《CATV天线》PPT课件.ppt

卫星电视广播特点 覆盖面积大 波束宽度为170，就能覆盖地球表面的13 图像质量高 由于卫星电视是直线视线接收，可避免像地 面电视那样的多路径效应所产生的重影，而且由于工作 频率高，一般的工业干扰、无线电干扰、汽车火花干扰 均较小，因此图像质量高。 电视频道多 一个卫星电视接收站已能够接收上百套节目 ，由于电视带宽压缩技术的采用，会为我们增加更多的 电视频道。 经济效益高 通过卫星传送电视节目比用微波中继方法传 送电视节目要经济得多。据报道，全美洲大陆只需一个 卫星转发器就能将一路电视节目传送到任何一点，而每 年的租金仅100万美元，比全美三大电视网租用通讯网 费用的1还低。 卫星电视天线与接收设备 卫星电视广播系统由上行发射站、星体和接收网组成 上行发射站 把电视中心的节目送往广播电视卫星，同时接收卫星转发的广播电视信号 ，以监视节目质量 上行发射站可以是一个或多个，其中主发射站是固定的发射中心，其他发 射站则可以是固定的或是移动的，移动的发射站一般用于现场实况转播 控制站一般与主发射站设置在一起，它的任务是使卫星在轨道上正常工作 。控制站随时了解卫星在轨道上的位置和工作状态，必要时发出遥控指令 ，改变卫星姿态，调整天线状态或切换设备等 星体是卫星电视广播的核心 也是技术难度最大的一环。星体对地面应当是静止的，卫星的星载 设备包括天线、太阳能电源、控制系统和转发器。转发器是电视广 播的专用设备，它把上行信号经过频率变换及放大后，由定向天线 向地面发射，以供地面接收卫星信号 接收网 根据WARC的规定，世界三个区域的划定为： 第一区，包括欧洲、非洲、阿拉伯半岛、土耳其、前苏联亚洲部分及蒙 古。 第二区为南北美洲。 第三区为亚洲（阿拉伯半岛、土耳其、前苏联亚洲部分及蒙古除外）和 大洋洲 我国目前卫星电视接收多在C波段，其额率覆 盖为3742GHz， C波段通信卫星传输电视频率分配 WARC1979年规定，12GHz即Ku段广播卫星主发射站 的上行频率， 欧洲为107117GHz， 其他地区为145一148GHz， 另外还规定73181GHz为全世界通用。 我国已将12GHz频段作为今后的卫星广播使用频率 接收系统的基本组成 卫星电视接收系统通常由接收天线、高频头和卫星接收机 三大部分组成 首先是由接收天线收集广播卫星转发的电磁波信号，并由 馈源送给高频头； 高频头将天线接收的射频信号fRF（C频段的频率范围是 37004200MHz，Ku频段的率范围是117125GHz 的经低噪声放大后，变频到固定为9501450MHz或950 1750MHz频率的第一中频信号FIF1；一中频信号由同轴电 缆送给室内单元的接收机 接收机从宽带的一中频信号（B500MHz或B800MHz） 中选出所需接收的某一固定的电视调频载波（带宽通常为 27MHk），再变频至解调前的固定第二中频频率FIF2（通 常为400MHz）上， 由门限扩展解调器解调出复合基带信号，最后经视频处理 和伴音解调电路输出图像和伴音信号。 有的电视机没有视频输入接口，所以接收机又将解调出来 的图像和伴音信号进行残留边带调幅，以形成VHF或UHF 频段的地面广播形式的信号，与电视机的天线输入方便接 口。 卫星电视接收系统的基本组成 CATV用的集体接收方式 集体接收和个体接收主要区别 （1）对卫星电视接收的载噪比CN值要求不同。 个体接收方式因传输电缆短，损耗小，只用一台卫星接收机， 所以CN值刚达到门限值即可用，最新卫星接收机采用锁相环门限 扩展解调技术，门限电平已降为6dB，故采用15m小天线，噪声 温度为25280K的高频头，接收效果就很好了。 集体接收方式因其用户有数十至上百户，且必须把信号传输 到远处，故要求将信号放大、分配和混合等处理，使信号的信噪比 减低，因此要求信号源的载噪比CN值高，为此天线口径要采用 3m以上，并选用250K的高频头。 （2）设备使用条件不同。 集体接收方式在接收同一颗卫星上的信号时，一套节目（即一 个频道）配一台卫星接收机，调整好后不要轻易改变频道 个体接收方式则希望用一副天线能方便调准不同卫星，所以 对天线要求能电动驱动、电子跟踪，对馈源也要求极化可调，且室 内要有电子控制调整极化器，使一副天线能达到最大效益。 卫星接收天线 作用是将反射面内收集到的经卫星转发的电磁波聚集到 馈源口，形成适合于波导传输的电磁波，然后送给高频 头进行处理 用途来分，它可分为通信天线和接收天线两大 类 通信天线是由一副天线同时可用来发射大功率 射频信号和接收卫星转发的下行微弱信号，通 信天线必须用隔离度相当高的双工器来满足同 时收发信号的要求。 接收天线，按其馈电方式不同分为两大类：抛 物面天线（前馈式）和卡塞格伦（后馈式）天 线 按其反射面的构成材料来分，又可分为铝合金 的、铸铝的、玻璃钢的、铁皮和铝合金网状四 种 反射面 前馈抛物面天线只有一个反射面，后馈卡氏天线有一个 主反射面和一个副反射面。抛物天线的反射面，是一个 旋转抛物面。卡氏天线的主反射面，也是旋转抛物面， 但副反射面则是旋转的双曲线 前馈式接收天线,主反射面为旋转对称的抛物面，馈源位 于抛物面的焦点上，标准抛物面天线用前馈方式作点源 馈电。由于馈源尺寸小，且抛物面天线顶点面授频带窄 ，驻波比大，一般为1.11.2，不加屏蔽罩时前后比， 约为50dB 卡塞格伦接收天线, 采用后馈方式，馈源喇叭尺寸大， 天线的极化去耦性能好，频带宽，驻波比小，一般在1.0 1.05，且前后比高，一般为6065dB。一般的卡氏天 线效率在0.65左右，稍高于标准的抛物面天线。为了进 一步提高天线效率，要对主副反射面加以修正，修正后 的卡氏天线效率一般为0.7左右。 馈源喇叭 馈源的作用是将被天线反射面收集聚焦的电磁 波转换为适合于波导传输的某种单一模式的电 磁波 由于馈源形如喇叭，又称为馈源喇叭 馈源喇叭本身具有辐射相位中心，当其相位中 心与天线反射面焦点重合，方能使接收信号的 功率全部转换到天线负载上去。 常见馈源喇叭的类型有： 圆锥型馈源喇叭、角锥型馈源喇叭、波纹馈源 喇叭、介质加载的圆锥馈源喇叭、环形槽馈源 喇叭。 极化变换器 电磁波的传播具有二种类型 即圆极化和线极化两种类型 四种极化方式 左旋圆极化、右旋圆极化、垂直线极化和水平线极化四种方式 天线接收线极化波时不用极化转换器，而接收圆极化波时则需要将 圆极化波转换成线极化波，以适应于波导的传输 线极化波是指来自或送往卫星的电磁波中电场矢量端点的运动轨迹 为一条直线。电磁波中电场矢量方向与卫星运行轨道平面垂直，即 为垂直极化波；电磁波中电场矢量方向与卫星运行轨道平面平行， 即为水平极化波 两个等幅的线极化波可以合成一个圆极化波，其条件是与传送方向 一致，且二者两两空间正交，两线极化波之间有900相差。同理一 个圆极化波也可以分解成两个等幅正交的线极化波。右旋圆极化波 是符合右手定则的电磁波，左旋圆极化波是符合左手定则的电磁波 。 极化变换器的作用就是将线极化波变为圆极化波或将圆极化波变为 线极化波 实现移相的方法是用介质片等达到电抗加载，当电磁波在此介质中 传输时就产生相移。选择此加载段的长度使它刚好产生90o相移， 这样就可以实现圆极化到线极化或由线极化到圆极化的转换 卫星接收天线的主要性能 天线的增益 在某一方向某一位置产生相同电场强度的条件下，无 耗理想点源天线的输入功率（Pino。）与天线输入功率（Pin）的比值，即 称为该天线在该点方向的增益 频带特性 C、Ku波段卫星广播电视有24个转发器,具有500MHz带 宽，为能收看到所有的节目，则要求天馈线系统也必须具有良好的 500MHz的宽频带特性 机械强度 结构形式应能满足工作状态的要求，例如天线的工作方 式是移动型的还是固定型的，跟踪方式是手动、自动的还是半自动的； 天线结构应能满足不同使用环境的要求，其结构强度 应保证在允许使用的环境下不破坏，结构变形应在允许的公差范围内； 对一些使用条件比较恶劣的场合，为了提高天线的寿 命，还希望天线能具有较高的使用频率，能抗风暴、抗腐蚀、耐热耐冷耐 潮湿； 在满足以上条件的情况下，应选用性能价格比较高、 结构简单、轻便、安装调试方便的天线 旋转性能 天线仰角应能在5o70o范围内变化，天线方位角以正北 为基准应尽量覆盖90o270o范围 极化可调 卫星电视接收设备 高频头（LNB） 高频头的作用是将卫星天线收到的微弱信号进行放大，并且变频到 9501450MHz频段后放大输出 高频头主要由低噪声放大器（LNA）、下变频器、中频放大器等组 成 高频头属于微波器件，但处于工作室外，环境条件恶劣，因此在结 构上应采取良好的密封和防腐、防雷的处理措施。对高频头性能的 主要要求是具有尽可能低的噪声温度、高可靠性和高稳定性 卫星电视接收机 将来自高频头输出的微弱第一中频（9501450MHz）信号，经20 30m同轴电缆输入到卫星接收机进行低噪声放大、变频和解调处 理后，输出全电视基带信号 输入信号频率（第一中频）范围为9701470MHz，解调器门限值 应8dB，视频带宽应达6MHz，我国采用PALD电视制式（进口机 多为NTSC制） 高频头（LNB）主要性能参数 噪声温度低 高频头的噪声温度一般有35K，30K，28K，25K 功率增益高 通常应大于 45dB 频带宽 保证500MHz 输入电压驻波比小 室外单元输入端对驻波比的较低要求为 3525，一般要求13，相当于回波损耗一57dB。对于输 出端，驻波比的一般要求为1525，相当于回波损耗一7一 14dB。 多载波互调