3卫星广播电视传输系统及常用概念XXXX06

1、一、卫星通讯根底知识二、DVB-S规范和MPEG-2视频编码简介三、卫星广播电视传输系统及常用概念四、高清电视的卫星运用引见2022/8/251传送质量高，所需上行发射功率小，抗干扰才干强。传输容量大。经过数字紧缩技术可以大大减少频带宽度，大大降低了传输上行、转发器、接纳本钱。通常一个卫星转发器仅能传输1 - 2套模拟电视节目，而传输紧缩数字电视节目时，C波段一个转发器36MHz可传输10套左右，Ku波段一个转发器54MHz可传10 - 12套左右。可以提供广播电视数据等多种效力。便于对节目加密，实现有条件接纳。 数字广播电视传送的主要优点卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/252 基

2、于上述优点，目前广播电视传送全面向数字信号传输转变。 卫星广播电视传输系统主要由广播电视中心、地面引接电路、地球站、卫星、卫星接纳站有线前端或个体用户、测控站组成。卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/253卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/254卫星广播电视传输系统及常用概念模拟和数字卫星广播电视传输系统组成根本一样，只是传输内容和制式等方面有所不同。下面简要对广播电视中心、地面引接电路、地球站、卫星、卫星接纳站有线前端或个体用户、测控站做一引见。2022/8/255广播电视中心的主要义务是节目制造、上载播出、音视频处置、数字化处置、节目分配。目前广播电视中心的内涵有所扩展，

3、除了传统的电台、电视台之外，还包括广播节目集成平台、付费节目集成平台等。例如中央三台、中国教育电视台、北京电视台、电影频道、100路中央广播平台、中数传媒、直播卫星村村通平台等等。1、广播电视中心卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/256地面引接电路：经过光缆、微波等传输手段，利用模拟或数字传送方式，将广播电视节目源由广播电视中心传输到地球站。传输方式：中频直接光纤或微波传输A；数字信号直接光纤传输D ；数字光传输网络传输D ；微波数字传输网络传输D等等。2、地面引接电路卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/257卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/258 中频传输方式

4、数字广播电视节目可以利用光缆或微波，以中频调制信号的模拟传输方式，由广播电视中心传送到地球站，如以下图所示： 此方式的特点是传输系统简单、易于监测，但占用传输资源大，由于模拟信号在传输中会导致噪声积累和性能劣化，故不适于长距传输。编码复用设备卫星上行系统中频光端机中频光端机调制器TS流70MHz光缆70MHz广播电视中心地球站微波机微波机微波卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/259 1利用E1数字通道，采用信道分割、复用技术传送数字传输方式 目前经过PDH或SDH数字传输网传送数字紧缩广播电视信号主要有以下几种方式： 此方式主要运用成熟的E12Mbit/s数字通道，不需对数字接口进展

5、大量改造，本钱较低，缺陷是系统衔接复杂，特别是传输高数据率视频紧缩数据时收发端设备和信号线衔接复杂。我局主要用来传输局内网、指挥平台等业务。编码复用设备2Mbit/s传输适配器TS流数字传输网数字传输设备数字传输设备2Mbit/s传输适配器2Mbit/s x n2Mbit/s x nTS流卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2510 2利用DS3数字通道传送 此方式是将广播电视紧缩数据包的TS流适配到SDH的DS345Mbit/s接口进展传送，技术较为成熟可靠、系统构造简单。缺陷是码率的适配范围较小，传送低码率信号时对信道的利用率不高，传送超高码率信号时通道的传输容量缺乏。编码复用设备

6、DS3适配器TS流SDH 网SDH传输设备SDH传输设备DS3适配器DS3DS3TS流中频调制器70MHz卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2511 3利用155 Mbit/s数字通道传送 此方式可同时将四组不同速率的TS流信号以DVB-ASI数字视频广播之异步串行接口接口方式接入复用适配设备，复接到1个规范155 Mbit/sSTS-1 电接口或STM-1/OC3光接口 SDH信道传输，运用灵敏，信道利用率高，特别适用于高低速率的组合传输，同时也为今后传输高码率的高清电视预备了富余的传输容量。编码复用设备14 DVB-ASI至STS-1复用适配TS流SDH 网SDH传输设备SDH传

7、输设备STS-1STS-1TS流中频调制器170MHz编码复用设备2编码复用设备3编码复用设备4ASI 1ASI 2ASI 3ASI 4中频调制器2中频调制器3中频调制器4IF1IF4IF2IF3ASI 1STS-1至4 DVB-ASI解复用适配ASI 2ASI 3ASI 4卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2512地球站主要作用是对广播电视中心经过地面引接电路传来的广播电视信号进展处置和中频调制，产生70MHz或140MHz中频信号，经上变频器、高功放等上行设备将中频信号变频放大至足够强度的微波信号，经过天线发往同步卫星。数字广播电视卫星地球站主要由信号处置系统、上行系统、天线与馈

8、线系统、天线跟踪系统、接纳系统、下行系统、电源系统及监控系统组成。系统组成如以下图所示。3、地球站卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2513中频切换系统切换选择高功放上变频器中频调制70MHz/140MHz低噪声放大器跟踪设备双工器天线驱动安装下变频器接纳机上变频切换高功放切换TSIFIFRFRFL BAND下行系统上行系统 信号处置系统 FOR KU BANDVideoAudio上行功率控制C(Ku) BAND跟踪系统天馈线系统监控系统电源系统主备节目源卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2514信号处置系统 主要完成节目源的引接、切换选择、适配处置和中频调制。上行系统 将

9、已调中频信号转变为RF信号，并放大到一定的电平，经馈线送至天线。上行系统的关键设备是上变频器U/C和高功率放大器(HPA)。卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2515天馈线系统将高功放输出的RF信号发往卫星，同时接纳卫星下行信号传送给接纳设备。为了提高传输效率，地球站均采用强方向性、高增益面天线。普通上行和下行可共用一副天线。馈线的作用是传输微波信号。上行信号通常采用波导传输，下行信号普通采用同轴电缆传输。跟踪系统的作用是控制天线跟踪卫星位置的漂移，保证天线主波束一直对准卫星。大口径天线普通采用自动跟踪方式。6.2米以上卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2516天馈线系统将

10、天线接纳的卫星下行微波信号进展低噪声放大、下变频后送给信标接纳机。为了保证系统接纳灵敏度、最大限制减少噪声对来自卫星的微弱信号的影响，天线接纳信号的放大必需采用低噪声放大器，如参量放大器或低噪声场效应管放大器。LNA信标信号作为天线跟踪卫星的根据。卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2517电源系统地球站的设备供电应采用不延续电源UPS，UPS一方面保证地球站系统设备的稳定和不延续任务，另一方面提高供电纯真度，防止电源干扰。在线式UPS平常可起到优化设备供电的作用，断电时可经过蓄电池放电保证不延续供电，因此地球站通常配备在线式UPS。卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2518

11、监控系统对上行业务质量及地球站系统设备的形状参数进展监测和控制。随着计算机和网络技术的迅速开展，地球站可以采用计算机系统对全站系统设备进展集中监控。 卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/25194、卫星广播电视卫星目前主要运用FSS和BSS频段卫星，利用地球同步卫星进展广播电视信号的卫星传输覆盖。卫星的主要作用是接纳地球站上行信号，经滤波、低噪声放大、下变频和功率放大构成卫星下行信号，经过卫星天线将广播电视信号转发覆盖特定效力区域。卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2520各类卫星的运转轨道与地球赤道面的夹角称为倾角不同，倾角等于0的称为赤道轨道，倾角等于90的称为极轨道，倾

12、角在090之间的称为倾斜轨道。卫星在空间运转的轨道有圆轨道和椭圆轨道，圆轨道可以按其高度分为3种：低轨道LEO距地面数百公里至5000公里，运转周期为24小时；中轨道MEO距地面500020000公里，运转周期412小时；高同步轨道GEO距地面35786公里，运转周期23小时56分4秒，它又称为静止轨道。同步地球卫星卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2521广播电视节目传输普通采用同步地球卫星。同步地球卫星位于赤道上空， 绕行地球一周时间恰好与地球自转一周一致，从地面看上去好像静止不动，因此同步地球卫星又称静止卫星。但是静止卫星并非完全不动，受各种外部要素的影响，其运转轨道在不断地漂

13、移。同步地球卫星卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2522卫星的主要组成框图卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2523卫星广播子系统构造表示图卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/25245、卫星接纳站利用接纳天线接纳卫星下行信号，经低噪声放大、下变频LNB和馈线将接纳的L波段广播电视信号送入卫星接纳机，由接纳机复原出视频和音频信号。卫星接纳站的构成与地球站下行系统类似，不过思索到接纳的本钱和方便性，卫星接纳站普通采用较小口径天线，信号放大和变频那么采用一体化低噪声放大单元LNB。接纳天线口径小于4.5米的通常不配备天线跟踪设备。卫星广播电视传输系统及常用概念2022

14、/8/25256、卫星测控站主要义务是丈量卫星的各种参数，监测调整卫星上一切设备的任务情况。如卫星内部设备的电压、电流、功率、温度、压力等；对卫星实施各种功能形状的转换。测控卫星的姿态和轨道位置，调整卫星形状以保证卫星相对于地球静止，并使卫星天线波束对地球外表地覆盖区域坚持不变等等。 卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2526主要由接纳天线、低噪声放大单元LNB(高频头)、高频同轴电缆、功分器和卫星接纳机IRD可以为LNB提供直流电源等组成，如下图：完成卫星广播电视信号的接纳：变频、解调、解扰、解复用、解码后送至用户收听收看。卫星接纳机IRD卫星天线卫星LNBL波段功分器5、卫星接纳

15、站卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2527电波方向反 射 面馈源馈源电波方向反 射 面规范型前馈天线偏馈型前馈天线前馈天线卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2528规范型卡塞格伦天线偏馈型卡塞格伦天线馈源抛物面双曲面馈源抛物面双曲面后馈天线卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2529规范型格里高里天线馈源抛物面椭球面馈源抛物面椭球面偏馈型格里高里天线后馈天线卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2530LNB完成低噪放大和下变频功能。目前LNB主要采用低噪声场效应管作为放大器件。在接纳窄带数字信号时要求高频率稳定度和低相位噪声，此时可采用数字锁相环PLLLN

16、B。 LO=5K /25K等卫星数字接纳机主要由三大部分组成：信道接纳、解复用和MPEG-2解码。包括L波段信号接纳调谐、QPSK解调、去扰码、纠错、解复用、解码、PALNTSC编码、音频D/A变换、系统控制和智能卡读取等功能模块。卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2531接纳天线偏移接纳天线极化隔离度下降LNB缺点或受热、进水等LNB受地面干扰进入饱和LNB供电缺点高频电缆老化或接头松动卫星接纳机过热任务不稳定天线生锈、掉漆等等卫星接纳系统能够出现的问题卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/2532卫星广播电视传输系统及常用概念1、等效全向辐射功率EIRP 衡量电磁波辐射才干

17、的重要参数，代表发送功率和天线增益的综合性能。它的定义是天线发送功率P和天线增益G的乘积，即：EIRP=PGEIRP (dBW) = P (dBW) +G (dB) 如：卫星ERIPs = 10lgPT (W) Lt (dB)+ Gt (dBW) 其中PT 行波管放大器输出功率 Lt 馈线损耗 Gt 天线增益 2022/8/2533卫星广播电视传输系统及常用概念、质量因数G/T质量因数反映了接纳弱信号才干的大小，又称为系统优值。G/T是天线增益与噪声温度之比。 G/T = G(dB) - 101g T (dB/K)如：卫星G/T=G- 10LgTa+TtdB/K G为星载天线上行任务频率时增益

18、，Ta为天线等效噪温，Tt为卫星转发器等效噪温。2022/8/2534卫星广播电视传输系统及常用概念3、天线等效噪声温度TA 等效噪声温度反映了天线接纳下来并传送给匹配负载的噪声功率的大小。忽略馈线系统损耗后，天线接纳并传送给LNB的噪声功率： Pn = kTA BW 波尔兹曼常数k=1.38x10-23J/K，B为接纳系统带宽2022/8/2535卫星广播电视传输系统及常用概念4、功率通量密度 功率通量密度反映了卫星信号到达地面时的强度，表示接纳端单位面积上的功率密度。 =EIRP-20Lgd-10Lg4-LdBW/m2 d为卫星至地面的间隔， L为电波传输中的其他各种损耗。ff2022/8

19、/2536卫星广播电视传输系统及常用概念5、自在空间损耗： 在自在空间中，一个无损耗的各向同性辐射源到与其途径长度相等的间隔处的实际损耗： Lo = 20Lg 4d/dB其中： d为卫星到地面的间隔，通常取35786km = v/f v取光速 真空中光速v =3X108(m/s)，= 300/fMHz(m) 2022/8/2537卫星广播电视传输系统及常用概念6、功率传输公式加图 在自在空间中，接纳天线保送给匹配负载的功率Pr与发送天线的输入功率Pt之间的关系用弗里斯功率传输公式表示： Pr = Pt+Gt+Gr-Lo dBW 2022/8/2538卫星广播电视传输系统及常用概念7、C/N 与

20、 Eb/No 在模拟卫星链路中，传输质量是由链路的载噪比C/N确定的，在数字卫星链路中，传输质量是由链路的每比特能量Eb与噪声功率谱密度No之比Eb/No确定的。 Eb/No = C/N+10LgB-10LgRb B为接纳机带宽，Rb为数字信号的码率。2022/8/2539卫星广播电视传输系统及常用概念8、增益G 天线增益G表示天线对信号的会聚才干。 对于圆形口面天线： G= 20LgD/+10LgdB D为圆形口面直径，为天线任务波长，为天线口面效率 2022/8/2540卫星广播电视传输系统及常用概念9、天线的旁瓣特性 天线偏轴增益90%的旁瓣波峰应在以下包络线内：2022/8/2541卫

21、星广播电视传输系统及常用概念10、半功率角HP天线主瓣两侧相对于天线主瓣中心增益下降3dB的两点之间的角度称为天线的半功率角。 DfDGHz2170=lq度其中D为圆形口面的直径， 为天线任务波长。如：Ku波段10米天线，经上式计算该天线上行频率14GHz的半功率角约为0.15 o，由此可见卫星传输中，对高频段大口径天线的自动跟踪要求较高。2022/8/2542卫星广播电视传输系统及常用概念2022/8/254311、卫星天线仰角、方位角和半功率角计算 1天线仰角EL计算其中接纳地点的纬度 =R-S R 接纳地点经度 S 卫星经度baba221coscos115127.0coscos-=-tg

22、EL43卫星广播电视传输系统及常用概念2天线方位角AZ计算absin1tgtgAZ-=注：我国处于北半球，正北方向天线方位角为0度，实践的方位角应表示为180-AZ度。2022/8/2544卫星广播电视传输系统及常用概念Pt 上行高功放输出功率(dBW)Lf 上行站馈线损耗(dB)L 天线指向误差、极化失配(dB)Gt 上行天线发射增益(dB)12、卫星链路计算1卫星上行链路方程 dB/Hz (C/N0)U 上行链路每载波功率与噪声密度比(dBHz)(G/T)S 卫星质量要素(dB/K)L0,U 上行链路自在空间损耗(dB)EIRPE 上行站EIRP(dBW)6.228)/()/(,00+-=

23、SUEUTGLEIRPNC2022/8/2545卫星广播电视传输系统及常用概念2卫星下行链路方程其中：EIRPS 卫星转发器饱和EIRP(dBW) BOo,s 卫星转发器输出补偿(dB) n 卫星转发器载波数量 L0,D 下行链路自在空间损耗(dB) LD 下行链路附加损耗(dB) 天线指向误差、极化失配及馈线损耗等 (G/T)R 卫星接纳站质量要素(dB/K) TTA+TLNA6.228)/(lg10)/(,0,0+D-=RDDsoSDTGLLnBOEIRPNC dB/Hz 2022/8/25461、等效全向辐射功率EIRP 衡量电磁波辐射才干的重要参数，代表发送功率和天线增益的综合性能。它

24、的定义是天线发送功率P和天线增益G的乘积，即：EIRP=PGEIRP (dBW) = P (dBW) +G (dB) 如：卫星ERIPs = 10lgPT (W) Lt (dB)+ Gt (dBW) 其中PT 行波管放大器输出功率 Lt 馈线损耗 Gt 天线增益 2022/8/2547卫星广播电视传输系统及常用概念、质量因数G/T质量因数反映了接纳弱信号才干的大小，又称为系统优值。G/T是天线增益与噪声温度之比。 G/T = G(dB) - 101g T (dB/K)如：卫星G/T=G- 10LgTa+TtdB/K G为星载天线上行任务频率时增益，Ta为天线等效噪温，Tt为卫星转发器等效噪温。

25、2022/8/2548卫星广播电视传输系统及常用概念3、天线等效噪声温度TA 等效噪声温度反映了天线接纳下来并传送给匹配负载的噪声功率的大小。忽略馈线系统损耗后，天线接纳并传送给LNB的噪声功率： Pn = kTA BW 波尔兹曼常数k=1.38x10-23J/K，B为接纳系统带宽2022/8/2549卫星广播电视传输系统及常用概念4、功率通量密度 功率通量密度反映了卫星信号到达地面时的强度，表示接纳端单位面积上的功率密度。 =EIRP-20Lgd-10Lg4-LdBW/m2 d为卫星至地面的间隔， L为电波传输中的其他各种损耗。ff2022/8/2550卫星广播电视传输系统及常用概念5、自在

26、空间损耗： 在自在空间中，一个无损耗的各向同性辐射源到与其途径长度相等的间隔处的实际损耗： Lo = 20Lg 4d/dB其中： d为卫星到地面的间隔，通常取35786km = v/f v取光速 真空中光速v =3X108(m/s)，= 300/fMHz(m) 2022/8/2551卫星广播电视传输系统及常用概念6、功率传输公式 在自在空间中，接纳天线保送给匹配负载的功率Pr与发送天线的输入功率Pt之间的关系用弗里斯功率传输公式表示： Pr = Pt+Gt+Gr-Lo dBW 2022/8/2552卫星广播电视传输系统及常用概念7、C/N 与 Eb/No 在模拟卫星链路中，传输质量是由链路的载

27、噪比C/N确定的，在数字卫星链路中，传输质量是由链路的每比特能量Eb与噪声功率谱密度No之比Eb/No确定的。 Eb/No = C/N+10LgB-10LgRb B为接纳机带宽，Rb为数字信号的码率。2022/8/2553卫星广播电视传输系统及常用概念8、增益G 天线增益G表示天线对信号的会聚才干。 对于圆形口面天线： G= 20LgD/+10LgdB D为圆形口面直径，为天线任务波长，为天线口面效率 2022/8/2554卫星广播电视传输系统及常用概念9、天线的旁瓣特性 天线偏轴增益90%的旁瓣波峰应在以下包络线内：2022/8/2555卫星广播电视传输系统及常用概念10、半功率角HP天线主瓣两侧相对于天线主瓣中心增益下降3dB的两点之间的角度称为天线的半功率角。 DfDGHz2170=lq度其中D为圆形口面的直径， 为天线任务波长。如：Ku波段10米天线，经上式计算该天线上行频率14GHz的半功率