卫星电视信号的接收

10.1 卫星电视信号的接收

10.1.1 卫星电视广播简介

1．什么是卫星电视广播

卫星电视广播就是利用静止卫星上的大功率转发器向特定的地区传送广播电视信号，用户通过相应的接收设备直接收看电视和（或）收听相应的节目，一般地称这种广播方式为卫星电视广播。

2．卫星电视广播的特点

（1）覆盖面积大，传输距离远，能量分布均匀，但信号弱。

同步卫星位于赤道上空约35786km的高空，一颗卫星的视区可达全球面积的42.4%，三颗卫星可覆盖全球，由于卫星转发器是利用定向天线把电波聚集成窄波束，能比较均匀的辐射到覆盖区域内，服务区中心和边缘地区的电场一般相差2～4dB，同时在服务区域内不受地理条件限制，是解决边远地区和山区的电视覆盖的最好办法。特别是我国幅员辽阔，地域复杂，用一个转发器就能均匀地覆盖整个国土。

由于卫星的辐射功率小，而且卫星离地面距离远，因此，到达地面的场强要比一般地面电视广播弱30dB以上，故要接收卫星电视信号需要较大的天线和低噪声前置放大器。

（2）卫星电视广播质量高、传送节目套数多，信息容量大。

卫星电视广播采用的是调频，因而抗干扰能力强，输出信噪比高，失真小；工作频率高，受工业干扰、无线电波等干扰较小，而且可实现较宽的工作频段。如：KU频段（11.7～12.2）GHz、宽度达500MHz，能容纳24个模拟频道，每个频道带宽可达27MHz.；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。

（3）投资少，成效高。

根据亚洲广播联盟（ABU）估算，如果覆盖1000万平方公里的面积与微波中继线路相比，总投资要节约60%，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100米高的电视塔2400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。

3．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10.1所示。

图10.1 卫星电视广播系统示意图

（1）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。

（2）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。

（3）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VHF或UHF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。

（4）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。

4．我国卫星电视广播发展简介

（1）起步阶段（20世纪70年代初期～20世纪80年代初）

我国从上世纪70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Intelsat卫星于30个国家建立话、报线路。1974年开始研究地面站，1978年在南京、石家庄等地建立了实验性的地面站。我国于1976年参加了国际通信卫星组织，并于20世纪70年代和80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。

（2）初步发展阶段（20世纪80年代初期～20世纪80年代末）

1984年4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1985年8月开始，我国试用了国际5号卫星传送电视节目，随后租（购）了该卫星的4个卫星转发器，专供电视传输之用。从1988年3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。

（3）迅速发展阶段（20世纪80年代末～至今）

我国中央电视台于1995年底，在国内率先采用数字传输技术，通过中星5号卫星的一个C频段转发器同时传输5套数字电视节目。1995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24个C频段转发器和9个Ku频段转发器，覆盖了53个国家和地区，人口达35亿。我国租用了其中3个Ku频段转发器，上述的中央电视台5套数字电视节目已于1996年6月转到该星的一个Ku转发器上，此举使得我国卫星广播业务从C频段向Ku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1997年1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（2套）、青海、陕西、黑龙江、安徽、江苏、新疆（3套）、北京等16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40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。

10.1.2 卫星电视接收天线

1．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10.2所示，