衛星電視廣播傳輸與接收系統的原理及技術

■山東省廣播電視傳輸保障中心：衣可斌

目前，隨著衛星廣播和電視技術的飛速發展，它的傳播距離越來越遠。同時，隨著數碼技術的進步，電視信號經過數碼化壓縮后，所占的頻帶大大縮減。與此同時，數字衛星電視無需如同有線電視那樣借助有線電視臺對衛星信號進行接收，而是用戶可以直接讀取衛星傳輸電視信號進行接收；這樣一來，這就減少了衛星電視的轉播環節，且減少信號失真情況，傳輸質量也會變得更好。另外，我國地域廣闊，地貌多樣，受地理條件和費用等因素的影響；在一些地區，由于沒有電纜，衛星電視可以很好地解決這個問題，并可以在一些地形復雜的地區使用。本文深入探討了衛星電視廣播傳輸原理、技術應用以及衛星電視接收系統的要點。同時還著重介紹了如何解決廣播電視衛星傳輸中可能出現的一些缺陷，以提高傳輸質量和可靠性。該研究將為人們更好地理解衛星電視技術的發展和應用提供重要見解。

1. 衛星電視廣播傳輸及接收系統的原理

1.1 傳輸原理

衛星電視的發射模式是由地面發射系統決定的，不同的地面發射系統，其接收與調整方法也各不相同。但它的基本工作原理并沒有改變，那就是將收到的影像或聲音信號，經過處理后發送給衛星設備，再由衛星設備進行頻率變換，然后發送給地面的接收系統，由地面接收系統傳輸到覆蓋區域內。

1.2 接收原理

電視臺播出的信號會通過電纜、光纜或微波等形式傳輸到衛星地球站系統中，然后通過頻率變換、功率放大等技術，將信號變換后傳送到衛星，再由衛星傳輸到覆蓋區域。在衛星接收方面，地面接收系統主要有兩類，即家庭或團體接收和電視臺接收[1]。

2. 衛星電視廣播傳輸技術應用

2.1 上行發射站

衛星電視廣播轉播技術就是從衛星轉播技術發展而來的一種信號轉播技術。它由三個部分組成：發射站、轉發器、接收器。其中，發射站是發送上行信號的關鍵設備，轉發器是在衛星載體上實現信號接收、處理和轉發的中轉系統，接收器是接收地面用戶衛星信號的關鍵設備。三大系統相互配合，共同完成了信號的收發。其中，上行鏈路發送器的工作原理是：首先對上行鏈路進行音、像混合處理，產生原基帶信號；對原來的基帶信號進行調節，把它轉換為大約70 MHz左右的中頻載波；最后，通過發射機將中頻載波轉換為高頻率載波，再發送至衛星，再由衛星發送至規定的距離，實現上行鏈路的發送。

2.2 星載轉發器

“星體”是一種由衛星攜帶的無線電收發信機組成的廣播裝置。一般情況下，上行臺首先發出一種無線信號，然后用一顆廣播衛星將此信號放大，并將此信號的頻段轉化為下行臺，最后，此信號的能量又通過一臺機載的中繼器得到增強[2]。并將該信號發送到相應的服務區域。即：星載轉發器是一種形式的空間中繼站，它可以在很大程度上避免廣播信號在中轉時產生額外噪聲，或者出現畸變，并可以大大降低接收端后續的降噪操作，這樣就可以大大地降低對畸變信號的還原所需要的一套方法，從而大大地降低了費用。就衛星廣播來說，其中最重要的是應答機的功率和輸出功率，這個參數將會直接決定該信號機的工作性能，而應答機的工作效率則會直接決定其特定的輸出功率，二者成正比；也就是說，應答器的工作頻率越高，它的輸出也就越高。當應答機的工作頻率較低時，其輸出的功率就會大幅度下降。而波管放大器又對變頻器的功率放大器的特定級數有影響。用于無線通信的應答器，其輸出一般低于100瓦特。一種用于在電視廣播中發送的信號，其輸出一般超過100瓦特。

2.3 DFB數字信號傳輸技術

近年來，由于科技進步，各種聲像調制裝置被廣泛地用于衛星電視的傳播，使得各種聲像調制裝置的使用，使得衛星電視的傳播具有較強的通用性。提高了立體信息的處理與接收效能，加速了信息的變換速率，擴展了信息的傳輸距離

3. 衛星電視接收系統

3.1 衛星電視廣播地面接收系統組成

3.1.1 室外系統

本文介紹了一種基于數字信號處理技術的衛星電視戶外接收系統。其作用是執行衛星轉發器的下行信號的接收、調節和轉換工作，完成對第一個中頻信號的識別和處理。這些構成部分的特定角色是。

（1）拋物面天線

在此基礎上，本文提出了一種利用拋物面型天線來接收來自衛星中繼站下端的C、KU頻段的信號，并將這些信號聚集在一起，然后對這些信號進行處理。雖然從衛星發射出來的電視廣播數字信號，可直接被地面接收裝置接收，但是因為相隔很遠，所以直接的信號傳輸效果很差。但若采用拋物面天線，則可結合聚焦原理，將信號聚集在一起，并將其迅速傳送至饋源處，從而保證了信號的傳送品質[3]。

（2）饋源

饋源是拋物面型天線的核心，它包括饋源圓盤、極化體和轉移波導體三個部件。饋源的功能是將拋物面天線匯聚的電視廣播數字信號接收并轉換成電磁波形式，然后將轉換后的電磁波通過圓波導傳送到高頻頭中，再經矩形波處理后傳送到相應設備中，以提高信號傳輸效率。

（3）高頻頭

在衛星信號的接收過程中，采用地基接收天線，可以避免信號弱的問題，確保接收的結果，并且在接收結束之后；通過對衛星載波信號進行調低、調高等處理，產生中頻信號，以符合同軸電纜的傳輸需求，提高電視信號的收發效能。

3.1.2 室內系統

本文介紹了一種基于數字信號處理技術的數字信號處理技術，并對數字信號處理技術進行了深入研究。

（1）聲道接收組件

所述衛星接收所述轉換機所述下行頻帶的所述電視信號，利用所述低噪音轉換裝置對所述下行頻帶的所述第一中頻信號進行放大轉換，從而產生所述L帶的所述第一中頻信號，并對所述第一中頻信號進行放大濾波處理，然后再將信號發送給混頻器，再由同軸線纜將信號發送給譯碼器，這樣就完成了一條完整的數據鏈。但在信號轉換和傳送的時候，會出現頻率不一致的問題，會對信號的質量造成很大的影響[4]。為此，有必要對第1個中頻信號進行二次處理，以產生第2個中頻信號，以確保信號的接收質量。第一中頻信號的頻率為479.5 MHz。處理后的第二中頻信號，將帶寬設置成36 MHz。調節第二中頻信號，有利于提高系統的AGC性能，降低系統的振蕩振幅，提高了系統的品質。通過對該中頻信號進行放大后，將該中頻信號通過QSPK解調機進行二次調節與變換，得到一種標準的電視節目的數據流，然后該數據流進入維特比譯碼機，對該信號進行譯碼和誤差校正過程，并最終利用AC電路進行傳輸至RS譯碼電路的電視信號的處理過程；對發送過程中出現的不正確的編碼進行校正，從而實現全部的發送工作。

（2）解復用模塊

在被衛星接收后，電視信號要通過信源編碼、數字信號模數轉換、MPEG-2壓縮編碼、RS數碼處理等多道流程，從而產生最終的混合數碼信號，實現信號不同線路的傳輸、處理和調整。通過對數字信號的分析，確定了數字信號、RS信號和交錯編碼三個主要組成部分。在進行信源譯碼之前，首先對多路復用的傳送流進行了解析，并對各個頻率帶所對應的信號進行了標記，最后得到了各自的流報文，恢復并施加傳播的信號內容。對各種信號的分組進行譯碼時，可以使用MPEG-2譯碼器來進行科學性的分析。

（3）MPEG-2解碼模塊

解多用數據進入MPEG-2譯碼器后，首先進行初始數據流譯碼，將接收到的信號數據轉化為視頻和音頻數據流，然后將視頻數據流直接傳送到D/A轉換編碼器中進行后續處理。音頻數據流被直接傳送到A/D轉換器進行后期處理，經過變換，得到精確的視頻和音頻模擬信號，然后進入電視機，進行播出。

3.2 地面衛星電視信號的接受處理系統

3.2.1 地址的選擇

就衛星電視的接收來說，在選取接收站時要注意多方面的影響，站址應該合理選擇在平地或盆地，要確定衛星天線方向；根據地形條件，建筑物等干擾因素，在站點選址時，還應避免受市區噪聲干擾。在選擇站點位置時，盡量不要遠離接收機房，在特定情況下，應選用質量好、能耗低的同軸線供電，并盡量減少噪聲對高頻帶電系統的影響。

3.2.2 設備安裝的處理

在天線基礎建設中，應將其豎直放置。在編號依次安排時，應避免輻射面彎曲變形，使接合處保持平坦，以提高接合處的防水效果，保持結合處平衡。螺絲釘應經過幾次加強，以增強裝置的安裝安全。在裝置安裝時，饋源端口應與輻射平面的底端對齊，并與天線端口表面保持平衡。

3.2.3 電視衛星接收信號的處理

在對衛星電視信號進行接收處理時，將其具體流程劃分為如下步驟。第一個步驟是接收模擬信號。經過計算，衛星電視信號能夠獲得接收天線的精確方位和俯仰角的數值，將天線調節到合適的位置后，應設定接收器的參量信號；從而確保了信號處理的正確性。在信號質量查看中，應確定方位交易角及仰位角的位置，通過對位置的調整及對崩源的確定，實現接收機上下、左右位置的確定，保證信號處理的有效性。第二個步驟是對接收數字信號進行處理，在數字壓縮及調試標準確定中，應根據電視節目的特性，對信號的接收進行處理[5]。在集成DCS和調制標準時，需要對接收端進行匹配，并在程序確定后，對天線方向進行調整。如，在星載數據集成時，需將天線和饋線與模擬接收機相結合，以提高天線的信息處理效率。第三個步驟是在對天線進行了微調后，還需要對天線和衛星進行定位，對其進行了適當的調整，從而改善接收效果。

4. 廣播電視衛星傳輸缺陷的解決措施

4.1 強化操作人員能力水平

針對目前人造衛星通信中出現的一些問題，有關部門應該加強對人造衛星通信的培訓。首先，要建立一套完整的衛星通信系統，對系統的安裝、維護等環節進行科學控制。制定明確的維修保養規范，并嚴格按規范進行各種操作。在地面接收裝置安裝的過程中，安裝人員要對安裝技巧和安裝要求進行熟悉，并且要對安裝環節進行仔細的檢查，將問題降到最低，保證設備的正常使用。同時，對設備進行定期大修，并對大修數據進行記錄與分析，對出現的問題進行及時處理。其次，要進行經常性的職業培訓與教育，使工作人員對設備的安裝與維護重點有較深的認識，并對考核內容進行合理的設計，未通過考核的人員不得參與具體工作，并對衛星通信技術進行升級和擴充。

4.2 做好設備質量管控

加強對地面設備的防護，避免對地面設備的干擾。假定接收天線位于遠離電磁場的郊區。采用高靈敏度的高頻率磁頭，增強了下行鏈路信號的變換與恢復能力。做好接收天線的角度調節工作，以減少因天氣原因造成的不利影響。針對人為干擾，可以采用關機、用強信號對弱信號進行控制等方法，減弱人為干擾，保證裝置的正常運行?；蛘?，也可以采用高功率的發射機，提高信號的上行功率，使得所發送的衛星信號的能量比干擾信號要大，以確保正常信號的發送和轉發。

4.3 做好電磁波干擾防護

電磁波干擾防護，首先要檢測周圍干擾源，確定干擾類型，然后有針對性地制定屏蔽方法，對于短波段的干擾，除了饋線以外，其他的都用半鋼制的材料進行了處理。若有中波的干擾，則應采用接地設備進行隔離。如果是雷達的干擾，需要和有關部門聯系，調整同步衛星的軌道，并對其進行分頻處理。如果雷達信號干擾源與地面站和單向衛星接收站之間的距離比較遠，那么干擾的程度就不是很大，可以通過增加天線的孔徑來解決。

4.4 天氣監測

氣象條件的不確定因素對衛星通信的影響很大，要提高通信品質，必須加強氣象條件的監控，并與觀測資料相結合，采取相應的防護措施。一般都是采用對地面接收機進行最優處理的方法，來減少因氣象環境變化而帶來的信號收發的影響。比如對發射臺、天線安裝設備進行優化。此外，調整接收天線高度，可降低雨天及積雨對線路之影響，提高信號傳送品質。

5. 結束語

在衛星電視廣播信號的發送和接受處理過程中，應與信號傳送的實時特性相結合，進行衛星信號的整合確定，以提高信號處理的正確性，從而保證信息接收、處理和傳輸的正確性。一般情況下，在對衛星電視的傳輸和接收過程中，應當對信號處理效率進行確認，并將其與電視信號處理效率相聯系。通過分析，本文提出了一種新的、有意義的、可擴展的、可持續發展的新思路。