卫星电视广播传输与接收系统的原理及技术

■山东省广播电视传输保障中心：衣可斌

目前，随着卫星广播和电视技术的飞速发展，它的传播距离越来越远。同时，随着数码技术的进步，电视信号经过数码化压缩后，所占的频带大大缩减。与此同时，数字卫星电视无需如同有线电视那样借助有线电视台对卫星信号进行接收，而是用户可以直接读取卫星传输电视信号进行接收；这样一来，这就减少了卫星电视的转播环节，且减少信号失真情况，传输质量也会变得更好。另外，我国地域广阔，地貌多样，受地理条件和费用等因素的影响；在一些地区，由于没有电缆，卫星电视可以很好地解决这个问题，并可以在一些地形复杂的地区使用。本文深入探讨了卫星电视广播传输原理、技术应用以及卫星电视接收系统的要点。同时还着重介绍了如何解决广播电视卫星传输中可能出现的一些缺陷，以提高传输质量和可靠性。该研究将为人们更好地理解卫星电视技术的发展和应用提供重要见解。

1. 卫星电视广播传输及接收系统的原理

1.1 传输原理

卫星电视的发射模式是由地面发射系统决定的，不同的地面发射系统，其接收与调整方法也各不相同。但它的基本工作原理并没有改变，那就是将收到的影像或声音信号，经过处理后发送给卫星设备，再由卫星设备进行频率变换，然后发送给地面的接收系统，由地面接收系统传输到覆盖区域内。

1.2 接收原理

电视台播出的信号会通过电缆、光缆或微波等形式传输到卫星地球站系统中，然后通过频率变换、功率放大等技术，将信号变换后传送到卫星，再由卫星传输到覆盖区域。在卫星接收方面，地面接收系统主要有两类，即家庭或团体接收和电视台接收[1]。

2. 卫星电视广播传输技术应用

2.1 上行发射站

卫星电视广播转播技术就是从卫星转播技术发展而来的一种信号转播技术。它由三个部分组成：发射站、转发器、接收器。其中，发射站是发送上行信号的关键设备，转发器是在卫星载体上实现信号接收、处理和转发的中转系统，接收器是接收地面用户卫星信号的关键设备。三大系统相互配合，共同完成了信号的收发。其中，上行链路发送器的工作原理是：首先对上行链路进行音、像混合处理，产生原基带信号；对原来的基带信号进行调节，把它转换为大约70 MHz左右的中频载波；最后，通过发射机将中频载波转换为高频率载波，再发送至卫星，再由卫星发送至规定的距离，实现上行链路的发送。

2.2 星载转发器

“星体”是一种由卫星携带的无线电收发信机组成的广播装置。一般情况下，上行台首先发出一种无线信号，然后用一颗广播卫星将此信号放大，并将此信号的频段转化为下行台，最后，此信号的能量又通过一台机载的中继器得到增强[2]。并将该信号发送到相应的服务区域。即：星载转发器是一种形式的空间中继站，它可以在很大程度上避免广播信号在中转时产生额外噪声，或者出现畸变，并可以大大降低接收端后续的降噪操作，这样就可以大大地降低对畸变信号的还原所需要的一套方法，从而大大地降低了费用。就卫星广播来说，其中最重要的是应答机的功率和输出功率，这个参数将会直接决定该信号机的工作性能，而应答机的工作效率则会直接决定其特定的输出功率，二者成正比；也就是说，应答器的工作频率越高，它的输出也就越高。当应答机的工作频率较低时，其输出的功率就会大幅度下降。而波管放大器又对变频器的功率放大器的特定级数有影响。用于无线通信的应答器，其输出一般低于100瓦特。一种用于在电视广播中发送的信号，其输出一般超过100瓦特。

2.3 DFB数字信号传输技术

近年来，由于科技进步，各种声像调制装置被广泛地用于卫星电视的传播，使得各种声像调制装置的使用，使得卫星电视的传播具有较强的通用性。提高了立体信息的处理与接收效能，加速了信息的变换速率，扩展了信息的传输距离

3. 卫星电视接收系统

3.1 卫星电视广播地面接收系统组成

3.1.1 室外系统

本文介绍了一种基于数字信号处理技术的卫星电视户外接收系统。其作用是执行卫星转发器的下行信号的接收、调节和转换工作，完成对第一个中频信号的识别和处理。这些构成部分的特定角色是。

（1）抛物面天线

在此基础上，本文提出了一种利用抛物面型天线来接收来自卫星中继站下端的C、KU频段的信号，并将这些信号聚集在一起，然后对这些信号进行处理。虽然从卫星发射出来的电视广播数字信号，可直接被地面接收装置接收，但是因为相隔很远，所以直接的信号传输效果很差。但若采用抛物面天线，则可结合聚焦原理，将信号聚集在一起，并将其迅速传送至馈源处，从而保证了信号的传送品质[3]。

（2）馈源

馈源是抛物面型天线的核心，它包括馈源圆盘、极化体和转移波导体三个部件。馈源的功能是将抛物面天线汇聚的电视广播数字信号接收并转换成电磁波形式，然后将转换后的电磁波通过圆波导传送到高频头中，再经矩形波处理后传送到相应设备中，以提高信号传输效率。

（3）高频头

在卫星信号的接收过程中，采用地基接收天线，可以避免信号弱的问题，确保接收的结果，并且在接收结束之后；通过对卫星载波信号进行调低、调高等处理，产生中频信号，以符合同轴电缆的传输需求，提高电视信号的收发效能。

3.1.2 室内系统

本文介绍了一种基于数字信号处理技术的数字信号处理技术，并对数字信号处理技术进行了深入研究。

（1）声道接收组件

所述卫星接收所述转换机所述下行频带的所述电视信号，利用所述低噪音转换装置对所述下行频带的所述第一中频信号进行放大转换，从而产生所述L带的所述第一中频信号，并对所述第一中频信号进行放大滤波处理，然后再将信号发送给混频器，再由同轴线缆将信号发送给译码器，这样就完成了一条完整的数据链。但在信号转换和传送的时候，会出现频率不一致的问题，会对信号的质量造成很大的影响[4]。为此，有必要对第1个中频信号进行二次处理，以产生第2个中频信号，以确保信号的接收质量。第一中频信号的频率为479.5 MHz。处理后的第二中频信号，将带宽设置成36 MHz。调节第二中频信号，有利于提高系统的AGC性能，降低系统的振荡振幅，提高了系统的品质。通过对该中频信号进行放大后，将该中频信号通过QSPK解调机进行二次调节与变换，得到一种标准的电视节目的数据流，然后该数据流进入维特比译码机，对该信号进行译码和误差校正过程，并最终利用AC电路进行传输至RS译码电路的电视信号的处理过程；对发送过程中出现的不正确的编码进行校正，从而实现全部的发送工作。

（2）解复用模块

在被卫星接收后，电视信号要通过信源编码、数字信号模数转换、MPEG-2压缩编码、RS数码处理等多道流程，从而产生最终的混合数码信号，实现信号不同线路的传输、处理和调整。通过对数字信号的分析，确定了数字信号、RS信号和交错编码三个主要组成部分。在进行信源译码之前，首先对多路复用的传送流进行了解析，并对各个频率带所对应的信号进行了标记，最后得到了各自的流报文，恢复并施加传播的信号内容。对各种信号的分组进行译码时，可以使用MPEG-2译码器来进行科学性的分析。

（3）MPEG-2解码模块

解多用数据进入MPEG-2译码器后，首先进行初始数据流译码，将接收到的信号数据转化为视频和音频数据流，然后将视频数据流直接传送到D/A转换编码器中进行后续处理。音频数据流被直接传送到A/D转换器进行后期处理，经过变换，得到精确的视频和音频模拟信号，然后进入电视机，进行播出。

3.2 地面卫星电视信号的接受处理系统

3.2.1 地址的选择

就卫星电视的接收来说，在选取接收站时要注意多方面的影响，站址应该合理选择在平地或盆地，要确定卫星天线方向；根据地形条件，建筑物等干扰因素，在站点选址时，还应避免受市区噪声干扰。在选择站点位置时，尽量不要远离接收机房，在特定情况下，应选用质量好、能耗低的同轴线供电，并尽量减少噪声对高频带电系统的影响。

3.2.2 设备安装的处理

在天线基础建设中，应将其竖直放置。在编号依次安排时，应避免辐射面弯曲变形，使接合处保持平坦，以提高接合处的防水效果，保持结合处平衡。螺丝钉应经过几次加强，以增强装置的安装安全。在装置安装时，馈源端口应与辐射平面的底端对齐，并与天线端口表面保持平衡。

3.2.3 电视卫星接收信号的处理

在对卫星电视信号进行接收处理时，将其具体流程划分为如下步骤。第一个步骤是接收模拟信号。经过计算，卫星电视信号能够获得接收天线的精确方位和俯仰角的数值，将天线调节到合适的位置后，应设定接收器的参量信号；从而确保了信号处理的正确性。在信号质量查看中，应确定方位交易角及仰位角的位置，通过对位置的调整及对崩源的确定，实现接收机上下、左右位置的确定，保证信号处理的有效性。第二个步骤是对接收数字信号进行处理，在数字压缩及调试标准确定中，应根据电视节目的特性，对信号的接收进行处理[5]。在集成DCS和调制标准时，需要对接收端进行匹配，并在程序确定后，对天线方向进行调整。如，在星载数据集成时，需将天线和馈线与模拟接收机相结合，以提高天线的信息处理效率。第三个步骤是在对天线进行了微调后，还需要对天线和卫星进行定位，对其进行了适当的调整，从而改善接收效果。

4. 广播电视卫星传输缺陷的解决措施

4.1 强化操作人员能力水平

针对目前人造卫星通信中出现的一些问题，有关部门应该加强对人造卫星通信的培训。首先，要建立一套完整的卫星通信系统，对系统的安装、维护等环节进行科学控制。制定明确的维修保养规范，并严格按规范进行各种操作。在地面接收装置安装的过程中，安装人员要对安装技巧和安装要求进行熟悉，并且要对安装环节进行仔细的检查，将问题降到最低，保证设备的正常使用。同时，对设备进行定期大修，并对大修数据进行记录与分析，对出现的问题进行及时处理。其次，要进行经常性的职业培训与教育，使工作人员对设备的安装与维护重点有较深的认识，并对考核内容进行合理的设计，未通过考核的人员不得参与具体工作，并对卫星通信技术进行升级和扩充。

4.2 做好设备质量管控

加强对地面设备的防护，避免对地面设备的干扰。假定接收天线位于远离电磁场的郊区。采用高灵敏度的高频率磁头，增强了下行链路信号的变换与恢复能力。做好接收天线的角度调节工作，以减少因天气原因造成的不利影响。针对人为干扰，可以采用关机、用强信号对弱信号进行控制等方法，减弱人为干扰，保证装置的正常运行。或者，也可以采用高功率的发射机，提高信号的上行功率，使得所发送的卫星信号的能量比干扰信号要大，以确保正常信号的发送和转发。

4.3 做好电磁波干扰防护

电磁波干扰防护，首先要检测周围干扰源，确定干扰类型，然后有针对性地制定屏蔽方法，对于短波段的干扰，除了馈线以外，其他的都用半钢制的材料进行了处理。若有中波的干扰，则应采用接地设备进行隔离。如果是雷达的干扰，需要和有关部门联系，调整同步卫星的轨道，并对其进行分频处理。如果雷达信号干扰源与地面站和单向卫星接收站之间的距离比较远，那么干扰的程度就不是很大，可以通过增加天线的孔径来解决。

4.4 天气监测

气象条件的不确定因素对卫星通信的影响很大，要提高通信品质，必须加强气象条件的监控，并与观测资料相结合，采取相应的防护措施。一般都是采用对地面接收机进行最优处理的方法，来减少因气象环境变化而带来的信号收发的影响。比如对发射台、天线安装设备进行优化。此外，调整接收天线高度，可降低雨天及积雨对线路之影响，提高信号传送品质。

5. 结束语

在卫星电视广播信号的发送和接受处理过程中，应与信号传送的实时特性相结合，进行卫星信号的整合确定，以提高信号处理的正确性，从而保证信息接收、处理和传输的正确性。一般情况下，在对卫星电视的传输和接收过程中，应当对信号处理效率进行确认，并将其与电视信号处理效率相联系。通过分析，本文提出了一种新的、有意义的、可扩展的、可持续发展的新思路。