Sun Outage
An wenigen Tagen im Jahr kann es trotz strahlendem Sonnenscheins geschehen, dass der Satellitenempfang ohne Vorwarnung vollständig für bis über 20 Minuten zusammenbricht. Die Ursache liegt in Sun Outage.
Jeden Frühjahr und Herbst verläuft die Bahn der Sonne in unmittelbarer Nähe des geostationären Orbits unserer TV-Satelliten. Währenddessen befindet sich die Sonne für je ungefähr eine Woche in unmittelbarer Nähe unserer Satelliten. Genau gesagt, bewegt sie sich hinter ihnen vorbei. Denn während die geostationären Satelliten in rund 36000 Kilometer Höhe positioniert sind, ist die Sonne rund 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Für ein bis zwei
Tage bewegt sie sich in nächster Nähe der Satellitenbahn vorbei. Die exakten Zeiten für dieses Ereignis hängen von der geografischen Breite des Wohnorts ab.
Was passiert?
Im Frühjahr fällt diese im deutschen Sprachraum in die Zeit zwischen Ende Februar und Anfang März. 2021 fallen die Sun-Outage-Tage, so ihre Bezeichnung, Anfang des Jahres je nach Wohnort in die Zeit zwischen dem 28. Februar
und 3. März sowie im Herbst jedes Kallenderjahres zwischen dem 10. und 13. Oktober. Die Reflektoren unserer Sat-Schüsseln haben die Aufgabe, alles was in sie fällt, zu einem gemeinsamen Brennpunkt zu bündeln. Das trifft nicht nur auf Funksignale unserer TV-Satelliten zu, sondern auch auf Sonnenstrahlen. Sie sind über das gesamte Spektrum verteilt und schließen auch den so genannten Mikrowellenbereich mit ein, in dem unsere Satelliten im C-, Ku- und im Ka-Band und weiteren Frequenzbereichen arbeiten.
Während die Sonne hinter einem Satelliten ihre Bahn zieht, fängt die SatSchüssel auch die von ihr ausgehenden Sonnenstrahlen ein und bündelt sie zu einem Brennpunkt. Befindet sich die Sonnenbahn noch etwas unter den Satelliten, werden sie zu einem Brennpunkt etwas über dem LNB gebündelt. Je mehr sich die Sonne der Satellitenbahn nähert, umso mehr verschiebt sich auch der Sonnenstrahlen-Brennpunkt zum LNB hin. Die durch die Sonne verursachten Interferenzen sorgen für eine Abschwächung des Satellitensignals sowie zum Ansteigen der Fehlerrate. Sie können sogar bis zum vollständigen
Ausfall des Satellitenempfangs auf einer Possition für mehrere Minuten führen und somit Unischerheit verursachen.
Hohe Wärmeentwicklung
Abgesehen davon, sorgen die gebündelten Sonnenstrahlen auch für eine beachtliche Wärmeentwicklung im Brennpunkt. Nach diesem Prinzip funktionieren etwa Solaröfen, die auch nichts anderes sind als besonders gut reflektierende Schüsseln, in deren Brennpunkt sich etwa eine Pfanne befindet, mit der man Spiegeleier zubereiten kann. Damit versteht sich von selbst, dass auch der LNB während des Sun-Outage-Maximums einer enormen Hitzeentwicklung ausgesetzt ist. Selbst wenn diese nur wenige Minuten anhält, so reicht sie doch, um etwa die Abdeckkappen der LNBs zum Schmelzen zu bringen. Immer wieder hört man auch von thermisch überlasteten LNBs, die nach Sun-Outage das Zeitliche gesegnet haben.
Auswirkungen
Je mehr sich die Sonnenbahn jener der geostationären Satelliten nähert, umso mehr sorgt sie während des Vorbeiwanderns für eine Dämpfung des Satellitensignals. Diese Dämpfung ist während des Sun-Outage-Maximums am stärksten, ist aber schon Tage zuvor zu beobachten. Wobei zunächst kaum eine kurze Abschwächung zu bemerken ist. Vier Tage vor dem Maximum lässt sich der Effekt bereits feststellen. Allerdings führt er im Ku-Band bei einer 90er-Schüssel nur zu einer Dämpfung von etwa 1 dB. Diese kurzzeitige Signalabschwächung nimmt aber von Tag zu Tag zu. Zwei Tage vor Maximum liegt die Dämpfung etwa bei 3dB, einen Tag zuvor bei etwas über 4 dB. Während des Sun-Outage-Maximums kann das Satellitensignal bis etwa 6,5dB abgeschwächt werden. Auch die Dauer der Beeinflussung steigt. Liegt sie Anfangs bei deutlich unter zehn Minuten, beträgt sie während des Maximums etwa 20 Minuten. Während der folgenden Tage entfernt sich die Sonne wieder von den Satelliten, womit auch deren Beeinflussung wieder abnimmt. Bemerkbar wird sie im Ku-Band etwa plus/minus vier Tage sein. Bei den tieferen Frequenzen des C-Bands macht sich Sun Outage über einen längeren Zeitraum bemerkbar. Damit können Dämpfungen bereits Tage, bevor sie im Ku-Band auftreten, beobachtet werden.
Antennendurchmesser
Wie intensiv sich Sun Outage auswirkt, wird außerdem vom Schüsseldurchmesser beeinflusst. Je kleiner eine Antenne ist, umso größer ist ihr Öffnungswinkel. Bei einer 60-Zentimeter-Schüssel beträgt dieser etwa 3 Grad. Sie fängt die Sonnenstrahlen bereits mit ein, wenn sich die Sonne 3 Grad über oder unter der Satellitenbahn bewegt und sorgt bereits für kleine Signaleinbrüche. Mit ihr lässt sich Sun Outage bis über zehn Tage hinaus beobachten. Wobei die maximale Dämpfung auf 19,2 Grad Ost kaum über 4 dB ansteigt. Bei einer 90er-Schüssel, ihr Öffnungswinkel liegt bei 2 Grad, reduziert sich die Anzahl der Tage auf etwa sechs. Während des Maximums kann das Signal um etwa 6,5 dB schwächer werden.
Was merkt man?
Die Wahrscheinlichkeit, auf Astra 19,2 Grad Ost gar nichts von Sun Outage zu merken, ist jedenfalls groß. Denn einmal
kommt unser Astra bereits ausreichend stark bei uns an und hat so in der Regel auch genügend Reserven, um die durch die direkte Sonneneinstrahlung verbundenen Abschwächungen auf ein Maß zu begrenzen, bei denen es noch zu keinen Ausfällen kommt. Zudem spielt der Spiegeldurchmesser eine Rolle. Je kleiner eine Sat-Schüssel ist, umso geringer fällt auch die Dämpfung aus. So konnten wir etwa beim herbstlichen Sun-Outage an einer 90er-Schüssel am 10. Oktober eine Signalabschwächung um 3,6dB feststellen, während diese mit unserer 450er-Antenne bei 4,7dB lag. Selbst wenn es zu Ausfällen kommen sollte, dauern diese nur wenige Minuten. Die für uns wichtigen Satelliten sind etwa rund um Mittags betroffen. Also zu einer Zeit, zu der die meisten von uns ohnehin bei der Arbeitssind. Beabsichtigt man, eine Dreh- oder Multifeedantenne zu installieren, helfen die Sun-Outage-Maximumtage den idealen Standort zu finden.
Standortbestimmung
Eine Sat-Anlage braucht ungehinderte Sicht zu allen Satellitenpositionen, die mit ihr empfangen werden sollen. Die gewünschten Satelliten dürfen demnach nicht von Bergen, Häusern oder Bäumen verdeckt sein. Da während des Sun-Outage-Maximums die Sonne exakt die Satellitenbahn abfährt, braucht man nur einen Platz zu finden, an dem die Sonne möglichst vom frühen Morgen bis zum Sonnenuntergang ungehindert zu sehen ist. Genauso darf der Reflektor der Antenne nicht abgeschattet sein. Stichwort: Dachvorsprung. Ist die Schüssel zu nahe unter diesem montiert, kann dieser für eine teilweise Abschottung und somit verminderte Empfangsleistungen sorgen. Dasselbe trifft auch zu, wenn die Antenne hinter dem Balkongeländer aufgestellt ist. Nur wenn auf dem Reflektor kein Schatten auftritt, während die Sonne etwa hinter Astra auf 19,2 Grad Ost vorbeifliegt, arbeitet die Schüssel mit voller Leistung. So kann etwa Sun Outage helfen, einen besseren Standort für die Antenne zu finden. Mitunter reicht es schon, sie an der Halterung etwas nach oben oder unten zu schieben.
Sun Outage im Detail
Während der letzten Sun-Outage-Periode im Oktober 2020 haben wir die Signalabschwächungen über einen Zeitraum von bis zu sechs Tagen auf fünf Satellitenpositionen im Ku- und C-Band mit unserer 4,5-Meter-Antenne beobachtet. Aufgrund ihres geringen Öffnungswinkels treten bei ihr zwar an weniger Tagen Beeinträchtigungen auf als mit kleineren Durchmessern, sie fallen dafür aber umso heftiger aus. Erwartungsgemäß macht sich Sun Outage im C-Band über einen längeren Zeitraum bemerkbar, als im Ku-Band. Während wir etwa am 7. Oktober und 12. Oktober auf Astra 19,2 Grad Ost im Ku-Band nur noch Dämpfungen von rund 0,5 dB wahrnehmen konnten, fielen diese im C-Band noch ungleich heftiger aus. Hier erfuhr das Satellitensignal etwa auf 27,5 Grad West noch eine Dämpfung von bis zu 10,7 dB. Die auch für uns unerwartete Erkenntnis war jedoch, dass die Beeinträchtigungen der Sonne auf den einzelnen Orbitpositionen recht unterschiedlich ausfielen. So hätte man sicher erwartet, dass die Dämpfung etwa auf allen Ku- oder C-Band-Satelliten an einem Tag dieselben sind. Genau das trat jedoch nicht ein. Während des Sun Outage Maximums zeigten Astra auf 19,2 Grad Ost und Türksat auf 42 Grad Ost eine etwa gleich hohe Abschwächung von 12,7 bis 12,9 dB. Während der folgenden Tage, Türksat wurde nicht von Beginn an beobachtet, zeigte sich jedoch, dass der Einfluss der Sonne auf Astra deutlich schneller abnahm, als auf 42 Grad Ost. Ähnlich im C-Band. Während wir etwa auf 40,5 Grad West eine Dämpfung von moderaten 9,3 dB feststellten, waren wir auf 8 Grad West mit heftigen 17 dB konfrontiert. Ob es zu einem Sun Outage bedingten Ausfall eines Transponders kommt, hängt von mehreren Faktoren ab. Neben der Signalstärke, mit dem er empfangen wird, spielen vor allem die verwendeten Übertragungsparameter eine Rolle. Robuste DVB-S-Signale mit einer FEC von 1/2 funktionieren selbst noch bei unter 2 dB Signalstärke.
Bei DVB-S2-Transpondern mit durchschnittlichem Fehlerschutz sind indes bis an die 7dB an Mindestsignalstärke erforderlich. In diesem Detail liegt auch die Antwort, weshalb während Sun Outage nicht alle Transponder eines Satelliten ausfallen müssen.