廣播電視衛(wèi)星傳輸技術(shù)

1、廣播電視衛(wèi)星傳輸技術(shù) 一、衛(wèi)星通信的優(yōu)勢(shì) 利用衛(wèi)星傳輸廣播電視節(jié)目是衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)的重大發(fā)展，衛(wèi)星通信同現(xiàn)在常用的電纜通信、微波通信等相比，有較多的優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 衛(wèi)星通信的傳播距離遠(yuǎn)。 同步通信衛(wèi)星可以覆蓋最大跨度達(dá)一萬八千公里的區(qū)域。在這個(gè)覆蓋區(qū)的任意兩點(diǎn)都可通過衛(wèi)星進(jìn)行通信，而微波通信一般是50公里左右設(shè)一個(gè)中繼站，一顆同步通信衛(wèi)星的覆蓋距離相當(dāng)于300多個(gè)微波中繼站。 衛(wèi)星通信路數(shù)多、容量大。一顆現(xiàn)代通信衛(wèi)星，可攜帶幾十個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，可提供幾十路電視和成千上萬路電話。 衛(wèi)星通信質(zhì)量好、可靠性高。衛(wèi)星通信的傳輸環(huán)節(jié)少，不受地理?xiàng)l件和氣象的影響，可獲得高質(zhì)量的通信信號(hào)。 衛(wèi)星通信

2、運(yùn)用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。它不僅能實(shí)現(xiàn)陸上任意兩點(diǎn)間的通信，而且能實(shí)現(xiàn)船與船、船與岸上、空中與陸地之間的通信，它可以組成一個(gè)多方向、多點(diǎn)的立體通信網(wǎng)。 成本低。在同樣容量、同樣距離的條件下，衛(wèi)星通信和其他通信設(shè)備相比，耗費(fèi)的資金少，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的造價(jià)并不隨通信距離的增加而提高，隨著設(shè)計(jì)和工藝的成熟，成本還在不斷降低。 二、衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)組成 衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)主要由四部分組成：上行發(fā)射站、星載轉(zhuǎn)發(fā)器、測(cè)控站、地球接收站。上行發(fā)射站把節(jié)目制作中心送來的信號(hào)（可以是數(shù)字電視信號(hào)、數(shù)字廣播、視頻、音頻、中頻信號(hào)等）加以處理，經(jīng)過調(diào)制，上變頻和高功率放大，通過定向天線向衛(wèi)星發(fā)射上行C、Ku波段信號(hào)；同時(shí)也接

3、收由衛(wèi)星下行轉(zhuǎn)發(fā)的微弱的微波信號(hào)，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)播節(jié)目的質(zhì)量。星載轉(zhuǎn)發(fā)器用于接收地面上行站送來的上行微波信號(hào)（C波段為6GHz，Ku波段為14GHz），并將它放大、變頻、再放大后，發(fā)射到地面服務(wù)區(qū)內(nèi)。因此，星載轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)際上是起一個(gè)空間中繼站的作用，它應(yīng)以最低附加噪聲和失真?zhèn)魉碗娨晱V播信號(hào)。地面接收站接收來自衛(wèi)星的信號(hào)，經(jīng)過低噪聲放大，下變頻為中頻信號(hào)、中頻信號(hào)經(jīng)過調(diào)頻、解調(diào)后得到基帶信號(hào)，分別送到視頻恢復(fù)電路和伴音解調(diào)電路，重新得到正常的視頻信號(hào)和伴音信號(hào)，直接送到電視監(jiān)視器或電視機(jī)，重現(xiàn)彩色圖像和重放伴音，也可以重新調(diào)制到電視頻道上傳送給用戶。 三、廣播電視衛(wèi)星傳輸技術(shù)原理 （一）上行發(fā)射站 首

4、先，經(jīng)過視頻處理電路處理后的視頻信號(hào)與經(jīng)過伴音處理電路處理的伴音信號(hào)相加混合成基帶信號(hào)，然后對(duì)中頻載波進(jìn)行調(diào)制，將輸入的基帶信號(hào)變?yōu)?0MHz的中頻調(diào)諧波。中頻信號(hào)再經(jīng)過上變頻，變?yōu)橹付ǖ陌l(fā)射頻率后，送到高頻功率放大器進(jìn)行放大，再由發(fā)射天線發(fā)射給衛(wèi)星。上行發(fā)射站可向衛(wèi)星傳送一路或多路信號(hào)，通常采用主瓣波束較窄的大口徑發(fā)射天線發(fā)射，以提高上行站的抗干擾能力。 1視頻信號(hào)處理過程 預(yù)加重技術(shù) 調(diào)制信號(hào)在接收端解調(diào)時(shí)，白噪聲電平隨頻率的升高呈線性增長(zhǎng)，這種變化規(guī)律稱為調(diào)制波的三角噪聲特性，它使圖像信號(hào)的高頻成分輕易受到噪聲的影響。為了提高圖像信號(hào)高頻端的信噪比，改善三角噪聲特性，減少傳輸信號(hào)的微分增

5、益和微分相位失真，在視頻信道中對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行預(yù)加重處理。所謂預(yù)加重就是在發(fā)送端將圖像信號(hào)先送入預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)，由于預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)具有高端增益高、低端增益低的特性，使得圖像信號(hào)的高頻成分得到增強(qiáng)。 能量擴(kuò)散技術(shù) 在帶有行、場(chǎng)同步信號(hào)的視頻信號(hào)中，大多數(shù)時(shí)間里信號(hào)電平都處于黑白電平上；而中間電平的時(shí)間較短。用這種視頻信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行頻率調(diào)制，就會(huì)造成頻譜能量在兩側(cè)過于集中，分布不均勻，致使與它共用頻段的某些地面通信受到較大干擾。為了減少這種干擾，在發(fā)射功率受到限制的同時(shí)，也應(yīng)對(duì)信號(hào)頻譜能量加以擴(kuò)散。為此，人為將一個(gè)頻率大約為30Hz的三角波加入基帶信號(hào)中，組成復(fù)合信號(hào)。用此復(fù)合信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)頻，便可使信號(hào)

6、頻譜能量擴(kuò)散，使其均勻分布。 2伴音信號(hào)處理過程 伴音信號(hào)的模擬傳輸方式 模擬傳輸方式首先將伴音信號(hào)中高于視頻信號(hào)的上限頻率的伴音副載波進(jìn)行頻率調(diào)制，然后與經(jīng)過預(yù)加重和能量擴(kuò)散處理的圖像信號(hào)，按照頻分復(fù)用的方式進(jìn)行相加混合成基帶信號(hào)，再對(duì)中頻載波進(jìn)行調(diào)頻。伴音信號(hào)的模擬傳輸采用FM-FM（兩次調(diào)頻）的傳輸方式。 伴音信號(hào)的數(shù)字傳輸方式 數(shù)字傳輸過程首先將伴音信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，即將伴音信號(hào)經(jīng)過取樣、量化、編碼的一系列過程，將模擬的聲音信號(hào)變?yōu)閿?shù)字碼流，并將多路數(shù)字化后的伴音信號(hào)按時(shí)分復(fù)用方式合成為一路數(shù)字信號(hào)，然后經(jīng)過信號(hào)壓縮、前向糾錯(cuò)編碼及加擾碼等一系列處理后，再對(duì)高于圖像最高頻率的伴音副載

7、波進(jìn)行相位調(diào)制。如此得到的伴音調(diào)制信號(hào)再與經(jīng)過處理的圖像信號(hào)合成為基帶信號(hào)，最后一起對(duì)中頻載波進(jìn)行調(diào)制。 （二）星載轉(zhuǎn)發(fā)器 在電視廣播衛(wèi)星上有C、Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，它接收來自上行發(fā)射站的信號(hào)，并且向衛(wèi)星電視廣播地面接收站轉(zhuǎn)發(fā)下行信號(hào)，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)安裝在赤道上空的中繼站，其工作原理與地面差轉(zhuǎn)機(jī)類似。它由收、發(fā)天線、轉(zhuǎn)發(fā)器和電源組成。轉(zhuǎn)發(fā)器又由高靈敏度的寬帶低噪聲放大器、變頻器、C、Ku波段功率放大器等組成，是決定衛(wèi)星電視廣播質(zhì)量的要害。 星載轉(zhuǎn)發(fā)器在電路結(jié)構(gòu)上一般有兩種方式：一是直接變頻式，它將上行的微波頻率經(jīng)過一次變頻，變?yōu)橄滦形⒉l率。 另一種為二次變頻式，它將上行的微波頻率變化為中頻，經(jīng)放

8、大后再變頻為下行頻率。直接變頻式電路簡(jiǎn)單，但由于工作頻率高，因而對(duì)元器件要求高。二次變頻式電路工作于中頻，對(duì)元器件要求不高，輕易實(shí)現(xiàn)高增益和AGC控制。 （三）地面接收站 衛(wèi)星電視接收站由天饋部分、高頻頭、衛(wèi)星接收機(jī)等部分組成。天線接收來自衛(wèi)星的信號(hào)，通過高頻頭將微弱的電磁波信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大，并將它變換為頻率為9501450MHz的第一中頻信號(hào)。中頻信號(hào)經(jīng)過電纜送到衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)行解調(diào)。選臺(tái)器從9501450MHz的輸入信號(hào)中選出所要接收的某一電視頻道的頻率，并將它變換為固定的第二中頻頻率（通常為479.5MHz），經(jīng)中頻放大和解調(diào)后得到包含視頻和伴音信號(hào)在內(nèi)的復(fù)合基帶信號(hào)。視頻信號(hào)送到視頻恢

9、復(fù)電路先經(jīng)過去加重處理。所謂的去加重處理，實(shí)際上是讓視頻信號(hào)通過一個(gè)頻率響應(yīng)特性與預(yù)加重頻響特性相反的無源二端口網(wǎng)絡(luò)，從而抵消預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的頻譜畸變，恢復(fù)原本信號(hào)。由于在發(fā)射端對(duì)信號(hào)進(jìn)行了能量擴(kuò)散處理，即在視頻信號(hào)中加入了30Hz的三角波擴(kuò)散信號(hào)。因此必須在接收端進(jìn)行能量去擴(kuò)散處理，去除疊加在視頻信號(hào)上的三角波信號(hào)，恢復(fù)視頻信號(hào)的原來特性，得到正常的視頻信號(hào)。伴音信號(hào)送到伴音解調(diào)器經(jīng)過放大、副載波解調(diào)，去加重后得到正常的伴音信號(hào)。 四、我國(guó)衛(wèi)星廣播電視現(xiàn)狀與發(fā)展方向 我國(guó)衛(wèi)星廣播電視的現(xiàn)狀是：模擬電視與數(shù)字電視節(jié)目并存；C波段衛(wèi)星電視與Ku波段衛(wèi)星電視并存；數(shù)字加密電視與數(shù)字非加密電視并存。 今后應(yīng)盡快建立廣播衛(wèi)星頻段的大功率直播衛(wèi)星系統(tǒng)（DBS）。Ku波段DBS的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面： 1采用更大功率容量的Ku波段衛(wèi)星開展直播衛(wèi)星直播到戶（DBSDTH）業(yè)務(wù)。使廣大用戶使用0.4m甚至更小口徑的接收天線，即可收到數(shù)十套至上百套豐富多彩的廣播電視節(jié)目。 2試播HDTV。將高清楚度電視節(jié)目通過直播衛(wèi)星向全國(guó)發(fā)送，在大、中城市和有條件接收的地方，可用小型