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title: DFS2 - Praktikum 1

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# DFS2 - Praktikum 1

## 1. Grundlagen

### 1.1 Pegel

__Geben Sie die Formel für die Umrechnung von V in dBµV an.__
`f(x) = 10^(x * 10^-6 / 20) V`

__Geben Sie die Formel für die Umrechnung von dBµV in V an.__
`f(x) = 20 * log10(x) * 10^6 dBµV`

__Berechnen Sie die fehlenden Pegelangaben:__

dBµV|V
---|---
50|1.000005756479301
80|1.0000092103827873
0|1.0
-|-0.5

<!-- 
$$ 1µV = 10^{-6} V $$ (1)
$$ 20 \cdot log(x) = y  \Leftrightarrow  x = 10^{\frac{y}{20}} $$ (2)
$$ f(dBµV) = 10^{\frac{dBµV \cdot 10^{-6}}{20}} V $$ (3)

```math
50 dBµV = 1,000005756 V
80 dBµV = 1,00000921  V
 0 dBµV = 1 V
?? dBµV = -0.5 V
```
-->

__Welche Vorteile bringt die Angabe in dBμV?__  
Bei der Berechnung von Dämpfungen bzw. Verstärkungen in deziBel muss dann nur subtrahiert bzw. addiert werden.

__Ist die Angabe in dBµV eindeutig?__  
Die Angabe ist eindeutig, da es sich um injektive und stetige Funktionen handelt.

### 1.2 LNBs und Antennen

__Skizzieren Sie das Blockschaltbild eines Quattro – LNBs und nennen Sie den Sinn der einzelnen Blöcke. Geben Sie an, welche Signale an den Ausgängen anliegen.__

![Blockschaltbild eines Quattro](https://i.imgur.com/wxXV0uc.png)

- **feed**: Daten
- **dipoles**: Trennung der Horizontalen und Vertikalen Frequenzen.
- **low noice amplifier**: Verstärkt Signale
- **mixer**: Transformiert das Signal vom GHz in den MHz Bereich
- **amplifier/oscillators**: - Amplifier: Verstärkung der vom Mixer erzeugten Signale
  - Oszilloskop: bearbeitet die Frequenzen
- **output**: (Sat. – Blöcke) ist die Sat-ZF (Zwischenfrequenz) die in den Endgeräten ankommen
  _low band_: f0 = 9,75 GHz
  _high band_: f0 = 10,6 GHz
  - HL: horizontal low (18 V ohne 22 kHz)
  - HH: horizontal high (18 V mit 22 kHz)
  - VL: vertical low (13 V ohne 22 kHz)
  - VH: vertical high (13 V mit 22 kHz)

__Wo werden Quattro–LNBs eingesetzt und wo nicht?__  
Ein Quattro–LNB wird eingesetzt, wenn man mehrere Teilnehmer gleichzeitig versogen möchte. Denn ein Quattro-LNB kann alle 4 Sat-Kanäle gleichzeitig empfangen.  
Es macht nicht viel Sinn einen Quattro–LNB für einen eizigen Fehrnseher zu verwenden (z.B. Einfamilienhaushalt mit nur einem Fehrseher)

__Warum liegt die 1. Sat-ZF nicht tiefer als 950 MHz?__  
Der Bereich 950-2250 MHz ist für den Sat Bereich reserviert. Darunter liegt der terrestrische Bereich von 47–862 MHz. Diese sollen sich nicht gegenseitig stören.

__Erläutern sie die Vorteile und Nachteile einer Offset-Antenne.__  
Offset Antennen werden im Consumer Bereich angewendet und Primär Focus Antennen im professionellen Bereich.  

![](https://i.imgur.com/H4V3q76.png)

Vorteile:

1. Der Satelit befindet sich immer über dem selben Punkt der Erdoberfläche bzw. des Äquators.
2. Zwar liegt die Empfangsrichtung für die Parabolantenne im europäischen Raum in einem circa 30 Grad nach oben gerichteten Winkel, jedoch wird die Offset-Antenne dennoch fast senkrecht montiert, sodass sich kein oder nur wenig Schnee im Spiegel ansammeln kann, der den Empfang empfindlich stört. Im Vergleich ein Vorteil gegenüber den sogenannten Flachantennen, natürlich Abhängig vom Ort der Montage im Außenbereich.


Nachteile:

1. Die effektive Fläche des Parabolreflektors wird durch den Neigungswinkel und Größe minimiert. Dadurch sind die Fequenzen und der Empfang begrenzt, wodurch z.B. ein Programm Upload oder die Kommunikation zwischen verschiedenen Programm anbietern nicht mehr möglich ist.


### 1.3 Sat - Technik

__Erläutern Sie das Prinzip einer geo – stationären Orbitposition.__  
Ein Satellit in geostationärer Position bewegt sich im Idealfall mit einer Winkelgeschwindigkeit von einer Erdumrundung pro Tag. Das heißt der Satellit befindet sich immer über dem selben Punkt der Erdoberfläche bzw. des Äquators.  
Typische Beispiele für geostationäre Satelliten sind Kommunikationssatelliten, Fernsehsatelliten und Wettersatelliten.

__Warum ist eine geo – stationäre Umlaufbahn nur über dem Äquator möglich?__  
Der Satelit braucht genau die selbe Drehachse wie die Erde damit sie geostationär ist. Es muss zusätzlich den Schwerpunkt der Erde umkreisen und dies ist nur am Äquator möglich.

__Auf welcher Orbitposition befinden sich die Astra – Satelliten für den deutschen und französischen Versorgungsbereich?__  
Astra 19,2° Ost

__In welchem Winkelabstand sind die Orbitplätze positioniert?__  
Früher betrug der Abstand 4 Grad. Aufgrund hoher Nachfrage wurde dieser auf 2 Grad reduziert. Dies entspricht 1400 kilometer.

__Wie groß ist der Abstand (in km) der Satelliten einer Orbitposition?__  
Ein geostationärer Satellit befindet sich auf einer Kreisbahn 35786 km über der Erdoberfläche über dem Äquator.  


### 1.4 Multischalter

__Erläutern Sie die Auswirkung der folgenden Effekte bei Multischaltern:__  
- Durchgangsdämpfung (Eingang zum Ausgang)  
Das Signal wird beim durchlaufen eines Multischalters abgedämpft.
- Abzweigdämpfung (Eingang zum Receiver)  
Das Signal an den Ausgängen zu den Receivern ist abgeschwächt.

__Bei welcher Art von Multischaltern tritt die Durchgangsdämpfung auf und bei welcher nicht? Begründung!__  
Durchgangsdämpfung tritt nur bei kaskadierenden Multischaltern auf. Da bei kaskadierbare Multischalter weitere Verkettungen von Baugruppen oder Modulen hat.

__Warum ist bei Multischaltern die Abzweigdämpfung von terrestrischen Signalen prinzipiell größer als die der Sat – Signale?__  
Bei Multischaltern ist die Abzweigdämpfung von terrestrischen Signalen prinzipiell größer als die der Sat, da das terrestrische Signal nur passiv auf die einzelnen Ausgänge zum Receiver gesplittet wird.

### 1.5 DVB – S/S2

__Welche Systemmodifikationen sind bei DVB – S2 gegenüber DVB – S durchgeführt worden? Begründen Sie deren Wirkung und Sinn. Was wurde nicht modifiziert?__  
- Erweiterung der Modulation um 8PSK, 16APSK und 32APSK
=> mehr Bit/Symbol -> höhere Datenraten
- Erweiterung der möglichen Rolloffs um 0,25 und 0,2
=> bessere Nutzung der Kanalbandbreite d.h. höhere Nyquistbandbreite
- kein Innercoder (Faltungscoder) mehr nötig
- Reed-Solomon-Coder ersetzt durch LDPC
=> bessere Kanalcodierung
- Interleaver und Energieverwischung nicht modifiziert weil sie auch bei DVB -S2 Sinn machen.

__Welche Modulationskonstellation wird bei der DVB – S2 – Ausstrahlung für den Empfang in Consumer – TVs verwendet?__  
8PSK oder 16APSK für Consumer.

__Wann und unter welchen Bedingungen kann eine 16 – APSK bzw. eine 32 – APSK genutzt werden?__  
Wenn gute C/N Werte vorhanden sind, kann man 16/32 APSK nutzen.

__Welche Bedingungen stellt eine I/Q – Modulation an den Übertragungskanal?__  
Es müssen folgende Bedingungen erfühlt sein, damit eine I/Q-Modulation/Demodulation funktioniert:
- konstanter Amplitudengang
- lineare Phase

Die Demodulation setzt eine zum Sender identisch eingestellte Phasenlage voraus. Liegt ein störungsfreier Übertragungskanal vor, ist das Empfangssignal gleich dem Sendesignal, andernfalls kommen Fehleranteile zu dem Empfangssignal dazu.

__Wie hängen Nyquistbandbreite (im Trägerfrequenzbereich) und Symbolrate zusammen?__  
Sie sind identisch.  

__Nennen Sie eine (mögliche) mathematische Definition für die MER und erläutern Sie deren Sinn.__  
![](https://i.imgur.com/RF87DrH.png)

> Die Modulationsfehlerrate, englisch Modulation Error Rate, abgekürzt MER, ist in der Nachrichtentechnik ein Maß für die Qualität von digitalen Modulationsverfahren. Sie findet vor allem im Bereich der digitalen Fernsehtechnik (DVB) Anwendung. (Quelle: Wikipedia)

## 2. Informationen zur Planung

__Ein Mehrfamilienhaus soll mit terrestrischen- und Satellitensignalen von Astra (mit dem Programmangebot für Deutschland) versorgt werden.__

__Daten zum Haus:__
- Anzahl der Etagen (inklusive Erdgeschoss): 9
- Etagenhöhe: 3,5 m
- Dachhöhe: 6 m
- Dachgeschoss unbewohnt
- Anzahl der Wohnungen/Etage: 6
- Leitungslängen innerhalb einer Etage: 30 m
- Installation der Antennen auf der Dachspitze

Jede Wohnung soll die Möglichkeit bekommen, 2 Sat – Signale aus unterschiedlichen Sat – Blöcken zu empfangen. Die terrestrischen Signale (DVB – T2) werden über die Sat – Leitungen verteilt. Es sollen keine optischen Leitungssysteme verwendet werden. Es soll keine Uni – Cable – Installation verwendet werden.

__ohne Verstärker:__

![](https://i.imgur.com/cxBPLnO.png)

__mit Verstärker:__

![](https://i.imgur.com/ByNk8Ce.jpg)

## 3. Durchführung

### Aufgabe 1
Wählen Sie die notwendigen Komponenten aus. Entwerfen und Sie die komplette Installation von den Antennen bis zu den Antennendosen in den Wohneinheiten und zeichnen Sie diese. Verstärker und Empfangsgeräte bleiben zunächst unberücksichtigt. In der Zeichnung ist die Darstellung für 1 Wohnung/Etage ausreichend. Die restlichen 5 Wohnungen/Etage können vereinfacht (symbolisch) in der Zeichnung dargestellt werden.

- Welche Orbitposition muss eingestellt werden?  
19,2° Ost
- Welche Spiegelgröße wird sinnvollerweise gewählt?  
90 cm

### Aufgabe 2
Berechnen Sie die Dämpfungen vom Antennenausgang bis zu den einzelnen Antennendosen jeweils für den Satelliten- und den terrestrischen Signalweg (für jede Etage) und stellen Sie diese in einer Tabelle (z. B. Excel) dar.

- siehe  dämpfung-sat.pdf und dämpfung-ter.pdf

### Aufgabe 3
Der Signalpegel (terr. und Sat) soll an jeder Antennendose minimal 50 dBμV und maximal 80 dBμV betragen. Der Pegel am LNB betrage 75 dBμV und der Pegel am Ausgang der terr. Antenne betrage 60 dBμV.  
Fügen Sie (wenn notwendig) Verstärker in die Gesamtinstallation ein, damit die Pegel an den Antennendosen im spezifizierten Bereich liegen. Zeichnen Sie dazu den geänderten Installationsplan. Geben Sie den resultierenden Pegelplan in einer Tabelle (für jede Etage) an.

![](https://i.imgur.com/f9Sxtq3.png)