卫星电视的接收原理及安装调试

卫星电视的接收原理及安装调试摘要在使用卫星转播电视节目以前，解决电视覆盖问题的办法是增加发射台的数目，加大功率，建设大量的差转台，增加微波中继站等手段，这样也不能解决全国百分之百在的领土覆盖问题，卫星转播电视则不同处，转发器置于35800公里高空，位置合适的同步卫星一颗卫星就可以覆盖我国全部领土。转发器的波束始终是指向地面，比较均匀地幅射到整个服务区内，电磁能量利用率很高。而且卫星转播是直接接收，仰角大、反射小，电波穿过大气层行程短，受气候和大气影响小，信号稳定，图像质量好。此外，在传送容量上，由于卫星广播工作频率高、频带宽，容量大，便于增加电视传输的信道。关键字：卫星电视，系统组成，工作原理，安装，调试第一章1.1卫星电视传输系统的组成卫星电视或广播系统由上行发射站、同步卫星、接收网三大部份组成：如图5-1所示。1.1.1上行发射站和接收站把电视中心的节目送达同步卫星。同时接收卫星转发的广播电视信号，上行发射频率是6GHEG-14GHE。下行接收频率是4GHE-12GHE，其中主发射站是固定的发射中心，介也可以接移动的发射站主要用于现场次转播。其中控制站一般与主发射上行站设置在一起，它的任务是控制卫星，使卫星处于正确的轨道位置和工作状态‘必要时发出控制指令，改变卫星姿态，调整天线或切换设备等……1.1.2同步卫星同步卫星是电视、广播的核心，也是技术难度最重要的一环，卫星对地面是静止的，要求它的公转要精确地与地球的自转保持同步，保持正确的姿态。卫星的星载设备有天线、卜太阳能电池、控制系统和转发器，接发器是电视广播的专用设备，它的功能是把上行信号经过频率变换放大后，由定向天线向地面发射，以供给地面接收站接收卫星信号。1.1.3接收网：供集体或个体的卫星电视接收站，、开路、闭路的卫星电视接收站接收这样就保持同步卫星高度N为式中T是地球自转周期，仅是地球赤道半径由此可算出同步卫星n=35786kmo图5-1卫星电视传输系统的组成1.2卫星频段划分电视卫星的频率是按照一九七九年世界无线电行政大会（WARC）对卫星广布的频段分配的，共分为六个频段：L波段：0.62--0.79GHZS波段：2.5--2.69GHZC波段：3.7-4.2GHZ，Ku波段：11.7--12.75GHZ，K波段：22.4--23GHZ，Q波段：40.5--42.5GHZ，E波段84--86GHZ。中心频率频率范围用途及覆盖范围L波段（(0.7)0.62--0.79GHZ与地面电视共用1,2,3区同步卫星控制站主发射台上行站6GHZ-14GHZ4GHZ-12GHZ移动发射台集体接收站转发接收站教育接收站个体接收站电视发射设备有线电视系统电视机计算机联网IP信息S波段（(2.5)2.5--2.69GHZ集体接收电视共用1,2,3区C波段(3.9)3.7--4.2GHZ集体接收中国亚洲部份地区Ku波段(12)11.7-12.75GHZ电视优选频段Ku分为：11.7--12.2GHZ亚洲、澳洲11.7--12.5GHZ欧洲、非洲、前苏联12.1--12.7GHZ南北美洲12.5--12.75GHZ亚洲、澳洲K波段(23)22.4-23GHZ电视优选频段：1，2,3区Q波段(42)40.5--42.5GHZ卫星广播专用1,2,3区E波段（85)84-86GHZ卫星广播专1,2,3区WARC规定空界分为三个区域划定为：第一区：欧洲、非洲、阿拉伯半岛、土尔其、苏联、亚洲部分内蒙古。第二区：为南北美洲第三区：为亚洲和大洋洲第二章2.1数字卫星电视传输的基本原理数字卫星电视就是把图像画面每一个像素，声音的每一个音节都用二进制编成多位数码，并以非常高的比特率，进行数码流发射、传输、接收的系统工程，也就是说在数字电视这个系统工程中，发射台发射的电视信号是一种高比特率的数码流脉冲串。在空中或有线电视电缆中传输的电视信号也就是高比特率的数码脉冲串。这个转换过程叫做A模拟--D数字信号转换，其转换过程见下图数字电视信号的传输基元是二进制的数字传输，就是“1”和“0”.。1是高电平，“0”是低电平，仅通过逻辑电路来进行编码，但是逻辑“In的电平大小无严格要求，仅需电路能识别。同样逻辑u0”的电平，并非一定是OV，是需要数字处理电路能够区分“高低”电平的差异，因此利用数字方法来传送电视信号无论失真方面，还是在信噪比方面均无需要求。数字电视在计算机技术、图像信息技术的推动下，已经有了卓越的模拟信号输入通滤波器取样器量化器MPEG-2信源编码器数字输出研究成效，已经进入了实用阶段，它的核心向题就是要解决图像信号的频带压缩问题和数字压缩的数码率。数字卫星电视系统采用四相键（简称QPSR）的调制方式，并运用卷积码和截短RS码进行级联的误码保护方法。首先进行信源编码，作为第一步把模拟的图像和声音信号经模数变换转为数字信号，再进行MPEG-2的压缩编码，随后把这些数字信号实施数码流编码，MPEG-2是国际通信组织（简称MPEG组织）从MPEG-1低速率发展起来的高速率压缩方式，随后把MPEG-2压缩数字信号（也就是干扰编码），由MPEG-2传送来的数码流具有固定波长的数据包，内含一个字节的同步字，还有187个数据字节，发射端的处理顺序总是从同步一个字节（01-0000`111,）的MSB（即0)开始，并进行能量扩散的随机化处理和传送复用适配下的TmA处理。如图5-4和5-5所示：图5--4数字压缩及传输音频入数据入R-S编码QPSK相位调制卷积编码交织节目复用音频压缩编码视频压缩编码视频入发送发射台1、MPEG2编码与复用[信源编码（帧内编码）]2、信道编码（纠错编码）与调制图5-5模拟信号与数字信号随后还要进行RS数码的处理，就是经过交织、卷积处理，由于数字信号在天空数万公里是必会收到个中杂波、电磁波的干扰，那么RS编码、交织码、卷积码经过与数字信号的叠加能有效地抗干扰和纠错，这样发射到卫星的数码信号就是一组由数字信号、RS数码、交织码组成的混合数码信号，但基带信号仍然是二进制的数码信号，但是它不宜在频道中进行长距离传输，因而要进行调制，使用脉冲系列控制正弦波的振幅、频率、相位中的一个参量或两个参量。MPEG-1就是把图像内的角贴画分为8X8的像素块，然后采用DCT技术对每个像素进行压缩。采用的是TPEG标准，采用的是帧内编码，其整个编码和解码过程如图5-6所示。同步1188字节同步2188字节同步8一周期=1503字节188字节000、111、11、00、1111011字节同步字节2ππ一个周期的模拟信号TV图5-6数字压缩编码器和解码器MPEG-2视频比特语法的各个分层。插图24P;t/96KHZ音频。MPEG-2编码与MREG-1的不同之处是把信源分成36分层次，把数据划分为信息的减化单位是MPG-1标准提供信息的四倍多。是考虑到多种选择数据储存在大小以适应不同的图像面积，并防止缓冲器的下溢和上溢是否比较适合601建议规定的电视广播的分辨率。24pt/96KHZ音频视频系列层图像组（GOP）层图像帧层条带层宏像素块层像素块层用以控制振幅的叫做振幅（ASK)，控制频率的叫做频率控（FSK)，控制相位的称为振位键。FDCT量化器熵编码器量化表编字表IDCT反量化器熵编码器量化表码字表8×8像素已编码图像已编码图像8×8像素重造图像现在以二进制双相绝对调相为例，现代调制最先进的方法。设码元为1时己调载波的相位与未调载波的相位同相，而码元为“0时两者的相位差为180度如果把基带信号B(t)与载波VC(t)一起送入乘法器相乘，则乘法器输出时绝对调相的以调波。当基带信号为“1”时，输出信号Vout(t)应与VC(t）同相。反之，当基带信号为“0”时，脉冲变成负极性，则输出波形Vout(t）应与VC(t）反相，这样就可以得出一个结论，双相调相信号中无载波成份，信号能量的利用率高，其频带和数字调一幅波相等。数字卫视比模拟卫视的优点。(1)抗干扰能力强，能有较好的消除高山或高大建筑物二次发射波形成的重影。(2)图像清晰度高，数字信号在传输过程中损耗小效率高。(3)增加了频道容量，大大提高了卫星频段的利用率奋因为数字压缩后频带宽只有6-7MHZ，而原来的模拟制所需的带宽有（27-36MHZ)。(4）图像失真小于模拟信号。(5）数字信号易存储。(6）模拟信号不易存储，从而难以完成各种图像功能，如完成多画面的浏览，双现画面图像移位转动，放大缩小等……而数字信号很容易做到这些。第三章3.1卫星电视地面接收系统及高频头3.1.1卫星电视地面接收系统的组成，卫星电视地面接收系统包括室外单元，室内单元,如图5-8所示。图5-8室外和室内单元室外单元高频头室内单元接收机卫星信号4GHz~12GHz电视机有线网设备差转站无线电视台970MHZ~1470MHZ工作原理主要由接收天线部分，（由接收天线与馈源两部分组成）。高频头LNB（又称室外单元，．主要包括低噪声放大器，超高频下变频器和第一中频传输电缆），卫星接收机，三大部分组成，又称室内单元，如图5-9所示。图5-9室内单元卫星电视地面接收站按技术性能分为专业型和普及型两类。专业型可满足收接或集体接收卫星电视节目要求。普及型可满足直接接收卫星电视节目要求。3.1.2接收天线为前馈天线与后馈天线，在Ku波段使用那种馈源天线对Ku波段信号的接收性能影响不大。3.1.3馈源的组成天线可分为正馈和偏馈两种；高频头分为C波段模拟信号接收分离式和Ku波段数字信号接收一体化高频头；高频头的极化器由四部分组成，各个部分的主要作用是：波纹盘和圆波导器接收极化波，实现阻抗转换，使之与高频头匹配，同时产生驻波比感应电动势，使相移达到要求。矩形波导器（变换器）把接收的原极化波转换90o，以便极化方向与高频头相适应。介质板是有极性的，它所调整的角度，决定了接收不同极化波信号的强度，3.1.4天线的极化原理极化对于卫星接收站是一个很重要的概念如果用于接收的半波振子轴线与传播来的电场方向一致，接收天线上的感应电势最强，谓之极化匹配，、根据电场相对于时伊低噪声放大第一本振第一混频前置放大器卫星信号4GHz~12GHz室内单元970MHZ1470MHZ的轨迹来判几别极化的形式，一般分为两大类：线极化和圆极化。（1）线极化分为垂直极化和水平极化，凡电场垂直于地面的波均称为垂直极化波。水平极化，以大地为标准，凡电场平行于地面的波，叫做水平极化波，后者的入射角度为90度，对于卫星线极化波，不同的位置其入射角度不同，由此定义垂直和水平极化应以平行与入射面还是垂直于入射面确定。我们接收的鑫诺卫星Ku波段的信号是垂直极化方式传送的。(2）圆极化分为左旋极化和右旋极化。若平面波动场电场大小不变，而方向却以角界频率转，则这类电磁波为圆极化波，这类波的电场可分解成两个分量，振幅相等，而时间上相差二／/2=900，可用复矢量表示为图，式中“一”表示右旋圆极化波（RCP)也就是电场E的旋转方向和电磁波传播方向，构成了右手旋关系，“＋”号表示左旋圆极化波（LCP)电场E的旋转方向和电波传播方向符合左手螺旋关系，X,Y是X方向和Y方向的单位矢量，B是相移常数，J表示时间上导前90度，电磁波沿着E方向传播。（3）线极化与圆极化共存时，极化器的调整。现在我国租用的卫星发射来的是右旋极化波，我国卫星发射来的是线极化的水平极化波，就得转动夭线馈源中介质片。(4）高频头高频头是室外单元的一个重要部件，起到放大，变频的作用。(5)室内单元卫星接收机。3.2数字卫星接收机工作原理数字卫星接收机工作原理如图5-16所示，由天线高频头输出的970MHZ—1470MHZ的中频信号，先输入到接收机的调谐器，调谐后输出不同频段的不同频率的数字信号，输送到QPSK解调器，输出的数字信号的误码率达到10-1---10-2，输出的数字信号送到维特比解码器进行解码、纠错。输出的数字信号误码率达到10-4，信号送到去交识电路，处理后信号输入到RS解码电路，再次进行解码、纠错，输出的信号解码率达到10-11，输出一个标准的数字信号，要是外围的传输设备或终端设