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)星接收站三個子系統(tǒng)。上行站的功能：首先對電視臺節(jié)目播控中心傳送來的信號進行基帶處理，然后進行中頻調(diào)制，形成中頻信號，其后通過上變頻和高功率放大環(huán)節(jié)，產(chǎn)生足夠強的微波信號饋送至天線上，進一步將衛(wèi)星廣播的上行信號發(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，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，通過天線將此信號轉(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，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，該信

2、號經(jīng)同軸電纜傳送到室內(nèi)一個或多個衛(wèi)星接收機，在接收機內(nèi)部，進一步產(chǎn)生第二中頻信號，經(jīng)過中放、解調(diào)、等處理，分別復原出視頻和音頻信號，作為個體接收這些信號可直接輸入電視機，而作為集體接收系統(tǒng)來說，視音頻信號則輸送到有線電視系統(tǒng)前端內(nèi)的調(diào)制器，進一步形成射頻信號，傳送到該系統(tǒng)內(nèi)的每一個用戶端。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)采用了頻率復用技術(shù)共安排了24個衛(wèi)星

3、轉(zhuǎn)發(fā)器，每個轉(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波段信號的下行頻率，轉(zhuǎn)換成第一中頻9502150MHZ，通過饋線輸送到機房。高頻頭的供電通常是由衛(wèi)星接收機來提供的直流電壓，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：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、解復用、MPEG-2解壓縮和PAL編碼形成全電視信號等功能，對

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平均分配幾路，提供應(yīng)各個衛(wèi)星接收機，2對各個衛(wèi)星接收機進行比較有效的隔離，盡量減少各個接收機之間的干擾。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)試可以分為機械部分和電氣部分

6、。1.機械部分要考慮天線的風荷，由于福建處多臺風地區(qū)，天線抗臺風能力應(yīng)大于12級，必要時需鋼絞線固定，天線基礎(chǔ)的承重應(yīng)按相應(yīng)的標準。特別是在高樓樓層面安裝時，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)計應(yīng)符合相關(guān)安全、承重設(shè)計。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)該按照國家標準建筑物防雷設(shè)計標準GBJ5

7、783來實施。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，同時衛(wèi)星天線有處于該避雷針的有效防護區(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，否則它會對天線產(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準的避雷針，或直接在天線主反射面上單獨焊接一個長度約為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、電視機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) 高頻頭到前端機房的饋線應(yīng)固定綁扎好，防止被風刮斷。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處。3) 接收線極化波時垂直與水平極化，則要調(diào)整好極化角，調(diào)整過程中，注意位于接收地點西南方向的衛(wèi)星與位于接收地點東南方向的衛(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，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)星時接收地點的經(jīng)度大于衛(wèi)星的經(jīng)度，需要將饋源逆時

9、針轉(zhuǎn)動一個極化角；而接收東南方向的衛(wèi)星時接收地點的經(jīng)度小于衛(wèi)星的經(jīng)度，需要將饋源源順時針轉(zhuǎn)動一個極化角。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系統(tǒng)，現(xiàn)在大部分的衛(wèi)星接收機都有信號場強指示，事先確定好一個衛(wèi)星節(jié)目，所需參數(shù)舉例如下,并在衛(wèi)星接收機調(diào)整好各項參數(shù)，在顯示器上指示衛(wèi)星場強。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率糾錯率湖南衛(wèi)視亞洲3S4082 MHz5150 MHzH或V4420Mbps3/45) 天線仰角和方位角確實定：為了將接收天線對準廣播衛(wèi)星，在每一個衛(wèi)星接收地點都要確定該點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。也可以通過公式計算的方式得到，下面介紹用矢量代數(shù)法計算仰角和方位角的計算公式，具體過程可參考其它資料。a) 接收天線仰角 EL 注：為接收地點的緯度，經(jīng)度為,衛(wèi)星的經(jīng)度為，接收地點與衛(wèi)星的經(jīng)度差稱為相對經(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，并通過查表或計算得出具體數(shù)值，假設(shè)能在天線上找到一個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 天線方位角確實定：有二種情況a) 以正北為，順時針

11、轉(zhuǎn)動，如亞洲3S的衛(wèi)星方位角為。b) 以正南為，順時針轉(zhuǎn)動偏西為正，如亞洲3S的衛(wèi)星方位角為，逆時針轉(zhuǎn)動偏東為負。6) 此時觀察衛(wèi)星接收機輸出的信號場強指示，并以確定的方位角左右轉(zhuǎn)動天線，直到信號場強指示值最高。這樣天線的調(diào)整工作就算好了，拆除臨時接收系統(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1. 保持饋源和反射面的清潔，不要讓饋源進水、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)星信號將受到一定程度的衰減，影響衛(wèi)星信號的接收。2. 接收Ku波段的數(shù)字衛(wèi)星廣播時，要注意雨衰對衛(wèi)星接收的影響，下大雨時，Ku波段的信號

12、影響較C波段的嚴重，甚至信號中斷。適當?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后會發(fā)生日凌現(xiàn)象，此時前端機房所接收的衛(wèi)星信號將出雪花、馬賽克、黑屏現(xiàn)象，因此值班人員應(yīng)根據(jù)當?shù)氐娜樟栌绊憰r間，在日凌結(jié)束后，對未恢復信號的數(shù)字衛(wèi)星接收重新開機。4. 除了以上的維護外，應(yīng)每周檢查衛(wèi)星接收機場強指示，每月檢查衛(wèi)星接收天線的接收方向和加固情況，每個季度對接收天線進行全面性能檢查和維護。知識拓展：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，同時上行地球站的選址較嚴格。另外，C波段通信衛(wèi)星下行波束寬、覆蓋面大，到達地面的信號功率密度較小，加之頻率較低，為到達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。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混合而產(chǎn)生一個差頻，這個差頻就是中頻。當本振頻率高于信號頻率時本振頻率比

14、信號頻率高一個中頻，稱為高本振，而當本振頻率低于信號頻率時本振頻率比信號頻率低一個中頻就稱為低本振。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，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)星接收機兼容成為可能。接收C波段時，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擴展為3400MHz，相應(yīng)的頻帶也由原來的500MHz帶寬擴展到800MHz。因此在C波段內(nèi)接收時，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本振，一個本振是5150MHz，另一個本振是5750MHz，這兩個本振對水平、垂直極化信號分別處理。在 37004200MHz范圍內(nèi)的兩個極化信號就被分別差出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，配合寬帶9502050MHz衛(wèi)星接收機，就可以同時接收。在工程上接收同一顆衛(wèi)星的兩種極化信號無須同時使用二個單極化高頻頭(雙極化饋源上安裝兩個單極化高頻頭，只用這一個高頻頭便可把兩種極化信號同時接收下來，再配以適當?shù)墓Ψ制骱托l(wèi)星接收機，便可有不同極化的信號同時輸出Ku波段頻率高，下行頻率范圍在10.712.75GHz之間，帶寬達2.05GHz，這比C波段帶寬寬4倍。為了制造容易又能保證指標的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。極化波頻率復用。電磁波在空間傳播時，其電場矢量的瞬時取向稱為極化。通常用電場強度矢量端點隨著時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。當電場強度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波；當電場強度方向平行于地面時，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。因為廣播衛(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)標準。DVB-S方式，就是符合歐洲電信標準ETS300412的數(shù)字衛(wèi)星廣播方式(由ESTI歐洲電信標準學會制定的)。DVB-S2是由JTC聯(lián)合技術(shù)委員會制定的。DVB-S2標準是在DVB-S的基礎(chǔ)上開發(fā)的。標準內(nèi)，詳細描述了數(shù)字衛(wèi)星廣播中數(shù)字信號的信源編碼、信道編碼方式、和調(diào)制方式。DVB-S對信源的格式有嚴格的規(guī)定，即MPEG TS流，而DVB-S2則靈活得多，實現(xiàn)了對多種數(shù)據(jù)輸入格式的支持，擴展性大為增強。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。對于廣播業(yè)務(wù)來說，QPSK和8PSK均為標準配置，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的接收效果。衛(wèi)星條件接收在發(fā)送端，利用某個密鑰(key)將所要傳送的節(jié)目信息進行加

20、擾，使其隨機化。這樣，普通的接收機在接收到?jīng)]有恢復這些加擾后的節(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行加密，然后提前將其傳送給機頂盒的CA組件。在接收端，機頂盒的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原始的密鑰信息，對接收到的加擾節(jié)目信息進行解擾，恢復出正常的節(jié)目信息，就可以收看了。在實際的應(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)，要對傳輸碼流進行加擾，其過程就是在發(fā)送端將原始信息由偽隨機序列進行實時擾亂控制，偽隨機序列的產(chǎn)生則由控制字發(fā)生器來進行控制。接收端也有一個和發(fā)送端結(jié)構(gòu)相同的偽隨機序列產(chǎn)生器，只要收發(fā)兩端間的序列同步即用同一個初始值啟動，接收端的偽隨機序列解擾序列就可用來將加擾信息恢復為原始信息，為了到達同步要求，必須由發(fā)送端向接收端發(fā)送一個去同步偽隨機序列的起始控制字是一個隨機數(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?。在采用MPEG-2標準的數(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)