衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念課件

一、衛(wèi)星通信基礎(chǔ)知識二、DVB-S標準和MPEG-2視頻編碼簡介三、衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念四、高清電視的衛(wèi)星應(yīng)用介紹2023/1/412022/12/271傳送質(zhì)量高，所需上行發(fā)射功率小，抗干擾能力強。傳輸容量大。通過數(shù)字壓縮技術(shù)可以大大縮小頻帶寬度，大大降低了傳輸（上行、轉(zhuǎn)發(fā)器、接收）成本。通常一個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器僅能傳輸1-2套模擬電視節(jié)目，而傳輸壓縮數(shù)字電視節(jié)目時，C波段一個轉(zhuǎn)發(fā)器（36MHz）可傳輸10套左右，Ku波段一個轉(zhuǎn)發(fā)器（54MHz）可傳10-12套左右。可以提供廣播電視數(shù)據(jù)等多種服務(wù)。便于對節(jié)目加密，實現(xiàn)有條件接收。

數(shù)字廣播電視傳送的主要優(yōu)點衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/42傳送質(zhì)量高，所需上行發(fā)射功率小，抗干擾能力強。數(shù)字廣播

基于上述優(yōu)點，目前廣播電視傳送全面向數(shù)字信號傳輸轉(zhuǎn)變。

衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)主要由廣播電視中心、地面引接電路、地球站、衛(wèi)星、衛(wèi)星接收站（有線前端或個體用戶）、測控站組成。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/43基于上述優(yōu)點，目前廣播電視傳送全面向數(shù)字信號傳輸轉(zhuǎn)變衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/44衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2022/12/274衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念模擬和數(shù)字衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)組成基本相同，只是傳輸內(nèi)容和制式等方面有所不同。下面簡要對廣播電視中心、地面引接電路、地球站、衛(wèi)星、衛(wèi)星接收站（有線前端或個體用戶）、測控站做一介紹。2023/1/45衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念模擬和數(shù)字衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)廣播電視中心的主要任務(wù)是節(jié)目制作、上載播出、音視頻處理、數(shù)字化處理、節(jié)目分配。目前廣播電視中心的內(nèi)涵有所擴大，除了傳統(tǒng)的電臺、電視臺之外，還包括廣播節(jié)目集成平臺、付費節(jié)目集成平臺等。例如中央三臺、中國教育電視臺、北京電視臺、電影頻道、100路中央廣播平臺、中數(shù)傳媒、直播衛(wèi)星村村通平臺等等。1、廣播電視中心衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/46廣播電視中心的主要任務(wù)是節(jié)目制作、上載播出、音視頻處理、數(shù)字地面引接電路：通過光纜、微波等傳輸手段，利用模擬或數(shù)字傳送方式，將廣播電視節(jié)目源由廣播電視中心傳輸?shù)降厍蛘尽鬏敺绞剑褐蓄l直接光纖（或微波）傳輸（A）；數(shù)字信號直接光纖傳輸（D）；數(shù)字光傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸（D）；微波數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸（D）等等。2、地面引接電路衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/47地面引接電路：通過光纜、微波等傳輸手段，利用模擬或數(shù)字傳送方衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/48衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2022/12/278

中頻傳輸方式數(shù)字廣播電視節(jié)目可以利用光纜或微波，以中頻調(diào)制信號的模擬傳輸方式，由廣播電視中心傳送到地球站，如下圖所示：

此方式的特點是傳輸系統(tǒng)簡單、易于監(jiān)測，但占用傳輸資源大，由于模擬信號在傳輸中會導(dǎo)致噪聲積累和性能劣化，故不適于長距傳輸。編碼復(fù)用設(shè)備衛(wèi)星上行系統(tǒng)中頻光端機中頻光端機調(diào)制器TS流70MHz光纜70MHz廣播電視中心地球站微波機微波機微波衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/49中頻傳輸方式此方式的特點是傳輸系統(tǒng)簡

1）利用E1數(shù)字通道，采用信道分割、復(fù)用技術(shù)傳送數(shù)字傳輸方式

目前通過PDH或SDH數(shù)字傳輸網(wǎng)傳送數(shù)字壓縮廣播電視信號主要有以下幾種方式：

此方式主要使用成熟的E1（2Mbit/s）數(shù)字通道，不需對數(shù)字接口進行大量改造，成本較低，缺點是系統(tǒng)連接復(fù)雜，特別是傳輸高數(shù)據(jù)率視頻壓縮數(shù)據(jù)時收發(fā)端設(shè)備和信號線連接復(fù)雜。我局主要用來傳輸局內(nèi)網(wǎng)、指揮平臺等業(yè)務(wù)。編碼復(fù)用設(shè)備2Mbit/s傳輸適配器TS流數(shù)字傳輸網(wǎng)數(shù)字傳輸設(shè)備數(shù)字傳輸設(shè)備2Mbit/s傳輸適配器2Mbit/sxn2Mbit/sxnTS流衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4101）利用E1數(shù)字通道，采用信道分割、復(fù)用技術(shù)傳

2）利用DS3數(shù)字通道傳送

此方式是將廣播電視壓縮數(shù)據(jù)包的TS流適配到SDH的DS3（45Mbit/s）接口進行傳送，技術(shù)較為成熟可靠、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。缺點是碼率的適配范圍較小，傳送低碼率信號時對信道的利用率不高，傳送超高碼率信號時通道的傳輸容量不足。編碼復(fù)用設(shè)備DS3適配器TS流SDH網(wǎng)SDH傳輸設(shè)備SDH傳輸設(shè)備DS3適配器DS3DS3TS流中頻調(diào)制器70MHz衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4112）利用DS3數(shù)字通道傳送此方式是

3）利用155Mbit/s數(shù)字通道傳送

此方式可同時將四組不同速率的TS流信號以DVB-ASI（數(shù)字視頻廣播之異步串行接口）接口方式接入復(fù)用適配設(shè)備，復(fù)接到1個標準155Mbit/s（STS-1電接口或STM-1/OC3光接口）SDH信道傳輸，使用靈活，信道利用率高，特別適用于高低速率的組合傳輸，同時也為今后傳輸高碼率的高清電視準備了充裕的傳輸容量。編碼復(fù)用設(shè)備14DVB-ASI至STS-1復(fù)用適配TS流SDH網(wǎng)SDH傳輸設(shè)備SDH傳輸設(shè)備STS-1STS-1TS流中頻調(diào)制器170MHz編碼復(fù)用設(shè)備2編碼復(fù)用設(shè)備3編碼復(fù)用設(shè)備4ASI1ASI2ASI3ASI4中頻調(diào)制器2中頻調(diào)制器3中頻調(diào)制器4IF1IF4IF2IF3ASI1STS-1至4DVB-ASI解復(fù)用適配ASI2ASI3ASI4衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4123）利用155Mbit/s數(shù)字通道傳送地球站主要作用是對廣播電視中心通過地面引接電路傳來的廣播電視信號進行處理和中頻調(diào)制，產(chǎn)生70MHz或140MHz中頻信號，經(jīng)上變頻器、高功放等上行設(shè)備將中頻信號變頻放大至足夠強度的微波信號，通過天線發(fā)往同步衛(wèi)星。數(shù)字廣播電視衛(wèi)星地球站主要由信號處理系統(tǒng)、上行系統(tǒng)、天線與饋線系統(tǒng)、天線跟蹤系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、下行系統(tǒng)、電源系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)組成。系統(tǒng)組成如下圖所示。3、地球站衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4133、地球站衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2022/12/27中頻切換系統(tǒng)切換選擇高功放上變頻器中頻調(diào)制70MHz/140MHz低噪聲放大器跟蹤設(shè)備雙工器天線驅(qū)動裝置下變頻器接收機上變頻切換高功放切換TSIFIFRFRFLBAND下行系統(tǒng)上行系統(tǒng)

信號處理系統(tǒng)

（FORKUBAND）VideoAudio上行功率控制C(Ku)BAND跟蹤系統(tǒng)天饋線系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)電源系統(tǒng)主備節(jié)目源衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/414中頻切換系統(tǒng)切換選擇高功放上變頻器中頻調(diào)制70MHz/140信號處理系統(tǒng)

主要完成節(jié)目源的引接、切換選擇、適配處理和中頻調(diào)制。上行系統(tǒng)

將已調(diào)中頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)镽F信號，并放大到一定的電平，經(jīng)饋線送至天線。上行系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是上變頻器（U/C）和高功率放大器(HPA)。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/415信號處理系統(tǒng)主要完成節(jié)目源的引接、切換選擇、適配處理天饋線系統(tǒng)將高功放輸出的RF信號發(fā)往衛(wèi)星，同時接收衛(wèi)星下行信號傳送給接收設(shè)備。為了提高傳輸效率，地球站均采用強方向性、高增益面天線。一般上行和下行可共用一副天線。饋線的作用是傳輸微波信號。上行信號通常采用波導(dǎo)傳輸，下行信號一般采用同軸電纜傳輸。跟蹤系統(tǒng)的作用是控制天線跟蹤衛(wèi)星位置的漂移，保證天線主波束始終對準衛(wèi)星。大口徑天線一般采用自動跟蹤方式。（6.2米以上）衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/416天饋線系統(tǒng)將高功放輸出的RF信號發(fā)往衛(wèi)星，同時接收衛(wèi)星下行信天饋線系統(tǒng)將天線接收的衛(wèi)星下行微波信號進行低噪聲放大、下變頻后送給信標接收機。為了保證系統(tǒng)接收靈敏度、最大限度減少噪聲對來自衛(wèi)星的微弱信號的影響，天線接收信號的放大必須采用低噪聲放大器，如參量放大器或低噪聲場效應(yīng)管放大器。（LNA）信標信號作為天線跟蹤衛(wèi)星的依據(jù)。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/417天饋線系統(tǒng)將天線接收的衛(wèi)星下行微波信號進行低噪聲放大、下變頻電源系統(tǒng)地球站的設(shè)備供電應(yīng)采用不間斷電源（UPS），UPS一方面保證地球站系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定和不間斷工作，另一方面提高供電純凈度，避免電源干擾。在線式UPS平時可起到優(yōu)化設(shè)備供電的作用，斷電時可通過蓄電池放電保證不間斷供電，因此地球站通常配備在線式UPS。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/418電源系統(tǒng)地球站的設(shè)備供電應(yīng)采用不間斷電源（UPS），UPS一監(jiān)控系統(tǒng)對上行業(yè)務(wù)質(zhì)量及地球站系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進行監(jiān)測和控制。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，地球站可以采用計算機系統(tǒng)對全站系統(tǒng)設(shè)備進行集中監(jiān)控。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/419監(jiān)控系統(tǒng)對上行業(yè)務(wù)質(zhì)量及地球站系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進行監(jiān)測和控4、衛(wèi)星廣播電視衛(wèi)星目前主要使用FSS和BSS頻段衛(wèi)星，利用地球同步衛(wèi)星進行廣播電視信號的衛(wèi)星傳輸覆蓋。衛(wèi)星的主要作用是接收地球站上行信號，經(jīng)濾波、低噪聲放大、下變頻和功率放大形成衛(wèi)星下行信號，通過衛(wèi)星天線將廣播電視信號轉(zhuǎn)發(fā)覆蓋特定服務(wù)區(qū)域。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4204、衛(wèi)星廣播電視衛(wèi)星目前主要使用FSS和BSS頻段衛(wèi)星，利用各類衛(wèi)星的運行軌道與地球赤道面的夾角（稱為傾角）不同，傾角等于0°的稱為赤道軌道，傾角等于90°的稱為極軌道，傾角在0°～90°之間的稱為傾斜軌道。衛(wèi)星在空間運行的軌道有圓軌道和橢圓軌道，圓軌道可以按其高度分為3種：低軌道（LEO）（距地面數(shù)百公里至5000公里，運行周期為2～4小時）；中軌道（MEO）（距地面5000～20000公里，運行周期4～12小時）；高（同步）軌道（GEO）（距地面35786公里，運行周期23小時56分4秒），它又稱為靜止軌道。同步地球衛(wèi)星衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/421各類衛(wèi)星的運行軌道與地球赤道面的夾角（稱為傾角）不同，傾角等廣播電視節(jié)目傳輸一般采用同步地球衛(wèi)星。同步地球衛(wèi)星位于赤道上空，繞行地球一周時間恰好與地球自轉(zhuǎn)一周一致，從地面看上去如同靜止不動，因此同步地球衛(wèi)星又稱靜止衛(wèi)星。但是靜止衛(wèi)星并非完全不動，受各種外部因素的影響，其運行軌道在不斷地漂移。同步地球衛(wèi)星衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/422廣播電視節(jié)目傳輸一般采用同步地球衛(wèi)星。同步地球衛(wèi)星位于赤道上衛(wèi)星的主要組成框圖衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/423衛(wèi)星的主要組成框圖衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2022/1衛(wèi)星廣播子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/424衛(wèi)星廣播子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2025、衛(wèi)星接收站利用接收天線接收衛(wèi)星下行信號，經(jīng)低噪聲放大、下變頻（LNB）和饋線將接收的L波段廣播電視信號送入衛(wèi)星接收機，由接收機還原出視頻和音頻信號。衛(wèi)星接收站的構(gòu)成與地球站下行系統(tǒng)相似，不過考慮到接收的成本和方便性，衛(wèi)星接收站一般采用較小口徑天線，信號放大和變頻則采用一體化低噪聲放大單元（LNB）。接收天線口徑小于4.5米的通常不配備天線跟蹤設(shè)備。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4255、衛(wèi)星接收站利用接收天線接收衛(wèi)星下行信號，經(jīng)低噪聲放大、下6、衛(wèi)星測控站主要任務(wù)是測量衛(wèi)星的各種參數(shù)，監(jiān)測調(diào)整衛(wèi)星上所有設(shè)備的工作狀況。如衛(wèi)星內(nèi)部設(shè)備的電壓、電流、功率、溫度、壓力等；對衛(wèi)星實施各種功能狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。測控衛(wèi)星的姿態(tài)和軌道位置，調(diào)整衛(wèi)星狀態(tài)以保證衛(wèi)星相對于地球靜止，并使衛(wèi)星天線波束對地球表面地覆蓋區(qū)域保持不變等等。

衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4266、衛(wèi)星測控站主要任務(wù)是測量衛(wèi)星的各種參數(shù)，監(jiān)測調(diào)整衛(wèi)星上所主要由接收天線、低噪聲放大單元LNB(高頻頭)、高頻同軸電纜、功分器和衛(wèi)星接收機IRD（可以為LNB提供直流電源）等組成，如圖所示：完成衛(wèi)星廣播電視信號的接收：變頻、解調(diào)、解擾、解復(fù)用、解碼后送至用戶收聽收看。衛(wèi)星接收機IRD衛(wèi)星天線衛(wèi)星LNBL波段功分器5、衛(wèi)星接收站衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/427主要由接收天線、低噪聲放大單元LNB(高頻頭)、高頻同軸電纜電波方向反射面饋源饋源電波方向反射面標準型前饋天線偏饋型前饋天線前饋天線衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/428電波方向反射面饋源饋源電波方向反射面標準型前饋天線偏標準型卡塞格倫天線偏饋型卡塞格倫天線饋源拋物面雙曲面饋源拋物面雙曲面后饋天線衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/429標準型卡塞格倫天線偏饋型卡塞格倫天線饋源拋物面雙曲面饋源拋物標準型格里高里天線饋源拋物面橢球面饋源拋物面橢球面偏饋型格里高里天線后饋天線衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/430標準型格里高里天線饋源拋物面橢球面饋源拋物面橢球面偏饋型格里L(fēng)NB完成低噪放大和下變頻功能。目前LNB主要采用低噪聲場效應(yīng)管作為放大器件。在接收窄帶數(shù)字信號時要求高頻率穩(wěn)定度和低相位噪聲，此時可采用數(shù)字鎖相環(huán)（PLL）LNB。

LO=±5K/±25K等衛(wèi)星數(shù)字接收機主要由三大部分組成：信道接收、解復(fù)用和MPEG-2解碼。包括L波段信號接收調(diào)諧、QPSK解調(diào)、去擾碼、糾錯、解復(fù)用、解碼、PAL／NTSC編碼、音頻D/A變換、系統(tǒng)控制和智能卡讀取等功能模塊。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/431LNB完成低噪放大和下變頻功能。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概接收天線偏移接收天線極化隔離度下降LNB故障（或受熱、進水等）LNB受地面干擾進入飽和LNB供電故障高頻電纜老化或接頭松動衛(wèi)星接收機過熱工作不穩(wěn)定天線生銹、掉漆等等衛(wèi)星接收系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/432接收天線偏移衛(wèi)星接收系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念1、等效全向輻射功率（EIRP）

衡量電磁波輻射能力的重要參數(shù)，代表發(fā)送功率和天線增益的綜合性能。它的定義是天線發(fā)送功率（P）和天線增益（G）的乘積，即：

EIRP=P·G

[EIRP](dBW)=[P](dBW)+[G](dB)

如：衛(wèi)星ERIPs=10lgPT(W)–[Lt](dB)+[Gt](dBW)

其中PT——

行波管放大器輸出功率

Lt——

饋線損耗

Gt——天線增益

2023/1/433衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念1、等效全向輻射功率（EIRP衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念２、品質(zhì)因數(shù)（G/T）品質(zhì)因數(shù)反映了接收弱信號能力的大小，又稱為系統(tǒng)優(yōu)值。G/T是天線增益與噪聲溫度之比。

G/T=G(dB)-101gT(dB/K)

如：衛(wèi)星[G/T]=[G]-10Lg（Ta+Tt）（dB/K）

G為星載天線上行工作頻率時增益，Ta為天線等效噪溫，Tt為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器等效噪溫。2023/1/434衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念２、品質(zhì)因數(shù)（G/T）2022衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念3、天線等效噪聲溫度TA

等效噪聲溫度反映了天線接收下來并傳送給匹配負載的噪聲功率的大小。忽略饋線系統(tǒng)損耗后，天線接收并傳送給LNB的噪聲功率：

Pn=k˙TA˙B（W）波爾茲曼常數(shù)k=1.38x10-23（J/K），B為接收系統(tǒng)帶寬2023/1/435衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念3、天線等效噪聲溫度TA20衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念4、功率通量密度（）功率通量密度反映了衛(wèi)星信號到達地面時的強度，表示接收端單位面積上的功率密度。

=[EIRP]-20Lgd-10Lg（4π）-[ΔL]（dBW/m2）

d為衛(wèi)星至地面的距離，ΔL為電波傳輸中的其他各種損耗。ff2023/1/436衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念4、功率通量密度（）ff20衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念5、自由空間損耗：在自由空間中，一個無損耗的各向同性輻射源到與其路徑長度相等的距離處的理論損耗：

[Lo]=20Lg（4πd/λ）（dB）其中：d為衛(wèi)星到地面的距離，通常取35786kmλ=v/f（v取光速）真空中光速v=3X108(m/s)，λ=300/fMHz(m)

2023/1/437衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念5、自由空間損耗：2022/1衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念6、功率傳輸公式（加圖）在自由空間中，接收天線輸送給匹配負載的功率Pr與發(fā)送天線的輸入功率Pt之間的關(guān)系用弗里斯功率傳輸公式表示：

[Pr]

=[Pt]+[Gt]+[Gr]-[Lo]（dBW）

2023/1/438衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念6、功率傳輸公式（加圖）202衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念7、C/N與Eb/No

在模擬衛(wèi)星鏈路中，傳輸質(zhì)量是由鏈路的載噪比C/N確定的，在數(shù)字衛(wèi)星鏈路中，傳輸質(zhì)量是由鏈路的每比特能量Eb與噪聲功率譜密度No之比Eb/No確定的。

[Eb/No]=[C/N]+10LgB-10LgRbB為接收機帶寬，Rb為數(shù)字信號的碼率。2023/1/439衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念7、C/N與Eb/No20衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念8、增益G

天線增益G表示天線對信號的匯聚能力。

對于圓形口面天線：

[G]=20Lg（πD/λ）+10Lgη（dB）

D為圓形口面直徑，λ為天線工作波長，η為天線口面效率

2023/1/440衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念8、增益G2022/12/27衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念9、天線的旁瓣特性

天線偏軸增益90%的旁瓣波峰應(yīng)在下列包絡(luò)線內(nèi)：2023/1/441衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念9、天線的旁瓣特性2022/1衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念10、半功率角θ（HP）天線主瓣兩側(cè)相對于天線主瓣中心增益下降3dB的兩點之間的角度稱為天線的半功率角。

DfDGHz2170=?lq（度）其中D為圓形口面的直徑，

λ為天線工作波長。如：Ku波段10米天線，經(jīng)上式計算該天線上行頻率（14GHz）的半功率角約為0.15o，由此可見衛(wèi)星傳輸中，對高頻段大口徑天線的自動跟蹤要求較高。2023/1/442衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念10、半功率角θ（HP）DfD衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/44311、衛(wèi)星天線仰角、方位角和半功率角計算

（1）天線仰角EL計算其中α——接收地點的緯度

β=βR-βS

βR

——

接收地點經(jīng)度

βS——

衛(wèi)星經(jīng)度baba221coscos115127.0coscos--=-tgEL43衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2022/12/274311、衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念（2）天線方位角AZ計算absin1tgtgAZ-=注：我國處于北半球，正北方向天線方位角為0度，實際的方位角應(yīng)表示為180-AZ（度）。2023/1/444衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念（2）天線方位角AZ計算abs衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念Pt

—

上行高功放輸出功率(dBW)Lf

—

上行站饋線損耗(dB)LΔ

—天線指向誤差、極化失配(dB)Gt

—

上行天線發(fā)射增益(dB)12、衛(wèi)星鏈路計算（1）衛(wèi)星上行鏈路方程（dB/Hz）(C/N0)U—上行鏈路每載波功率與噪聲密度比(dBHz)(G/T)S—衛(wèi)星品質(zhì)因素(dB/K)L0,U—上行鏈路自由空間損耗(dB)EIRPE—上行站EIRP(dBW)6.228)/()/(,00++-=SUEUTGLEIRPNC2023/1/445衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念Pt—上行高功放輸出功率(衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念（2）衛(wèi)星下行鏈路方程其中：EIRPS

—

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器飽和EIRP(dBW)BOo,s

—

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器輸出補償(dB)n—

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器載波數(shù)量

L0,D

—

下行鏈路自由空間損耗(dB)ΔLD

—

下行鏈路附加損耗(dB)

（天線指向誤差、極化失配及饋線損耗等）

(G/T)R

—

衛(wèi)星接收站品質(zhì)因素(dB/K)（T≈TA+TLNA）6.228)/(lg10)/(,0,0++D----=RDDsoSDTGLLnBOEIRPNC（dB/Hz）2023/1/446衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念（2）衛(wèi)星下行鏈路方程其中：E1、等效全向輻射功率（EIRP）

衡量電磁波輻射能力的重要參數(shù)，代表發(fā)送功率和天線增益的綜合性能。它的定義是天線發(fā)送功率（P）和天線增益（G）的乘積，即：

EIRP=P·G

[EIRP](dBW)=[P](dBW)+[G](dB)

如：衛(wèi)星ERIPs=10lgPT(W)–[Lt](dB)+[Gt](dBW)

其中PT——

行波管放大器輸出功率

Lt——

饋線損耗

Gt——天線增益

2023/1/447衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念1、等效全向輻射功率（EIRP）2022/12/2747衛(wèi)星２、品質(zhì)因數(shù)（G/T）品質(zhì)因數(shù)反映了接收弱信號能力的大小，又稱為系統(tǒng)優(yōu)值。G/T是天線增益與噪聲溫度之比。

G/T=G(dB)-101gT(dB/K)

如：衛(wèi)星[G/T]=[G]-10Lg（Ta+Tt）（dB/K）

G為星載天線上行工作頻率時增益，Ta為天線等效噪溫，Tt為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器等效噪溫。2023/1/448衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念２、品質(zhì)因數(shù)（G/T）2022/12/2748衛(wèi)星廣播電視傳3、天線等效噪聲溫度TA

等效噪聲溫度反映了天線接收下來并傳送給匹配負載的噪聲功率的大小。忽略饋線系統(tǒng)損耗后，天線接收并傳送給LNB的噪聲功率：

Pn=k˙TA˙B（W）波爾茲曼常數(shù)k=1.38x10-23（J/K），B為接收系統(tǒng)帶寬2023/1/449衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念3、天線等效噪聲溫度TA2022/12/2749衛(wèi)星廣播電視4、功率通量密度（）功率通量密度反映了衛(wèi)星信號到達地面時的強度，表示接收端單位面積上的功率密度。

=[EIRP]-20Lgd-10Lg（4π）-[ΔL]（dBW/m2）

d為衛(wèi)星至地面的距離，ΔL為電波傳輸中的其他各種損耗。ff2023/1/450衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念4、功率通量密度（）ff2022/12/2750衛(wèi)星廣播電5、自由空間損耗：在自由空間中，一個無損耗的各向同性輻射源到與其路徑長度相等的距離處的理論損耗：

[Lo]=20Lg（4πd/λ）（dB）其中：d為衛(wèi)星到地面的距離，通常取35786kmλ=v/f（v取光速）真空中光速v=3X108(m/s)，λ=300/fMHz(m)

2023/1/451衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念5、自由空間損耗：2022/12/2751衛(wèi)星廣播電視傳輸系6、功率傳輸公式在自由空間中，接收天線輸送給匹配負載的功率Pr與發(fā)送天線的輸入功率Pt之間的關(guān)系用弗里斯功率傳輸公式表示：

[Pr]

=[Pt]+[Gt]+[Gr]-[Lo]（dBW）

2023/1/452衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念6、功率傳輸公式2022/12/2752衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)7、C/N與Eb/No

在模擬衛(wèi)星鏈路中，傳輸質(zhì)量是由鏈路的載噪比C/N確定的，在數(shù)字衛(wèi)星鏈路中，傳輸質(zhì)量是由鏈路的每比特能量Eb與噪聲功率譜密度No之比Eb/No確定的。

[Eb/No]=[C/N]+10LgB-10LgRbB為接收機帶寬，Rb為數(shù)字信號的碼率。2023/1/453衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念7、C/N與Eb/No2022/12/2753衛(wèi)星廣播電8、增益G

天線增益G表示天線對信號的匯聚能力。

對于圓形口面天線：

[G]=20Lg（πD/λ）+10Lgη（dB）

D為圓形口面直徑，λ為天線工作波長，η為天線口面效率

2023/1/454衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念8、增益G2022/12/2754衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用9、天線的旁瓣特性

天線偏軸增益90%的旁瓣波峰應(yīng)在下列包絡(luò)線內(nèi)：2023/1/455衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念9、天線的旁瓣特性2022/12/2755衛(wèi)星廣播電視傳輸系10、半功率角θ（HP）天線主瓣兩側(cè)相對于天線主瓣中心增益下降3dB的兩點之間的角度稱為天線的半功率角。

DfDGHz2170=?lq（度）其中D為圓形口面的直徑，

λ為天線工作波長。如：Ku波段10米天線，經(jīng)上式計算該天線上行頻率（14GHz）的半功率角約為0.15o，由此可見衛(wèi)星傳輸中，對高頻段大口徑天線的自動跟蹤要求較高。2023/1/456衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念10、半功率角θ（HP）DfDGHz2170=?lq（度）其11、衛(wèi)星天線仰角、方位角和半功率角計算

（1）天線仰角EL計算其中α——接收地點的緯度

β=βR-βS

βR

——

接收地點經(jīng)度

βS——

衛(wèi)星經(jīng)度baba221coscos115127.0coscos--=-tgEL2023/1/457衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念11、衛(wèi)星天線仰角、方位角和半功率角計算（1）天線仰角（2）天線方位角AZ計算absin1tgtgAZ-=注：我國處于北半球，正北方向天線方位角為0度，實際的方位角應(yīng)表示為180-AZ（度）。2023/1/458（2）天線方位角AZ計算absin1tgtgAZ-=注：我國Pt

—

上行高功放輸出功率(dBW)Lf

—

上行站饋線損耗(dB)LΔ

—天線指向誤差、極化失配(dB)Gt

—

上行天線發(fā)射增益(dB)12、衛(wèi)星鏈路計算（1）衛(wèi)星上行鏈路方程（dB/Hz）(C/N0)U—上行鏈路每載波功率與噪聲密度比(dBHz)(G/T)S—衛(wèi)星品質(zhì)因素(dB/K)L0,U—上行鏈路自由空間損耗(dB)EIRPE—上行站EIRP(dBW)6.228)/()/(,00++-=SUEUTGLEIRPNC2023/1/459Pt—上行高功放輸出功率(dBW)12、衛(wèi)星鏈路計算（1（2）衛(wèi)星下行鏈路方程其中：EIRPS

—

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器飽和EIRP(dBW)BOo,s

—

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器輸出補償(dB)n—

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器載波數(shù)量

L0,D

—

下行鏈路自由空間損耗(dB)ΔLD

—

下行鏈路附加損耗(dB)

（天線指向誤差、極化失配及饋線損耗等）

(G/T)R

—

衛(wèi)星接收站品質(zhì)因素(dB/K)（T≈TA+TLNA）6.228)/(lg10)/(,0,0++D----=RDDsoSDTGLLnBOEIRPNC（dB/Hz）2023/1/460（2）衛(wèi)星下行鏈路方程其中：EIRPS—衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器飽和E衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念課件61一、衛(wèi)星通信基礎(chǔ)知識二、DVB-S標準和MPEG-2視頻編碼簡介三、衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念四、高清電視的衛(wèi)星應(yīng)用介紹2023/1/4622022/12/271傳送質(zhì)量高，所需上行發(fā)射功率小，抗干擾能力強。傳輸容量大。通過數(shù)字壓縮技術(shù)可以大大縮小頻帶寬度，大大降低了傳輸（上行、轉(zhuǎn)發(fā)器、接收）成本。通常一個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器僅能傳輸1-2套模擬電視節(jié)目，而傳輸壓縮數(shù)字電視節(jié)目時，C波段一個轉(zhuǎn)發(fā)器（36MHz）可傳輸10套左右，Ku波段一個轉(zhuǎn)發(fā)器（54MHz）可傳10-12套左右?？梢蕴峁V播電視數(shù)據(jù)等多種服務(wù)。便于對節(jié)目加密，實現(xiàn)有條件接收。

數(shù)字廣播電視傳送的主要優(yōu)點衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/463傳送質(zhì)量高，所需上行發(fā)射功率小，抗干擾能力強。數(shù)字廣播

基于上述優(yōu)點，目前廣播電視傳送全面向數(shù)字信號傳輸轉(zhuǎn)變。

衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)主要由廣播電視中心、地面引接電路、地球站、衛(wèi)星、衛(wèi)星接收站（有線前端或個體用戶）、測控站組成。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/464基于上述優(yōu)點，目前廣播電視傳送全面向數(shù)字信號傳輸轉(zhuǎn)變衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/465衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2022/12/274衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念模擬和數(shù)字衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)組成基本相同，只是傳輸內(nèi)容和制式等方面有所不同。下面簡要對廣播電視中心、地面引接電路、地球站、衛(wèi)星、衛(wèi)星接收站（有線前端或個體用戶）、測控站做一介紹。2023/1/466衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念模擬和數(shù)字衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)廣播電視中心的主要任務(wù)是節(jié)目制作、上載播出、音視頻處理、數(shù)字化處理、節(jié)目分配。目前廣播電視中心的內(nèi)涵有所擴大，除了傳統(tǒng)的電臺、電視臺之外，還包括廣播節(jié)目集成平臺、付費節(jié)目集成平臺等。例如中央三臺、中國教育電視臺、北京電視臺、電影頻道、100路中央廣播平臺、中數(shù)傳媒、直播衛(wèi)星村村通平臺等等。1、廣播電視中心衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/467廣播電視中心的主要任務(wù)是節(jié)目制作、上載播出、音視頻處理、數(shù)字地面引接電路：通過光纜、微波等傳輸手段，利用模擬或數(shù)字傳送方式，將廣播電視節(jié)目源由廣播電視中心傳輸?shù)降厍蛘尽鬏敺绞剑褐蓄l直接光纖（或微波）傳輸（A）；數(shù)字信號直接光纖傳輸（D）；數(shù)字光傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸（D）；微波數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸（D）等等。2、地面引接電路衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/468地面引接電路：通過光纜、微波等傳輸手段，利用模擬或數(shù)字傳送方衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/469衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2022/12/278

中頻傳輸方式數(shù)字廣播電視節(jié)目可以利用光纜或微波，以中頻調(diào)制信號的模擬傳輸方式，由廣播電視中心傳送到地球站，如下圖所示：

此方式的特點是傳輸系統(tǒng)簡單、易于監(jiān)測，但占用傳輸資源大，由于模擬信號在傳輸中會導(dǎo)致噪聲積累和性能劣化，故不適于長距傳輸。編碼復(fù)用設(shè)備衛(wèi)星上行系統(tǒng)中頻光端機中頻光端機調(diào)制器TS流70MHz光纜70MHz廣播電視中心地球站微波機微波機微波衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/470中頻傳輸方式此方式的特點是傳輸系統(tǒng)簡

1）利用E1數(shù)字通道，采用信道分割、復(fù)用技術(shù)傳送數(shù)字傳輸方式

目前通過PDH或SDH數(shù)字傳輸網(wǎng)傳送數(shù)字壓縮廣播電視信號主要有以下幾種方式：

此方式主要使用成熟的E1（2Mbit/s）數(shù)字通道，不需對數(shù)字接口進行大量改造，成本較低，缺點是系統(tǒng)連接復(fù)雜，特別是傳輸高數(shù)據(jù)率視頻壓縮數(shù)據(jù)時收發(fā)端設(shè)備和信號線連接復(fù)雜。我局主要用來傳輸局內(nèi)網(wǎng)、指揮平臺等業(yè)務(wù)。編碼復(fù)用設(shè)備2Mbit/s傳輸適配器TS流數(shù)字傳輸網(wǎng)數(shù)字傳輸設(shè)備數(shù)字傳輸設(shè)備2Mbit/s傳輸適配器2Mbit/sxn2Mbit/sxnTS流衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4711）利用E1數(shù)字通道，采用信道分割、復(fù)用技術(shù)傳

2）利用DS3數(shù)字通道傳送

此方式是將廣播電視壓縮數(shù)據(jù)包的TS流適配到SDH的DS3（45Mbit/s）接口進行傳送，技術(shù)較為成熟可靠、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。缺點是碼率的適配范圍較小，傳送低碼率信號時對信道的利用率不高，傳送超高碼率信號時通道的傳輸容量不足。編碼復(fù)用設(shè)備DS3適配器TS流SDH網(wǎng)SDH傳輸設(shè)備SDH傳輸設(shè)備DS3適配器DS3DS3TS流中頻調(diào)制器70MHz衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4722）利用DS3數(shù)字通道傳送此方式是

3）利用155Mbit/s數(shù)字通道傳送

此方式可同時將四組不同速率的TS流信號以DVB-ASI（數(shù)字視頻廣播之異步串行接口）接口方式接入復(fù)用適配設(shè)備，復(fù)接到1個標準155Mbit/s（STS-1電接口或STM-1/OC3光接口）SDH信道傳輸，使用靈活，信道利用率高，特別適用于高低速率的組合傳輸，同時也為今后傳輸高碼率的高清電視準備了充裕的傳輸容量。編碼復(fù)用設(shè)備14DVB-ASI至STS-1復(fù)用適配TS流SDH網(wǎng)SDH傳輸設(shè)備SDH傳輸設(shè)備STS-1STS-1TS流中頻調(diào)制器170MHz編碼復(fù)用設(shè)備2編碼復(fù)用設(shè)備3編碼復(fù)用設(shè)備4ASI1ASI2ASI3ASI4中頻調(diào)制器2中頻調(diào)制器3中頻調(diào)制器4IF1IF4IF2IF3ASI1STS-1至4DVB-ASI解復(fù)用適配ASI2ASI3ASI4衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4733）利用155Mbit/s數(shù)字通道傳送地球站主要作用是對廣播電視中心通過地面引接電路傳來的廣播電視信號進行處理和中頻調(diào)制，產(chǎn)生70MHz或140MHz中頻信號，經(jīng)上變頻器、高功放等上行設(shè)備將中頻信號變頻放大至足夠強度的微波信號，通過天線發(fā)往同步衛(wèi)星。數(shù)字廣播電視衛(wèi)星地球站主要由信號處理系統(tǒng)、上行系統(tǒng)、天線與饋線系統(tǒng)、天線跟蹤系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、下行系統(tǒng)、電源系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)組成。系統(tǒng)組成如下圖所示。3、地球站衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4743、地球站衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2022/12/27中頻切換系統(tǒng)切換選擇高功放上變頻器中頻調(diào)制70MHz/140MHz低噪聲放大器跟蹤設(shè)備雙工器天線驅(qū)動裝置下變頻器接收機上變頻切換高功放切換TSIFIFRFRFLBAND下行系統(tǒng)上行系統(tǒng)

信號處理系統(tǒng)

（FORKUBAND）VideoAudio上行功率控制C(Ku)BAND跟蹤系統(tǒng)天饋線系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)電源系統(tǒng)主備節(jié)目源衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/475中頻切換系統(tǒng)切換選擇高功放上變頻器中頻調(diào)制70MHz/140信號處理系統(tǒng)

主要完成節(jié)目源的引接、切換選擇、適配處理和中頻調(diào)制。上行系統(tǒng)

將已調(diào)中頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)镽F信號，并放大到一定的電平，經(jīng)饋線送至天線。上行系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是上變頻器（U/C）和高功率放大器(HPA)。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/476信號處理系統(tǒng)主要完成節(jié)目源的引接、切換選擇、適配處理天饋線系統(tǒng)將高功放輸出的RF信號發(fā)往衛(wèi)星，同時接收衛(wèi)星下行信號傳送給接收設(shè)備。為了提高傳輸效率，地球站均采用強方向性、高增益面天線。一般上行和下行可共用一副天線。饋線的作用是傳輸微波信號。上行信號通常采用波導(dǎo)傳輸，下行信號一般采用同軸電纜傳輸。跟蹤系統(tǒng)的作用是控制天線跟蹤衛(wèi)星位置的漂移，保證天線主波束始終對準衛(wèi)星。大口徑天線一般采用自動跟蹤方式。（6.2米以上）衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/477天饋線系統(tǒng)將高功放輸出的RF信號發(fā)往衛(wèi)星，同時接收衛(wèi)星下行信天饋線系統(tǒng)將天線接收的衛(wèi)星下行微波信號進行低噪聲放大、下變頻后送給信標接收機。為了保證系統(tǒng)接收靈敏度、最大限度減少噪聲對來自衛(wèi)星的微弱信號的影響，天線接收信號的放大必須采用低噪聲放大器，如參量放大器或低噪聲場效應(yīng)管放大器。（LNA）信標信號作為天線跟蹤衛(wèi)星的依據(jù)。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/478天饋線系統(tǒng)將天線接收的衛(wèi)星下行微波信號進行低噪聲放大、下變頻電源系統(tǒng)地球站的設(shè)備供電應(yīng)采用不間斷電源（UPS），UPS一方面保證地球站系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定和不間斷工作，另一方面提高供電純凈度，避免電源干擾。在線式UPS平時可起到優(yōu)化設(shè)備供電的作用，斷電時可通過蓄電池放電保證不間斷供電，因此地球站通常配備在線式UPS。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/479電源系統(tǒng)地球站的設(shè)備供電應(yīng)采用不間斷電源（UPS），UPS一監(jiān)控系統(tǒng)對上行業(yè)務(wù)質(zhì)量及地球站系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進行監(jiān)測和控制。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，地球站可以采用計算機系統(tǒng)對全站系統(tǒng)設(shè)備進行集中監(jiān)控。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/480監(jiān)控系統(tǒng)對上行業(yè)務(wù)質(zhì)量及地球站系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進行監(jiān)測和控4、衛(wèi)星廣播電視衛(wèi)星目前主要使用FSS和BSS頻段衛(wèi)星，利用地球同步衛(wèi)星進行廣播電視信號的衛(wèi)星傳輸覆蓋。衛(wèi)星的主要作用是接收地球站上行信號，經(jīng)濾波、低噪聲放大、下變頻和功率放大形成衛(wèi)星下行信號，通過衛(wèi)星天線將廣播電視信號轉(zhuǎn)發(fā)覆蓋特定服務(wù)區(qū)域。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4814、衛(wèi)星廣播電視衛(wèi)星目前主要使用FSS和BSS頻段衛(wèi)星，利用各類衛(wèi)星的運行軌道與地球赤道面的夾角（稱為傾角）不同，傾角等于0°的稱為赤道軌道，傾角等于90°的稱為極軌道，傾角在0°～90°之間的稱為傾斜軌道。衛(wèi)星在空間運行的軌道有圓軌道和橢圓軌道，圓軌道可以按其高度分為3種：低軌道（LEO）（距地面數(shù)百公里至5000公里，運行周期為2～4小時）；中軌道（MEO）（距地面5000～20000公里，運行周期4～12小時）；高（同步）軌道（GEO）（距地面35786公里，運行周期23小時56分4秒），它又稱為靜止軌道。同步地球衛(wèi)星衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/482各類衛(wèi)星的運行軌道與地球赤道面的夾角（稱為傾角）不同，傾角等廣播電視節(jié)目傳輸一般采用同步地球衛(wèi)星。同步地球衛(wèi)星位于赤道上空，繞行地球一周時間恰好與地球自轉(zhuǎn)一周一致，從地面看上去如同靜止不動，因此同步地球衛(wèi)星又稱靜止衛(wèi)星。但是靜止衛(wèi)星并非完全不動，受各種外部因素的影響，其運行軌道在不斷地漂移。同步地球衛(wèi)星衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/483廣播電視節(jié)目傳輸一般采用同步地球衛(wèi)星。同步地球衛(wèi)星位于赤道上衛(wèi)星的主要組成框圖衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/484衛(wèi)星的主要組成框圖衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2022/1衛(wèi)星廣播子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/485衛(wèi)星廣播子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2025、衛(wèi)星接收站利用接收天線接收衛(wèi)星下行信號，經(jīng)低噪聲放大、下變頻（LNB）和饋線將接收的L波段廣播電視信號送入衛(wèi)星接收機，由接收機還原出視頻和音頻信號。衛(wèi)星接收站的構(gòu)成與地球站下行系統(tǒng)相似，不過考慮到接收的成本和方便性，衛(wèi)星接收站一般采用較小口徑天線，信號放大和變頻則采用一體化低噪聲放大單元（LNB）。接收天線口徑小于4.5米的通常不配備天線跟蹤設(shè)備。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4865、衛(wèi)星接收站利用接收天線接收衛(wèi)星下行信號，經(jīng)低噪聲放大、下6、衛(wèi)星測控站主要任務(wù)是測量衛(wèi)星的各種參數(shù)，監(jiān)測調(diào)整衛(wèi)星上所有設(shè)備的工作狀況。如衛(wèi)星內(nèi)部設(shè)備的電壓、電流、功率、溫度、壓力等；對衛(wèi)星實施各種功能狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。測控衛(wèi)星的姿態(tài)和軌道位置，調(diào)整衛(wèi)星狀態(tài)以保證衛(wèi)星相對于地球靜止，并使衛(wèi)星天線波束對地球表面地覆蓋區(qū)域保持不變等等。

衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/4876、衛(wèi)星測控站主要任務(wù)是測量衛(wèi)星的各種參數(shù)，監(jiān)測調(diào)整衛(wèi)星上所主要由接收天線、低噪聲放大單元LNB(高頻頭)、高頻同軸電纜、功分器和衛(wèi)星接收機IRD（可以為LNB提供直流電源）等組成，如圖所示：完成衛(wèi)星廣播電視信號的接收：變頻、解調(diào)、解擾、解復(fù)用、解碼后送至用戶收聽收看。衛(wèi)星接收機IRD衛(wèi)星天線衛(wèi)星LNBL波段功分器5、衛(wèi)星接收站衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/488主要由接收天線、低噪聲放大單元LNB(高頻頭)、高頻同軸電纜電波方向反射面饋源饋源電波方向反射面標準型前饋天線偏饋型前饋天線前饋天線衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/489電波方向反射面饋源饋源電波方向反射面標準型前饋天線偏標準型卡塞格倫天線偏饋型卡塞格倫天線饋源拋物面雙曲面饋源拋物面雙曲面后饋天線衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/490標準型卡塞格倫天線偏饋型卡塞格倫天線饋源拋物面雙曲面饋源拋物標準型格里高里天線饋源拋物面橢球面饋源拋物面橢球面偏饋型格里高里天線后饋天線衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/491標準型格里高里天線饋源拋物面橢球面饋源拋物面橢球面偏饋型格里L(fēng)NB完成低噪放大和下變頻功能。目前LNB主要采用低噪聲場效應(yīng)管作為放大器件。在接收窄帶數(shù)字信號時要求高頻率穩(wěn)定度和低相位噪聲，此時可采用數(shù)字鎖相環(huán)（PLL）LNB。

LO=±5K/±25K等衛(wèi)星數(shù)字接收機主要由三大部分組成：信道接收、解復(fù)用和MPEG-2解碼。包括L波段信號接收調(diào)諧、QPSK解調(diào)、去擾碼、糾錯、解復(fù)用、解碼、PAL／NTSC編碼、音頻D/A變換、系統(tǒng)控制和智能卡讀取等功能模塊。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/492LNB完成低噪放大和下變頻功能。衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概接收天線偏移接收天線極化隔離度下降LNB故障（或受熱、進水等）LNB受地面干擾進入飽和LNB供電故障高頻電纜老化或接頭松動衛(wèi)星接收機過熱工作不穩(wěn)定天線生銹、掉漆等等衛(wèi)星接收系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/493接收天線偏移衛(wèi)星接收系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念1、等效全向輻射功率（EIRP）

衡量電磁波輻射能力的重要參數(shù)，代表發(fā)送功率和天線增益的綜合性能。它的定義是天線發(fā)送功率（P）和天線增益（G）的乘積，即：

EIRP=P·G

[EIRP](dBW)=[P](dBW)+[G](dB)

如：衛(wèi)星ERIPs=10lgPT(W)–[Lt](dB)+[Gt](dBW)

其中PT——

行波管放大器輸出功率

Lt——

饋線損耗

Gt——天線增益

2023/1/494衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念1、等效全向輻射功率（EIRP衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念２、品質(zhì)因數(shù)（G/T）品質(zhì)因數(shù)反映了接收弱信號能力的大小，又稱為系統(tǒng)優(yōu)值。G/T是天線增益與噪聲溫度之比。

G/T=G(dB)-101gT(dB/K)

如：衛(wèi)星[G/T]=[G]-10Lg（Ta+Tt）（dB/K）

G為星載天線上行工作頻率時增益，Ta為天線等效噪溫，Tt為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器等效噪溫。2023/1/495衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念２、品質(zhì)因數(shù)（G/T）2022衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念3、天線等效噪聲溫度TA

等效噪聲溫度反映了天線接收下來并傳送給匹配負載的噪聲功率的大小。忽略饋線系統(tǒng)損耗后，天線接收并傳送給LNB的噪聲功率：

Pn=k˙TA˙B（W）波爾茲曼常數(shù)k=1.38x10-23（J/K），B為接收系統(tǒng)帶寬2023/1/496衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念3、天線等效噪聲溫度TA20衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念4、功率通量密度（）功率通量密度反映了衛(wèi)星信號到達地面時的強度，表示接收端單位面積上的功率密度。

=[EIRP]-20Lgd-10Lg（4π）-[ΔL]（dBW/m2）

d為衛(wèi)星至地面的距離，ΔL為電波傳輸中的其他各種損耗。ff2023/1/497衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念4、功率通量密度（）ff20衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念5、自由空間損耗：在自由空間中，一個無損耗的各向同性輻射源到與其路徑長度相等的距離處的理論損耗：

[Lo]=20Lg（4πd/λ）（dB）其中：d為衛(wèi)星到地面的距離，通常取35786kmλ=v/f（v取光速）真空中光速v=3X108(m/s)，λ=300/fMHz(m)

2023/1/498衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念5、自由空間損耗：2022/1衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念6、功率傳輸公式（加圖）在自由空間中，接收天線輸送給匹配負載的功率Pr與發(fā)送天線的輸入功率Pt之間的關(guān)系用弗里斯功率傳輸公式表示：

[Pr]

=[Pt]+[Gt]+[Gr]-[Lo]（dBW）

2023/1/499衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念6、功率傳輸公式（加圖）202衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念7、C/N與Eb/No

在模擬衛(wèi)星鏈路中，傳輸質(zhì)量是由鏈路的載噪比C/N確定的，在數(shù)字衛(wèi)星鏈路中，傳輸質(zhì)量是由鏈路的每比特能量Eb與噪聲功率譜密度No之比Eb/No確定的。

[Eb/No]=[C/N]+10LgB-10LgRbB為接收機帶寬，Rb為數(shù)字信號的碼率。2023/1/4100衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念7、C/N與Eb/No20衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念8、增益G

天線增益G表示天線對信號的匯聚能力。

對于圓形口面天線：

[G]=20Lg（πD/λ）+10Lgη（dB）

D為圓形口面直徑，λ為天線工作波長，η為天線口面效率

2023/1/4101衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念8、增益G2022/12/27衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念9、天線的旁瓣特性

天線偏軸增益90%的旁瓣波峰應(yīng)在下列包絡(luò)線內(nèi)：2023/1/4102衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念9、天線的旁瓣特性2022/1衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念10、半功率角θ（HP）天線主瓣兩側(cè)相對于天線主瓣中心增益下降3dB的兩點之間的角度稱為天線的半功率角。

DfDGHz2170=?lq（度）其中D為圓形口面的直徑，

λ為天線工作波長。如：Ku波段10米天線，經(jīng)上式計算該天線上行頻率（14GHz）的半功率角約為0.15o，由此可見衛(wèi)星傳輸中，對高頻段大口徑天線的自動跟蹤要求較高。2023/1/4103衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念10、半功率角θ（HP）DfD衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2023/1/410411、衛(wèi)星天線仰角、方位角和半功率角計算

（1）天線仰角EL計算其中α——接收地點的緯度

β=βR-βS

βR

——

接收地點經(jīng)度

βS——

衛(wèi)星經(jīng)度baba221coscos115127.0coscos--=-tgEL104衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念2022/12/274311、衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念（2）天線方位角AZ計算absin1tgtgAZ-=注：我國處于北半球，正北方向天線方位角為0度，實際的方位角應(yīng)表示為180-AZ（度）。2023/1/4105衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念（2）天線方位角AZ計算abs衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念Pt

—

上行高功放輸出功率(dBW)Lf

—

上行站饋線損耗(dB)LΔ

—天線指向誤差、極化失配(dB)Gt

—

上行天線發(fā)射增益(dB)12、衛(wèi)星鏈路計算（1）衛(wèi)星上行鏈路方程（dB/Hz）(C/N0)U—上行鏈路每載波功率與噪聲密度比(dBHz)(G/T)S—衛(wèi)星品質(zhì)因素(dB/K)L0,U—上行鏈路自由空間損耗(dB)EIRPE—上行站EIRP(dBW)6.228)/()/(,00++-=SUEUTGLEIRPNC2023/1/4106衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念Pt—上行高功放輸出功率(衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念（2）衛(wèi)星下行鏈路方程其中：EIRPS

—

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器飽和EIRP(dBW)BOo,s

—

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器輸出補償(dB)n—

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器載波數(shù)量

L0,D

—

下行鏈路自由空間損耗(dB)ΔLD

—

下行鏈路附加損耗(dB)

（天線指向誤差、極化失配及饋線損耗等）

(G/T)R

—

衛(wèi)星接收站品質(zhì)因素(dB/K)（T≈TA+TLNA）6.228)/(lg10)/(,0,0++D----=RDDsoSDTGLLnBOEIRPNC（dB/Hz）2023/1/4107衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念（2）衛(wèi)星下行鏈路方程其中：E1、等效全向輻射功率（EIRP）

衡量電磁波輻射能力的重要參數(shù)，代表發(fā)送功率和天線增益的綜合性能。它的定義是天線發(fā)送功率（P）和天線增益（G）的乘積，即：

EIRP=P·G

[EIRP](dBW)=[P](dBW)+[G](dB)

如：衛(wèi)星ERIPs=10lgPT(W)–[Lt](dB)+[Gt](dBW)

其中PT——

行波管放大器輸出功率

Lt——

饋線損耗

Gt——天線增益

2023/1/4108衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念1、等效全向輻射功率（EIRP）2022/12/2747衛(wèi)星２、品質(zhì)因數(shù)（G/T）品質(zhì)因數(shù)反映了接收弱信號能力的大小，又稱為系統(tǒng)優(yōu)值。G/T是天線增益與噪聲溫度之比。

G/T=G(dB)-101gT(dB/K)

如：衛(wèi)星[G/T]=[G]-10Lg（Ta+Tt）（dB/K）

G為星載天線上行工作頻率時增益，Ta為天線等效噪溫，Tt為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器等效噪溫。2023/1/4109衛(wèi)星廣播電視傳輸系統(tǒng)及常用概念２、品質(zhì)因數(shù)（G/T）2022/12/2748衛(wèi)星廣播電視傳3、天線等效噪聲溫度TA

等效噪聲溫度反映了天線接收下來并傳送給匹配負載的噪聲功率的大小。忽略饋線系統(tǒng)損耗后，天線接收并傳送給LNB的噪聲功率：

Pn=k˙TA˙B（W）波爾茲曼常數(shù)k=1.38x10-23（J/K），