数字卫星转播车系统设计

数字卫星转播车系统设计

顾卫东 崔永鑫 顾云

本文作者顾卫东先生，南京广播电视台总工办设备管理科科长；崔永鑫先生，总工办主任；顾云女士，副主任。

关键词：DSNG卫星链路 转播车 系统 设计

如今对新闻时效性要求越来越高，新闻报道向更快、更广、更活、更深、更近的方向发展。为了满足新闻节目制作和2005年“十运会”报道的需要，南京广播电视台于2004年4月购置了一辆5讯道数字卫星新闻采集(DSNG)转播车，本文从DSNG系统设计、视音频系统设计、车体改装设计三方面作一介绍，供同行参考。

DSNG系统的设计

卫星传输链路采用Ku波段，信号压缩／传输采用MPEG-2/DVB-S国际标准。设计容量为一路模拟复合或SDI串行数字分量视频、4路模拟或AES/EBU数字音频(4路单声道或2路立体声)及辅助数据链路。该系统目前传送数字标清或模拟电视节目，将来通过编码器升级后可传输高清电视节目。

DSNG系统的组成

如附图所示，DSNG卫星系统上行链路由天线、高功率放大器、上变频器、编码调制器等组成；其中编码调制器2台互为备份，特殊情况下可以通过2路ASI 信号复用，同时传输2路电视信号；高功率放大器、上变频器关键点互为备份。

∶功率分配器、数字卫星解码器、频谱分析仪等组成。

下行链路由LNB、14

方案设计中，DSNG天线系统选用美国VertexRSI 1.8m SMK-LT Ku频段车载式碳纤维天线及RCI公司RC3000天线控制器，二者配合使用，实现天线自动展开、收藏、精确寻星功能，预设置18组卫星参数；高功放设备选用美国CPI公司VZU6994AC低相位噪声型行波管高功放，保护倒换开关选用CPI公司

NUB1100，在高功放发生故障时，自动将故障功放切换到假负载上，使用备份功放；上变频器选用VertexRSI UCB13-004-2，在本振故障的情况下可自动切断射频输出，具有电平控制功能；编码调制器选用Tandberg公司的E5714，支持统计复用和BISS加密功能，码率在1.5～50Mb/s可调，内置QPSK中频输出调制器，输出频率70MHz，满足系统设计要求；IRD综合接收解码器选用Tandberg公司TT1260 QPSK数字电视解码器，支持码率1.5～50Mb/s，支持BISS解密功能。另外，还配有TML公司Ku频段13050测试转发器、Agilent公司E4411B频谱分析仪，可以对卫星链路进行检测。

DSNG系统卫星链路分析和计算

(1)卫星转发器租用带宽计算

数字视音频信号经MPEG-2编码器编码后，传输码流送到DVB调制器进行一系列加扰和调制变成70MHz卫星中频信号。为了确保视音频传输质量，DVB 编码、调制器的参数设置为：一路视频信号8.000Mb/s；2路立体声0.512Mb/s；低速数据0.064Mb/s，数据开销5%；FEC前向纠错3/4；R.S.编码204/188；调制方式QPSK；滚降系数0.35。根据这些数据进行计算：

总数据率为(8.000+0.512+0.064)×1.05=9.00Mb/s

传输速率为9.00×(204/188)×(4/3)=13.02Mb/s

QPSK调制器信号的符号率为13.02Mb/s×(1/2)bit=6.51Mbaud/s

采用35%的滚降平方根奈奎斯特滤波，信号中频带宽为：6.51×1.35= 8.789MHz

实际租用带宽BT=9MHz

(2)亚太2R Ku波段卫星转发器及地面站参数

卫星位置Qs=76.5ºE；工作在Ku波段；转发器带宽BTS=54MHz；等效全向辐射功率EIRPS=54.7dBW；饱和功率通量密度SFD=-88.27dBW/m2；品质因素GS/T=7.61dB/Kº；转发器输入补偿IPBi=10dB，输出补偿IPBo=4dB。

地面站位置(南京)：Qr=118.78ºE，W=32.04ºN；DSNG发射天线直径D T=1.8m；DSNG天线发射增益G T=46.51dB@F1=14.25GHz；电视台接收天线直径D R=2.4m，效率N1=0.6，增益G R=47.72dB@F2=12.5GHz；品质因素G R/T=26.5dB/Kº

(3)DSNG系统卫星链路计算

天线仰角EL=arctg{[cosW·cos(Qr-Qs)-0.1512695]/sinarccos[cosW·cos(Qr-Qs)]} =31.42?天线方位角AZ=arctg[tg(Qr-Qs)/sinW]=59.74鸈

天线离卫星距离D=42164.6·[1.023 -0.302cosW·cos(Qr-Qs)]/2=38496km

上行链路损耗LU=92.45+20LgD+ 20LgF1=207.3dB(F1=14.25GHz)

下行链路传播损耗LD=92.45+ 20LgD+20LgF2=206.1dB(F2=12.5GHz)

考虑转发器输入回退IPBi=10dB时，计算实际租用带宽为9MHz情况下，卫星转发器推至饱和时，DSNG卫星站上行天线发射端口所需功率为：

EIRPT=SFD-10LgBTS/BT-IPBi+ 10Lg4ΠD2=-106.05+162.7=56.65dBW

考虑DSNG发射天线，馈线系统损耗1dB，计算高功放所需最大输出功率为：

P T=EIRPT-G T+馈线系统损耗= 56.65-46.51+1=11.14dBW

采用400W高功放，高功放行波管法兰口饱和输出功率340W= 25.31dBW。为避免非线性，应回退3dB，计算雨衰储备裕量=25.31-3-11.14=11.17(dB)，上行链路可用度高达99.97%。

上行链路的(C/T)U=EIRPT+G S/T-L U=-143.04dBW/Kº

下行链路的(C/T)D=EIRPS-10LgBTS/BT-IPBo+G R/T-L D=-136.68dBW/Kº

(C/T)sys=-149.94dBW/Kº

E b/N o=(C/T)sys-(-228.6)-10×Log总信息率=-149.94-(-228.6)-10×Log(8576000) =9.323dB

根据以上链路计算，证明本系统配置可以满足各种条件下高质量视音频传输的要求。

视频系统设计