衛(wèi)星接收系統(tǒng)簡介

1、衛(wèi)星接收系統(tǒng)簡介衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的構(gòu)成衛(wèi)星廣播可以大致分為上行地球站衛(wèi)星地面站、通信衛(wèi)星或廣播衛(wèi)星、衛(wèi)星接收站三個(gè)子系統(tǒng)。上行站的功能：首先對(duì)電視臺(tái)節(jié)目播控中心傳送來的信號(hào)進(jìn)行基帶處理，然后進(jìn)行中頻調(diào)制，形成中頻信號(hào)，其后通過上變頻和高功率放大環(huán)節(jié)，產(chǎn)生足夠強(qiáng)的微波信號(hào)饋送至天線上，進(jìn)一步將衛(wèi)星廣播的上行信號(hào)發(fā)送到同步軌道的衛(wèi)星去。廣播衛(wèi)星的功能：接收發(fā)自地球站的上行信號(hào)，經(jīng)過低噪聲放大、下變頻和功率放大等環(huán)節(jié)，生成衛(wèi)星廣播的下行信號(hào)，通過天線將此信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)其服務(wù)區(qū)域之內(nèi)。衛(wèi)星接收站的功能：通過天線接收來自衛(wèi)星的下行信號(hào)，首先經(jīng)過低噪聲放大、下變頻和中放等環(huán)節(jié)，生成衛(wèi)星接收系統(tǒng)內(nèi)的第一中頻信號(hào)，該信

2、號(hào)經(jīng)同軸電纜傳送到室內(nèi)一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星接收機(jī)，在接收機(jī)內(nèi)部，進(jìn)一步產(chǎn)生第二中頻信號(hào)，經(jīng)過中放、解調(diào)、等處理，分別復(fù)原出視頻和音頻信號(hào)，作為個(gè)體接收這些信號(hào)可直接輸入電視機(jī)，而作為集體接收系統(tǒng)來說，視音頻信號(hào)則輸送到有線電視系統(tǒng)前端內(nèi)的調(diào)制器，進(jìn)一步形成射頻信號(hào)，傳送到該系統(tǒng)內(nèi)的每一個(gè)用戶端。衛(wèi)星廣播電視接收系統(tǒng)介紹衛(wèi)星接收系統(tǒng)又稱為衛(wèi)星接收站，它由衛(wèi)星接收天線、高頻頭、第一中頻電纜、功分器和衛(wèi)星接收機(jī)等幾部分組成，如下列圖所示, 衛(wèi)星接收天線將廣播衛(wèi)星傳送的電磁波接收下來，然后送入高頻頭。C波段的衛(wèi)星下行頻率是37004200MHz，帶寬為500 MHz，其內(nèi)采用了頻率復(fù)用技術(shù)共安排了24個(gè)衛(wèi)星

3、轉(zhuǎn)發(fā)器，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬是36 MHz。Ku波段的情況不很統(tǒng)一，轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量和轉(zhuǎn)發(fā)器的頻帶寬度也不大一樣。C波段，頻率從4.0- 8.0GHz的一段頻帶，Ku波段，12-18GHz頻段 10.7-12.75G1.衛(wèi)星接收天線：衛(wèi)星接收天線的作用是，有效地接收衛(wèi)星輻射到地面的電磁波，并將它傳送高頻頭之內(nèi)。衛(wèi)星接收天線的類型有反射面天線和微帶天線。反射面天線是由反射面和饋源兩部分組成的，饋源本身就是一種天線。在工程上通常根據(jù)饋源與反射面的相對(duì)位置，將反射面天線分為前饋天線、后饋天線和偏饋天線三種形式，而從作原理上來分，衛(wèi)星廣播系統(tǒng)中使用的反射面天線可以分為旋轉(zhuǎn)拋物面線、卡賽格倫天線、格里高利天線、

4、球形反射面天線等幾種類型。有線電視系統(tǒng)中常用的為旋轉(zhuǎn)拋物面天線中的前饋與偏饋天線。2.高頻頭功能是：1低噪聲放大，2下變頻，3中頻放大。將C波段和KU波段信號(hào)的下行頻率，轉(zhuǎn)換成第一中頻9502150MHZ，通過饋線輸送到機(jī)房。高頻頭的供電通常是由衛(wèi)星接收機(jī)來提供的直流電壓，電壓數(shù)值一般在13V18V之間，通過第一中頻電纜輸送到高頻頭。從外形上看，C波段高頻頭比KU波段的大，標(biāo)記上本振頻率不一樣，C波段的大部分是5150，KU的是113003.數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)：又稱QPSK綜合接收解碼器IRD，主要完成頻道調(diào)諧、QPSK解調(diào)、信道解碼、解復(fù)用、MPEG-2解壓縮和PAL編碼形成全電視信號(hào)等功能，對(duì)

5、有條件接收功能還需加有系統(tǒng)控制和用戶智能卡。高頻頭對(duì)于C/Ku頻段的衛(wèi)星電視節(jié)目需要設(shè)置不同的本振頻率。4.功分器：從結(jié)構(gòu)上，可分為無源功分器和有源功分器，功分器的功能是：1將電纜傳送到室內(nèi)的一路第一中頻信號(hào)平均分配幾路，提供應(yīng)各個(gè)衛(wèi)星接收機(jī)，2對(duì)各個(gè)衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)行比較有效的隔離，盡量減少各個(gè)接收機(jī)之間的干擾。與分支分配器的區(qū)別功分器的口芯與功分器的金屬外殼的直流電阻為無窮大，分支分配器的口芯與與其金屬外殼的直流電阻為零是短路的。5.線路放大器：其作用是彌補(bǔ)電纜產(chǎn)生的損耗，在衛(wèi)星天線與系統(tǒng)前端的距離過遠(yuǎn)的情況下使用。衛(wèi)星接收系統(tǒng)的安裝與調(diào)試數(shù)字衛(wèi)星接收系統(tǒng)的安裝與調(diào)試可以分為機(jī)械部分和電氣部分

6、。1.機(jī)械部分要考慮天線的風(fēng)荷，由于福建處多臺(tái)風(fēng)地區(qū)，天線抗臺(tái)風(fēng)能力應(yīng)大于12級(jí)，必要時(shí)需鋼絞線固定，天線基礎(chǔ)的承重應(yīng)按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。特別是在高樓樓層面安裝時(shí)，應(yīng)將天線基座固定在承重梁上，如果梁的承重不夠的話，應(yīng)在梁的上方安裝“工”字槽鋼，而且槽鋼的設(shè)計(jì)應(yīng)符合相關(guān)安全、承重設(shè)計(jì)。2.在電氣部分，應(yīng)從以下方面考慮1) 天線位置的選擇：主要考慮減輕地面微波中繼線的干擾；以及還要考慮在天線的主瓣方向上是否存在遮擋物。對(duì)于衛(wèi)星接收天線來說，要求在距天線波束中心即天線方向圖主瓣的中心線5度的范圍以內(nèi)，不能有任何建筑物、電線、樹、山峰等遮擋物存在。2) 天線的防雷：應(yīng)該按照國家標(biāo)準(zhǔn)建筑物防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GBJ5

7、783來實(shí)施。3) 假設(shè)衛(wèi)星接收天線附近已經(jīng)有合格的避雷針的話，同時(shí)衛(wèi)星天線有處于該避雷針的有效防護(hù)區(qū)域之內(nèi)，則無需給衛(wèi)星接收天線加裝避雷針，但此時(shí)要求衛(wèi)星底座的接地電阻要小于4歐，避雷針一定要位于衛(wèi)星接收天線的反面，否則它會(huì)對(duì)天線產(chǎn)生遮擋。4) 假設(shè)衛(wèi)星接收天線處于空曠地帶或處于有避雷針的有效防護(hù)區(qū)域之外，這種情況下應(yīng)該在天線的反面安裝符合防雷標(biāo)準(zhǔn)的避雷針，或直接在天線主反射面上單獨(dú)焊接一個(gè)長度約為2.5m，直徑約0.02m的避雷針，材料應(yīng)該選擇鍍鋅的圓鋼，頂部成針狀5) 衛(wèi)星廣播電視接收系統(tǒng)中，天線、饋源、高頻頭、衛(wèi)星接收機(jī)、電視機(jī)等部件用電纜和接插件連接過程中，做好防雨、防漏、匹配工作，

8、確保最大功率輸出，在節(jié)目接收過程中不應(yīng)有黑屏、馬賽克等誤碼現(xiàn)象雨衰、日凌等因素除外。6) 高頻頭到前端機(jī)房的饋線應(yīng)固定綁扎好，防止被風(fēng)刮斷。3.天線的安裝與調(diào)試步驟1) 將天線安裝在天線的基礎(chǔ)上之前，應(yīng)確保組裝天線過程不應(yīng)產(chǎn)生變形。2) 正確地安裝好饋源，確保饋源位于反射面的焦點(diǎn)處。3) 接收線極化波時(shí)垂直與水平極化，則要調(diào)整好極化角，調(diào)整過程中，注意位于接收地點(diǎn)西南方向的衛(wèi)星與位于接收地點(diǎn)東南方向的衛(wèi)星的極化角調(diào)整方向是完全不同的，以前饋天線為例，從饋源向反射面看，在接收正南方向的衛(wèi)星時(shí)，饋源法蘭盤的窄邊代表了天線的極化方向；在接收西南方向的衛(wèi)星時(shí)接收地點(diǎn)的經(jīng)度大于衛(wèi)星的經(jīng)度，需要將饋源逆時(shí)

9、針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)極化角；而接收東南方向的衛(wèi)星時(shí)接收地點(diǎn)的經(jīng)度小于衛(wèi)星的經(jīng)度，需要將饋源源順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)極化角。4) 在天線、饋源、高頻頭安裝完畢后，可由高頻頭輸出的饋線聯(lián)接到天線下面的臨時(shí)系統(tǒng)，現(xiàn)在大部分的衛(wèi)星接收機(jī)都有信號(hào)場強(qiáng)指示，事先確定好一個(gè)衛(wèi)星節(jié)目，所需參數(shù)舉例如下,并在衛(wèi)星接收機(jī)調(diào)整好各項(xiàng)參數(shù)，在顯示器上指示衛(wèi)星場強(qiáng)。下一步調(diào)整天線的仰角與方位角。節(jié)目衛(wèi)星下行頻率本振極化方向符號(hào)率糾錯(cuò)率湖南衛(wèi)視亞洲3S4082 MHz5150 MHzH或V4420Mbps3/45) 天線仰角和方位角確實(shí)定：為了將接收天線對(duì)準(zhǔn)廣播衛(wèi)星，在每一個(gè)衛(wèi)星接收地點(diǎn)都要確定該點(diǎn)接收天線的仰角和方位角。仰角和方位角可以

10、有很多現(xiàn)成資料直接查詢得到。也可以通過公式計(jì)算的方式得到，下面介紹用矢量代數(shù)法計(jì)算仰角和方位角的計(jì)算公式，具體過程可參考其它資料。a) 接收天線仰角 EL 注：為接收地點(diǎn)的緯度，經(jīng)度為,衛(wèi)星的經(jīng)度為，接收地點(diǎn)與衛(wèi)星的經(jīng)度差稱為相對(duì)經(jīng)度，b) 接收天線的方位角AZTan AZ=tan/sin，南：AZ=，西：AZ=，東：AZ=-l 天線的仰角由所接收節(jié)目的衛(wèi)星來確定，并通過查表或計(jì)算得出具體數(shù)值，假設(shè)能在天線上找到一個(gè)與天線口面平行的平面，利用普通的量角器就可以方便地確定出天線的實(shí)際仰角，如下列圖所示，分別為前饋天線和偏饋天線的仰角確定方法。l 天線方位角確實(shí)定：有二種情況a) 以正北為，順時(shí)針

11、轉(zhuǎn)動(dòng)，如亞洲3S的衛(wèi)星方位角為。b) 以正南為，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)偏西為正，如亞洲3S的衛(wèi)星方位角為，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)偏東為負(fù)。6) 此時(shí)觀察衛(wèi)星接收機(jī)輸出的信號(hào)場強(qiáng)指示，并以確定的方位角左右轉(zhuǎn)動(dòng)天線，直到信號(hào)場強(qiáng)指示值最高。這樣天線的調(diào)整工作就算好了，拆除臨時(shí)接收系統(tǒng)，將高頻頭引下線連接好，并綁扎固定，在接頭處上好防雨膠帶，這樣衛(wèi)星接收系統(tǒng)就算調(diào)試好了。衛(wèi)星天線系統(tǒng)的日常維護(hù)1. 保持饋源和反射面的清潔，不要讓饋源進(jìn)水、結(jié)冰，不要讓反射面積水、積雪或讓其它雜物覆蓋，否則衛(wèi)星信號(hào)將受到一定程度的衰減，影響衛(wèi)星信號(hào)的接收。2. 接收Ku波段的數(shù)字衛(wèi)星廣播時(shí)，要注意雨衰對(duì)衛(wèi)星接收的影響，下大雨時(shí)，Ku波段的信號(hào)

12、影響較C波段的嚴(yán)重，甚至信號(hào)中斷。適當(dāng)?shù)丶哟蠼邮仗炀€的口徑可以在一定程度上減輕雨衰的影響，但是不可能根本解決雨衰的問題。3. 每年的春分前和秋風(fēng)后會(huì)發(fā)生日凌現(xiàn)象，此時(shí)前端機(jī)房所接收的衛(wèi)星信號(hào)將出雪花、馬賽克、黑屏現(xiàn)象，因此值班人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐娜樟栌绊憰r(shí)間，在日凌結(jié)束后，對(duì)未恢復(fù)信號(hào)的數(shù)字衛(wèi)星接收重新開機(jī)。4. 除了以上的維護(hù)外，應(yīng)每周檢查衛(wèi)星接收機(jī)場強(qiáng)指示，每月檢查衛(wèi)星接收天線的接收方向和加固情況，每個(gè)季度對(duì)接收天線進(jìn)行全面性能檢查和維護(hù)。知識(shí)拓展：數(shù)字衛(wèi)星廣播的發(fā)展方向從C波段逐步向Ku波段過渡：C波段衛(wèi)星的下行頻率為3.74.2GHz，雖然其技術(shù)成熟，但同時(shí)也是地面微波所用的波段，因此衛(wèi)星

13、接收站易受地面微波干擾，同時(shí)上行地球站的選址較嚴(yán)格。另外，C波段通信衛(wèi)星下行波束寬、覆蓋面大，到達(dá)地面的信號(hào)功率密度較小，加之頻率較低，為到達(dá)良好的廣播電視接收效果，地面接收天線口徑需34.5m以上。而Ku波段的下行信號(hào)使用12 GHz，該波段波長短，下行波束窄，可使用小口徑天線接收Ku波段傳送的廣播電視信號(hào)。采用Ka波段：Ka波段的頻率范圍為26.5-40GHz,其段內(nèi)的電波波長約在1.5cm左右，所以接收天線的口徑可以更小，更有利于直播衛(wèi)星業(yè)務(wù)的推廣。本振頻率本振頻率由本振電路產(chǎn)生，它產(chǎn)生的高頻電磁波與所接收的高頻信號(hào)混合而產(chǎn)生一個(gè)差頻，這個(gè)差頻就是中頻。當(dāng)本振頻率高于信號(hào)頻率時(shí)本振頻率比

14、信號(hào)頻率高一個(gè)中頻，稱為高本振，而當(dāng)本振頻率低于信號(hào)頻率時(shí)本振頻率比信號(hào)頻率低一個(gè)中頻就稱為低本振。由于本振頻率不容易作得很高，因此Ku波段高頻頭多采用低本振，而C波段的高頻頭多采用高本振。高本振和低本振比較而言，高本振抗干擾能力較強(qiáng)，也加之C波段和通信頻段共用更易受到干擾，而Ku波段屬于衛(wèi)星廣播電視專用的頻段相對(duì)而言干擾少一些。由于C波段和Ku波段高頻頭輸出的頻率都在衛(wèi)星接收機(jī)第一中頻范圍之內(nèi)，所以才使C波段和Ku波段衛(wèi)星接收機(jī)兼容成為可能。接收C波段時(shí)，由于C波段的下行頻率在3700 4200MHz，高頻頭本振頻率都相同為5150MHz，所以接收C波段時(shí)都使用本振相同的高頻頭?，F(xiàn)在C波段的

15、下行頻率已從原來3700MHz擴(kuò)展為3400MHz，相應(yīng)的頻帶也由原來的500MHz帶寬擴(kuò)展到800MHz。因此在C波段內(nèi)接收時(shí)，也存在選擇高頻頭接收頻率范圍的問題，應(yīng)選擇所接收頻道的下行頻率在高頻頭接收范圍之內(nèi)。雙本振高頻頭，這種雙本振高頻頭具有兩個(gè)本振，一個(gè)本振是5150MHz，另一個(gè)本振是5750MHz，這兩個(gè)本振對(duì)水平、垂直極化信號(hào)分別處理。在 37004200MHz范圍內(nèi)的兩個(gè)極化信號(hào)就被分別差出9501450MHz5150一4200=950；51503700=1450和15502050MHz 5750-4200=1550；57503700=2050互不重疊的中頻頻率，而可以在同一根

16、電纜中傳送給衛(wèi)星接收機(jī)，配合寬帶9502050MHz衛(wèi)星接收機(jī)，就可以同時(shí)接收。在工程上接收同一顆衛(wèi)星的兩種極化信號(hào)無須同時(shí)使用二個(gè)單極化高頻頭(雙極化饋源上安裝兩個(gè)單極化高頻頭，只用這一個(gè)高頻頭便可把兩種極化信號(hào)同時(shí)接收下來，再配以適當(dāng)?shù)墓Ψ制骱托l(wèi)星接收機(jī)，便可有不同極化的信號(hào)同時(shí)輸出Ku波段頻率高，下行頻率范圍在10.712.75GHz之間，帶寬達(dá)2.05GHz，這比C波段帶寬寬4倍。為了制造容易又能保證指標(biāo)的Ku高頻頭選用了低本振，這樣就降低了制造難度，又由于Ku頻帶寬，選用一個(gè)本振頻率很難做到Ku波段全都適用，而采用縮小頻帶范圍在不同的頻帶范圍設(shè)置不同的本振頻率。目前市場上常見到的本振

17、頻率有9.75GHz、10.6GHz、10.75GHz、11.25GHz，11.3GHz等。極化波頻率復(fù)用。電磁波在空間傳播時(shí)，其電場矢量的瞬時(shí)取向稱為極化。通常用電場強(qiáng)度矢量端點(diǎn)隨著時(shí)間在空間描繪出的軌跡來表示電磁波的極化。極化方式有兩類：一種是線極化，一種是圓極化。其中在線極化方式下又分為水平極化和垂直極化，圓極化方式下又分左旋圓極化和右旋圓極化。當(dāng)電場強(qiáng)度方向垂直于地面時(shí)，此電波就稱為垂直極化波；當(dāng)電場強(qiáng)度方向平行于地面時(shí)，此電波就稱為水平極化波。假設(shè)電場矢量在空間描出的軌跡為一個(gè)圓，即電場矢量是圍繞傳播方向的軸線不斷地旋轉(zhuǎn)，則稱為圓極化波。通常，全球波束和板球波束采用圓極化方式，而服務(wù)

18、局部區(qū)域的波束則往往采用線極化方式。因?yàn)閺V播衛(wèi)星一般是服務(wù)于特定區(qū)域的，所以廣播衛(wèi)星大多采用線極化方式。DVB-S、DVB-S2：數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。DVB-S方式，就是符合歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)ETS300412的數(shù)字衛(wèi)星廣播方式(由ESTI歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)制定的)。DVB-S2是由JTC聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)制定的。DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)是在DVB-S的基礎(chǔ)上開發(fā)的。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，詳細(xì)描述了數(shù)字衛(wèi)星廣播中數(shù)字信號(hào)的信源編碼、信道編碼方式、和調(diào)制方式。DVB-S對(duì)信源的格式有嚴(yán)格的規(guī)定，即MPEG TS流，而DVB-S2則靈活得多，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種數(shù)據(jù)輸入格式的支持，擴(kuò)展性大為增強(qiáng)。DVB-S2支持包括MPEG-2、MPE

19、G-4、MPEG-4AVCH.264、WM9在內(nèi)的多格式信源編碼格式及IP、ATM在內(nèi)的多種輸入流格式。作為當(dāng)前信道編碼和信源編碼的最新成果，DVB-S2和MPEG-4AVCH.264的結(jié)合頗受業(yè)界矚目。與DVB-S采用單一的QPSK調(diào)制方式相比，DVB-S.2有更多的選擇，即QPSK、8PSK、16APSK、32APSK。對(duì)于廣播業(yè)務(wù)來說，QPSK和8PSK均為標(biāo)準(zhǔn)配置，而16APSK、32APSK是可選配置。與DVB-S相比，在相同的傳輸條件下，DVB-S2提高傳輸容量約30%以上，同樣的頻譜效率下可得到更強(qiáng)的接收效果。衛(wèi)星條件接收在發(fā)送端，利用某個(gè)密鑰(key)將所要傳送的節(jié)目信息進(jìn)行加

20、擾，使其隨機(jī)化。這樣，普通的接收機(jī)在接收到?jīng)]有恢復(fù)這些加擾后的節(jié)目比特流之前，是無法正常觀看節(jié)目的。在傳輸加擾后的節(jié)目比特流之前，將加擾所使用的密鑰進(jìn)行加密，然后提前將其傳送給機(jī)頂盒的CA組件。在接收端，機(jī)頂盒的CA組件從比特流的特殊位置中將加密后的密鑰取出，通過特殊算法將其解密恢復(fù)原始的密鑰信息，對(duì)接收到的加擾節(jié)目信息進(jìn)行解擾，恢復(fù)出正常的節(jié)目信息，就可以收看了。在實(shí)際的應(yīng)用中，密鑰的產(chǎn)生、數(shù)量及變換的頻率是不定的，完全取決于節(jié)目的提供者。(1)加擾與解擾為了使訂戶能得到相應(yīng)的服務(wù)，要對(duì)傳輸碼流進(jìn)行加擾，其過程就是在發(fā)送端將原始信息由偽隨機(jī)序列進(jìn)行實(shí)時(shí)擾亂控制，偽隨機(jī)序列的產(chǎn)生則由控制字發(fā)生器來進(jìn)行控制。接收端也有一個(gè)和發(fā)送端結(jié)構(gòu)相同的偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器，只要收發(fā)兩端間的序列同步即用同一個(gè)初始值啟動(dòng)，接收端的偽隨機(jī)序列解擾序列就可用來將加擾信息恢復(fù)為原始信息，為了到達(dá)同步要求，必須由發(fā)送端向接收端發(fā)送一個(gè)去同步偽隨機(jī)序列的起始控制字是一個(gè)隨機(jī)數(shù)。起始控制字(cw)作為解擾密鑰使用。(2)控制字加密與傳輸控制有條件接收的核心是控制字cw加密與傳輸?shù)目刂啤Ｔ诓捎肕PEG-2標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視系統(tǒng)中，與節(jié)目流有條件接收系統(tǒng)相關(guān)的有兩個(gè)數(shù)據(jù)流：授權(quán)控制信息ECM和授權(quán)管理信息EMM。由業(yè)務(wù)