卫星电视信号的接收文档格式.docx
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卫星电视天线发射的波束窄,而且是直接视线接收,不存在向地面电视广播那样多次中转和变换带来的失真以及信噪比下降的情况,信号比较稳定。
()投资少,成效高。
根据亚洲广播联盟()估算,如果覆盖万平方公里的面积与微波中继线路相比,总投资要节约,我国只需要一颗卫星即可覆盖全国,而相同条件下则需要架设米高的电视塔座和更多的微波中继站,而且卫星传播还可以减少大量的维护人员。
.卫星电视广播系统的组成
卫星电视广播系统主要有上行地球站、广播卫星、卫星电视接收站、卫星测控站四大个主要部分组成。
下面是卫星电视广播系统组成示意图,如图所示。
图卫星电视广播系统示意图
()上行地球站(简称上行站)
上行地球站的主要任务就是把电视广播中心的广播电视信号加以信号处理,并经过调制、上变频,然后对输出信号的功率进行放大处理,再通过定向发射天线向卫星发送上行微波信号。
同时也接收由卫星下行微弱的微波信号,以监测卫星转播节目质量。
通常将地面发送到卫星的信号称为上行信号,把卫星传送到地面的信号叫做下行信号。
上、下行信号的载波频率是不一样的,这样就避免了上行信号和下行信号之间的相互干扰。
上行地球站可以是一个或多个,根据它们的功能的不同又可分为:
①上行主站:
上行主站是固定的卫星电视信号发射中心,它具有发射电视信号给卫星和接收卫星转发回来的电视信号的功能;
另外,它还能够监测卫星传输的信号和遥控卫星的状态以保证卫星传输信号的质量;
②上行分站:
上行分站的主要功能是和上行主站相似,当主站出现问题时,可以作为上行主站的备份,只不过上行分站不具备对卫星信号的监测功能和遥控功能;
③上行移动站:
上行移动站常用于现场直播或现场采访。
上行移动站安装在专用的卫星电视转播车上,相当于一个移动的上行分站。
其特点是设备移动性好,方便灵巧。
()广播卫星
电视广播卫星,它类似于一个电视差转站,将设置在地球上的上行站发射的电视载波信号接收放大和频率变换处理后,再向所服务的覆盖区域转发。
为了实现广播电视信号的正常转发,要求卫星保持精确的姿态和轨道位置。
并且卫星相对于地球是静止的,以便地面卫星接收站准确地接收卫星传送的信号。
()卫星电视接收站
它主要用来接收广播卫星下发的电视节目信号,由接收天线接收卫星电视调频载波信号,经解调后送出电视视频信号和伴音信号。
各类接收站为用户提供不同传输方式来收看卫星电视节目。
接收站可分为四种类型:
①个体接收者:
当卫星向服务区转发节目信号,电波到达地面的功率足够大时,用户可以用小型的卫星电视接收设备直接接收卫星转发的电视节目。
②集体接收站:
它是一种较大天线的接收装置,接收广播卫星转播的节目,供集体用户收看。
如广播电视大学的远程教学接收点或一些单位的办公大厦等。
③无线接收站:
主要用来接收卫星电视信号,作为电视节目源,供设在该地区的电视台或转播台进行转播,即无线转播。
④有线电视收转站:
将接收到的卫星电视信号经放大、变频和调制变换后,以或调幅电视信号形式,通过有线电视系统分送到各用户收看卫星电视节目。
()遥测遥控跟踪站
该站的主要任务是测量卫星的各种参数,监测调整卫星上所有设备的工作状况。
如卫星内部设备的电压、电流、功率、温度、压力等;
对卫星实施各种功能状态的转换。
测控卫星的姿态和轨道位置,调整卫星状态以保证卫星相对于地球静止,并使卫星天线波束对地球表面地覆盖区域保持不变等等。
.我国卫星电视广播发展简介
()起步阶段(世纪年代初期~世纪年代初)
我国从上世纪年代初,就开始研究卫星广播领域中的相关技术和接收设备,利用卫星于个国家建立话、报线路。
年开始研究地面站,年在南京、石家庄等地建立了实验性的地面站。
我国于年参加了国际通信卫星组织,并于世纪年代和年代初,利用德、法联合研制的“交响乐”等卫星进行了电视传输试验,取得了很多试验数据。
()初步发展阶段(世纪年代初期~世纪年代末)
年月,我国发射了第一颗试验通讯卫星,实现了对新疆、西藏、内蒙等边远地区传送中央电视台的电视节目,从年月开始,我国试用了国际号卫星传送电视节目,随后租(购)了该卫星的个卫星转发器,专供电视传输之用。
从年月,我国成功地发射两颗实用通信卫星,从而开始了中央电视台两套电视节目的卫星转播,并建立了数以千计的卫星地面接收站,这标志着我国卫星电视广播开始进入了迅速发展阶段。
()迅速发展阶段(世纪年代末~至今)
我国中央电视台于年底,在国内率先采用数字传输技术,通过中星号卫星的一个频段转发器同时传输套数字电视节目。
年发射的“亚洲二号”卫星对我国的卫星电视事业有特殊意义,该星装有个频段转发器和个频段转发器,覆盖了个国家和地区,人口达亿。
我国租用了其中个频段转发器,上述的中央电视台套数字电视节目已于年月转到该星的一个转发器上,此举使得我国卫星广播业务从频段向频段过渡、从模拟方式向数字方式过渡开创了良好的开端。
从年月起,我国先后有湖南、湖北、广东、广西、河南、福建、江西、辽宁、内蒙古(套)、青海、陕西、黑龙江、安徽、江苏、新疆(套)、北京等个省(区)、直辖市的电视节目采用数字形式通过该卫星进行传送。
目前,我国上星电视节目有多套,形成了覆盖全国、天地联网的电视广播系统。
随着科学技术的发展,特别是计算机技术、数据编码和压缩技术、数字调制技术和超大规模集成电路技术的发展,全球进入了电子信息产业数字化的新时代。
尤其是在广播电视领域里,数字化传输的好处主要有三个:
第一,采用数字压缩技术和高效的调制方式,能够有效的减少传输频带宽度,从而提高传输信道和无线电频率资源的利用率;
第二,抗干扰性更强,能消除信号失真和噪声的积累,从而提高图像质量;
第三,采用多工复用技术,实现图像、语音和数据等多媒体信息的兼容传输,从而促进了有线电视网、电信网和计算机网“三网”合一的进程。
当前,我国卫星电视系统的发展趋势是:
卫星广播电视逐渐从C频段向Ku频段、从模拟到数字、从转播到直播、从非专用卫星到专用卫星的四个转变。
这也是世界卫星电视系统发展的方向。
卫星电视接收天线
.卫星地面接收站的组成
卫星地面接收站的基本组成可分为室外部分、室内部分两大部分。
如图所示,
图卫星电视地面接收站的基本组成
室外部分主要有天馈系统和高频头组成,天馈系统包括抛物面接收天线、馈源、波导变换器等组成;
室内部分主要是卫星电视接收机和接收终端组成。
.卫星电视天线的作用
卫星电视接收天线是卫星电视接收站的前端设备,它实质上是一个电磁波收集器,它的作用就是把反射面内收集到的卫星传送到地面的微弱的电磁波聚集起来并转换成高频电流,然后传送至后面的处理电路处理,它在卫星电视广播系统中是不可缺少的部分,它的性能好坏直接影响到整个系统的接收效果。
.常用的卫星电视接收天线
目前,在国内外使用的卫星电视接收天线的种类较多,它们的类型一般和工作频段有关,在波段常用反射面天线和平面天线,波段常用反射面天线,波段采用螺旋天线等。
具体可以分为五种:
①前馈天线:
馈源位于天线反射面的正前方;
②偏馈天线:
馈源偏离反射面的口径;
③后馈天线:
馈源位于天线反射面的后方;
④螺旋天线:
用螺旋线作为信号接收的导体;
⑤微带天线:
用微带做成天线的形状。
下面主要介绍种常用的卫星电视接收天线。
()抛物面天线
抛物面天线是由金属的旋转抛物面形的反射镜和放在焦点上的馈源组成。
图抛物面天线示意图
如图所示,在平面内,为抛物线顶点,为抛物线焦点,为抛物线的焦距,则抛物线方程为:
()
抛物线绕轴旋转成抛物面的方程为:
过作一与轴平行且足够远的直线作基准,抛物面具有下述两个特性:
①自焦点到抛物面上任一点的距离和点到口面的垂直距离之和为常数;
②从任意一点作抛物线的法线,在作出和角角度相等的线,则该线穿过焦点。
根据以上的原理可知,从卫星发射出来到达天线的电磁波虽然为球面波,但是经过长距离的传输后,到达卫星接收天线时可看成是平行于天线轴向传播的平面波,该波经过抛物面反射后,聚焦到抛物面焦点上的馈源上,大大提高方向性和增益。
所以,当天线的轴向对准卫星时,能获得电波能量的最大值。
由于抛物面天线结构简单,制造、安装、维护十分简单方面,而且,性能稳定可靠,该天线的成本较低,所以,它是个体和小范围使用是最为常用的一种卫星接收天线。
()卡塞格伦天线
标准的卡塞格伦天线是按照卡塞格伦望远镜制成的后馈式天线,构造如下图所示:
图卡塞格伦天线原理图
卡塞格伦天线的工作原理:
卡塞格伦天线的主反射面和双曲面的焦点重合在点上,并且位于轴线上,轴线对准卫星,由于卫星发送来的电磁波方向和轴线方向平行,当卫星发射的电磁波到达时,首先由主反射面将电波进行反射到副反射面,再由副反射面发射到馈源上并且聚焦于馈源上,馈源的位置位于副反射面的另一个焦点上。
卡塞格伦天线的优点:
天线各部分紧凑,减少了传输过程中产生的噪声和损耗;
主副反射面调整方便,效率高;
抛物面的焦距很短,降低了整个天线的长度;
能很好的抑制噪声。
它的缺点是:
由于副反射面的绕射和遮挡,限制了天线效率的提高;
小口径天线的效果反而变差;
价格昂贵,不是于家庭和小范围使用。
()偏馈天线
由于抛物面天线焦点附近的馈源装置的影响,卡塞格伦天线副反射面和支撑架遮挡的影响,从而导致天线的旁瓣增大,增益下降。
为了减少这些因素的影响,常常采用偏馈天线。
偏馈天线的基本结构如图所示,其中()是单反射面天线,()是双反射面偏馈天线。
图偏馈天线的示意图
偏馈天线并不是故意将馈源位置放偏,而是将抛物面天线的反射面截取一部分作为天线的反射面,馈源的相位中心仍在原抛物面的焦点上,但馈源的最大接收方向指向偏馈反射面的中心。
目前频段的接收天线较多采用偏馈式天线。
.天线主要性能要求
()天线的增益要高
天线的增益表示能量集中辐射能力的强弱,它是天线的一个重要参数。
天线增益的表达式为:
上式中,为天线口面面积,
为工作波长,
为天线的效率,为增益,单位为。
从可以看出,增益和天线的面积成正比,增大天线直径可以提高增益,但是考虑天线承受风力负载的因素,不能片面的增大直径,而是要尽量提高天线效率
和减小馈线传输损耗,提高信号质量和安全系数。
目前,我国采用波段卫星传送广播电视节目,对各种口径天线的增益和效率的要求列于表中。
表我国波段卫星传送电视节目对天线的各种参数的标准(含国际标准)
天线口径
()
国际标准
国家标准
增益()
不小于
优等
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