第7章衛(wèi)星系統(tǒng)概述

1第7章衛(wèi)星通信概述張威2衛(wèi)星通信的提出

1945年，英國物理學(xué)家克拉克普在《無線電世界》雜志上發(fā)表題為《地球以外的中繼》的文章，預(yù)言人類能夠利用在赤道上空同步軌道上運行的衛(wèi)星實現(xiàn)遠距離的通信。

在一顆通信衛(wèi)星天線的波束所覆蓋的地域內(nèi)，各個地球站之間都可以通過衛(wèi)星中繼轉(zhuǎn)發(fā)信號，實現(xiàn)通信。例如，當(dāng)某地的地球站要和另一地區(qū)的地球站通信時，該站將無線電信號發(fā)射給衛(wèi)星，衛(wèi)星將收到的信號進行放大、頻率變換等處理后再轉(zhuǎn)發(fā)給另一地球站，于是就建立起該站和另一地球站之間的通信聯(lián)系。

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一顆距地球表面36000km（距地心42000km）遠的同步通信衛(wèi)星，其天線波束覆蓋地域（即對地面的視區(qū)）超過地球表面的42.4％，只需要把3顆相隔120°的同步衛(wèi)星送上天，就可以實現(xiàn)除南北極之外的全球通信。衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，在兩個或多個地球站之間進行的通信。它是宇宙通信形式之一。

4靜止衛(wèi)星的軌道位置示意圖

地球的平均半徑約為6378公里，靜止衛(wèi)星的軌道高度約為35786公里，軌道半徑約為42,164公里。從靜止衛(wèi)星看地球，地球的角直徑約為17.4度。5靜止衛(wèi)星的覆蓋范圍示意圖

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三條綠線分別對應(yīng)東經(jīng)105.5度衛(wèi)星的0度、15度、及30度仰角服務(wù)區(qū)。圖中的0度仰角服務(wù)區(qū)表明靜止衛(wèi)星只能覆蓋到南北緯大約80度處，南北兩極附近的高緯度地區(qū)并不在靜止衛(wèi)星的服務(wù)區(qū)內(nèi)。由15度仰角服務(wù)區(qū)的經(jīng)度覆蓋范圍大致有140度可知，只需軌位間隔約為120度的三顆靜止衛(wèi)星，就可以覆蓋南北緯70度以下的絕大部分地球表面。

78衛(wèi)星通信定義

衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電信號，在兩個或多個地球站之間進行的通信。這里地球站是指設(shè)在地球表面(包括地面、海洋和大氣中)的無線電通信站。而用于實現(xiàn)通信目的的這種人造衛(wèi)星叫作通信衛(wèi)星。9我國衛(wèi)星通信發(fā)展?fàn)顩r

“東方紅1號”人造衛(wèi)星的發(fā)射成功，開了我國衛(wèi)星通信事業(yè)的先河。1984年4月8日，我國成功地發(fā)射了第一顆試驗同步通信衛(wèi)星。1986年2月1日，我國第一顆實用同步通信衛(wèi)星發(fā)射成功，取名為STW，又叫“東方紅2號”，向全國傳送15套廣播節(jié)目。1988年3月7日、12月22日、1990年2月4日，我國又分別成功地發(fā)射了名為“東方紅2號甲”的同步通信衛(wèi)星。

10衛(wèi)星通信的特點1、通信距離遠。一顆同步通信衛(wèi)星的無線電波束，可以覆蓋地球表面積的42.4％。覆蓋區(qū)內(nèi)成千上萬公里的距離，經(jīng)衛(wèi)星“一跳”可及，最遠的通信距離可達13000Km。通信不受地理條件的限制（如山河海洋的阻隔），也不受自然災(zāi)害（如洪澇災(zāi)害、地震災(zāi)害等）和人為事件的影響。

112、通信質(zhì)量高。這首先是因為通常經(jīng)過衛(wèi)星一跳就可以把信息傳送到對方，不像微波接力通信那樣要經(jīng)過眾多的中繼站而不可避免地引入噪聲；其次，無線電波主要在外層空間傳播，所受大氣折射和地面反射影響較小，有較好的傳播特性。123、覆蓋面積大，可進行多址通信。許多其它類型的通信手段常常是只能實現(xiàn)點對點通信。而衛(wèi)星通信，由于它是大面積覆蓋，因而只要是在衛(wèi)星天線波束的覆蓋區(qū)域內(nèi)都可設(shè)置地球站，共用同一顆衛(wèi)星在這些地球站間進行雙邊或多邊通信，或者說多址通信。134、通信頻帶寬、傳輸容量大。這是由于衛(wèi)星通信通常都是使用300MHz以上的微波頻段，因而可用頻帶寬。目前，衛(wèi)星帶寬已達到3000MHz以上，一顆衛(wèi)星的通信容量已可達到30000路電話，并可同時傳輸3路彩色電視以及數(shù)據(jù)等其它信息。145、機動靈活。衛(wèi)星通信不僅能作為大型固定地球站之間的遠距離干線通信，而且可以在車載、船載、機載等移動地球站間進行通信，甚至還可以為個人終端提供通信服務(wù)。15衛(wèi)星通信的不足

衛(wèi)星通信具有廣播特性。一般來講較易被竊聽。因此必須采取密措施。保密主要從防竊聽和信息加密兩方面考慮。(1)防竊聽。雖然衛(wèi)星通信比有線通信較易被竊聽，但采用先進的技術(shù)體制也能起到防止竊聽的作用。例如利用衛(wèi)星信道時延長的特點，采用跳頻技術(shù)；利用衛(wèi)星信道頻帶寬的特點，采用擴頻技術(shù)；利用衛(wèi)星天線有多種覆蓋的特點，采用點波束天線，使衛(wèi)星轉(zhuǎn)信能量集中在某一特定工作地區(qū)。16(2)信息加密

對于現(xiàn)代偵聽技術(shù)來說，防竊聽已不足以解決通信保密問題，即便是地下電纜、海纜通信，也不能有效地防止竊聽。所以，通信保密的重點應(yīng)是信息加密?，F(xiàn)代數(shù)字通信及計算機技術(shù)為信息加密提供了技術(shù)條件。衛(wèi)星通信信道穩(wěn)定，不論距離遠近均可直達通信，便于傳輸同步數(shù)字加密信息。所以，為保密起見，衛(wèi)星通信可選用數(shù)字通信體制及數(shù)字加密技術(shù)。17衛(wèi)星通信發(fā)展的回顧

早在1945年10月，英國空軍雷達軍官阿瑟·克拉克在《無線電世界》發(fā)表了《地球外的中繼站》一文。大約20年之后，這一設(shè)想變成現(xiàn)實。衛(wèi)星通信的發(fā)展過程，大致經(jīng)歷了以下幾個階段:1、20世紀40年代提出構(gòu)想及探索2、20世紀50年代進入試驗階段3、20世紀60年代中期衛(wèi)星通信進入實用4、20世紀70年代初期衛(wèi)星通信進入國內(nèi)通信5、20世紀80年代VSAT問世6、20世紀90年代衛(wèi)星通信進入個人通信階段

181、20世紀40年代提出構(gòu)想及探索1945年10月，英國科學(xué)家阿瑟·克拉克發(fā)表文章，提出利用同步進行全球無線電通信的科學(xué)設(shè)想。最初利用月球反射進行探索試驗以進行通信。但由于回波信號弱、時延長、提供通信時間短、帶寬窄、失真大等缺點，因此沒有發(fā)展前途。192、20世紀50年代進入試驗階段

1957年10月，第一顆人造地球衛(wèi)星上天后，衛(wèi)星通信的試驗很快就轉(zhuǎn)人利用人造地球衛(wèi)星試驗階段。主要試驗項目是有源無源衛(wèi)星試驗和各種不同軌道衛(wèi)星試驗。試驗證明：

(1)無源衛(wèi)星不可取。主要缺點是無源衛(wèi)星要求地面大功率發(fā)射和高靈敏接收，通信質(zhì)量差，不宜寬帶通信，衛(wèi)星反射體面積要大，且受流星撞擊干擾，衛(wèi)星只能是低軌道等。1964年后，無源衛(wèi)星試驗宣告終止。

(2)通過對各種軌道高度的有源通信衛(wèi)星的試驗，證明了高空軌道特別是同步定點軌道對于遠距離、大容量、高質(zhì)量的通信最有利。所以，試驗及試用逐步集中到同步定點衛(wèi)星方面。203、20世紀60年代中期衛(wèi)星通信進入實用

1965年4月，西方國家財團組成的“國際衛(wèi)星通信組織”把第一代“國際通信衛(wèi)星”(INTELSAT-1，簡記為IS-1，原名“晨鳥”)射入靜止同步軌道，正式承擔(dān)國際通信業(yè)務(wù)。兩周后，蘇聯(lián)也成功地發(fā)射了第一顆非同步通信衛(wèi)星“閃電-1”，進入傾角為650、遠地點為40000km、近地點為500km的準(zhǔn)同步軌道(運行周期12小時)，對其北方、西伯利亞、中亞地區(qū)提供電視、廣播、傳真和一些電話業(yè)務(wù)。這標(biāo)志著衛(wèi)星通信開始進入實用階段。213、20世紀60年代中期衛(wèi)星通信進入實用1965年成立的國際通信衛(wèi)星組織INTELSAT。相繼發(fā)射了IS-1，IS-Ⅱ，IS-Ⅲ通信衛(wèi)星。一些國家建成了一批地球站，初步構(gòu)成了國際衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，開拓了國際衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。限于當(dāng)時技術(shù)條件，地球站設(shè)備十分龐大，采用30m口徑的大型天線、幾千瓦速調(diào)管發(fā)射機、致冷參量放大器接收機，建設(shè)一座地球站耗資巨大。224、20世紀70年代初期衛(wèi)星通信進入國內(nèi)通信1972年加拿大首次發(fā)射了國內(nèi)通信衛(wèi)星ANIK，率先開展了國內(nèi)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)，取得了明顯的規(guī)模經(jīng)濟效益。地球站開始采用21m、18m、10m等較小口徑天線，用幾百瓦級行波管發(fā)射機、常溫參量放大器接收機，使地球站向小型化邁進一大步，成本也大為下降。此間還出現(xiàn)了海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)，通過大型岸上地球站轉(zhuǎn)接，為海運船只提供了通信服務(wù)。235、20世紀80年代VSAT問世

VSAT(VerySmallApertureTerminal)衛(wèi)星通信系統(tǒng)問世，衛(wèi)星通信進入了一個突破性的發(fā)展階段。VSAT是集通信、電子、計算機技術(shù)于一體的、固態(tài)化、智能化的小型無人值守的地球站。一般C頻段VSAT站的天線口徑約3m，Ku頻段為1.8m，1.2m或更小?？梢园堰@種小站建在用戶的樓頂上或就近地方直接為用戶服務(wù)。VSAT技術(shù)的發(fā)展，為大量專業(yè)衛(wèi)星通信網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，開創(chuàng)了衛(wèi)星通信應(yīng)用發(fā)展的新局面。24附錄：衛(wèi)星通信的分類按照業(yè)務(wù)劃分：固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)（FSS,FixedSatelliteService）廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)（BSS,BroadcastingSatelliteService）移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)（MSS,MobileSatelliteService）按照工作頻段劃分：L頻段：1-2GHz，移動通信、聲音廣播S頻段：2-3GHz，移動通信、圖像廣播

C頻段：4-6GHz，固定通信、聲音廣播X頻段：7-8GHz，固定通信（通常用于政府和軍方業(yè)務(wù)）

Ku頻段：10-14GHz，固定通信、電視直播Ka頻段，

17-31GHz，固定通信、移動通信

25按照軌道高度劃分：低軌（LEO），軌道高度低于5000公里中軌（MEO），軌道高度在5000--20000公里高軌（HEO），軌道高度高于20000公里按照軌道類型劃分：形狀——圓軌道與橢圓軌道傾角——赤道軌道、傾斜軌道、極軌道對地靜止軌道（GEO）——在赤道平面上的圓軌道，軌道高度約為36000公里26按照轉(zhuǎn)發(fā)器類型劃分：透明信道：又稱彎管式（bendpipe），不對收自地面的信號作解調(diào)處理，經(jīng)過變頻后直接轉(zhuǎn)發(fā)回地面。星上處理：對收自地面的信號作解調(diào)和交換處理、以及變頻和波束選擇后，再轉(zhuǎn)發(fā)回地面。存儲轉(zhuǎn)發(fā)：暫時存儲收自地面的信號，在特定的時間和地點回傳給地面，通常用于低軌小衛(wèi)星。7.1衛(wèi)星電視廣播頻道7.1.1全球范圍衛(wèi)星廣播的頻段分配7.1.2衛(wèi)星電視頻道的劃分7.1.3亞太地區(qū)上空主要電視廣播衛(wèi)星分布情況7.1.4我國上空部分數(shù)字衛(wèi)星電視節(jié)目表7.1.5在我國可收到的衛(wèi)星電視廣播7.1.1全球范圍衛(wèi)星廣播的頻段分配1979年世界無線電管理會議對衛(wèi)星廣播的頻段進行了分配，共分6個頻段;三個電視區(qū)。衛(wèi)星電視廣播分3個區(qū)：第一區(qū)包括歐洲，非洲，蒙古，土耳其，阿拉伯半島；第二區(qū)包括美洲，第三區(qū)包括亞洲，大洋洲。我國屬于第三區(qū)域，應(yīng)該是用12GHz頻帶的衛(wèi)星廣播。第三區(qū)頻道分配如圖：

在L、S、Ku、Ka(213)、Q(42)、85六個頻段中，L波段的傳輸損耗最小、覆蓋面大，地面接收機最簡單且價格便宜。但其缺點是頻帶窄，不利于傳送多路信號，而且該波段正處于地面UHF電視頻道內(nèi)，容易與地面電視相互干擾；國際電聯(lián)也規(guī)定我國不使用該波段。S波段天線有效開口截面積要小些，為了避免干擾，需要控制地面功率通量密度，使之只能分集接受。K波段天線有效開口截面積更小，電波傳播的損失及雨致衰減更大，但拋物面天線的增益也更高。我國決定采用K波段作為衛(wèi)星電視廣播頻段。參照書表3.1.17.1.2衛(wèi)星電視頻道的劃分1.模擬衛(wèi)星電視頻道的劃分

相鄰頻道間隔：19.18MHz(也有采用20MHz)

上沿保護帶為：11MHz

下沿保護帶為：14MHzKu頻段中心頻率計算：

fn=11708.30+19.18N(MHz)C頻段中心頻率計算：fn=3708.30+19.18N(MHz)Ku頻段的頻率范圍：11.7~12.2GHz,24個電視頻道

C頻段的頻率范圍：3.7~4.2GHz,24個電視頻道2.數(shù)字衛(wèi)星電視頻道的劃分

(1)頻分多路方式：單路單載波方式（SCPC）,每頻道帶寬5~7MHz(2)時分多路方式：多路單載波方式（MCPC）,帶寬（36MHz,54MHz,72MHz),復(fù)用頻道數(shù)2~10個。參考書上表3.1.2與表3.1.37.1.3亞太地區(qū)上空主要電視廣播衛(wèi)星分布情況

亞太地區(qū)上空電視廣播分布情況亞太地區(qū)上空C、Ku頻道主要電視廣播衛(wèi)星分布情況。請參看書表3.1.4與表3.1.57.1.4我國上空部分數(shù)字衛(wèi)星電視節(jié)目表請參看書表3.1.6

7.1.5在我國可收到的衛(wèi)星電視廣播請參看書表3.1.77.2數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)7.2.1衛(wèi)星廣播電視衛(wèi)星的軌道位置7.2.2上行發(fā)射機或星載轉(zhuǎn)發(fā)器的組成7.2.3數(shù)字衛(wèi)星電視地面接收站7.2.4家用數(shù)字衛(wèi)星電視接收機7.2.5國際衛(wèi)星數(shù)字電視廣播參數(shù)7.2.1衛(wèi)星廣播電視衛(wèi)星的軌道位置廣播衛(wèi)星位于地球上空35860km的圓形軌道，他的運行周期T=24小時，同步衛(wèi)星。要實現(xiàn)全球電視廣播，起碼要三顆衛(wèi)星，從衛(wèi)星向地球引兩條切線，切線間的夾角約為17.34度，其電視廣播的邊界對地心夾角為152度。衛(wèi)星電視廣播的覆蓋范圍與衛(wèi)星高度h、地面接收站可接受電視信號的最低仰角θ的關(guān)系：r:地球半徑h:衛(wèi)星高度θ:天線最低仰角β:覆蓋范圍中心角最大傳輸延遲時間：7.2.2上行發(fā)射機或星載轉(zhuǎn)發(fā)器的組成1.數(shù)字衛(wèi)星上行站向衛(wèi)星發(fā)射信號的發(fā)射機叫上行發(fā)射機，多套數(shù)字電視、音頻信號經(jīng)節(jié)目流復(fù)用后再送入傳輸流復(fù)用，在傳輸流復(fù)用中進行加擾或能量擴散，信道糾錯編碼、數(shù)據(jù)交織及QPSK數(shù)字調(diào)治，然后經(jīng)上變頻和功放送入拋物面天線發(fā)到衛(wèi)星。如圖3.2.3數(shù)字衛(wèi)星上行站2.星載轉(zhuǎn)發(fā)器(1)直接變頻式轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理直接變頻式轉(zhuǎn)發(fā)器如圖所示。上行信號f1

經(jīng)低噪放大后送入變頻器，變?yōu)閒2在進行功率放大，被放大后的信號經(jīng)雙工器送入衛(wèi)星拋物面天線，在向地面下行。(2)二次變頻式轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理上行C:6GHzKU:14GHz下行C:4GHzKU:12GHz星載轉(zhuǎn)發(fā)器的原理方框圖如圖，圖中f2信號是上行頻率，經(jīng)放大后由下變頻器變?yōu)橹蓄lf3，將f3信號放大后再經(jīng)上變頻器變?yōu)橄滦蓄l率f4。可見星載轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)接方式就像地面微波中繼站中的中頻轉(zhuǎn)接方式。7.2.3數(shù)字衛(wèi)星電視地面接收站數(shù)字衛(wèi)星電視地面接收站如圖，它對信號的處理是與數(shù)字衛(wèi)星電視發(fā)射機相反的過程。7.2.4家用數(shù)字衛(wèi)星電視接收機1.采用第二中頻的調(diào)諧解調(diào)器電路電子調(diào)諧器的主要功能是從第一中頻信號中選出所要接受的某一衛(wèi)星電視頻道的頻率，并將它變換成第二中頻或零中頻信號輸出。有兩種方式：一種是采用第二中頻的電路形式，另一種是零中頻的電路形式。2.零中頻的調(diào)諧解調(diào)器電路框圖采用零中頻方案的調(diào)諧解調(diào)器電路結(jié)構(gòu)框圖如圖。它節(jié)省了中頻處理電路和聲表面波濾波器等單元，從而簡化了電路、降低了成本。以下為我國曾實驗過的數(shù)字衛(wèi)星廣播電視數(shù)據(jù)格式名稱質(zhì)量等放顯示分辨率典型視頻碼率(Mbit/s)LDTV家用級VCD質(zhì)量約300線1.15SDTV專業(yè)級廣播質(zhì)量約400線4~5SDTV廣播級演播室質(zhì)量500線以上8~9檔次和等級

用途圖像格式數(shù)碼率上限值MF@LLLDTV352*2884MF@MLSDTV720*57615MF@H1440LEDTV1440*115260MF@HLHDTV1920*115280類別凈碼率（Mbit/s）實際碼率（Mbit/s）視頻55.112音頻（4聲道）0.5120.544圖文電視（22行/幀）0.2050.338數(shù)據(jù)0.01920.0192PSI碼0.0300.030總碼率5.76626.05127.2.5國際衛(wèi)星數(shù)字電視廣播參數(shù)國外數(shù)字衛(wèi)星電視廣播參數(shù)如下0dBuV

德DW（Mbit/s）

法MCM（Mbit/s）

法TV5（Mbit/s）意大利RAI（Mbit/s）西班牙TVE（Mbit/s）86666音頻0.2560.1920.2560.2560.192數(shù)據(jù)00000PSI0.0070.0070.0060.0050.005總碼率8.56.396.456.456.397.4數(shù)字衛(wèi)星電視接收7.4.1數(shù)字衛(wèi)星電視接收機的基本組成7.4.2幾種常見的整機結(jié)構(gòu)方案7.4.3各部分電路分析7.4.4主要芯片介紹7.4.1數(shù)字衛(wèi)星電視接收機的基本組成數(shù)字衛(wèi)星電視接收機包括室外拋物面天線、室外高頻頭、室內(nèi)高頻調(diào)頻器、室內(nèi)數(shù)字視音頻解壓縮設(shè)備等4部分組成，如圖：數(shù)字衛(wèi)星電視接收機由室外接收下來的信號送入室外高頻頭進行低噪聲放大、混頻、送出950~2150MHz的第一中頻信號，然后由射頻電纜送到室內(nèi)調(diào)諧器，最后送到音、視頻解碼器。室內(nèi)數(shù)字接收單元，在有些場合也稱為綜合接收解碼器等。其基本功能是將室外單元通過射頻電纜傳送下來的第一中頻信號（950~2150MHz），經(jīng)本機變換器處理后輸出視頻和音頻信號，提供給用戶的電視機，監(jiān)視器或其他調(diào)制轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。從信號的處理過程看，數(shù)字衛(wèi)星電視接收機的信號處理流程剛好與相應(yīng)發(fā)射系統(tǒng)的信號的處理過程相反。虛線框表示室內(nèi)調(diào)諧器部分，它包括模擬調(diào)諧解調(diào)電路，雙路A/D變換器，數(shù)字解調(diào)器，信通解碼器等。（1）室內(nèi)調(diào)諧選臺器。其主要功能是從室外單元通過射頻電纜送來的第一中頻信號中選出所要接受的某一衛(wèi)星電視頻道的頻率，并將它變桓成零中頻信號輸出。所謂的零中頻方案，就是在混頻時，使本機振蕩器的輸出頻率與輸入信號頻率相同，從而使混頻電路的輸出信號為零中頻的基帶信號。該基帶信號可直接送到后面的數(shù)字解調(diào)和解碼電路進行處理。其最大的好處是節(jié)省了中頻處理電路和聲表面波濾波器等單元，從而簡化了電路、降低了成本。零中頻的調(diào)諧解調(diào)器電路框圖如圖3.4.3。（2）信道解調(diào)和解碼。該模塊對應(yīng)于發(fā)射系統(tǒng)的信道編碼模塊，其功能是對輸入的零中頻的模擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并進行載頻和時鐘的恢復(fù)，校正在模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的抽樣誤差，產(chǎn)生正確的抽樣值。該模塊的另一個作用是糾正傳輸過程中產(chǎn)生的誤碼，提高傳輸?shù)目煽啃?，為解多路?fù)用電路提供無誤的傳輸碼流，從而保證圖像和伴音信號的質(zhì)量。（3）解多路復(fù)用。該模塊對應(yīng)發(fā)射系統(tǒng)的多路復(fù)用模塊。它是根據(jù)傳輸碼流中所定義的特殊語法來進行解復(fù)用的。由于復(fù)用過程是分兩級進行的，故解多路復(fù)用過程也是兩個層次：先對傳送流解復(fù)用，得到獨立的節(jié)目流，接著對節(jié)目流進行解復(fù)用，分離出節(jié)目流中的視頻、音頻以及一些服務(wù)信息數(shù)據(jù)，送給信源解碼模塊。（4）信源解碼。該部分包括了視頻解壓縮和音頻解壓縮兩大部分。按照MPEG-2的解碼算法分別對壓縮的視頻碼流和音頻碼流進行解碼，從而得到正常的視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)碼流。（5）視頻編碼和音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。視頻解碼器輸出的色差信號和亮度信號是數(shù)字化的碼流，它必須經(jīng)過視頻編碼器編碼產(chǎn)生模擬的PAL或NTSC制式圖像信號，以便送給普通的模擬電視機收看。音頻解碼恢復(fù)出的信號也是數(shù)字形式，也應(yīng)通過D/A變換器將它轉(zhuǎn)化成模擬的音頻信號，送給電視機重現(xiàn)伴音（6）射頻調(diào)制器。圖中沒有給出，但應(yīng)放在音、視頻信號輸出之后。該模塊作用與模擬衛(wèi)星接收機的對應(yīng)模塊一樣，使不帶AV輸入端子的電視機也能收看數(shù)字衛(wèi)星電視節(jié)目。（7）32bitCPU。數(shù)字衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，各個模塊都有各自復(fù)雜的處理算法，彼此之間的數(shù)據(jù)交換十分頻繁，數(shù)據(jù)的處理和傳輸速度要求很高。因此需要采用速度快、功能強的32bitCPU。在實際的接收機中，這些模塊都由相應(yīng)的集成電路來實現(xiàn)，并通過功能強大的32bitCPU和多任務(wù)處理操作系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)和控制。7.4.2幾種常見的整機結(jié)構(gòu)方案1.三片機方案飛利浦公司發(fā)布了全部采用該公司自己芯片的數(shù)字衛(wèi)星電視接收機三片解決方案，其系統(tǒng)組成框圖如圖7.4.4，在前段，單片的數(shù)字解調(diào)和信道解碼芯片TDA8044集成了雙路模擬數(shù)轉(zhuǎn)換器，使前端的電路大為簡化。2.STMicroelectronics公司的兩片機解決方案

STMicroelectronics公司的兩片機解決方案在前端模擬解調(diào)電路上，采用了零中頻解調(diào)方案；在數(shù)字解調(diào)和信道解碼部分，采用性能更好地STv0299；與前面所介紹的各種方案不同的地方是，它將帶32bit微處理器核的解復(fù)用芯片、視音頻解碼器全部集成在一起，構(gòu)成單片的STi5500芯片。3.ST公司單片機方案單片機方案指的是高頻調(diào)諧器只能用一塊芯片，即低噪放大、模擬調(diào)諧、零中頻解調(diào)、數(shù)字調(diào)制解調(diào)、信道解碼等合成一塊芯片。采用STv0399來完成。4.富士通公司的兩片機方案富士通公司的兩片機方案的結(jié)構(gòu)圖如圖，其核心的芯片是MB87L2250，它集成了解多工復(fù)用器、MPEG視音頻解碼器和32bit為處理器控制器。數(shù)字視頻編碼器采用了ADI公司的ADV7171，音頻DAC則采用了PCM1723前端電路采用通用的一體化調(diào)諧解調(diào)解碼器，該方案在國內(nèi)市場上十分流行。7.4.3各部分電路分析1.數(shù)字解調(diào)與信道解碼電路電子調(diào)諧解調(diào)器產(chǎn)生的正交模擬I,Q兩路基帶信號，送到數(shù)字解調(diào)與信道解碼電路進行進一步的處理。數(shù)字解調(diào)與信道解碼電路的功能是將模擬I,Q基帶信號進行數(shù)字化變化后，用數(shù)字信號處理方式，進一步進行數(shù)字解調(diào)和解碼。如圖：（1）匹配濾波

接收系統(tǒng)中的一個重要的問題就是如何提高解調(diào)器輸入端的載噪比，因為提高載噪比可以降低解調(diào)后信號的誤碼率。由匹配濾波器理論知，只要發(fā)射信號頻譜與信道的頻率特性有最佳的配合，或在信道的輸出端插入一個具有某種頻率特性的濾波器而使信道和濾波器的綜合特性成為最佳，就可以提高解調(diào)輸入端的載噪比。由于信道和發(fā)射信號具有多樣性和隨機性，因此一般應(yīng)采用插入濾波器的方法，才能實現(xiàn)頻譜與綜合信道的匹配。如果發(fā)射端輸出的信號為s(t),在疊加信道加性噪聲n(t)后的輸出為v(t),則匹配濾波器的頻率特性應(yīng)為

（2）QPSK數(shù)字解調(diào)

QPSK數(shù)字解調(diào)的電路組成框圖如圖，它包括A/D轉(zhuǎn)換器、匹配濾波器、插值器、時鐘恢復(fù)電路和載頻恢復(fù)電路等。實際電路中，在模擬正交解調(diào)器中所使用的本振信號并非由接收信號中提取的相干載頻，而是有高頻定度的頻率合成器所產(chǎn)生的。這樣，由于傳輸信號的頻率偏移或接收系統(tǒng)前端的高頻頭低噪聲下變頻組建本振的偏移，在實際載頻和標(biāo)稱載頻之間必然存在頻差及相位抖動。這使得輸出的模擬基帶信號是帶有載頻誤差的信號，這樣的模擬基帶信號即使采用定時準(zhǔn)確地時鐘進行取樣判決，得到的也是數(shù)字信號也不是原來的發(fā)射端的調(diào)制信號，這樣導(dǎo)致了抽樣判決后增大了誤碼率。另外，A/D的取樣時鐘也不是從輸入信號中提取的，當(dāng)取樣時鐘與輸入的數(shù)據(jù)不同時，將不能在最佳取樣時刻進行抽樣，得到的樣值的統(tǒng)計信噪比就不是最高的，即取樣判決后的誤碼率增大。因此，在本電路中需要恢復(fù)出一個與數(shù)據(jù)同步的時鐘，來校正固定取樣所造成的樣點誤差。同時，準(zhǔn)確的定位時信息可為數(shù)字解調(diào)之后的信道糾錯解碼提供正確的時鐘。QPSK數(shù)字解調(diào)模塊實際上可消除模擬正交解調(diào)輸出中附帶的載頻偏移量，并保證抽樣判決輸出端得到最低誤碼率。（3）信道解碼

數(shù)字解調(diào)后得到的最佳取樣值，還應(yīng)該在信道解碼模塊中對傳輸過程中出現(xiàn)的誤碼進行校正，以得到誤碼率低的輸出碼流，保證