卫星广播信号接收系统的设计

赵亚茹

（国家新闻出版广电总局594台 712000）

卫星广播信号接收系统的设计

赵亚茹

（国家新闻出版广电总局594台 712000）

卫星广播接收系统的设计涉及选址、安装、调试等一系列的问题，更是接收效果。本文详细阐述设计方案。

广播信号；设计

卫星广播接收系统的方案设计，涉及到各方面的因素。只有通过全面的均衡，比较和计算，紧密围绕设备的主要用途和注意事项才能做出最佳选择。这个步骤是整个建设过程中必不少的，这对避免不必要的损失具有重要意义。

1 明确卫星广播信号接收系统的具体要求

在进行接收系统方案设计时，首先需要明确接收系统的要求，包括以下一些内容：

（1）被接收卫星所在什么轨道位置；

（2）接收卫星广播信号要求达到什么样的等级要求；

（3）接收设备质量与档次要求；

（4）系统设备的配置及其要求；

（5）采取什么避雷措施；

（6）采取怎样的防干扰措施；

（7）系统所需材料的市场供给情况。

2 系统设计前的调研工作

（1）接收站址的调研——卫星广播信号接收系统的唯一服务对象是广播发射机，站址的选取应尽可能的和广播发射机房接近，这样就可以减少导线传输信号的损耗和杂音地窜入。接收天线指向的空间应无遮挡物包括：高大建筑、铁塔、高压线、山头及高大树木等。接收天线架设所在位置的地基应足以承受天线的重量；接收天线应尽量与室内设备靠近。

（2）电磁干扰的调研——为了防止电磁干扰，接收站的站址要尽量避开电磁波辐射干扰，尤其是要避开邻近频段微波干扰及广播发射台自身的发射信号的干扰。

（3）接收设备市场的调研——接收站设备的市场供应情况也是一个重要因素。设备市场供应情况包括设备的技术指标、主要功能，设备的可靠性和稳定性、配套性和通用性，设备的价格、运输条件、售后服务等。

（4）广播卫星相关参数的调研——这项内容包括卫星定点位置、转发器的波束覆盖范围、有效全向辐射功率、下行频率、极化方式、接收站所在的经纬度等。

（5）接收站所在位置地质和气象条件的调研——地质条件包括站址所在地地下的地质结构，是否稳定可靠。气象条件是指当地的风力大小、雨季的长短和降雪量的多少、是否是雷击区等。

3 方案的拟定与论证

在以上充分调研的基础上，初步拟定接收系统的设计方案。

拟定方案就是根据设备的用途和广播卫星转发器参数，选定接收设备的数量及性能。再根据市场情况，选择性能价格比较高的具体设备。以我们台为发射机房送一路中央人民广播电台第二套节目为例，考虑到广播播出工作的连续性和不间断性，节目源的选取应有主备，接收机应有主备，整个系统的供电也应考虑到主备。在2000年刚投入运行的“西新”工程中主用信号取之“鑫诺1号”上新建40路C波段数字广播平台，天线采用3m的“华达”玻璃钢天线，高频头选用噪声温度特别低的带有锁相环功能的低噪声下变频器，接收机采用“汇讯”专用卫星广播信号接收机，电源采用具有备投功能、断电后可连续供电达一个半小时以上的UPS供电。备用信号也是取之“鑫诺1号”Ku波段的2A转发器，在此转发器上有用数字压缩方式传送的8套广播节目，实际上就是“村村通”平台，天线采用“华达”1.2m的偏馈玻璃钢天线，高频头和接收机都是“村村通”设备专门配备的，电源的供给为了提高整个系统的可靠性不再经过UPS电源。由于两路信号互为备份，因此信号自动切换设备也是必不可少的。在方案的拟定过程中由于此卫星广播信号接收系统所处位置的特殊性其防干扰措施也是重点考虑的一个因素。

方案论证是根据拟选择接收设备及其相关性能参数，进行广播信号接收系统的线路综合计算，以核实接收系统所能达到的各项性能指标，只有当接收系统的各项性能指标都达或超过要求时，才能确定设计方案的可行性。“鑫诺1号”卫星覆盖中国全境及周边地区，C波段的EIRP（卫星下行等效全向幅射功率）值达36dBW（中心），3m天线收听效果就可以达到专业级；Ku波段EIRP值达46～56dBW，专业使用1.2m天线。“华达”玻璃钢天线直径3m的增益G大于45dB，电压驻波比小于1.35；直径1.2m的增益G大于41.7dB，电压驻波比小于1.2。使用的高频头和接收机参数都符合卫星下行参数的要求，确定的方案是可行的。

4 系统设计中的可靠性因素

可靠性因素在卫星广播信号接收和传输中是首要考虑的技术要求。由于广播服务的大众性和广泛性，在播音中的连续性至关重要，这就对设计者和设备本身提出了很高的要求。

可靠性的指标可以用平均故障时间间隔来衡量，这个指标的英文缩为“MTBF”，它表示一个设备两次故障之间的平均工作时间，单位用小时表示。MTBF值越大，说明相邻两次故障出现的时间间隔越长，即设备的可靠性越高，故障率越低。

提高设备工作可靠性除了选可靠性高的设备外，主要是增加设备数量，关键设备组成主备关系，这样可以增加系统的MTBF值；其次是增加设备的工作裕量，如增加天线口径，用高性能的高频头和接收机，从而增加系统的门限裕量，以确保在天线跟踪不准、卫星转发器功放输出不稳引起EIRP下降、大气吸收和降雨、降雪损耗增大的情况下，接收系统仍然正常工作。

5 卫星广播信号接收系统选购原则

5.1 天馈部分的选择

（1）天线增益和系统品质因素应达到国家技术标准的合格以上。如3m天线增益要大于或等于39.5dB，系统G/T（接收天线系统的品质因素）要大于17.8dB。

（2）天线种类的选用：网状天线增益比实体低0.5～1dB，玻璃钢天线增益同实体差不多。选择时，应根据各种天线特点和所在地环境等因素考虑。如要经济一些可选用网状或玻璃钢天线，沿海和风力较大的山区，可选用结构强度较好的网状天线，沿海、岛屿和多雨地区可选用玻璃钢天线。面对要求收看质量高、经济条件又好可选用实体天线，在大、中城市、工业区集中的地方，因空气污染严重，从延长寿命考虑可选用实体板状天线。对于高寒地区，因结冰、积雪对网状天线性能影响较大，也宜选用实体天线。

（3）前馈和后馈天线的选择：后馈天线增益较前馈天线高0.5～1dB左右。作为接收系统前馈和后馈的选用都可以，只是价格有较大的差异。

（4）天线口径的选择：目前我国C波段卫星电视的天线口径主要是2～3m，对于工程使用为了提高设备的可靠性，口径可相应的大一些。另外高频头噪声温度过高对天线口径也有影响。噪声温度小时，天线口径相应也可小一点；噪声温度大时，天线口径相应也可大一点。

5.2 高频头的选择

（1）高频头的密封性能要好，以防止水和尘土等进入部件造成损坏。

（2）按我国标准选高频头本振（5.17GHz或5.15GHz）C波段，接收机输入为负极性信号，否则，选用低本振（2.89GHz），接收机输入变成正极性信号，要求接收机有极性转换开关。Ku波段的本振频率一般为11.25GHz，11.3GHz。

（3）噪声温度越低越好，可以起到提高声音质量或缩小天线口径的效果。

（4）是否带有输入隔离器：从系统的匹配考虑，用带隔离器的为好，尽管噪声温度高些，其效果可能会好些。实验结果证明，即使噪声温度高出10K，带隔离器高频头的效果并不低于不带隔离器高频头的效果。

5.3 接收机的选择

（1）选工程专用接收机，要有专用的广播信号输出端口。

（2）注意接口电平、阻抗、连接电缆、室外供电、第一中频覆盖范围是否与室外单元配套。

（3）尽量选择具有门限扩展解调器的接收机，以降低门限电平，以便在C/N（载噪比）不高的情况下，仍有一定的门限储备量，以得到稳定和较高的声音质量。检查接收机有无门限扩展解调器的方法是：偏离天线一小角，使画面上出现脉冲噪音，然后打开门扩展开关和控制旋钮，看是否作用明显。

5.4 声音鉴定

伴音的鉴定主要依靠听觉，要求无失真，动听悦耳。

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1004-7344（2016）20-0276-02

2016-7-1