卫星电视系统介绍
第一章 卫星电视广播系统
第一节 地球同步卫星
一、地球同步卫星轨道
电视广播卫星是地球同步卫星，就像设置在高空的一座电视转播台，使地面接收设备能长时间、稳定可靠的接收卫星传送的电视信号。地球同步卫星绕地球的时间和地球自转一周的时间相等，即卫星运行的角速度和地球自转的角速度相同，并且绕行方向也相同。从地球上看，卫星的位置在空中固定不动，即观察者和卫星是相对静止的，地面接收站的天线对准卫星之后就可以稳定的进行接收。 为保证卫星和地球之间的同步，同步卫星必须处于离地面高度为35786KM的赤道上空的圆形轨道上。同步卫星在轨道上的位置按如下方法表述：把同步卫星和地心的连线与地面相交的点A称为星下点（星下点都在赤道上），用星下点所处的地理经度来表示同步卫星所在的轨道位置。例如：“亚洲一号”卫星轨道位置为东经105.5°，通常记作105.5°E。
二、卫星电视广播覆盖面积
如果卫星发射的波束与赤道相切，可以推算出卫星发射电波的张角为17.34°，此时卫星辐射的赤道周长最大可达到18100KM，能覆盖地球表面积的三分之一。因此，只要在赤道上空等距离（120°间隔）配置三颗同步卫星，就基本上能覆盖整个地球表面（地球两极附近地区除外），从而实现全球的卫星电视广播。
实际上，有的卫星电视广播只是为了本国或本地区服务，要求的覆盖面积并不大，卫星的张角只要很小就可以了。
第二节 卫星电视广播的特点和系统组成
一、卫星电视广播的特点
酒炮卫星电视广播采用卫星上的转发器来进行电视节目的转播，与地面电视广播相比具有以下优点：
1、覆盖面积大，传输距离远
2、传送电视信号质量高
3、传送节目套数多，信息容量大
4、不受地理环境因素影响
卫星电视广播也存在一些困难和不足之处：
1、一次性投资较高，卫星造价高，发射费用大。
2、卫星难以进行维护和修理，一旦出现故障，其所覆盖的大面积区域都会受到影响。
3、卫星的研制、发射、控制和管理技术要求高，难度大。
4、卫星有一定的使用寿命，一般在15年以内。
但随着科学技术的发展，以上问题正在或已经得到很好的解决。
二、卫星电视广播系统的组成
卫星电视广播系统主要由上行地球站，广播卫星，卫星接收站及卫星测控站四大部分组成，如图：
一、卫星通信频率使用的分区
国际电信联盟（ITU）在分配卫星通信使用频率时，按地理位置将世界划分为三个区域，见下表：
第一区包括欧洲、非洲、前苏联的亚洲部分、蒙古、伊朗西部边界以西的亚洲国家第二区包括北美洲、拉丁美洲
第三区包括大洋州、不在第一区的亚洲大部分国家
我国属于第三区。
二、卫星电视广播频段划分
为了统一使用有限的频率资源，1979年国际电信联盟对卫星电视广播的频段进行分配，共分为六个频段，分配如下表：
频段名称频率范围互联互通软件
（GH Z）
带宽
（MH Z）
地区分配备注
L（0.7GH Z） 0.62～0.79 170 全球与主管部门协商
S（2.5GH Z） 2.5～2.69 190 全球共同接收用
11.7～12.2 500 第三区卫星广播业务优先使用
11.7～12.5 800 第一区卫星广播业务优先使用K U（12GH Z）
12.1～12.7 600 第二区卫星广播业务优先使用
12.5～12.75 250 第三区共同接收用
K a （23GH Z） 22.5～23.0 500 第二区、第三区与主管部门协商
Q（42GH Z） 40.5～42.5 2000 全球卫星广播业务使用
V（85GH Z） 84.0～86.0 2000 全球卫星广播业务优先使用卫星电视广播已经使用的有L、S和K U三智能低压开关柜
个较低频段，K a、Q和V三个较高频段在技术上尚未成熟，目前未使用。作为卫星电视广播的过渡阶段，目前我国和大多数亚洲国家使用C频段进行卫星电视广播。例如：“亚洲一号”卫星上有24个转发器，“亚洲二号”卫星上有24个转发器，“中星五号”卫星上有5个转发器均采用C频段工作。K U频段是目前卫星电视广播的优选频段，随着高频技术的成熟，应用K U频段实现卫星电视广播的系统越来越多。例如：“中星五号”卫星上有6个转发器，“亚洲二号”
卫星上有9个转发器，均采用K U频段工作。
三、常用卫星电视频道的划分
K U频段和C频段的频道划分：
第一区和第三区K U频段的下行信号频道分配情况见图，由图可看出第三区K U频段的几个重要参数。
K U频段（第三区）C频段
频段范围11.7～12.2 GH Z 3.7～4.2 GH Z
频段宽度500 MH Z500 MH Z
频道数24 24
单个频道宽度27 MH Z27 MH Z
载频间隔19.18 MH Z19.18 MH Z
上保护带17.88 MH Z
下保护带13.98 MH Z
频道中心频率：处于各频道频率范围的中间，也称频道载频。
保护带：留出保护带的目的是保护相邻频段卫星广播不受干扰。
由以上参数可知，频道的载频间隔小于频道带宽，所以相邻频道共有27-19.18=7.82的重叠部分。为了
减少相邻频道的相互干扰，除间隔使用频道外，还可以利用相邻频道极化方式的不同，把它们相互重叠的信号分离开来，以避免相互干扰。例如：对1、3、
5、7、9～21、22、24共13个频道采用左旋圆极化波，其余的11个频道则采用右旋圆
极化波。
适用第一区K U频段的下行信号的频率范围为11.7～12.5 GHZ，频段宽度为800 MHZ，可容纳40个频道。
为避免卫星上、下行信号的相互干扰，卫星广播系统的上下行信号应采用不同的工
作频率，K U频段的上行频率是12.75～18.1 GH Z，C频段的上行频率是5.725～8.4 GH Z。
第四节 卫星电视接收系统的基本组成
卫星电视接收系统通常由抛物面接收天线、高频头和卫星接收机三大部分组成。接收天线和高频头安装在室外，卫星接收机放置在室内为电视接收机提供接收信号。高频头与卫星接收机通过电缆线相连接。
卫星电视接收系统的基本组成图如下图：
卫星电视接收系统的基本工作原理如下：
由抛物面接收天线收集从卫星下行的电磁波信号，并聚焦于馈源上。高频头将馈源送来的卫星微波信号进行低噪声高频放大，经下变频为第一中频信号（950～1750 MH Z）。然后由同轴电缆送至室内的卫星电视接收机。接收机选出所需要接收的某一电视调频载波进行第二次变频得到第二中频信号，该信号经过放大、限幅、解调出全电视复合基带信号。最后经视频处理和伴音解调电路输出图像和伴音信号供收看。
第二章 卫星电视接收天线
在卫星电视广播中，天线是电磁波的出口和入口，是实现以自由空间为传播媒介，发射或接收电磁波的装置。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的收集器，它的作
用是将反射面内收集到的、由卫星向地面辐射的、非常微弱的电磁波聚焦，并转换成高频电流，然后传送给后续电路进行处理。因此，卫星电视接收天线是卫星电视广播系统中必不可少的部分，其质量直接影响整个系统的性能。
第一节 卫星接收天线的作用和主要性能
一、接收天线的作用新型环保包装材料
1、能量变换
接收天线是把自由空间的电磁波转换为被天线引导的电磁信号（高频电流），然后传送给卫星电视接收机。
2、定向作用
定向作用是指天线接收电磁波具有一定的方向性。接收天线对所需方向的来波有最大的接收，并且避开其他方向上的干扰波。
二、接收天线的主要性能
卫星接收天线的主要性能包括方向性、增益、效率、阻抗、噪声温度等。
提前放电避雷针
1、方向性
由于赤道上空的卫星间隔很小，为避免给系统造成同频干扰，要求接收天线的波束
必须足够窄。另一方面，为了保证接收天线能在卫星的正常轨道漂移条件下也能稳定地接收信号，要求接收天线的波束又不能太窄。因此，对卫星接收天线的方向性提出了较高的要求。
2、天线效率
当天线将馈线传输来的电磁功率转换为自由空间电磁波的辐射功率时，必然存在天线损耗。反之亦然。天线的辐射功率PΣ和输入功率P I之比称为天线效率（η＝PΣ／P I）。
显然，天线效率越高，天线损耗越小。提高天线效率的措施是提高天线面和馈源的加工精度。
3、天线增益
天线增益是描述天线方向性和效率的一个重要参数。天线的增益与天线的直径的平方成正比，与天线效率成正比，与工作波长的平方成反比。增加天线的直径或提高天线效率可以增加天线的增益；同一个天线，工作频率越高，天线增益就越大。
4、天线阻抗
天线阻抗是指从天线输入端口向天线看去的输入阻抗，它是天线输入端的电压与电流之比。实际中，常常使用驻波比或反射系数来表示天线与馈线的匹配情况。
5、天线的噪声温度
天线的噪声可分为内部噪声和外部噪声。内部噪声是指由反射面和馈源损耗所引起的噪声，噪声的降低主要依靠设计生产和安装调试中提高精度来实现。外部噪声是指天线所处环境中进入天线的噪声。通常有大气层和天体所产生的噪声、地面的热辐射噪声等，这些噪声进入天线，提高了天线的等效噪声温度。所以在实际工程设计中，应注意地面站站址的选择，天线的选购。
6、频带特性要宽
C、K U波段卫星广播电视具有500 MH Z带宽，为了能收看到所有的节目，要求天
线系统也必须具备良好的500 MH Z的宽频带特性。
7、极化可调
由于卫星转发的电视信号可采用左旋、右旋、水平、垂直极化方式，如果发射与接收天线的极化方向不匹配，就会影响接收效果，甚至接收不到信号。所以卫星接收天线的极化方式应该和卫星所发射的
电磁波极化形式一致，即极化匹配。为此要求天线系统线极化和圆极化的变换应方便灵活，以提高天线的适应能力。
第二节 卫星接收天线的种类
在卫星电视接收系统中，除L波段接收可采用螺旋天线外，其他波段大多采用抛物面天线。
抛物面天线由馈源和反射面组成，根据反射面与馈源的相对位置不同，可将抛物面天线分为前馈式、后馈式、偏馈式、多波束天线四类。
带通滤波器设计（a）前馈天线（a）后馈天线（a）偏馈天线
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