一、日本BS4K/8K帶來的醒思與商機

 

日本科技總是駭世驚俗的演出,這次是為了BS4K/8K廣播衛星訊號讓民眾可以共同接收的需求,而研發出打破傳統衛星產業的新規格。
首先是將BS廣播衛星的10.7~12.75GHz的左右旋訊號,以雙本振的LNB接收並混頻輸出,這一混頻讓輸出頻寬廣達3300MHz,打破傳統衛星950~2150MHz的產業思維,也讓這嶄新規格有了新規格器材的商機。
 

日本新4K/8K頻率範圍

因此日本各電器大廠紛紛開發達到
3224MHz的放大器、分配、分岐、混、分頻等的接收器材,由於是新頻寬、新器材,將造成所有共同接收者一定要更換才能接收,所以面對這一波3224MHz的接收需求,是產業的新商機但也是一個嶄新的挑戰。
日本BS4K/8K訊號,除了是史無前例的超高頻寬以外還加上新載波是採用16 APSK更高階的方式調制,對台灣來說新載波訊號將會更難接收,尤其是對大樓共同天線的住戶來說,些微的設置不當可能就造成無法接收的災難性結果。

 

我們可以看看以台灣通用的RG-6傳輸線來說,光對應目前8K所在的2600MHz的載波,100公尺的損耗達36dB


台灣RG-6線損表


如以日本規格S5CHFB的線損來說還是高達36dB(日本纜線的嚴謹來看稀鬆的RG-6,可見台灣的規格有些椪風)

日本MASPRO S5CHFB線損表





現在日本大樓的設計是以增加放大器來做終結
(如下圖不同的新舊系統)


日本共同住宅新舊系統的配線比較

但這在技術的處置上是堪慮的,因為纜線損耗是隨頻率的增加而升高,纜線傳輸後各轉頻器的載波衰減會隨頻率增高而下降,並不是一致的。
所以在做放大處理時如曲率沒平衡設定準確,強制放大的結果會成為交叉調變而影響訊號的完整接收。所以大樓樓層越高、需要的纜線越長,造成的結果也更不可預期。

面對新商機也帶來新挑戰,產業大眾準備好了嗎?

二、日本對4K電視的定義

2018年3月20日記錄:

從頻譜波形觀察BS右旋極化何時加上新4K訊號

是2018年3月20日東經110度日本BS衛星的頻譜波形,趁著BS訊號還沒變化趕快拍下頻譜波形,以觀察什麼時候會出現新載波。

日本BS衛星將在2018年12月1日開始新8K/4K頻道的廣播,照以前HD的轉換經驗,會早在半年以前就出現試驗電波。而據日本 https://av.watch.impress.co.jp/docs/news/1040752.html 網頁的說明,正式播放後右旋極化將有兩個載波採用新調制,並傳送6個4K頻道。
由於新載波採用16 APSK調制,其波形和原本8PSK的載波有明顯不同,因此可藉著觀察波形來推定新訊號是否傳送。

目前右旋極化的CH-17載波早在2016年就已經在做新8K/4K訊號試驗傳送,所以在頻譜波形中可觀察到其頻寬和其餘載波的頻寬有明顯的波形不同,因此可預估正式播送後,將傳送4K的CH-7載波也會和CH-17波形相同,所以藉著觀察頻譜波形就可發現新的訊號是否傳送,而這次傳送將8K測試移轉至左旋極化,所以原本接收BS的用戶只要採購新的BS 4K選台器就可收到6個新4K頻道。
新一代高畫質電視時代即將來臨,值得業者與消費者期待。

 

日本BS新4K8K頻道即將開播,面對未來產業大眾準備好對應了嗎?

 日本BS衛星新4K/8K訊號已確定在2018年12月1日正式試播,由日本系統商發布的接收訊息可看出,BS將啟用左旋極化,且為了共同天線的接收需求,新型的LNB將採用雙本振的頻率,其中右旋波部分還是維持10.678GHz的本振頻率,但左旋將採用9.506GHz的本振頻率,這樣經接收後左右旋的訊號就可用同一條纜線傳輸。
另外由於接收機的頻率固定,以後接收BS衛星LNB降頻後的中頻將高達3.2GHz以上,所以纜線品質必須提升,而分配器等器材頻寬也必須要對應到3.2GHz以上,這是台灣接收者所必須先做準備的。
新商機即將啟動,產業大眾準備就緒對應了嗎!?

    

日本新4K/8K系統為TVRO界帶來的啟發...2018/05/11

日本為了對應11.7~12.75GHz的BS/CS雙極雙衛星的共同接收,而發展出可接收IF1000~3224MHz頻寬的衛星接收機,這廣達2200MHz的接收頻寬,其實已對TVRO產業帶來革命性的啟發。

在TVRO產業因為要對應多衛星的共同接收,而開發出種種多台接收機接收多顆衛星的多路衛星選擇器(如圖),但使用這種器材,除了配線及接收選擇操控複雜以外,還往往因器材隔離度不足而產生串頻干擾而讓接收者困擾不已。
其實TVRO界只要像日本一樣把以往只能接收950~2150頻寬的接收機增加頻寬到3100MHz,業者就可利用各種LO的LNB來把衛星做分頻和混波處理,把以往要多條配線減縮到一條電纜就可輸出,這樣就可解決以往多路衛星共同接收的困擾.........


所以日本BS新系統對TVRO產業帶來的貢獻是:只要適當選擇LNB的對應LO,就可把LNB降頻後的頻率分配到3000MHz頻寬裡,接收機只要做到950~3100MHz的IF輸入,則這廣達2150MHz的頻寬,幾乎可容納4顆衛星的頻寬需求.....
現在TVRO產業界要努力的是:
1、解決LNB混頻後高頻輸出的損耗。
2、接收機IF頻寬增加到3100MHz。
產業界該一起努力,就可一舉解決以前共同接收的難題...


2018年5月25日BS新4K/8K訊號觀察報告

據網友回報:日本CS110左旋極化從去年4月開始從早上11點到下午7點有做訊號測試,因此即刻以旋波極化的LNB做測試,以下為今天的接收說明...
接收條件:
地點台中:天氣晴
天線尺寸:60CM

LNB:13/18V電壓切換的左右旋LNB。
第一圖是右旋波部份:左半部為BS載波,60MC天線還約可收到約15dB的C/N;而右邊CS頻寬因為與中國衛星同頻而產生同頻相互干擾,中間明顯細小尖銳的SCPC電波為中國衛星的訊號,CS因訊號較弱而被覆蓋,僅最右邊因頻寬問題還可看到CS右旋的最後一個載波。

第二圖是左旋波部份:從圖中可明顯看出BS頻段的左旋還是一片空白,不過CS部份除了可看到中國衛星的訊號以外,還是可看到最後一個MCPC的載波。這個測試載波是所有4K/8K訊號的最高頻寬,會特別放送應該是作為日本本土所有接收系統最高頻道的裝設及系統頻寬的調整之用。

也由於此訊號的出現,可看出在台灣不管是右旋或是左旋,CS部份還是有同頻干擾,沒有大天線將很難把它分開。



2018年6月15日BS右旋極化波形變更

早上發現!BS第7轉頻器載波消失。
猜測下次再出現時就已經改用16apsk調制,也就是BS 4K頻道正試測試,而相對的BS左旋也會開始有訊號,值得密切注意!!


2018年7月24日 BS第17轉頻器消失

今天早上10點,BS兩年來做4K/8K測試的第17轉頻器消失。
預估已在做正常播出的準備,最近應該密切注意右旋極化第7、17轉頻器和左旋極化的訊號何時出現,它表徵的是BS UHD正式試播的時程。
以2000年的HD為例,當年也預定12月1日正式播出,但HD的先期測試訊號早在6月就出現,HD的接收機也在6月同時上市,這次的UHD不但接收機難產,連測試訊號也慢了很多。

為了能在第一時間發現BS 4K/8K新訊號,也為了實際監測左右旋訊號的變化,尋星族園地特地購進7GHz頻譜,從今以後可擺脫以往只能監測950~2150MHz的頻寬,以後就可同步觀測BS/CS左右旋全頻段的頻寬了。

左圖為BS右旋極化的波形,可比對6月15日頻譜的波形,只剩10個載波。右圖為90CM天線搭配新4K/8K LNB所接收BS/CS左、右旋從950~3224MHz的全頻段波形,由圖中的基頻訊號可見,頻寬拉高後在高頻段的纜線衰減很大,只經過約30米左右,基頻從-55dB降至-70dB左右,這對以後作共同天線系統,要為纜線損失做補償放大將會是一件艱鉅的任務。

2018 07 24 BS右旋波形BS CS左右旋全頻段波形

 


2018年9月20日 1.8米天線接收BS/CS左右旋全頻段的波形及接收訊號值

9月20日 1.8米天線接收波形 左圖是今年9月20日用1.8米天線所接收BS/CS全頻段的載波波形,可見右旋第7及第17轉頻器還空置,而左旋BS還全部沒波形的淨空。會需要用1.8米天線接收是因為日本CS衛星,在台灣場強衰弱加上會受到110.5度E(只間隔0.5度)的中國衛星同頻干擾(同樣使用12.25~12.75GHz),所以為了避開干擾必須使用大尺寸天線,希望藉著大天線的指向性來避開干擾,不過從雖用1.8米天線來接收但是還是可從波形忠看到無法抑制的干擾波形,這可從與上面90cm天線的波形比對看出,干擾訊號雖大幅度的壓制與隔離,從左側CS右旋部分因為被CS波形壓制而難以看出,但右側的CS左旋因為只有一個ND 23轉頻器,所以還是可看到有雜散的波形。


1.8米最佳訊號值9月20日1.8米天線所收到的訊號值,雖全部過臨界但幾乎所有轉頻器都無法整天接收。

 

 

2018年10月20日 2.4米天線BS/CS左右旋全頻段接收實錄

2.4米與1.8米天線的比較

以往因為CS訊號弱又是付費的鎖碼節目,加上CS衛星在台灣的場強是地理位置越偏西、越偏南訊號越弱,加上又有旁鄰中國衛星的干擾,因接收不易而讓一般收視者放棄接收。
最近用了1.8米天線接收,除了發現1.8米天線還是無法有效的排除干擾問題以外,在接收後又發現訊號的衰減落差極大。越接近午夜訊號越弱最後導致無法接收,因此有加大天線一探究竟的需要,才有這次2.4米天線的安裝和全頻段訊號的探究之旅。上圖為尋星族園地屋頂安裝的2.4米天線和旁邊1.8米驅動天線的大小比較。



下圖為:接收波形與接收效率以及一整天的訊號衰減情形
2.4米接收訊號值2.4米天線接收波形  

一天訊號摔落值
綠色區塊為強訊號區  紅色區塊為馬賽克或無法接收    
     

 

1、與1.8米天線波形的比較:
原本以為2.4米天線的焦點有91.5公分比之於1.8米天線的66.5公分焦距有26公分的距離差距,這應該對隔鄰衛星有很大的幫助,但實際安裝雖然表定兩顆衛星有0.5度的距離,但實際接收應該只有0.3~0.4度的距離而已,所以實際反射點對6公分的導波管沒有絕對的幫助,但是經過盤面的變形修整後,還是有一些效果出來,所以除了訊號峰值高一些以外,干擾的情形也小一些,這些小改善也在訊號值中表現出來。
2、訊號值的比較:
1.8米天線白天在台中雖也可讓全頻段都在"B"區塊的臨界點以上,但很難有達到強訊號的"A"區塊,但2.4米可以有5~6個轉頻器都可在"A"的區塊,普遍訊號的強度在1.8米天線幾乎很難做到。

可惜因為CS衛星夜晚的訊號衰落太大,雖然有這麼高的訊號值但在台中還是有某些頻道無法過接收的臨界,不過終於可測到整天訊號的衰落狀況不會是"0"的訊號值了。


下面的數據是犧牲一晚睡眠所換來的,更清晰的Excel檔在https://drive.google.com/file/d/1VPO-snzigLJRGtVxlp9IRVKY1gvRxrLd/view?usp=sharing
這裡詳列
CS衛星12個轉頻器在一整天中的訊號變換情形,其訊號接收的臨
界點約在"20"左右(20以下就有馬賽克或無法收看)

從數據中可發現12個轉頻器的訊號值差異極大,這是因為這些訊號是分別由N-SAT-110 & JCSAT-110 兩顆CS衛星在傳送。
其中N-SAT-110是2000年10月發射的老衛星,效率較差,另一個JCSAT-110是2011年8月的新衛星功率較強,所以對在溢波區的台灣接收者來說,新、舊兩顆衛星除了同一個時間裡各轉頻器增益不同以外,最致命的是夜晚與白天的訊號衰落也有很大的差距。
下面有詳細的說明...

1、可以從一整天的訊號衰落數值,分辨該轉頻器是由新或舊衛
星所傳送:
ND 02轉頻器:最大90、最差64;衰減落差26。
ND 04轉頻器:最大55、最差11;衰減落差44。
ND 06轉頻器:最大74、最差48;衰減落差26。
ND 08轉頻器:最大55、最差5;衰減落差50。(衰減最大)
ND 10轉頻器:最大60、最差14;衰減落差46。
ND 12轉頻器:最大56、最差8;衰減落差48。
ND 14轉頻器:最大52、最差22;衰減落差30。
ND 16轉頻器:最大66、最差20;衰減落差46。
ND 18轉頻器:最大70、最差33;衰減落差37。
ND 20轉頻器:最大55、最差9;衰減落差46。
ND 22轉頻器:最大59、最差39;衰減落差20。
ND 24轉頻器:最大75、最差51;衰減落差24。
從以上各轉頻器在一整天傳輸的訊號有明顯兩層的落差就可分辨出該訊號是由新或舊衛星所傳送。


2、雖然2.4米天線有很好的接收和隔離中國衛星的同頻干擾能力,但因為鄰近衛星太靠近,而不容易調整以外,還是有部分轉頻器無法全天都過臨界點。
不過這是有一個好消息,老舊的N-SAT-110已超過使用年限(15年壽命已工作18年),今年將由JC-SAT-15新衛星取代,新衛星除了增加左旋極化的訊號以外,其功率一定會比老舊衛星強和穩定,至於是否能全照預期,這只能等新衛星啟用後再來檢驗了。

而目前有新4K接收機且已換新4K/8K LNB的接收者,已可收到CS左旋ND 23轉頻器的測試畫面,該訊號從早上11點到下午4點播放(以上台灣時間,10月31日下午4點結束測試,以後就要等正式訊號了)

CS L ND 23 Lever

2.4米天線接收CS 左旋ND 23轉頻器的訊號值,用DX dB表測得的C/N訊號值是16.6dB/m。

ND23 P
C/S 左旋ND 23接收的畫面。

附錄:2.4米天線安裝實務:

天線特性及固定圖

上圖:是6片組合防颱加強型2.4米天線的特性及固定說明書。

圖中可見天線的焦點為91.5公分,與1.8米天線66.5公分有26公分的差距,可惜實際接收CS-110與中國衛星ChinaSat-10的對抗干擾中發現,這個焦距對間隔不到0.5度的相鄰衛星排除比還是有限(但由於是組合天線,盤面的軟度可以藉由撐或放的方式來改變天線曲率來補強排除干擾的能力)。

一、天線組合:
由於是組合天線,組裝時必須注意盤面曲率的完整性及焦點的正確,因此為了維護組裝好的天線能有設計的真圓度,組裝時必須用較費工的向上組裝方式:

腳架 3片組合 DISH 6  完成

這樣才能避免傳統翻轉盤面導致盤面變形的事故,天線架定組裝好鎖緊以前先必須做盤面結合準度的調整(避免略為上下不齊),調整好準度以後才鎖緊盤面的螺絲。
架LNB支撐架也要特別注意:從盤面到LNB的導波管必須是91.5公分,且LNB的導波管必須是正對盤面的正中心,這些前置作業必須絕對的精準,因為這才是維護住天線設計增益效益的第一步。

絕對必須注意:一個組裝不準的2.4米天線,其效益可能會比一個1.8米一體成型的天線更差,這是安裝者必須注意的。

二、調整天線前須先了解衛星訊號的內容:

我們可以從下面90CM、180CM和2.4米天線所接收的波形,看出CS右旋的增益高低與受中國衛星干擾的影響。

BS CS左右旋全頻段波形 180 2.4

左圖是90CM天線的波形:
因為天線小,除了左方的BS右旋訊號以外,只見比BS更高聳的雜波訊號(可見中國衛星的干擾訊號多強),90CM天線根本連一點CS訊號也無從分辨,唯一還可看到CS的訊號,是最右邊還略為可見左旋最後一個載波ND-23的波形。

中間是180CM天線的波形:
因為天線還不夠大,為了要避開干擾源,所以對準訊號以後還需把天線往西偏,以讓干擾源的影響最小,不過也因偏移最佳位置,導致CS也只見偏弱的載波。
用了180CM天線好像CS右旋載波已很乾淨的避開干擾,其實只是被CS訊號覆蓋住而已,這還是可從只有ND-23的左旋極化波形中辨識出內容含有很多雜波訊號來,所以在右旋已偏弱的CS載波中還是必須抵抗這些干擾,這也是180CM天線很難調整的原因。(也因訊號不夠,很多訊號在夜晚根本連載波都看不到)

最右邊是2.4米天線的波形:
前面說過雖交具有91.5CM,但這焦距仍不足與完全排除間隔少於0.5度的衛星同頻干擾,不過天線大還是有它的好處,除了增益高以外還是有較高的干擾排斥比,從訊號可見,CS載波增強了,這是天線的焦點並讓天線因實際的需要變成才有的效果。

以下用三個實際接收的訊號值來說明安裝技術顯示的效果:

2.4 SN 2.4 SN 2 

左側是1.8米天線調整後的訊號值(註:完整曲率還未特別天線修正);中間是2.4米天線調整後也還未特別修正的數值;最右邊是把天線擺正後讓CS波形最高點,然後用調整天線盤面曲率來達到排除鄰星干擾後的接收效果。

2.4米天線修正盤面曲率以達到排除干擾的原理:

DISH  HARN

天線+LNB & 導波管+饋源特寫

安裝過1.8米天線的人應該都有這種感覺,只要有人站在天線盤面中心的右側,就會感覺訊號值變好,而只要人一走開訊號值馬上變差了,這就是人的面積遮住了干擾訊號,而CS衛星的問題是鄰星的同頻干擾比減少接收面積有更致命的影響。

既然知道干擾來源是由LNB的右側的方向進入,如何讓干擾源變少?這成為探討的對象。以下針對目前園地改變2.4米天線曲面來獲得減少干擾的原理提出說明:

首先必須重提衛星天線的接收原理,碟型天線的拋物線曲面可以將來自太空中的衛星訊號集中並反射進入導波管以讓LNB進行接收放大和降頻,而導波管旁邊同心圓組成的饋源的作用,就是當訊號無法一次就經由盤面反射直入導波管時,饋源就提供訊號再反射的機會,因為饋源有將訊號再次反射的作用,所以日本人稱饋源為"一次反射器"。

現在因為目標衛星與干擾衛星只間隔不到0.5度,當天線對準目標衛星時鄰星的同頻干擾訊號也同時進入導波管而導致訊號急遽的劣化。

於是利用饋源反射訊號的原理,把本來應該反射入導波管的天線曲率作變型處理,利用天線旁邊4隻防颱支撐架撐起盤面讓干擾訊號改變反射角度不反射到導波管和饋源,由於干擾源減少於是再接收上才有右側訊號品質大幅的改善。
以上提供給接收者做接收的參考 


2018年10月31日下午4點CS左旋測試節目停止傳送:

1031 19

本人做事總是一板一眼,測試訊號放送到下午4點,時間一到就停止傳送。失去調制訊號的載波馬上就變成塌陷狀的波形



2018年11月1日早上10點 CS左旋出現5個載波並隨即出現測試彩條。   

2018 11 01 10

 


世界TVRO廣播史的大事記:

2018年11月1日下午1.00
,日本UHD 4K廣播開播前的測試訊號正式傳送 BS右旋CH-07、CH-17,左旋CH-08、14等4K載波同時出現。

2018 11 01 12.30

日本BS廣播所開播的4K衛星電視會稱為是TVRO廣播史的大事,是因為它啟用新一代 16APSK 的調制技術,表彰TVRO衛星傳輸技術正式進入16 APSK的全新廣播領域,它有別於南韓和中國所開播的4K電視還使用DVB/S2的技術。也希望日本的技術帶動能讓歐規下一世代的DVB/S2X能早日普及,也再次看看日本技術在8PSK技術領先歐規DVB/S2 6年後這波16 APSK能再領先幾年!?

從波形看,原本右旋缺07和17兩個載波已出現,補齊了右旋全數共12個載波,而左旋部分也出現兩個編號為08和14號的載波,原先還在猜會是右旋4K訊號先出現或左旋4K訊號先出現,結果是沒有先後的同時出來,真跌破眼鏡,也表示BS新衛星早已測試妥當的準備啟用。

目前BS 載波頻道編號:
101、102、151、161、171、181,203、211、221。等9個頻道,其中102是8K的頻道,4K接收機無法接收,而102、203、211、221等4個頻道在左旋極化,要接收需換新4K/8K的雙極化LNB才能接收。
CS左旋的頻道編號:
821、822、823、821;880、881、882、883。
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