卫星接收原理和工作图纸.doc

同步卫星 地球同步卫星就是在离地面高度为35786万公里的赤道上空的圆形轨道上绕地球运行的人造卫星。其角速度和地球自转的角速度相同，绕行方向一致，与地球是相对静止的 无线电波的传播方式：地波、天波和沿直线传播的波 地波沿地球表面附近的空间传播的无线电波叫地波。地面上有高低不平的山坡和房屋等障物，根据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，波才能明显地绕到障碍物的后面。地面上的障碍物一般不太大，长波可以很好地绕过它们。中波和中短波也能较好地绕过，短波和微波由于波长过短，绕过障碍物的本领就很差了。 地球是个良导体，地球表面会因地波的传播引起感应电流，因而地波在传播过程中有能量损失。频率越高，损失的能量越多。所以无论从衍射的角度看还是从能量损失的角度看，长波、中波和中短波沿地球表面可以传播较远的距离，而短波和微波则不能。 地波的传播比较稳定，不受昼夜变化的影响，而且能够沿着弯曲的地球表面达到地平线以外的地方，所以长波、中波和中短波用来进行无线电广播。 由于地波在传播过程中要不断损失能量，而且频率越高(波长越短)损失越大，因此中波和中短波的传播距离不大，一般在几百千米范围内，收音机在这两个波段一般只能收听到本地或邻近省市的电台。长波沿地面传播的距离要远得多，但发射长波的设备庞大，造价高，所长波很少用于无线电广播，多用于超远程无线电通信和导航等。 天波依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。什么是电离层呢？地球被厚厚的大气层包围着，在地面上空50千米到几百千米的范围内，大气中一部分气体分子由于受到太阳光的照射而丢失电子，即发生电离，产生带正电的离子和自由电子，这层大气就叫做电离层。 电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。实验证明，波长短于10m的微波能穿过电离层，波长超过3000km的长波，几乎会被电离层全部吸收。对于中波、中短波、短波，波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多。因此，短波最适宜以天波的形式传播，它可以被电离层反射到几千千米以外。但是，电离层是不稳定的，白天受阳光照射时电离程度高，夜晚电离程度低。因此夜间它对中波和中短波的吸收减弱，这时中波和中短波也能以天波的形式传播。收音机在夜晚能够收听到许多远地的中波或中短波电台，就是这个缘故。 沿直线传播的电磁波微波和超短波既不能以地波的形式传播，又不能依靠电离层的反射以天波的形式传播。它们跟可见光一样，是沿直线传播的。这种沿直线传播的电磁波叫空间波或视波。 地球表面是球形的，微波沿直线传播，为了增大传播距离，发射天线和接收天线都建得很高，但也只能达到几十千米。在进行远距离通信时，要设立中继站。由某地发射出去的微波，被中继站接收，进行放大，再传向下一站。这就像接力赛跑一样，一站传一站，把电信号传到远方。直线传播方式受大气的干扰小，能量损耗少，所以收到的信号较强而且比较稳定。电视、雷达采用的都是微波。 现在，可以用同步通信卫星传送微波。由于同步通信卫星静止在赤道上空36000km的高空，用它来做中继站，可以使无线电信号跨越大陆和海洋。 抛物面天线具有接收、反射和增强卫星电视信号的三大作用。卫星天线聚焦卫星信号波,是为了增强焦点的信号送给馈源。 高频头特性参数(一）、输入频率（INPUT) 1、C波段a、3.44.2G；b、3.74.2G；A比b频率范围宽，a 应优先选用 2、KU波段 ：全波段为10.712.75GHZ；其低频率为10.711.8GHZ、高频段为11.712.75GHZ。而低频段应配合地本振9.75GHZ使用。 （二）、输出频率（OUTPUT)C、KU波段相同，如A、9501450MHZ；B、9501750MHZ；C、9502150MHZ。一般地，应与接收机输入频率匹配，否则部分信号将收不到(有的机器可超范围使用）（3） 、本振频率1、 C波段：一般C波段的本振频率为5150MHZ2、 KU波段：其本振有9.75、1075HZ、11.25、11.30GHZ等。双本振需配合0/22KHZ使用（4） 噪声系数：1、 C波段：用K表示。如25、17K等，其数值越小越好2、 KU波段：用dB表示。如0.8DB、0.6 等，其数值越小越好（5） 增益（GAIN） 如果60DB，一般地应越高越好 下行频率： 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率不同。换句话，当我们接收不同的节目内容时，所使用的下行频率不同，在使用卫星接收机时所设置的参数也就不用，如果设置不正确，将不能接收相应的节目内容。列如：我国鑫诺一号卫星用于数据广播的下行频率之一为12,620HMZ。一颗卫星商业偶多个转发器，所以会有多个下行频率。 符号率 也称作符率。卫星节目的符号率，指数据传输的速率，与信号的比特率及信道参数有关，单位为MS/s。目前市场上普遍使用的“诺基亚”、“现代”、“九州”等卫星电视数字解压机的符号率值在6-30MS/S。从世界上卫星发展起来，卫星电视的符号率越来越高，当一个载波信号携带的节目数越多时，此值悦达。 本振频率： C波段卫星接收机的LNB本振频率一般为5150MHZ，而KU波段高频头的本振频率各不相同，常用KU高频头的本振频率为1150或11300MHZ。一般具体是多少，请仔细查看高频头包装上的说明。 C波段和KU波段的优点：根据IEEE5212002标准，C波段是指频率在48GHZ的无线电波波段。通常的上行频率范围为5.9256.425GHZ之间，下行频率则为3.7-4.2GHZ，即上下行带宽各为500MHZ。 C波段需要使用一个较大的正馈天线，通常是6瓣组成的分体锅，也有一体式的整体锅。早期通信使用的是C波段，后来因为C波段变得拥挤，于是就相继出现了KU波段、KA波段等。 Ku波段： 根据IEEE5212002标准，KU波段是指频率在1218GHZ 的无线电波波段。KU即“K-under”德语Kurz-unten,表示比IEEE5212002标准下的K波段的频率低。在天空，KU波段可用作卫星之间的通信波段，如国际空间站和航天飞机通信用的跟踪与数据中卫星(TDRS)也有使用KU波段。在卫星广播领域里，KU波段是一个常用的波段。 它有很多优点： 1、KU波段的频率受国际有关法律保护，并采用多馈源成型波朿技术对本国进行有效覆盖：2、 KU波段频率率高，一般在11.712.2GHZ之间，不易受微波辐射干扰；3、 接收KU波段的天线口径尺寸大小，便于安装也不易被发现4、 KU频段宽，能传送多种业务与信息5、 KU波段下行转发器发射功率大（大约在100W以上），能量集中，方便接收缺点如下：1、 KU波速窄，方向行强，因此安装调试过程要认真细致，对噪点明暗和拉横条限制要特别注意，接搜信息往往就在他们的附近（或正下或左右）。2、 C波段信号覆盖地域广，信号强度弱，接收天线要求面积大。KU波段信号强，但覆盖地域小，因此天线面积较小。 卫星接收电视机接收机有那几部分组成： 电子调谐选台器、中频、信号处理器、伴音信号解调器、前面板指示器、电源电路。如果插卡数字机还包括卡片电路接收等 电子调谐选台器。其主要功能是从9501450MHZ的输入信号选出所要接收的某一电视频道的频率，并将它变换成固定的第二中频频率（通常为479.5MHZ),送给中频放大与解调器。 中频AGC放大与解调器。这将输入的固定第二中频信号滤波、放大后。再进行频率解调，得到包含图像和伴音信号在内的复合基带信号，同时还输出一个能够表征输入信号大小的直流分量送给电平指示电路 图像信号处理器：它从复合基带信号中分离出视频信号，并经过去加重，能量去扩散和极性变换等一系列处理之后，将图像信号还原并输出。 伴音解调器。 它凑够复合基带信号中分离出伴音副载波信号，并将它放大、解调后得到伴音信号。 面板指示器。它将中频放大解调器送来的直流电平信号进一步放大后，用指针式电平表、发光二极管陈列式电平表或数码显示器，来显示接收机输入信号的强弱和品质。电源电路。它将市电经变压、整流、稳压后得到的多组低压直流稳压电源，为本机各部分及室外单元(高频头）供电。 高频头(LNB)的分类及作用 高频头按结构形状划分，可分为单极化和双击性馈源一体化（LNB）两种，其中双极性馈源一体化高频头种类较多，按本振方式可分为单本振和双本振两种，按输出端口可分为单输出、双输出、多输出等。 高频头作用：是把C波段频率范围3.44.2GHZ；KU波段10.7512.75GHZ卫星传送下来的微弱信号放大后再与其中的本振作用后输出卫星接收机所需要的9502150MHZ中频信号，说白了就是信号的一个中转站 英文 Low Noise Block Kownconverter 简写 LNB 高频头的位置调整（1） 首先应检查馈源是否处于抛物面天线的中心，焦点是否正确，否则可以悄微调整馈源支撑杆：使之对准（以信号最大为准）。（2） 检查LNBF侧面的F/D刻度是否按天线所给参数F/D对准，为此前后调整，使信号显示最大。（3） 卫星发射的电视信号:只有在卫星所在精度的子午线上，其计划方向才完全是水平或垂直的，而在其他区接收时，会有一些偏差，在实际接收的饿情况下，应悄微旋转动LNBF的方向，以使信号最大，这时LNBF 顶端面上的刻度“0”可能不完全是垂直于水平面。 中星9号全国省市地区仰角、方位角智能计算表 省/市 城市 纬度（北纬） 经度（东经） 中九 天线仰角（度） 1、 广东省 广州 23.08 113.14 92.20 54.19 南偏西 2、 广东省 东莞 23.02 113.33 92.2 54.01 南偏西3、 广东省 惠阳 22.48 114.28 92.0 53.08 南偏西4、 广东省 惠州 23.05 114.22 92.20 53.41 南偏西5、 广东省 江门 22.35 113.04 92.20 54.86 南偏西6、 广东省 河源 23.43 114.41 92.20 52.97 南偏西7、 广东省 花都 23.23 113.12 92.20 54.08 南偏西 天线的注意:电缆线若干米（视距离而定，最长不应超过40米，不然会有信号衰减)卫星数字电视接收机的工作原理 卫星数字电视接收系统一般由接收天线(包括馈源)、低噪声下变频器(高频头LNB)和卫星数字电视接收机三部分组成：其中天线、高频头称室外单元：卫星数字电视接收机称室内单元，或称综合解码接收机(即IRD)，是当代计算机技术、数字通信技术和微电子技术融合的结晶。IRD的一般功能框图如图1所示。由图可知，一个典型的IRD包括：调谐器、第二中频信号解调、信道解码、MPEG一2传输流解复用、MPEG一2音视频解码和模拟音视频信号处理 2、信道接收模块c波段或Ku波段的卫星下行信号由犬线接收，经过LNB放大和下变频，形成9502050MHz第一中频信号，经电缆送到IRD的调谐器，高频调谐器根据所需接收的频率，通过PLL(锁相环)环路控制本机振荡器频率，把输入信号变频成第二中频(4795MHz)信号，送到正交检相器分解出I、Q两路模拟信号，经过AD转换器再把这两路模拟信号分别转换成6比特的并行数字信号，进入QPSK解调电路和信道纠错电路。 3、QPSK解调器的核心部分起到载波恢复、寻址、位同步、反混叠、匹配滤波和自动增益控制(AGC)作用 4、Butterworth型匹配滤波器用米完成升余弦滚降形状的脉冲形成滤波变换(=O35DVB或=O.20DSS，DVB数字视频广播，DSS数字卫星业务)。 5、信道纠错部分包括：Viterbi卷积(12，23，34，56，67和78，K=7)和RS解码(204、188DVB)。Viterbi解码可对误码率(BER)为10-410-2的数据流进行纠错，以达到RFR为10-4。RS解码主要对突发性片状误码进行纠错，以达到BER优于10-10的结果，最后输出符合MPEG一2标准的传输流(TS)，每个数据包为188个字节。早期的信道接收模块由两片集成电路完成，如国产的xowJ1型IRD由集成电路STV0190完成双路AD变换，由集成电路sTV0196完成QPSK解调及前向纠错FEc，目前已将上述两块集成电路功能合成到一块芯片，如：STVD0199，ODM8511等。3 解复用模块 （1)、TS码流是一种多路节目数据包(包含视频、音频和数据信息)，按MPEG协议复接而成的数据流。因此，在解码前，要先对Ts流进行解复用，根据所要收视节目的包识别号(PID)提取出相应的视频、音频和数据包，恢复出符合MPEG标准的打包的节目基本流(PES)。解复用芯片内部集成了32个用户可编程的PID滤波器。其中1个用于视频PID，1个用于音频PID，余下的30个可用于节目特殊信息(PSI)、服务信息(SI)和专用数据的滤波。PID处理分两个步骤： (1)、PID预处理：仅进行PID匹配选择，过滤掉那些PID值不匹配的包，挑出所需收视节目的数据包。 (2)、PID后处理：进行传输流(TS)层错误检查(包括包丢失、PID不连续性等)，同时滤除传输包的包头和调整段，找出有效载荷，按一定次序连接，组合成FES流。 (3)、系统时钟为27MHz，由压控振荡器(VC。XO)产生，通过提取码流中的节目时钟基准(PCR)控制PLL环路，使IRD的系统时钟和输入节目的时钟同步。 (4)、芯片内部还嵌有RIsccPU，它具有很强处理能力，与系统软件一起，能处理IRD复杂的系统任务，如：传输字幕、屏幕显示(OSD)、图文电视、电子节目指导(EPC)等。 (5)DRAM控制器支持16MBDRAM(动态随机存储器)，由CPU、传输和其他功能所共同 分享。解复用芯片有CL9110、ST20TP2等。 4MPFG一2解码模块符合CCIR601格式的视频数据流和PCM音频数据流，分别送到视频编码器和音频DAC(数模转换器)按一定电视制式(PAL或NTSC)生成模拟电视信号，供电视机接收。一般PEG一2解码器的结构如图2所示。 目前开发的MPEG-2解码模块将系统解复用模块集成到一起，有时称为单片机，如：ST公司(法国汤姆逊公司)的sTi5500、5505、5512、5518，Hyundai公司的ODM8211，富士通公司的MB87L2250及LSI公司的SC2000等，北京海尔公司也研制了可商品化的MPEG一1解码芯片，命名为“爱国者一号”。IRD的附加功能模块包括条件接收模块IC卡接口、视音频输出接口、数据流接口、遥控器和电源等部分。卫 星 接 收 天 线 1、接收过程 通讯卫星距地球赤道上空三万六千公里，由卫星转发器发送的数据信号，到达地面通过天线面接收、反射聚焦到馈源和高频头（一体化）的接收口。经高频头对这个微弱的信号进行放大和第一次变频， 由LNB孔输出，