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低雑音ブロックダウンコンバータ（LNB ）は、衛星テレビ受信に使用される衛星アンテナに取り付けられた受信装置で、アンテナから電波を集め、ケーブルを通して建物内の受信機に送信される信号に変換します。低雑音ブロック[ 1 ] [ 2 ] 、低雑音コンバータ（LNC）、または低雑音ダウンコンバータ（LND）[ 3 ]とも呼ばれ、低雑音アンプ（LNA ） [ 4 ]と誤って呼ばれることもあります。
LNBは、低雑音増幅器、周波数ミキサー、局部発振器、中間周波数（IF）増幅器を組み合わせたものです。衛星受信機のRFフロントエンドとして機能し、パラボラアンテナで収集した衛星からのマイクロ波信号を受信し、増幅し、周波数ブロックをより低い中間周波数（IF）ブロックにダウンコンバートします。このダウンコンバートにより、比較的安価な同軸ケーブルを使用して信号を屋内の衛星テレビ受信機に伝送できます。信号が元のマイクロ波周波数のままだった場合、高価で非現実的な導波管線が必要になります。
LNBは通常、パラボラアンテナの反射鏡の焦点位置の前に、1本または複数本の短いブーム（フィードアーム）で吊り下げられた小型の箱です（ただし、アンテナの設計によっては、LNBが反射鏡上または反射鏡の後ろに配置されている場合もあります）。パラボラアンテナからのマイクロ波信号は、LNBのフィードホーンで受信され、導波管に送られます。導波管には、軸に対して直角に1本または複数本の金属ピン（プローブ）が突き出ており、アンテナとして機能し、信号をLNBのシールドボックス内部にあるプリント基板に送って処理します。低周波の中間周波数（IF）出力信号は、同軸ケーブルが接続されるボックス上のソケットから出力されます。
LNBは、受信機またはセットトップボックスから電源を受け取ります。この電源は、LNBから受信機へ信号を伝送するのと同じ同軸ケーブルを使用して供給されます。この待機電力はLNBへ送られ、LNBからの信号とは逆方向に流れます。
衛星地球局（アップリンク）のアンテナには、テレビチャンネルの帯域をマイクロ波アップリンク周波数に変換するために使用される、ブロックアップコンバータ（BUC）と呼ばれる対応するコンポーネントがあります。
LNBで受信される信号は非常に微弱であるため、ダウンコンバージョンを行う前に増幅する必要があります。LNBの低雑音増幅器部は、この微弱な信号を増幅すると同時に、信号に加わる雑音を最小限に抑えます。
LNBの低雑音品質は、雑音指数（または雑音温度）で表されます。これは、入力信号対雑音比を出力信号対雑音比で割った値です。通常はデシベル（dB）値で表されます。理想的なLNB、つまり実質的に完全なアンプは、雑音指数が0dBで、信号に雑音を一切加えません。すべてのLNBは多少の雑音を発生させますが、巧妙な設計技術、 HEMT などの高価な高性能低雑音部品、さらには製造後のLNBの個別調整によって、LNBの部品に起因する雑音の一部を低減できます。非常に低い温度へのアクティブ冷却も雑音の低減に役立ち、科学研究用途でよく用いられます。
製造公差のため、生産ラインから出荷されるすべてのLNBは異なる雑音指数を持っています。LNBの適合性を判断する上で重要な仕様書に記載されている雑音指数は、通常、その特定のLNBの性能や全周波数帯域における性能を代表するものではありません。なぜなら、最も一般的に引用される雑音指数は、生産バッチ全体の平均値だからです。
衛星は比較的高い無線周波数（マイクロ波）を使用してテレビ信号を送信します。マイクロ波衛星信号は壁、屋根、さらにはガラス窓さえも容易に透過しないため、衛星アンテナは屋外に設置することが望ましいです。しかし、プラスチック製のガラスはマイクロ波に対して透明であるため、住宅の外観を損なわないように、アクリルやポリカーボネートの窓を通して屋内に衛星アンテナを隠すことに成功しています。 [ 5 ]
LNBの目的は、ヘテロダイン方式を用いて、比較的高い周波数のブロック（帯域）を、はるかに低い周波数（中間周波数、IFと呼ばれる）で伝送される類似の信号に変換することです。これらの低い周波数はケーブル内を減衰が少なく伝送されるため、衛星受信機側ではより多くの信号が残ります。また、衛星伝送の非常に高い周波数ではなく、これらの低い周波数で動作する電子回路を設計する方がはるかに簡単で安価です。
周波数変換は、 LNB内部の局部発振器によって生成された固定周波数と入力信号を混合することによって行われ、それぞれの周波数の和と差に等しい2つの信号が生成されます。周波数和信号はフィルタリングされ、周波数差信号（中間周波数）が増幅されてケーブルを通して受信機に送られます。
どこ周波数です。
局部発振器の周波数によって、受信周波数のどのブロックが受信機が想定する周波数にダウンコンバートされるかが決まります。例えば、10.70～11.70 GHzの周波数ブロックで送信するAstra 1KR からの受信信号を、標準的なヨーロッパの受信機のIFチューニング範囲である950～2,150 MHzにダウンコンバートするには、9.75 GHzの局部発振器周波数が使用され、950～1,950 MHzの帯域の信号ブロックが生成されます 。
Astra 2Aおよび2Bで使用される高周波数帯(11.70～12.75 GHz) については、異なる局部発振器周波数によって受信周波数帯が変換されます。通常、10.60 GHz の局部発振器周波数を使用して、この周波数帯を 1,100～2,150 MHz にダウンコンバートします 。これは、受信機の 950～2,150 MHz の IF チューニング範囲内です。[ 6 ]
Cバンドアンテナ構成では、送信周波数は通常3.7～4.2GHzです 。局部発振器の周波数を5.150GHzにすると、 中間周波数は950～1,450MHzとなり 、これもまた受信機の中間周波数チューニング範囲内です。
広帯域衛星テレビ放送（通常 27MHz幅）の受信には、LNB局部発振器の周波数精度は±500kHz程度で十分である ため、低コストの誘電体発振器（DRO）を使用できます。狭帯域放送や、 16-QAMなどの高度な変調方式を使用する放送を受信するには、高安定性かつ低位相雑音のLNB局部発振器が必要です。これらは、内部水晶発振器、または室内ユニットからの外部10MHz基準発振器と位相同期ループ（PLL）発振器を使用します。
1988年にSES社がヨーロッパ初のDTH放送衛星（Astra 1A）を打ち上げたことで、予想された大衆市場向けにアンテナ設計が簡素化されました。特に、フィードホーン（信号を集めてLNBに送る部分）と偏波器（異なる偏波の信号を選択する部分）がLNB本体と一体化され、LNBフィードまたはLNBフィードホーン（LNBF）、あるいは「Astraタイプ」LNBと呼ばれる単一ユニットになりました。これらの一体型ユニットが普及したことで、今日ではフィードホーンの有無にかかわらず、ブロックダウンコンバージョン機能を提供するすべてのアンテナユニットを指すのにLNBという用語が一般的に使われるようになりました。
フィードホーンと偏光子を内蔵したアストラタイプのLNBFが最も一般的なタイプで、フィードホーンと電子パッケージの間にあるLNBの導波管ネックにカラーを固定するブラケットを使用してパラボラアンテナに取り付けられます。LNBネックとカラーの直径は通常40mmですが、他のサイズも製造されています。英国では、Sky DigitalとFreesatで使用するために販売されている「ミニディッシュ」は、クリップインマウントが一体化したLNBFを使用しています。
フィードホーンが内蔵されていないLNBは通常、入力導波管の開口部の周りに(C120)フランジが設けられており、フィードホーンまたは偏波器ユニットの出力の周りの対応するフランジにボルトで固定されます。
衛星テレビ信号を偏波化することは、限られた周波数帯域でより多くのテレビチャンネルを送信できるため、一般的に行われています。この方式では、受信信号を偏波に基づいてフィルタリングできる受信機器が必要です。2つの衛星テレビ信号が同じ周波数（または、より一般的には、近接した周波数）で送信され、偏波が異なっていれば、受信機器はそれらを分離し、現在必要な信号を表示することができます。
世界中の衛星テレビ放送のほとんどは垂直および水平直線偏波を使用していますが、北米のDBS放送は左旋円偏波と右旋円偏波を使用しています。北米のDBS LNBの導波管内では、誘電体材料のスラブを使用して左旋円偏波と右旋円偏波信号を垂直および水平直線偏波信号に変換し、変換された信号を直線偏波伝送システムと同様に扱うことができます。
LNB導波管内のプローブは、プローブと同じ平面で偏波された信号を収集します。目的信号の強度を最大化し（そして反対偏波の不要な信号の受信を最小限に抑える）、プローブを入射信号の偏波に合わせます。これは、LNBのスキュー（導波管軸を中心とした回転）を調整することで最も簡単に実現できます。2つの偏波を遠隔で選択し、スキュー角の不正確さを補正するために、かつてはLNBの導波管開口部の前に偏光子を取り付けるのが一般的でした。これは、電磁石で入射信号を導波管の周囲に回転させる（磁気偏光子）か、サーボモーターを使用して導波管内の中間プローブを回転させる（機械式偏光子）かのいずれかですが、このような調整可能なスキュー偏光子は現在ではほとんど使用されていません。
ヨーロッパで初めてアストラDTH放送衛星がLNBFを開発した際に導入されたアンテナ設計の簡素化は、垂直偏波信号と水平偏波信号の選択方法の簡素化にも及んだ。アストラタイプのLNBFは、導波管内に互いに直角に配置された2つのプローブを備えている。LNBをマウント内で傾けてローカル偏波角に合わせると、一方のプローブが水平信号を、もう一方のプローブが垂直信号を収集し、電子スイッチ（受信機からのLNB電源電圧（ 垂直の場合は13V、 水平の場合は18V）によって制御）が、増幅とブロックダウンコンバージョンのためにLNBを通過する偏波を決定する。
このようなLNBは、可動部品がなく、受信機にケーブル1本を接続するだけで衛星からのすべての送信を受信できるため、現在では最も一般的なタイプのLNBとなっている。
以下は、北米CバンドLNBの例です。
以下は、標準的なリニアLNBの例です。
ヨーロッパでは、1990年代にSESがアストラ衛星を19.2°Eの軌道位置に打ち上げるにつれて、 FSSバンド（10.70～ 11.70GHz）で使用されるダウンリンク周波数の範囲が、当時の標準的なLNBと受信機で対応できる範囲を超えて拡大しました。アストラ1Dからの信号を受信するには、受信機のIFチューニング範囲を950～1,950MHzから950～2,150MHzに拡張し、LNBの局部発振器周波数を通常の10GHzから9.75GHzに変更する必要がありました（いわゆる拡張LNB）。
Astra 1Eとその後の衛星の打ち上げにより、AstraはBSS帯域（11.70～12.75GHz）の周波数を新しいデジタルサービスに初めて使用し、10.70～ 12.75GHzの全周波数帯域を受信できるLNB、すなわちユニバーサル LNBの導入が必要となった。
ユニバーサル LNB は、9.75/10.60 GHz の切り替え可能な局部発振器周波数を備えており、低帯域受信 (10.70～11.70 GHz) と高帯域受信 (11.70～12.75 GHz) の 2 つの動作モードを提供します。局部発振器周波数は、接続された受信機からの電源電圧に重畳された 22 kHz 信号に応じて切り替わります。偏波を切り替えるために使用される電源電圧レベルと合わせて、これによりユニバーサル LNB は、受信機の制御下で、衛星K uバンド の周波数範囲全体と両方の偏波 (垂直および水平) を4 つのサブバンドで受信できます。[ 7 ]
以下は、ヨーロッパで使用されている汎用LNBの例です。
以下は、 DBSで使用されるLNBの例です。
以下は、 K aバンドLNBの例です。
以下は、 Norsat K aバンドLNBの例です。
以下はSバンドLNBの例です。
このLNBの周波数帯域は非常に珍しく、Sバンド周波数を使用する直接放送衛星は、インドネシアの衛星放送事業者MNC Visionが利用するIndoStar-1とIndoStar-2のみである。これらの衛星にSバンドが選ばれたのは、その周波数が大気を効率的に透過し、インドネシアのような降雨量の多い地域でも直径80cmの小型アンテナに高品質の送信を提供できるためである。同様のKuバンドやCバンドの受信性能を実現するには、より高い送信電力、あるいは湿った大気を透過するためにはるかに大きなパラボラアンテナが必要となる。
フィードホーンが1つで、複数のチューナー（別々の受信機、またはツインチューナーPVR受信機の場合は同じ受信機内）に接続するための複数の出力端子を備えたLNB。通常、2つ、4つ、または8つの出力端子が備えられています。各出力端子は、他の出力端子とは独立してチューナーのバンド選択信号と偏波選択信号に応答し、チューナーからは独立したLNBとして認識されます。このようなLNBは、通常、いずれかの出力端子に接続された受信機から電源を供給されます。使用しない出力端子は接続せずにそのままにしておくことができます（ただし、LNB全体を保護するために防水処理を施します）。
注: 米国では、2 つの出力を持つ LNB はデュアル LNBと呼ばれますが、英国では、歴史的にデュアル LNBという用語は、マルチスイッチに接続するための、それぞれが 1 つの偏波のみを生成する 2 つの出力を持つ LNB を指していました (この用語と LNB は、ユニバーサル LNB とマルチスイッチ相当品であるクワトロ LNB の導入により使用されなくなりました - 下記参照)。今日では、デュアル LNB (およびデュアル フィード) は、2 つの独立した LNB を使用するか、2 つのフィードホーンを持つ単一のモノブロック LNB を使用する、2 つの衛星位置からの受信用アンテナを指します。英国では、通常、単一のフィードホーンを持ち、2 つの独立した出力を持つ LNB に対して、ツイン出力 LNB、または単にツイン LNBという用語が使用されます。[ 3 ]
クワトロ LNB は、共有パラボラアンテナの設置で任意の数のチューナーに信号を供給するために設計された特殊なタイプの LNB (クワッド LNB と混同しないように注意) です。クワトロ LNB は、単一のフィードホーンと 4 つの出力を持ち、それぞれが K uサブバンド (低バンド/水平偏波、高バンド/垂直偏波、低/垂直、高/水平)の 1 つだけをマルチスイッチまたはマルチスイッチのアレイに供給し、マルチスイッチは接続された各チューナーに必要なサブバンドを供給します。[ 8 ]
クワトロLNBは通常クワッドLNBと似た外観をしていますが、受信機に直接接続することはできません（現実的に）。クワッドLNBとクワトロLNBの違いを改めて確認しておきましょう。クワッドLNBは4つのチューナーを直接駆動でき、各出力はKuバンド全体の信号を提供します。一方、クワトロLNBは共有アンテナ分配システムのマルチスイッチに接続するためのもので、各出力はKuバンド信号の4分の1のみを提供します。
複数のチューナーは、単一のケーブル分配システムにおいて、衛星チャンネルルータ（SCR）またはユニケーブルLNBから給電することも可能です。ユニケーブルLNBは出力コネクタが1つですが、標準的なLNBとは異なる動作原理を採用しているため、1本の同軸ケーブルで複数のチューナーをデイジーチェーン接続して給電できます。
SCR LNBは、受信スペクトル全体をブロックダウンコンバートする代わりに、受信機からのDiSEqC準拠コマンドに従って選択された受信信号の小さなセクション（衛星上の単一トランスポンダの帯域幅に相当）をダウンコンバートし、IFの固定周波数で出力します。最大32個のチューナーにIF帯域で異なる周波数を割り当てることができ、SCR LNBはそれぞれに対応する個別に要求されたトランスポンダをダウンコンバートします。[ 9 ]
ほとんどのSCR LNBには、従来の動作モード、または受信スペクトルを従来の方法でIF帯域全体にブロックダウンコンバートした独立した従来の出力機能が備わっています。
ASTRA社製の発振周波数10.40GHzまたは10.41GHzのユニバーサル広帯域LNBが 市場に投入される。高周波帯域と低周波帯域が分離されていないため、中間周波数帯域は従来のLNBよりもはるかに広い。
広帯域LNB信号は、新しい広帯域チューナーや新しいSCRシステム（例：Inverto/Fuba、[ 10 ] Unitron、[ 11 ] Optel、[ 12 ] GT-Sat/Astro）で、光伝送の有無にかかわらず受信できます。広帯域信号は従来のクワトロ信号[ 13 ]に変換でき、その逆も可能です[ 14 ] 。
2016 年 2 月、Sky (UK) は、新しいワイドバンド チューナーとのみ互換性のある新しい LNB を発売しました。[ 15 ]この LNB には、低帯域と高帯域の両方のすべての垂直偏波チャンネル用のポートが 1 つと、低帯域と高帯域のすべての水平チャンネル用のポートがもう 1 つあります。基本モデルには接続が 2 つしかなく、おそらく10.7～12.75 GHz の入力から 290～2340 MHz の中間周波数を持つ 10.41 GHzの局部発振器を備えています。この LNB は、Unitron の ASTRA Universal Wideband LNB と同じようです。[ 16 ]すべてのチャンネルにアクセスするには、最低 2 本のケーブルが必要です。Sky Q ボックスでは、複数のチューナーが、デュアル同軸システムで通常 2 つよりも多くのチャンネルを選択できます。このタイプの LNB は、英国でよく使用されている Astra Universal LNB と互換性がないため、アップグレード時に LNB を交換する必要があります。 LNBには6つの接続端子を備えたモデルがあり、2つはSky Q用、4つはSky Qに加えてFreesatなどの複数のレガシーシステムを使用しているユーザー向けのAstra Universal LNBです。アパートなど、ケーブルが1本しか使用できない場合は、代わりにBSkyB SCRを使用するSky Q互換のマルチスイッチを使用できます。[ 17 ]
光ファイバー衛星配信システム用のLNBは、従来の電気式LNBと同様の動作原理で動作しますが、10.70～12.75GHzのKuバンドスペクトル全体における4つのサブバンドすべてが、2つ の信号偏波にわたって同時にブロックダウンコンバートされる点が異なります（クワトロLNBと同様）。4つのサブバンドの中間周波数（IF）を重ね合わせることで、0.95～5.45GHzの範囲 （帯域幅4.5GHz ）を持つ1つのIFが生成され、これが半導体レーザー を用いて光信号で変調され、光ファイバーケーブルを通して送信されます。
受信機では、光信号は従来の電気信号に変換され、受信機には従来のLNBのように見える。[ 18 ]
モノブロック（またはモノブロック）LNBは、2つ、3つ、または4つのLNBとDiSEqCスイッチで構成される単一ユニットで、近接した2つ、3つ、または4つの衛星からの信号を受信し、選択した信号を受信機に送るように設計されています。2つのLNBのフィードホーンは、特定の軌道間隔（多くの場合6°ですが、4°の場合もあります）の衛星を受信するために一定の距離で配置されています。個別のLNBとスイッチで同じ機能を実現できますが、1つのユニットで構成されたモノブロックLNBは設置が容易で、個別にケース化されたLNB（通常直径60mm）よりも2つのフィードホーンを近づけることができます。フィードホーン間の距離は、受信する衛星の軌道間隔、使用するパラボラアンテナの直径と焦点距離、および衛星に対する受信サイトの位置によって決まります。そのため、モノブロックLNBは通常、特定の地域で標準的なパラボラアンテナで動作するように設計された妥協案です。[ 19 ]例えば、ヨーロッパの一部地域では、Hot BirdとAstra 19.2°E の衛星を受信するように設計されたモノブロックが人気です。これは、高価で動作が遅く騒音の大きい電動アンテナを必要とせずに、1 つのアンテナで両方の衛星を受信できるためです。同様の利点は、Astra 23.5°EとAstra 19.2°E の両方の位置からの信号を同時に受信するためのデュオ LNBによっても提供されます。
また、3つの衛星を受信できるトリプルモノブロックLNBユニットも用意されています。
例えば、Hotbird 13°E、Eutelsat 16°E、Astra 19.2°Eなど、またはEutelsat 7°E、Eutelsat 10°E、Hotbird 13°E などの位置にも同様に使用できます。このモノブロックは、同じ間隔 (3°+3°=6°) の他の位置にも使用できます。
異なる間隔の非常に一般的な例としては、アストラ1：19.2°E、アストラ3：23.5°E、アストラ2：28.2°E（4.3°+4.7°=9°の間隔）があります。
また、4つのフィードを備えたモノブロックLNBユニットも用意されており、例えばEurobird 9°E、Hotbird 13°E、Astra 19.2°E、Astra 23.5°E（4°+6.2°+4.3°=14.5°の間隔）など、4つの衛星からの信号を受信できます。
現在販売されているほとんどの受信機は、少なくともDiSeqC 1.0に対応しており、ユーザーがリモコンでチャンネルを変更すると、4つの衛星（最新のモノブロックLNBすべて）間を自動的に切り替えることができます。
LNB内部の水分が凍結し、極低温下で氷が形成される可能性があります。これは、LNBが衛星受信機から電源供給を受けていないとき（つまり、番組が視聴されていないとき）にのみ発生する可能性が高いです。これに対処するため、多くの衛星受信機には、受信機がスタンバイ状態の間もLNBに電源を供給し続けるオプションが用意されています。実際、ほとんどのLNBは電源供給されたままになっています。これは、LNBの回路から放散される熱によって温度、ひいては局部発振器の周波数を安定させるのに役立つためです。英国のBSkyB受信機の場合、受信機がファームウェアのアップデートや電子番組ガイドのアップデートを受信できるように、LNBはスタンバイ状態の間も電源供給されたままになっています。米国では、Dish Network受信機に接続されたLNBは電源供給されたままになっており、システムがソフトウェアとファームウェアのアップデート、および夜間の地上波ガイド情報を受信できるようにしています。トルコでは、別のLNBタイプであるDigiturk MDUが電源供給されたままになっており、 VODコンテンツ、STBファームウェア、EPGデータ、および暗号化されたコンテンツを視聴するための有料テレビキーを受信しています。
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