卫星基础知识

中星9号卫星简介——双备份直播星之一

编者按：我国双备份直播卫星之一的中星9号卫星计划于2007年11月用中国的长征三号乙火箭在西昌卫星中心发射升空。然而发射计划几经挫折，一延再延，终于在2008年6月9日顺利升空。至此，数字电视三大运营主体：有线、地面、卫星全部到位，竞争的大幕正徐徐拉开，中国数字电视市场的发展开始进入全新的时代。

2005年2月，国家正式批准直播星的建设方案。直播星将采用正在研制的东方红4号地球同步通讯卫星平台作为首发主星，并命名为鑫诺2号。进口的法国阿尔卡特公司SB4000卫星平台作为后补备用星，命名为中星9 号形成“一中一外”的直播星系统空间段方案。两颗卫星均采用长征火箭发射，双星共位运营，可保证我国直播星广播电视节目的安全传输。然而2006年发射的鑫诺2号升空后失效，中星9号从备份星升格为主星，未来还需要发射一颗中星9号的备份星。我国计划发射鑫诺4号为中星9的备份星。与曾出现故障的鑫诺2号一样，鑫诺4号卫星也是基于中国自主研发的东方红四号卫星平台进行开发的，载有18个36MHz带宽及4个54MHz 带宽Ku频段转发器，未来升空后将与中星9号一起在东经92.2度轨道位共轨工作。“实事求是地讲，东方红四号平台还不是很成熟，这一点从鑫诺2号升空后发生故障可见一斑，”一位不愿透露姓名的卫星界人士告诉记者，“所以鑫诺4号的研发工作慎之又慎，预期发射计划会往后推。”

直播卫星的管理、运营分为空间段和地面段。空间段主要负责卫星发射及运行测控；地面段主要负责卫星接收终端、内容、服务及未来商业平台的运营。2007年12月成立的中国直播卫星有限公司，是直播星空间段运营管理的唯一主体。按照国资委批准的重组方案，中国直播卫星有限公司整合了中国卫星通信集团公司、鑫诺卫星通信有限公司和中国东方通信卫星有限公司旗下所有与卫星相关的资产、业务和团队，管理着中卫1号、鑫诺1号、鑫诺3号、中星6B等四颗广播电视传输星，以及最新发射成功的中星9号直播星。中星9号功率为10700瓦，设计寿命15年，具有22 个转发器，采用国际电联(ITU)规定的卫星广播业务(BSS)专用Ku波段，以大功率向地面广播播出，可将广播电视在全国的覆盖率提高到98％以上，届时广大民众可用0.45～0.6m天线收看卫星广播电视节目，实现电视节目直播到户。国际电联分配给中国的广播电视卫星BSS频段轨位有62°E，92．2°E，134°E三个轨位和香港使用的122°E轨位。中国的领土东西经度范围在135°E～73.5°E(中国地理中心城市兰州位于103°E)，因此我国的广播电视卫星首选使用92．2°E轨位较好，这样对全国大部分的电视接收用户天线的仰角可在35°以上，只有我国东北部分地区的接收天线仰角在20°以下。

1、卫星下行波束

中星9号卫星下行波束采用单个成形大波束覆盖我国大陆、港、澳、台等地区，覆盖区边缘的功率通量密度应迅速下降。中星9号卫星主要技术指标见表1。

2、卫星平台

中星9号卫星采用法国阿尔卡特宇航公司研制生产的SB4000平台。

(1)平台的特点和继承性

该平台的主要特点是大功率、长寿命、高可靠，是经过飞行考验的成熟商用卫星平台，使用硅太阳电池片，两个太阳电池翼的基板各6块，在卫星寿命末期可提供l0700W的直流功率；有两组100Ah的蓄电池，最大放电深度为70％；推进剂储箱容积2660kg，卫星设计寿命l5年，服务寿命大于l5年；卫星平台可靠性高，达0.849(寿命末期)。中星9号卫星平台有良好的继承性，目前已有7颗卫星采用SB4000平台，其中两颗卫星已于2005 年1月和4月发射成功，进入预定轨道正常工作。

(2)卫星整星可靠性

中星9号卫星的设计尽可能采用经过飞行验证的成熟技术和部件，避免单点失效。卫星在发射、轨道转移、卫星定点、在轨测试结束的可靠性指标大于0.97。卫星服务寿命未期的可靠性指标为：平台0.849，有效载荷0.896，整星大于0.76，见图1。

(3)与火箭的兼容性

中星9号卫星将采用国产长征三号乙火箭发射，阿尔卡特公司生产的同系列卫星鑫诺1号是使用长征三号乙火箭于1998年发射的，同类型的亚太6号也使用长征三号乙火箭在2005年4月发射成功，中星9号卫星与长征火箭具有良好的兼容性。

3、工作频段与频率计划

中星9号卫星有效载荷由22路大功率Ku频段转发器和4副天线组成。天线分系统含用于广播电视的2副接收

天线和2副发射天线，表2列出了其转发器相关参数。

中星9号卫星使用BSS频段，工作频率范围：上行频段17.3～17.8GHz，下行频段11.7～12.2GHz。共设有22 个Ku频段转发器，其中1A、2A、1B、2B为54MHz带宽转发器，其余为36MHz带宽转发器。如下图所示。

4、卫星下行覆盖设计

中星9号卫星两副发射天线均采用双偏置主面赋型的格里高利反射面天线。其中一副天线安装在西墙板上，工作频率为11.7GHz～12.2GHz，对应11路转发器是1B～6B及7A～11A；另一副天线安装在东墙板上，工作频率为11.7GHz～12.2GHz，对应11路转发器是1A～6A及7B～11B。

卫星下行波束覆盖中国全部国土包括南中国海地区，具体情况如下：

除南中国海外的中国行政区域EIRP值为49.2～57.5dBW；

中东部地域EIRP大于52dBW，覆盖中国90%以上人口；

喀什、拉萨、乌鲁木齐等地EIRP均为50dBW；

东南沿海雨衰较大区域EIRP值均在56dBW以上；

全国波束覆盖中国全部国土含港、澳、台地区。

5、卫星功率饱和通量密度（SFD）

中星9号卫星的赋形点波束SFD在G/T值为+7dB/K时范围为-68dBW/m2～-98dBW/m2；而中星9号卫星的全国波束SFD是在G/T值为+3dB/K时范围为-68dBW/m2～-98dBW/m2 。

卫星天线采用圆极化工作方式，适宜在我国使用。

6、圆极化的应用特性

（1）圆极化天线调整容易，易于用户接收电视信号

（2）圆极化更易于实现双星同轨同频备份

（3）圆极化较适宜移动接收

7、中星9号卫星等效全向幅射功率EIRP覆盖图。

8、信道编码和信源编码技术标准之争

欧洲DVB标准是当今世界范围内电视广播传输的主流标准，中国电视广播国家标准主要依据欧洲DVB标准而制定。DVB标准针对当今卫星、地面无线、地面有线三大领域的电视广播传输标准是：卫星电视传输标准DVB-S，地面无线数字电视传输标准DVB-T，地面有线电视数字传输标准DVB-C。

（1）欧洲DVB-S标准发展历程

1993年DVB-S标准发布，很快DVB-S标准被全球直播（DTH：Direct To Home)卫星电视广播商大量采用。

1998年，DVB组织发布了第二个卫星广播标准DVB-DSNG，该系统是DVB-S系统的延伸，在原来的基础上增加了高阶调制(8PSK、16QAM)，主要用于卫星转播车的现场新闻传送。

2003年，DVB组织发布了基于低密度奇偶校验编码(LDPC)和BCH码的DVB-S2系统，也就是欧洲的第二代卫星广播系统。

DVB-S系列标准是目前公认的最成功的两个欧洲标准（另一个欧洲标准是GSM标准)。

（2）信道编码ABS-S VS DVB-S

中星9号直播卫星信道传输标准将采用我国自行研发、具备自主知识产权的ABS-S(先进卫星广播系统)。为什么没有采用国际上最流行且成本最低的DVB-S，据称技术先进性与播出安全性是被考虑的两大主力因素。国内采用的ABS-S芯片在很多性能上优于DVB-S2。比如，功耗低50％的前提下，ABS-S芯片速率高出50％，支持QPSK和8PSK模式。在8PSK模式下，提供45Msps符号率和最高120Mbps的净码率，可实现搭载15路高清卫星电视节目的传输。

对于DVB-S2来说，虽然具备更高的频带利用率、更先进的编码方式和接近香农极限的系统性，但技术复杂度也相对较高。目前全球只有4家芯片厂商具备生产DVB-S2芯片的能力，且只有一家能够大批量供货。显然，这不利于我国自主广播卫星产业的发展。

（3）信源编码A VS VS MPGE-2

数字音视频编解码技术标准A VS是我国采用自主创新技术和部分公开技术制定的第三代信源编码技术标准，

A VS的压缩效率比沿用了近十年的第二代标准MPEG-2提高了一倍以上。（第一代为MPEG-1，主要用于视频会

议，中国用户熟悉的VCD也是采用的MPEG-1视频压缩技术。MPEG-1能处理的最大视频信号分辨率为352X288，达不到标清电视信号的要求，因此没有在电视广播领域大规模应用，很快被后面出现的MPEG-2所取代。）