卫星通信ppt课件

卫星通信应用简介 Ku波段卫星接收系统原理及安装调试 卫星数据广播( IP )节目的接收与应用,卫星数据( IP )广播接收系统 原理和应用,第一部分 卫星通信应用简介,一、卫星接收常用基本概念 二、数字卫星广播 三、中国教育卫星宽带多媒体传输平台,一、卫星接收常用基本概念,卫星通信,卫星,发射站：把电视节目、通信、广播等信号发射到卫星上的发射系统。 接收站：利用天线、卫星接收机等设备接收卫星信号的设备系统。 上行频：指发射站把信号发射到卫星上用的频率，由于信号是由地面向上发射，所以叫上行频。 转发器：指卫星上用于接收地面发射来的信号，并对该信号进行放大，并以另一个频率向地面进行发射的设备。一颗卫星上可以有多个转发器。例如：我国鑫诺一号卫星用于教育部远教数据广播使用7b转发器，而甘肃教育数据广播使用6a转发器。,卫星通信的基本概念,卫星通信的基本概念,下行频：指卫星向地面发射信号所使用的频率，不同的转发器所使用的下行频不同，在使用卫星接收机时所设置的参数也就不同，如果设置不正确，将不能接收相应的节目内容。例如：我国鑫诺一号卫星用于教育部远教数据广播使用6a转发器的下行频为12620MHz， 而甘肃教育数据广播所使用7b转发器的下行频为12660MHZ。 一颗卫星上有多个转发器，所以会有多个下行频。,卫星通信的基本概念,极化方式(Polarization）: V垂直极化；H水平极化，即电磁场的振动方向，卫星向地面发射信号时，所采用的无线电波的振动方向可以有多种方式，目前所使用的有： 水平极化（H）：水平极化是指卫星向地面发射信号时，其无线电波的振动方向是水平方向。例如：我们拿一条绳子左右抖动，产生的波是左右波动。 垂直极化（V）：垂直极化是指卫星向地面发射信号时，其无线电波的振动方向是垂直方向。例如：我们拿一条绳子上下抖动，产生的波是上下波动。,卫星通信使用频段,二、数字卫星广播,卫星IP数据广播,卫星数据IP广播是通过UDP（用户数据包）协议将数据打包送上卫星，再通过卫星下发至接收端。接收端使用指定的PC卡/接收机和相应的接收软件即可接收。IP广播是基于新一代的卫星数据广播方式，需要占用专门的IP频道资源。卫星IP数据广播的数据传送速率可达1Mbps，可以在实时传输高清晰度的数字视频信号的同时传输远程教学所需的其他多媒体信息，完全能够满足远程教学对带宽的要求。,卫星数字电视广播的传输标准,DVB-S (Satellite) 它主要应用于利用卫星作为传输媒体的数字电视技术与标准。简称数字卫星电视广播标准。,卫星数字电视广播视频压缩标准,MPEG：MPEG(活动图象专家小组)，成立于1988年，研究运动图象压缩编码技术，MPEG采用帧内压缩和帧间压缩技术，帧内压缩减少空间域的冗余，帧间压缩减少时间域的冗余，MPEG系统由系统、音频和视频组成。 MPEG-1：面向速率1.5Mbps的全屏幕活动图象的数据压缩算法；约1.1Mbps用于视频，128Kbps用于音频，其余带宽用于MPEG-1本身；压缩比高达200：1；VCD采用的是MPEG-1压缩方式。 MPEG-2：编码速率可从2Mbps到100Mbps，MPEG-2兼容MPEG-1，满足数字电视、数字存储、会议电视/可视电话等各方面的要求，DVD采用的是MPEG-2编码方式。MPEG-2是一种动态音、视频信号的压缩传输标准(Moving picture group)，它分为音频、视频，传输标准等多种形式。 MPEG-4：它是基于内容的压缩方法，而不同于MPEG-1,MPEG-2 将图象分割成方块处理，常用的压缩速率为100500Kbps，远程教育平台传送的IP广播中的视频流节目采用的是MPEG-4编码方式。,卫星IP数据广播接收的主要参数,PID码：指在一个单节目或多节目的传送码流中用于伴随基本码流的一个特定整数值，供解码端识别码流性质。 符号率Symbol rate：指数据传输的速率，当一个载波信号携带的节目数越多时，此值越大。 LNB本振频率：指高频头的本振频率。Ku频段高频头的本振频率各不相同，在接收时要根据接收天线高频头上的本振频率参数进行设置重新输入参数。,三、中国教育卫星宽带多媒体传输平台,中国教育卫星多媒体传输平台介绍,2000年10月31正式开通运行，面向全国提供各类教育的电视、语音广播、IP数据广播的服务。 中国教育卫星宽带网实现了与中国教育科研网的高速连接，构建起天地合一的全国的大规模的远程教育服务网。 实现了西部地区与东部地区共享优秀的教育资源。,鑫诺一号,法国宇航公司SPACEBUS3000平台,总功率5130W 星上共38个转发器,其中C频段24个, 有882MHz带宽; Ku频段14个, 有756MHz带宽. 设计寿命大于15年 EIRP: C频段 36 dBW Ku频段最高52dBW,村村通,远程教育,村村通,远程教育,鑫诺一号卫星转发器,H,V,中国教育卫星宽带传输网播出节目安排表,中国教育卫星宽带传输网播出节目安排表,中国教育卫星宽带传输网播出节目安排表,中国教育卫星宽带传输网技术参数,卫星位置：SINOSAT-1 110.5 转发器： Ku-6A 下行中心频率：12620MHz 下行极化方式：垂直 符号率：32553Kbps,甘肃教育卫星宽带传输网技术参数,卫星位置 SINOSAT-1 110.5 转发器 Ku-7B 下行中心频率 12660MHz 下行极化方式 水平 符号率 3617Kbps PID值： 2A , 29 接收软件：加华数据广播接收软件 网址：/wxzy/index.html,教育卫星接收硬件环境组成,国家中小学现代远程教育工程试点项目 卫星接收地面小站（模式二）示意图,功分器,天线,高频头,卫星接收机 九州398F+,电视机,卫星接收计算机(主机),VGA分配器,显示器,电视机 (VGA),VGA分配器接线图,其他带VGA 接口的设备,其他带VGA 接口的设备,（带VGA接口的） 电视机,电脑显示器,电脑主机,输出4,输出3,输出1,输出2,VGA输入,电源,卫星接收天线系统: 由Ku波段偏馈天线和Ku波段双极性馈源体化高频头组成。它的任务是接收目前卫星转发器播出的电视频道、IP数据频道和语音广播通道的信号，通过卫星接收天线的反射面对卫星信号进行收集，并反射汇聚到馈源进入高频头，高频头对信号放大、变频后传向室内的卫星接收机或卫星接收卡对信号进行接收。,卫星计算机数据接收系统: 由卫星IP数据接收卡和多媒体计算机组成。卫星接收卡主要完成对卫星IP数据资源信息的接收，多媒体计算机实现对卫星IP资源信息的下载、存储与管理。 卫星接收机及电视音响广播系统：由数字卫星接收机、音响设备和电视机或其它显示设备组成。数字卫星接收机将卫星接收天线系统传来的中频信号经解调处理后输出的视音频信号，视音频信号最后分别传送给电视机等显示设备或音箱设备进行显示或播放。,多媒体异地传输系统：教育卫星多媒体异地传送系统就是与因特网的接入服务。主要是利用卫星的高速传输能力以及非平衡传输的特点，与地面网络和通信资源相结合，构成天地合一的双向非平衡网络，实现Internet信息的高速访问。在接收端通过建立卫星双向站、接入CERnet或公众网与发送端进行双向交流，通过卫星双向站、CERnet或公众网接收或下载各类教育资源进行学习或接收辅导，同时也将自制的优秀课件或学习中的疑难问题通过卫星双向站、CERnet或公众网上传至发送端资源中心进行答疑解惑。卫星数据广播的交互手段，常用方式有拨号上网(PSTN)、一线通(ISDN)和宽带(ADSL)等。,第二部分 Ku波段卫星接收系统原理及安装调试,一、卫星接收天线,卫星接收天线系统的工作原理：利用抛物面接收无线将卫星电波讯号反射至高频头馈源，馈源聚集到的卫星信号能量馈送给LNB高频头。因卫星讯号在抵达天线前已相当微弱，LNB先将卫星高频讯号放大后，再利用本机振荡电路将高频讯号转换成中频950MHz-2150MHz通过同轴电缆传输到室内通过卫星接收机或卫星接收卡进行调制解调后对信号进行接收。,卫星接收天线系统的组成,高频头：即低噪声下变频器，是由低噪声放大器与下变频器集成的组件，用LNB表示。它的作用是：由于卫星电视接收系统中天线接收到的卫星下行微波信号非常微弱，为保证信号的质量，将接收到的卫星下行频率信号进行放大并变频。 馈源（极化波变换器）：卫星电视广播的电波传输通常是用右（或左）旋圆极化波和线极化波的。抛物面天线接收到的电波也是右（或左）旋圆极化波，而高频头（LNB）的输入端口是传输线极化波的标准矩形波导，因此，在接收天线与微波低噪声放大器（LNB）之间就需要极化波变换器（馈源）来完成极化波变换。极化波变换器（馈源）是在圆形波导内插入1/4波导长的低损耗介质板或金属膜片，以改变平行电场分量和垂直电场分量的相位速度，使其相位呈90。当右（或左）旋圆极化波被平分成平行于极化片的分量和垂直于极化片的分量，平行于极化片的分量经过极化片后移相90，两分量合成后就成为一个平行于耦合环的电场，形成了线极化波，由波导传输到高频头（LNB）。改变耦合环与极化片的相对位置，就可以接收右旋、左旋圆极化波或线极化波。,35,36,卫星接收天线的安装,天线基础的制作：天线基础制作，可根据天线装配图纸提供的混凝土基础图尺寸施工，其图纸数据为基本要求，必须保证天线在刮大风时不被破坏。通常情况下，天线安装是固定于专门的基础上。对Ku波段偏馈1.2m天线的固定，建议使用M12膨涨螺丝固定在混凝土基础上，或把地脚螺栓直接浇铸在水泥混凝土基础上直接固定。也可采用焊接钢架并用水泥沙袋等重物压紧，这种模式适用于临时性天线的架设。现场施工时，可根据实际情况加以处理。如1.2m天线的基础，要用1000*1000*200（mm）见方的混凝土基础。 工具的准备：数字卫星接收机1台；Ku波段高频头1只；天线1面；电视机台；同轴射频馈源线若干米；旅行用指南针1只； 20cm全圆量角器、15cm半圆量角器各1只。活动板手2把，老虎钳子1把，尖咀钳子1把，十字锣刀1把，一字锣刀1把，水平尺1把、线垂1个、细线若干。,卫星接收天线的安装,立柱、底座安装： 将立柱、底座直立在已经制作好的天线基础上。 用水平尺测量底座平面应保持水平，若不水平要用铁垫片或橡皮垫进行垫补修正，直至水平便于仰角测量的准确性。 用M10*100的地脚螺栓4套，将底座固定在基础上。 仰角调节杆与方位套筒的安装： 将方位套筒置于立柱顶端，并用M8*16的螺丝3只，将其固定在立柱上。顶丝不要拧得太紧，以便于方位角的调整； 先将一只M12螺母拧至仰角调节杆中段偏上位置，然后套上调整块，再拧上一只M12螺母，使调整块位于仰角调节杆中段部位； 用M8*16的顶丝螺栓加垫片2套，将调整块固定在方位套筒上，拧紧顶丝。,卫星接收天线的安装,连接支臂与反射面，然后与方位套筒和仰角调节杆再连接 将40*40的角钢2块,用M8*90的螺栓4套固定在反射面上； 用M8*50的螺栓4套将托架与角钢进行固定； 用两人抬起反射面，一人在反射面后面立柱前用M12*80和M8*20的螺栓各一套，将其固定在方位套筒上。注意，若方位套筒上方的角铁与托架之间缝隙较大时，要增加铁垫片或橡皮垫，以便于将反射面与托架紧密固定在一起。 安装馈源支杆、馈源夹、馈源 用M8*50的螺栓3套，将三支馈源支杆固定在反射面上，其中两侧杆较长，底支撑杆较短； 用M8*16螺栓3套将馈源夹与馈源支杆固定在一起，然后将馈源用M6*16的螺栓固定在馈源夹上；馈源上的中心刻度应位于正上方。 除调整机构部分，其余紧固件锁定牢固。,卫星接收天线的定位,方位角的确定：天线方位角是指从接收点到卫星的视线在接收点的水平面上有一条正投影线，从接收点的正北方向开始，顺时针方向至这条正投影线的角度就是方位角。 式中：r 为方位角；1卫星经度（东经）；2建站地经度（东经）；建站地纬度,卫星接收天线的定位,俯仰角的确定 ：天线俯仰角是指从接收点仰望卫星的视线与水平线构成的夹角就是俯仰角。 式中：为俯仰角；r/R=0.1510；r地球半径，取值6378km；R同步轨道半径，取值42218km。,卫星接收天线定位的操作步骤,确定卫星的方位及接收地区的方位角和俯仰角。如：天水市通过计算或查找有关资料得到接收鑫诺1号卫星天线的仰角为49.47、方位角为171.57；即鑫诺1号卫星位于正南偏东180171.578.43。用华达1.2m的偏馈天线其实际测量的俯仰角值为49.4722.327.17。 将所接收卫星的有关参数输入卫星接收机：将所接收卫星的有关参数输入卫星接收机中，使接收机处于正常接收状态，如鑫诺1号的教育节目其下行频率为12620MHz、符码率为32553Kbps、高频头本振频率为11300MHz、极化方式：垂直。等数据输入卫星接收机中。 高频头、馈源的正确安装和调试：将高频头固定在馈源支架中，并调整好焦距；高频头上的中心刻度应位于正上方。将连接电缆接好并用防水胶布做好防水处理；电缆接头用英制F头，高频头的安装一定要在不加电的情况下进行。如收到图象还不理想时，还要微调高频头的方向和馈源离天线面的高度，使图象声音都达到最佳状态。,卫星接收天线定位的操作步骤,天线方位角的确定： 已知天水市接收鑫诺1号卫星天线的方位角为171.57 ；即鑫诺1号卫星位于正南偏东8.43 。 把指南针放在地上，并沿南北方向画一条直线，然后在地面上用全圆量角器根据方位角作图；即鑫诺1号卫星位于正南偏东8.43 。 将天线的底座移入上述所作图中的圆心处（天线口朝正南、仰角调整杆朝正北），（注意：用全圆量角器在地面上作图时，0在正北，180在正南）。我们知道，抛物面天线的方位角就是指抛物面中心轴线的正投影线，沿顺时针方向旋转的角度。天线的高频头就位于抛物面中心轴线所在的垂直于地面的平面上，即高频头在地面上的投影点于方位角终点边相重合。 171.57 的方位角，应从正北方向开始顺时针方向旋转171.57 ，也就是说从正南方向开始，逆时针方向由南向东旋转8.43 。在作图时地面上已经作好了由南向东旋转8.43 的一条直线。 用一线垂让线的一端位于高频头的最中央，由南向东转动天线，使天线高频头在地面上的投影点于逆时针方向由南向东旋转8.43 方位角终点边相重合。方位角就确定了。,卫星接收天线定位的操作步骤,天线俯仰角的确定： 我们知道，抛物面天线的仰角就是指抛物面中心轴线与水平面的夹角。天线抛物面底部都安装在一个圆盘上。可以认为该圆盘的圆心轴线与抛物面中心轴线重合，因而圆盘平面就与抛物面中心轴线垂直。因此我们只要测出该圆盘平底面与垂线的夹角等于仰角数值就行了。由于采用的是1.2m的偏馈天线其实际测量的俯仰角值为49.4722.327.17 。 用一个尺寸较大的半圆量角器，稍作加工，即可制成一个方便实用的简易仰角测试器，在半圆量角器的圆心处小心地钻一小孔，将一根细线固定在此，在细线的另一端系一小重物，仰角测试器就做好了。使用时将其直边垂直地靠在圆盘平面上，并使量角器刻有0的一端朝下。此时一边转动天线的仰角一边可以读出仰角值来。方位角就确定了。 至此，天线的仰角、方位角均已粗调完毕，天线已基本对准所要接收的卫星，然后再进行细调。,卫星接收天线定位的操作步骤,用数字卫星接收机精确定位 在完成天线安装后，将天线和高频头极化角放到大概位置，并将高频头用射频信号线接到数字卫星接收机LNB IN接口上，同时将AV音视频信号由卫星接收机接到电视机上。 打开数字接收机的电源，按遥控器菜单键，进入“修改卫星”栏中，依次输入LNB本振频率，输完后按“OK”键。 进入“增加节目”栏中，输入该转发器上的参数，上下、左右调整天线，这时可以看到屏幕下方出现信号质量指示线，为信号质量指示。 将天线仰角分别向上、向下慢慢调整，找到信号更好的位置。然后再左右慢慢调整方位角，找到信号更好的位置，使信号质量指示线指示指示到最大值。 当寻星完成后，可将天线上下左右、高频头的极化角左右微调，直至信号强度最大。至此，所有寻星的操作完成。,卫星接收天线的避雷,为了防止卫星天线遭受雷击，天线上方应安装避雷针。 城镇地区，小型天线在地面安