดยอิสระเพราะมี Switch เลือกรับสัญญาณได้ทั้ง 2 แนว แยกจากกัน ส่วนภาพที่ 3 เป็น Block Diagram การทำงานของ LNB C-Band แบบ 1 ขั้ว หากมีเครื่องรับสัญญาณ 2 เครื่องที่รับชมสัญญาณคนละแนวรับจะมีปัญหารับสัญญาณไม่ได้

2. ระบบ Ku-Band (ความถี่ IF = ความถี่ Downlink – ความถี่ LO) ของ Ku-Band LNB ที่ใช้กันในปัจจุบัน มีทั้งแบบ LO ค่าเดียว เช่น 11300 MHz และแบบที่มี LO หลายค่า (Universal) เช่น LO 9750 และ 10600 ซึ่งมีสองความถี่ในหัวเดียวกัน ทำให้สามารถแปลงความถี่สัญญาณดาวเทียมย่าน Ku-Band (10-12 GHz) ได้ทั้งช่วงความถี่ต่ำและช่วงความถี่สูง ที่ให้บริการบนดาวเทียมไทยคม 6 และ 8 ในย่าน Ku-Band ในปัจจุบันได้ครบทุกความถี่

**ภาพที่ 4** ภาพแสดง Block Diagram การทำงานของ LNB Ku-Band

จากภาพที่ 4 ภาพ Block Diagram การทำงานของ LNB Ku-Band รับสัญญาณ Downlink 10.7-12.75 GHz OSC ผลิตความถี่ 9750 MHz และ 10600 MHz

รับสัญญาณ Downlink 10.7 GHz หรือ 10700 MHz LO OSC ผลิตความถี่ 9750 MHz เมื่อลบกับความถี่ขาเข้า 10700-9750 = 950 MHz
รับสัญญาณ Downlink 12.75 GHz หรือ 12750 MHz LO OSC ผลิตความถี่ 10600 MHz เมื่อลบกับความถี่ขาเข้า 12750-10600 = 2150 MHz

จากภาพที่ 5 แสดงการทำงานของ Universal LNB Ku-Band Block Diagram หัวรับสัญญาณดาวเทียม LNB จะรับสัญญาณดาวเทียม Downlink ความถี่ช่วง 10.7 GHz-12.75 GHz จากการสะท้อนจากหน้าจานรับสัญญาณดาวเทียมผ่านสายอากาศในแถวรับ Vertical : V และแนวรับ Horizontal : H ซึ่งเป็นสัญญาณอ่อนๆ ประมาณ xx dBm ผ่านเข้าสู่วงจรขยายสัญญาณ LNA จากนั้นเข้าสู่ Switch เลือกรับสัญญาณแถว H หรือ V โดยการส่งสัญญาณไฟ DC 18V เพื่อเลือกรับสัญญาณแนว H หรือส่งสัญญาณไฟ DC 13V เพื่อเลือกรับสัญญาณในแนว V จากกล่องรับสัญญาณดาวเทียม จากนั้นสัญญาณผ่านวงจรกรองความถี่ในช่วงแถบความถี่ต่ำ Low Band จะยอมให้ความถี่ช่วง 10.7 – 11.7 GHz ผ่าน และวงจรกรองความถี่ในช่วง High Band จะยอมให้ความถี่ช่วง 11.7-12.75 GHz ผ่านได้

เมื่อสัญญาณผ่านวงจรกรองความถี่จะเข้าสู่วงจรรวมสัญญาณหรือ Mixer ในช่วง Low Band ความถี่ช่วง 10.7-11.7 GHz จะผสมสัญญาณกับความถี่ LO : Local Oscillator ความถี่ 9750 MHz เพื่อให้เกิดการหักล้างหรือลบกันจะได้ความถี่ต่ำลงในย่าน L-Band หรือ IF ความถี่ช่วง 950-2150 MHz ในส่วน High Band ความถี่ช่วง 11.7-12.75 GHz จะผสมสัญญาณกับความถี่ LO : Local Oscillator ความถี่ 10600 MHz เพื่อให้เกิดการหักล้างหรือลบกันจะได้ความถี่ต่ำลงในย่าน L-Band หรือ IF ความถี่ช่วง 950-2150 MHz เช่นกัน ซึ่งการเลือกรับสัญญาณช่วง Low Band หรือ High Band นั้นกล่องรับสัญญาณดาวเทียมจะส่งสัญญาณความถี่ Tone 0 Hz หรือ 22 KHz เพื่อเลือกรับสัญญาณ เช่น ส่ง Tone 22 KHz เพื่อรับสัญญาณในช่วง High Band หรือ 0 Hz เพื่อเลือกรับสัญญาณในช่วง Low Band จากนั้นสัญญาณที่ได้เลือกรับจะผ่านวงจรขยายสัญญาณ IF Amp ความถี่ฃ่วง 9750-2150 MHz เพื่อให้สัญญาณ IF มีกำลังสูงขึ้นก่อนเข้าสู่กล่องรับสัญญาณดาวเทียม

ตาราง : Polarization of LNB

Supply	Block	Local Oscillator Frequency	Intermediate Freq. range
Voltage	Tone	Polarization	Frequency band
13V	0 KHz	Vertical	10.70-11.70 GHz, Low	9.75 GHz	950-1950 MHz
18V	0 KHz	Horizontal	10.70-11.70 GHz, Low	9.75 GHz	950-1950 MHz
13V	22 KHz	Vertical	11.70-12.75 GHz, High	10.60 GHz	1100-2150 MHz
18V	22 KHz	Horizontal	11.70-12.75 GHz, High	10.60 GHz	1100-2150 MHz

ที่มา : International Journal of Engineering & Technology www.sciencepubco.com/index.php/IJET

Universal LNB Block diagram

ตัวอย่างที่ 1 การแปลงสัญญาณของ LNB Ku Band ชนิด Universal ที่มีความถี่ LO 9750 และ 10600 MHz

(1)สัญญาณ Downlink จากสัญญาณดาวเทียมไทยคม 8 ย่าน Ku-Band ที่ความถี่ 11680 MHz เมื่อทำการแปลงสัญญาณให้เป็นความถี่ต่ำคือ 11680 – 9750 = 1930 MHz

**ภาพที่ 6** การแปลงสัญญาณของ LNB รับความถี่ 11680 LO. 9750 MHz

(2) สัญญาณ Downlink ของดาวเทียมไทยคม 8 ย่าน Ku-Band ที่ความถี่ 12645 MHz เมื่อทำการแปลงสัญญาณให้เป็นความถี่ต่ำคือ 12645 – 10600 = 2045 MHz

**ภาพที่ 7** การแปลงสัญญาณของ LNB รับความถี่ 12645 LO. 10600 MHz

ตัวอย่างที่ 2 การแปลงสัญญาณของ LNB Ku-Band แบบค่าเดียว LO คงที่ 11300 ดังนี้

(1) Downlink ของดาวเทียมไทยคม ที่ความถี่ 12645 MHz เมื่อทำการแปลงสัญญาณให้เป็นความถี่ต่ำคือ 12645 – 11300 = 1345 MHz

(2) Downlink ของดาวเทียมไทยคม ที่ความถี่ 11680 MHz เมื่อทำการแปลงสัญญาณให้เป็นความถี่ต่ำคือ 11680 – 11300 = 380 MHz ซึ่งไม่อยู่ในช่วง L-Band 950-2150 MHz กล่องรับสัญญาณดาวเทียมจะไม่สามารถรับสัญญาณนี้ได้

สรุปผลการคำนวณ จากตัวอย่างที่ 1 ใช้ LNB ชนิด Universal ซึ่ง LNB จะสามารถแปลงความถี่ Down link ของดาวเทียมไทยคม 6 และ 8 ให้เป็นความถี่ต่ำ L-Band (950-2510 MHz) ได้ทั้งย่านความถี่ต่ำ และย่านความถี่สูง ส่วนตัวอย่างที่ 2 ใช้ LNB ชนิด LO ค่าเดียวทำให้แปลงสัญญาณ Downlink ให้เป็นสัญญาณความถี่ต่ำได้เฉพาะย่านความถี่สูงเท่านั้น ทำให้ไม่สามารถรับสัญญาณดาวเทียมไทยคม 8 ได้ เพราะได้ให้บริการในย่านความถี่ต่ำ จะเห็นได้ว่าหัวรับสัญญาณ LNB จะทำหน้าที่หลักเพียงการรับสัญญาณ และขยายสัญญาณ Downlink แล้วแปลงความถี่ให้เป็นความถี่ต่ำ L-Band เท่านั้น จะไม่มีหน้าที่ในการถอดรหัสสัญญาณ CA ซึ่งการถอดรหัสสัญญาณCA จะเป็นหน้าที่ของกล่องรับสัญญาณดาวเทียม

ข้อมูล Local Oscillator ของ LNB

LNB C-Band : 5150 MHz
LNB Ku-Band Universal : 9750 MHz – 10600 MHz
LNB Ku-Band Single : 11300 MHz

เอกสารที่เกี่ยวข้อง

Understanding LNB specificationsderstand