卫星广播电视传输技术.ppt

卫星广播电视传输技术,全国广播电视（传输系统）技术能手竞赛培训,本讲主要内容简介 卫星广播电视传输的主要环节 同步卫星的基本概念及其主要参数 DVB-S卫星传输系统的组成及基本原理 卫星传输的上行链路系统及工作原理 卫星天线及接收系统 卫星广播电视传输链路计算 卫星传输系统主要指标测量及相关技术标准 卫星广播电视安全播出技术要求及有关规定,第一部分卫星广播电视传输的主要环节,1、广播电视覆盖的三种基本传输手段：光缆传输、卫星传输和微波传输。2、卫星传输广播电视节目特点:提高人口覆盖率、改进传输质量的最有效、最经济、最先进的手段。卫星传输广播电视信号，使用数字传输方式。优点：传输信道利用率高、抗干扰能力强、节目传输质量高、上行发射功率小、能提供多种服务并可实现条件接收。3、我国的直播卫星:使用了具有自主知识产权的广播电视数字传输方式。,广播电视传输专用卫星,有线电视前端或个体接收,中央和省级卫星地球站,电台电视台,有线分配网,卫星传输环节示意图：,上行链路,下行链路,引接电路,HFC,1985年开始，我国利用卫星传输的广播与电视节目，使用国际通信卫星传输中央电视台第一套电视节目。1986年新疆卫视的诞生，揭开了省级电视节目上星的序幕。1997年省级卫视上星达到了最高潮。1999年，全国省级电视台都拥有至少一套上星频道。利用卫星传输电视节目成为我国解决电视覆盖的主要方式。我省的“山西卫视”节目,从1998年1月24日正式上星。,全国各省卫视节目上星时间表,开始采用数字压缩技术,第二部分同步卫星的基本概念及其主要参数,一、卫星的划分与地球同步静止轨道：卫星按照用途划分：有气象卫星、遥感遥测卫星、侦察卫星、通讯卫星、广播电视卫星等。按照卫星轨道划分：卫星在空间运行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5000Km，运行周期为2-4小时）；中轨道（MEO）（距地面5000-20000Km，运行周期4-12小时）；高轨道（GEO）（含地球同步规道）（距地面大于20000Km）。距地面35786Km，运行周期为23小时56分4秒，为地球同步轨道。当卫星运行的角速度与地球转动完全相同，并且运行的轨道与赤道面完全重合时，称为地球同步静止轨道。本次讲座主要介绍：位于地球赤道上空的同步静止轨道上的广播电视卫星，又称同步静止轨道卫星。,图22,全世界可利用三颗静止卫星实现全球通信,亚洲3S卫星,中星6B卫星,北极位置,正东方向,正西方向,太原市位置东经112.5 北纬37.8,35786Km,6378Km,地球半径：,卫星高度：,赤道,180 位置,西经方向,105.5,115.5,57 位置,我国直播卫星的轨位,166 位置,92.2,地球同步静止轨道,地球同步静止卫星,0 位置,东经方向,同步静止轨道示意图,由图可看出：同步静止卫星在太空的分布呈现为圆环状，是以地球为圆心、42164Km为半径、位于地球赤道上空35786Km处。从地球的北半球看同步静止轨道卫星时，卫星均在观测者的南面，并以弧状分布。由于地球曲率的原因，在我国境内观测同步静止卫星，只能看到从东经50度至东经170度之间的卫星，占全部同步静止卫星的三分之一左右。我省地形复杂、山峦迭起，“左手一指太行山,右手一指是吕梁”，所以可以看到的同步静止卫星就会更少一些，只能较好地观测到从东经60度至东经160度之间的卫星。,二、同步静止轨道卫星的位置参数：卫星的名称：如中星6B、亚洲3S。卫星的高度：35786Km。卫星的位置：对应赤道上的东经度数。卫星的定点精度：一般为0.05度。卫星的寿命：1015年。卫星转发器使用的波段：C波段、KU波段。地球的半径：6378Km。,三、广播电视卫星的组成：广播电视卫星主要由7个系统组成：天线系统、广播系统、电源系统、跟踪遥测指令系统、位置与姿态控制系统、温度控制系统、入轨与推进系统。,卫星的有效载荷：能够完成卫星特定任务的设备总成。,四、卫星有效载荷的主要技术参数：1、等效全向辐射功率（EIRP）：等效全向辐射功率反映了卫星向地球辐射信号的能力。单位dBw，C波段在3040dBw，KU波段在4060dBw。2、波束图：等效全向辐射功率是随着接收地点而改变的，将卫星的等效全向辐射功率标注在地图上称为卫星的波束图或卫星的覆盖区域。3、极化方式：卫星向地球传输信号所采用的电磁波极化方式有圆极化波和线极化波，圆极化波可分为左旋圆极化波和右旋圆极化波,而线极化波又分垂直极化波与水平极化波。4、工作频率范围：转发器的工作频率及占用带宽等参数要视具体使用的卫星转发器情况而定。,中星6B卫星（115.5）的EIRP覆盖图,五、卫星转发器的工作频率：1、频率范围：C波段3.7(3.4)4.2GHz，带宽500MHz（800MHz），简称4GC。KU波段为11.712.2（12.5）GHz，带宽500MHz（800MHz），简称12GC。2、频率划分：C波段的频率划分：每个转发器使用36MHz带宽，连同4MHz保护带，共占用40MHz的宽度，那么全频段500/40=12.5，采用极化隔离方式的频率复用技术后，可有12*2=24个转发器使用。KU波段的频率划分：每个转发器使用54MHz带宽，连同6MHz保护带，共占用60MHz的宽度。,六、卫星转发器的结构示意图：,卫星转发器相关的参数 上行频率：指由地球站把信号发射到卫星上使用的频率，由于信号是由地面向卫星上发射，所以叫上行频率。转发器数量：卫星上用于接收地面发射来的信号，并对该信号进行处理放大，再以另一个频率向地面进行发射设备的通道个数。一颗卫星上有几十个转发器，并有一定数量的备份。下行频率：指卫星转发器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。极化方式：线极化：水平极化（H）；垂直极化（V）。圆极化：左旋极化（L）；右旋极化（R）。,亚太6号卫星的频率划分图（带宽800MHz）,中星9号卫星（92.2）的EIRP覆盖图：,卫星转发器相关的参数（续）：G/T：接收系统的品质因数。它是接收天线增益与系统等效噪声温度之比。它反映了该接收系统的接收质量，使用单位为dB/k。中星6B为-5 dB/k。SFD：饱和通量密度。当卫星转发器处于单载波饱和工作状态时，在其接收天线单位有效面积上应输入的功率值。单位为dBw/m2。中星6B为-95-75 dBw/m2。Boi：输入功率回退。当卫星转发器工作在多载波状态时，为了保证转发器的接收系统能保持正常工作状态，输入功率需要降低的数值。中星6B为6dB。Boo:输出功率回退。当卫星转发器工作在多载波状态时，为了保证行波管放大器能工作在线性区域，输出功率需要降低的数值。中星6B为3dB。,第三部分 DVB-S卫星传输系统的组成及基本原理,一、卫星数字广播电视的优点：1、一颗卫星可以提供上百套电视节目，每套节目只占用7MHz带宽，卫星上有C波段转发器24个，每个转发器有36 MHz带宽，36/7*24=120。另有KU波段多个转发器可用。2、经济效益好。转发器年租金在34万美元/MHz左右。3、节目传输质量高，标清节目可达720*576象素。4、所需发射功率小。传输占用的带宽越窄，所需用的上行发射功率就越小。5、抗干扰能力强。数字广播电视信号具有很强的纠错能力，一般的传输损伤或干扰，不会影响到广播电视信号的正确恢复。6、能提供数据及多路多声道优质音频服务。7、便于实行节目的有条件接收。,二、卫星数字广播电视传输的制式：卫星广播电视数字传输采用的是DVB-S制式（欧洲数字视频广播，1994年12月公布）。在该制式中，信源编码采用MPEG-2压缩方式，信道编码采用RS编码与卷积编码双重编码方式，调制采用了干扰能力较强的QPSK调制方式。大部分省级卫视节目，使用的是单路单载波（SCPC）方式，即一个上行载波传输一套电视节目。这时一个转发器内可同时存在多个载波，其特点是各套节目可在不同地点上星。中央电视台的多套节目及部分少数民族的多套节目，是采用了多路单载波（MCPC）方式，即一个上行载波可传输多套电视节目。其特点是一个转发器内只允许有一个载波，频带和功率利用率较高。这时多套节目要经过复接环节后，在同一地点上星。,卫星数字电视信号在传输前要进行的两种编码处理：信源编码（有效性编码）为了提高传输效率采用的编码方式（视频：MPEG-2，音频：MPEG-1 Layer 2）信道编码（可靠性编码）为了提高信息传输可靠性而采用的编码方式（RS和卷积双重编码）,三、DVB-S卫星传输上行系统的基本构成示意图：,四、信道编码示意图（DVB-S）,随机化处理,外编码,交织,内编码,基带形成,调制,扰码电路,里德-所罗门编码,卷积交织,卷积编码（维特比译码）,平方根升余弦滚降滤波,QPSK调制,信 道 编 码,QPSK调制,204.188.t=8,3/4,L=12,0.35,188*8-1=1503,正交相移键控,1、信源编码部分：编码器：完成模拟音视频信号及附加数据业务的数字化和数据压缩，使之成为符合MPEG-2标准的ASI码流。节目复用器：完成压缩后的一套电视节目数字音视频及附加信息数据流的复接。传送复用器：将各套节目码流分别进行打包，使其均符合MPEG-2协议规定的TS传输流格式（每个传输流包为188字节）。,五、DVB-S卫星传输系统功能介绍：,2、信道编码部分：复用适配和能量扩散：这是一个随机化处理过程，使从传送复用器输出的数据符合国际电联的无线电规则并保证有恰当的二进制转换，这种随机化处理通常称为“扰码”，作用有二：能量扩散。在调制器无输入比特流或输入比特流与MPEG-2传送流格式不兼容时，调制器发射单载波；当数字基带信号是周期不长的周期信号时，调制器会发送高电平的载波，这两种情况的频谱将集中在局部并含有相当多的高电平离散谱，会对临近载波业务造成影响，加入扰码后可将载波频谱分散，使干扰减轻；改善位定时恢复质量。码流中出现长串的连“0”和连“1”码时会给接收端恢复位定时信息造成的困难，加扰后可改变连“0”和连“1”码的长度，改善位定时恢复质量。,外编码器：里德所罗门编码处理，采用RS(204,188,T=8)码，它是由RS(255,239,T=8)截短而得到的，编码效率为188/2040.92，可以纠正一个RS码字内的不超过8个字节的误码。选择这一RS码字长度完全是为了与MPEG-2的TS包兼容。RS编码提供第一级误码保护，克服突发性误码的影响，。卷积交织：对每个误码保护数据包进行深度为I12的卷积交织处理，生成一个交织帧，提高抗突发连续性误码的能力。,交织原理：,原码：1、2、3、4、5、6、7、8、9 交织：1、4、7、2、5、8、3、6、9 恢复：1、2、3、4、5、6、7、8、9,内编码器：为卷积编码器，采用（2，1，7）卷积码，提供第二级误码保护，克服随机噪声的影响。收缩型码型比率（又称为前向纠错编码率FEC）可在1/2，2/3，3/4，5/6和7/8中选择，通过选择合适的编码率可以达到最合适的误码保护水平。,卷积编码,收缩1/2.2/33/4.5/67/8,基带形成=0.35,2*2PSK调 制,X,Y,I,Q,输入,QPSK调制,收缩型卷积编码,G1=1718,G2=1338,I,Q,输出,卷积编码的收缩过程：,1保留 0 删除,3、调制部分：基带成形：将编码器输出数字基带脉冲进行升余弦滚降滤波，限制该基带信号的频域带宽，从而实现无符号间干扰传输，滚降系数为0.35。调制：目前数字卫星广播电视传输采用四相移相键控（QPSK）的调制方式，与其它调制方式相比，它具有较高的频谱利用率，较强的抗干扰性，尤其是抵御信号幅度方面的干扰和失真的能力较强。这是因为QPSK调制所携带的信息完全在相位上，无论幅度上的衰减和干扰多么严重，只要调制信号的相位不发生错误，就不会造成信息丢失，因此QPSK特别适用于卫星信道传输。,中星6B位置：东经115.5度。下行频率：“山西卫视”为 3846 MHz。本振频率：C波段高频头为5150 MHz。前向纠错编码率（FEC）：“山西卫视”为3/4。极化方式：“山西卫视”为 垂直极化。符号率：系统传输码元的速率，与传输信号的比特率及信道设置参数有关，单位为MB/S。“山西卫视”符号率为5.95 MB/S。第一中频频率（L波段）：9501450MHz。PID码：“山西卫视”为视频0160、伴音0080、嵌入的音频广播为0081。,4、几个重要参数：,第四部分卫星传输的上行链路系统及工作原理,一、卫星地球站上行系统方框图：,二、地球站上行系统工作原理和主要功能：上变频及高功放系统：将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上变频器和高功率放大器(HPA)。天馈线系统：天线的作用是将高功放输出的RF信号进行发射送往卫星，同时接收卫星下行信号传送给接收设备。为了提高传输效率，地球站均采用强方向性、高增益面天线。一般上行和下行可共用一副天线;传输馈线的作用是传输RF信号。上行通常采用波导传输，下行一般采用同轴电缆。天线跟踪系统：控制天线能够跟踪卫星位置的漂移，保证天线主波束始终对准卫星。大口径天线一般采用自动跟踪方式。,卫星接收系统：将天线接收的卫星下行微弱信号进行低噪声放大、下变频后送给接收机。为了保证系统接收灵敏度、最大限度减少噪声对来自卫星的微弱信号的影响，对天线接收信号的放大必须采用低噪声放大器，如参量放大器或低噪声场效应管放大器。电源系统:地球站的设备供电应采用不间断电源（UPS），UPS一方面保证地球站系统设备的稳定和不间断工作，另一方面提高供电纯净度，避免电源干扰。在线式UPS平时可起到对设备优化供电的作用，断电时可通过蓄电池放电保证不间断供电，因此地球站通常配备在线式UPS。监控系统:对上行业务质量及地球站系统设备的状态参数进行监测和控制。随着计算机和网络技术的迅速发展，地球站可以采用计算机系统对全站系统设备进行集中监控，简称网管系统。,自动功率控制系统:该系统称为抗干扰功率自动增益控制系统，是专门为提高卫星上行站抗干扰能力而研制生产的功率自动增益控制系统。使用本系统，可以对主、备高功放主要功率参数及接收状态进行实时监控和记录。该系统根据接收和实时监控状态，有针对性地自动提升高功放的发射功率，以保障卫星上行站的安全播出。该系统是一个收发闭环功率自动增益控制系统，可抗雨衰、雪衰及恶意干扰。,自动功率控制系统的操作界面:,第五部分卫星天线及接收系统,一、卫星天线的相关知识：A、天线的种类：1、旋转抛物面天线：单反射面、前馈式，主瓣尖锐、高增益。焦距=0.25口面直径时为中焦天线，短焦天线小于0.25，大于0.25为长焦天线。通常焦距=0.38口面直径时，性能最好。一般为14.5米。2、卡塞格伦天线：双反射面、后馈式，主反射面(旋转抛物面)、副反射面（旋转双曲面）。一般在4.5米以上。3、格里高利天线：双反射面、后馈式，主反射面(旋转抛物面)、副反射面（凹椭球面）有两个焦点，可装两个馈源，一般在卫星地球站用。4、偏馈天线：馈源偏离反射面的正前方，对反射面没有遮挡，故天线效率较高。KU波段使用较多。,不同类型的卫星天线：,旋转抛物面（前馈）天线 卡塞格伦（后馈）天线 偏馈天线,B、卫星天线的主要参数：1、天线增益G：对于圆形口面的卫星天线，其增益表达式为见下式:G=10 LOG(D/)2:天线效率.一般取0.6。D:天线口径m。:信号波长m。天线口面效率：50%合格、60%良好、70%优秀。理论值最大为83%。,C 波段圆形口面卫星天线的增益(dB),Ku 波段圆形口面卫星天线的增益(dB),2、天线半功率角：HP=70/D(度)小口径天线的半功率角较大，在调整天线指向时较容易，对卫星的漂移不敏感。而大口径天线则相反，天线的半功率角较小，在调整天线指向时较难，对卫星的漂移较敏感。口径为1m的C波段接收天线的半功率角为5.25度，其它口径的天线半功率角，可用之除以口径值。口径为1m的KU波段接收天线的半功率角为1.75度。在调整天线时，应注意天线第一旁瓣的影响（-14 dB左右），应当防止将天线的指向调整到第一旁瓣上。,卫星天线的发射和接收能力范围，主要是集中在该卫星天线方向图中的半功率角内，在其他方向上的发射和接收能力很微弱。,第一旁瓣,半功率角,后瓣,天线指向,天线半功率角 HP,C 波段圆形口面卫星天线的半功率角,Ku 波段圆形口面卫星天线的半功率角,3、卫星天线的等效噪声温度 TA 卫星天线的等效噪声温度反映了天线接收下来并传送给匹配负载的噪声功率的大小，其单位为 K。在忽略了馈线系统的损耗后，接收天线输出的噪声功率 N 可表示为 N=k TA B(W)其中，k=1.38 x 10-23(J/K)为玻耳兹曼常数，B为接收系统的带宽（Hz)。在C波段接收天线的仰角大于30度时，天线的等效噪声温度TA 小于25 K。,卫星接收天线的等效噪声温度分布图：,由图可知：工作仰角EL越大，等效噪声温度越低。工作频率越高，等效噪声温度也越高。,C、调整卫星接收天线的两种方法：调整卫星天线就是调整卫星天线的指向，最终目的就是使天线的半功率角准确地对准卫星。1、直接对准法：用欲对准卫星的经度和天线所在地的经度、纬度值，计算出天线的仰角和方位角数值，然后按照数值进行调整。这种方法需要找准正南或真北方向，调整操作幅度较大。2、间接对准法：如果卫星天线的指向，是从一颗卫星转换到另一颗卫星时，可利用两颗卫星的仰角差和方位角差来进行调整。这种方法不需要找出正南或真北方向，调整操作幅度较小，在转星操作时常被使用。不论使用那种对准方法，当接收天线对准卫星后，都要针对欲接收信号的极化方式，做相应的极化调整。,常用的广播电视卫星汇总表：,注：接收中星9号卫星的KU高频头、ABS-S接收机，与接收亚洲3S卫星的KU高频头、DVB-S接收机是不相同的。,各市接收主要卫星的方位角、仰角,卫星传输的接收系统主要由接收天线、低噪声单元LNB(高频头)、高频同轴电缆、功分器和卫星接收机IRD组成。,二、卫星传输的接收系统：,1、高频头（LNB）的特性：高频头的组成：由低噪声放大器（对天线接收到的卫星下行信号进行放大）、本振（有高本振或低本振）、混频器（下变频器）、中频放大器（对L波段第一中频进行放大）组成。供电方式为1318V；当双极化单口输出时，13V为垂直极化、18 V为水平极化。,LNB的主要参数：1）、增益G：一般在6065dB左右。2）、噪声温度T：C波段一般在18K 30K之间。3）、噪声系数Nf：KU波段一般在1dB左右，约75K。4）、本振频率fo：C波段为5150MHz。KU波段种类较多，分别有9600 MHz、9750 MHz、10600 MHz、10750 MHz、11250 MHz、11300 MHz。5）、输出频率：C波段为高本振（本振频率高于接收频率），输出频率=本振频率 接收频率，产生频谱倒置现象，要求IRD应具备频谱倒置功能。KU波段为低本振（本振频率低于接收频率），输出频率=接收频率 本振频率。6）、输出阻抗：75欧姆。,2、数字卫星接收机的主要参数：1）、接收频率范围：当卫星接收机输入的第一中频信号带宽分别为500MHz、800MHz、1200MHz时，可接收的频率范围分别为：9501450MHz、9501750MHz、9502150MHz。2）、输入信号电平：一般为-65-30dBm。3）、等效噪声系数：C波段用等效噪声温度K表示，如28K、20K等；Ku波段用等效噪声系数dB表示，如1.0dB、0.8dB等，其数值都是越小越好。4）、输入阻抗：一般为75欧姆。,3、卫星数字接收机的组成：由三大部分组成：信道接收、解复用和MPEG-2解码。具体包括调谐器、QPSK解调、去扰码、纠错、解复用、MPEG-2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。,信道接收,4、卫星数字接收机各功能模块的主要功能：,1）调谐器：通过调整锁相环（PLL）控制本振频率（未画出），从宽带的第一中频信号中选择出要接收的信号频道，将此频道变换成第二中频信号，经过带通滤波后送入主中放和AGC电路进行中频信号放大。2）QPSK解调器：对第二中频信号进行正交相干鉴相解出I、Q信号，进行模数变换，并向维特比译码器提供软判决I、Q软判决信息。3）匹配滤波器：采用滚降系数为0.35的升余弦滚降脉冲成形滤波器，对接收机通道线性失真进行有效均衡，减小码间串扰。4）载波与时钟恢复：主要作用是恢复解调器载波和同步。5）维特比译码：利用维特比软判决算法，进行内码纠错。6）同步字节解码：识别MPEG-2同步字节，为去交织提供同步信息，同时辨识出QPSK解调器的0/相位模糊。,7）卷积去交织：将维特比内码译码器输出的数据流突发错误字节离散化，提高RS外码译码器纠正突发错误的能力。8）RS解码：对维特比译码纠错后的数据流进行第二级纠错，提供准无误码的数据流输出。9）解扰：从经随机化处理的数据流中恢复出传输流数据。10）解复用：从传输流中恢复出打包的基本数据流。11）MPEG-2视/音频解码器：对视频和音频基本数据流进行解压缩处理。12）PAL/NTSC视频编码器：将数字视频信号转换为PAL或NTSC制模拟电视信号。13）音频D/A变换：将数字音频信号转换为模拟音频信号。14）系统控制：承担对IRD的调谐、解调、解码、解复用、解压缩、面板显示、智能卡读取、有条件接收等过程的控制任务。同时还具有TS流输入输出、数据输入输出及其它辅助接口控制功能。,5、卫星数字接收机的参数设置：1）卫星数字接收机在初次使用时，需要针对所要接收的节目，对卫星数字接收机进行参数设置。2）使用手动设置方式时，需要设置的参数有：接收卫星信号的下行频率、接收卫星信号的极化方式、所用接收高频头的本振频率、接收节目使用的符号率、接收节目采用的前向纠错（即FEC）比率、接收节目的视音频包识别符等。如果对这些参数不了解时，可查阅有关资料。3）在卫星数字接收机机内，都利用半导体芯片存储有各颗卫星传送的各套节目的参数。若使用自动参数设置时，只要从卫星接收机的菜单中，选择传送该节目的卫星名称及所要接收的节目名称，接收机就可以自动调取该节目的参数，并进行自动设置与接收，直到接收到该节目的内容。,三、卫星传输常见的干扰：,卫星故障,转发器故障,噪声干扰,极化干扰,相邻载波间的干扰,电离层干扰,同频干扰,恶意干扰,卫星及卫星转发环节,出现恶意干扰的频谱图（单频干扰）：,单载波攻击,飞行器干扰对比图：,四、卫星传输发生的日凌和雨衰：,1、日凌：地球自转的轨道与太阳成23.5度的倾斜角，因此在每年的春分与秋分前后，同步广播卫星就处在卫星接收站和太阳之间，即卫星接收天线、同步卫星和太阳三者成了一条直线，这就是产生了“日凌”现象。发生日凌时，太阳强烈的无线电辐射将对接收信号造成强烈的干扰，造成接收质量劣化，严重时将导致接收中断。北半球发生日凌的日期：每年春分（3月21日）之前与秋分（9月23日）之后的几天时间内。日凌发生的持续时间：一般在中午前后（视卫星的位置而定），持续时间为几到十几分钟（视卫星接收天线口径的大小而定）。,卫星传输发生日凌示意图：,2、雨衰：电波穿过雨区时，雨滴对电波产生吸收和散射，导致电波衰减，称为雨致衰减，简称雨衰。雨衰的大小跟雨滴半径与电波波长的比值密切相关，一般来讲，在1-50GHz的频带内，此比值越大电波受雨衰的影响越大，但不是完全线性关系。当电波的波长远大于雨点的直径时，衰减主要由雨点的吸收引起，当电波的波长变小或雨点的直径增大时，散射衰减的作用就增大。通常雨滴半径约为0.025cm-0.3cm，Ku波段电波波长约为2.5cm，C波段电波波长约为7.5cm，因此降雨对Ku波段的影响较为显著。通常，C波段雨衰通常小于2dB，而Ku波段雨衰可高达20dB。雨衰不仅与降雨强度有关，与天线的仰角有着密切的关系，天线仰角越低，电波通过雨区的距离就越长，降雨衰减越大。,五、接收卫星信号时常见故障：,第六部分卫星广播电视传输链路计算,一、卫星传输链路的计算及要求：卫星传输链路的计算，就是对卫星传输质量进行的定量分析。1、传输链路的划分：上行链路：由卫星上行站至卫星上面的接收系统。下行链路：由卫星转发器至地面接收系统。两者串接之后称为卫星的总链路。2、模拟卫星链路的要求：地面接收系统的载噪比C/N要大于12dB。3、数字卫星链路的要求：地面接收系统的每比特能量与噪功率谱密度之比Eb/No应满足系统误码特性的要求。,对于卫星数字信号传输，通常采用（Eb/No）参数来衡量接收效果。Eb是每个净比特位(net bit)的能量，No是噪声的频谱功率密度。在卫星数字电视传输中，当（Eb/No）降低到某一数值时，接收误码将迅速增加，接收画面出现“马赛克”，这就是所谓的门限效应。传输的Eb/No值高出接收门限的Eb/No之值，即为链路传输余量。根据（Eb/No）的定义可知：Eb=C/Rb、No=N/B、N=kTB C：接收功率 N：噪声功率 K:玻耳兹曼常数 Rb：净比特率 B：接收系统带宽 T：噪声温度,DVB-S系统的误码性能要求,（1）EIRP：衡量卫星向地面辐射能力的重要参数，代表卫星发送功率和天线增益的综合性能，该数值由卫星公司提供。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EIRPs=10lgPTWTA(W)-Lt(dB)+Gt(dB)PTWTA 卫星行波管放大器的输出功率 Lt 行波管至天线的损耗（计算时加入）Gt 卫星天线增益,二、卫星传输链路计算使用的参数：,中星6B覆盖场强图：,（2）天线增益G：,天线增益G表示天线对无线电信号的汇聚能力。圆形口面天线：(dB)D 圆形口面的直径，天线效率，通常取值为0.5-0.7 天线发射或接收信号的波长。,（3）品质因数（G/T）：,品质因数（G/T）是衡量天线接收能力的重要参数，G/T 是天线增益与噪声温度之比。在卫星传输系统中，T的高低严重影响接收信号的性能，因此在G中减去T的影响才能正确反映接收系统的实际接收质量。G/T(dB）=G(dB)-101g T(dB/K),自由空间传播损耗是电磁波在真空中传播的损耗。自由空间传播损耗L0是传播损耗中最基本的损耗，接收天线接收到的信号功率只是发射天线辐射功率的一小部分，大部分能量都向其它方向散失了，能量的扩散损失就产生了传播损耗（不同于扩散衰减）。工作距离越远，接收点获得的功率越小，传播损耗就越大。,（4）自由空间传播损耗L0：,其中：=传输信号的波长(m)d=传输距离(m)如：卫星至地球站的自由空间传输损耗 C波段下行频率为4GHz,经计算下行链路L0 196dB Ku波段下行频率为12GHz,经计算下行链路L0 206dB,（dB）,三、数字卫星传输的链路计算公式：下行链路Eb/No值的计算公式：SCPC方式时：Eb/No=EIRP-Boo-10lgm-Lo-L+G-10lgT-10lgRb-10lgk 其中：EIRP接收地的等效全向辐射功率、Boo为卫星转发器的输出回退值（中星6B为3dB），m为转发器中的载波个数，Lo为电波的传播损耗，L 为电缆损耗（一般为3dB左右），G卫星接收天线的增益、T卫星接收系统的等效噪声温度、Rb为卫星传输数字信号的净码率，k为玻耳兹曼常数（10倍的对数值为-228.6 dB J/K）。注：净码率Rb=符号率2 FEC 188/204,输出回退示意图：,BO:回退值。从P1dB点开始回退。,P1dB,P1dB：1dB压缩点。,通常在工程计算中使用的简便办法：因为卫星上行链路的品质因数的数值要远远高于卫星下行链路品质因数的数值。所以，在计算卫星总链路的(Eb/No)值时，一般是在计算出卫星下行链路的（Eb/No）值后，再减去0.5 dB，即可做为卫星总链路的(Eb/No)值。,四、实例计算：1、以太原市接收中星6B卫星C波段S8转发器，“山西卫视”节目为例，有关参数如下：卫星位置：东经115.5度。转发器内载波数量：4个（36/9）。等效全向辐射功率：42dBw。太原市的经度：东经112.5度。,太原市的纬度：北纬37.9度。下行频率：3846MHz。符号率：5950KBps。前向纠错比率（FEC）：3/4。2、具体计算步骤:（1）净码率为：Rb=5.95 23/4 188/204=8.225Mbps。,（2）接收地与卫星之间的距离d：d=R2+(R+H)2-2R(R+H)cos cos1/2=37345Km。式中：R为地球半径6378Km。H为卫星同步轨道距地面的高度35786Km。为接收地的纬度37.9度。为接收地与同步卫星经度之差3度（112.5-115.5)。（3）下行空间的传播损耗Lo：L0=10lg（4 d/)2=195.6dB。式中：D为接收地与卫星之间的距离。为下行信号的波长0.078m（f=3846MHz)。,（4）计算 Eb/No的值：先用直径1.5m的天线,天线增益33.9dB、天线效率为60%，系统的噪声温度为50K（天线TA和高频头TL各为25 K）进行计算。Eb/No=EIRP-Boo-10lgm-Lo-L+G-10lgT-10lgRb-10lgk-0.5=42-3-10lg4-195.6-3+33.9-10lg50-10lg(8.225 10 6)+228.6-0.5=10.2dB（结果高于误码特性要求值4.7dB，接收效果良好）。再用直径1.0m的天线,天线增益30.4dB、天线效率为60%，系统的噪声温度为50K再次计算：Eb/No=6.7dB（结果仅仅高出误码特性要求值1.2dB，虽能正常接收，但因系统余量较小，易出现接收中断的现象）。当已知接收系统的C/T值时，计算公式可简化为：Eb/No=C/T-10lgRb-10lgk,根据实践经验，数字卫星C波段接收系统总链路的Eb/No值，应超过误码特性要求值2.03.0dB左右，即留有一定的余量为好。根据以上计算看出，要满足整个系统误码特性要求值，保证系统有23dB余量的可靠性，在太原地区接收中星6B卫星C波段S8转发器“山西卫视”节目时,应当使用直径1.2m 以上的接收天线。,第七部分卫星传输系统主要指标测量及相关技术标准,标准卫星接收天线,卫星传输系统指标测试方框图：,电源,下变频 LNB,卫星数字接收机,射频指标分析,视音频指标分析,A,V,码流分析,误码等级分析,专用电源,专用LNA,码流接收机,眼图分析（ASI信号),按照GY/T182-2002数字卫星地球站运行维护规程在数字卫星接收地可以进行测试指标的三类信号有：射频信号、码流信号、视音频信号：一、射频信号指标：1、下行信号的频谱特性：-3dB带宽（约为符号率数值）;-30dB带宽（约为占用带宽，高功放端测量）。占用带宽=符号率（1+0.35)。2、带内平坦度：0.5 dB（SCPC）。1.0 dB（MCPC）,3、杂散：-55dBC（带内）;-65dBC（带外）。4、三阶互调：-30dB（正常工作时）。5、相位噪声：-75dBC（1KHz）。6、接收机的输入电平P：通常为：-65-30dBm。7、接收机的输入电平P可按下式进行计算。P=EIRP-Boo-10lg m-Lo-L+G+G（LNB）式中：L为高频头至卫星接收机间的电缆损耗，一般取3dB（30dB/100m）左右。G（LNB）为高频头的增益，一般为65dB。,二、眼图测量法介绍：眼图可以用来确定和检验串行数字信号和传输码流信号的传输质量。把串行数字信号或传输码流信号输入到示波器的输入端，使用本输入数字信号为扫描触发信号，扫描周期选为2个串行数字信号时钟周期，由于输入数字信号的波形重叠显示在示波屏上，形成一个形似眼睛的图形，称为眼图。眼图可以观测数字信号的幅度、时钟周期、上升和下降时间、过冲和下冲、抖动等参数。,串行数字信号眼图法测量参数定义：,三、传输码流ASI信号指标：1、传输码流ASI系统输入输出接口电平：1）ASI输入最大幅度880（mV）p-p；2）ASI输入最小幅度200（mV）p-p；3）ASI输出幅度80080mV；4）ASI输出上升时间 1200 ps；5）ASI输出下降时间 1200 ps；6）ASI输出确定性抖动 10%。以上指标使用眼图法测量。2、误码率：误码率为传输错误码个数与传输总码数之比。系统要求：维特比译码后达到BER=2 10-4；RS译码后达到BER=10-10以上。用码流分析仪测量。,3、传输码流ASI信号波形：,四、数字卫星信号的码流错误分析：在MPEG-2传输流中传输的各种信息和数据是需要严格按照一定的时间规律不间断发送，以保证接收端对广播电视信号的可靠接收。如果某个数据或某些信息有较长时间的中断和产生错误，就会使得在接收端出现马赛克现象，甚至无法正常接收收看。卫星广播电视地球站技术验收规范中规定了在MPEG-2传输流中传送的各种信息应有的重复时间间隔。码流分析就是根据测量这些信息重复时间间隔的数值，来得出传输码流的错误等级。这些测量必须使用码流分析仪。,1、卫星广播电视地球站技术验收规范中具体规定：1）PAT（复用节目关联表）的重复时间间隔500ms。2）PMT（单路节目映射表）的重复时间间隔500ms。3）PTS（播出时间标记）的重复时间间隔700ms。4）PCR（节目时钟基准）抖动幅度小于500ns。5）PCR（节目时钟基准）的重复时间间隔40ms。6）SDT（业务描述表）的重复时间间隔应大于25 ms并且小于2000ms。7）地球站上行广播电视节目的传输码率，应完全符合国家广电总局注册批准的数值。,2、数字卫星信号的码流错误等级划分：第一优先级错误：解码器无法进行解码，直接影响电视节目图象和伴音的正常收看，出现节目中断、静帧或黑屏。第二优先级错误：解码器进行断续解码，直接影响信号的传输质量，损伤部分解码图象，出现马赛克现象。第三优先级错误：解码器能够继续维持解码，错误对图象和伴音基本没有影响。只是可以分析出编码、复用方面的问题，这些错误只有通过码流分析测试才能够获得。,六、输出视频指标：1、视频输出幅度：700 20mv。2、行同步幅度：300 9mv。3、色同步幅度：300 9mv。4、幅频特性（5 MHz）：0.5dB，-1dB。5、亮度非线性：5%。6、DG：5%。7、DP：5。8、色亮增益不等：5%。8、色亮时延不等：30nS。9、加权S/N：56dB。,七、输出音频指标：1、幅频特性（20Hz20KHz）：1dB，-2dB。2、谐波失真：1%。3、不加权S/N：70dB。4、左右声道电平差：0.5dB。5、左右声道相位差：5。6、左右声道串扰：-70dB。7、输出电平：0 dBm 3dB（专业型）。,第八部分卫星广播电视安全播出技术要求及有关规定,1、卫星数字广播电视地球站运行维护规程GY/T182-2002部分规定 1）上行天线第一旁瓣 14dB。2）线极化交叉极化鉴别率30dB。3）天线自动跟踪精度3dB波束宽度的1/10。4）上行系统三阶互调小于 30dBc。5）上行功率控制（UPC）应能到达最大上行要求的EIRP值。6）带内杂散应优于 55dBc。7）重大事故：停传3分钟以上的站内责任事故；停传10分钟以上的站内技术事故或站外停传事故。8）应保证每周有4小时的停播维护时间。其它详细规定，可查阅有关标准。,2、广播电视安全播出管理规定卫星广播电视地球站实施细则：1）应接入两路外电，至少一路为专线。2）应采用UPS电源供电，后备时间在30分钟以上。3）应有两路以上不同路由、不同传输方式的信号源。4）主用上行天线口径不小于9米，备用天线口径不小于7.3米。5）天线与高功放的距离不宜过长，C波段和KU波段高功放系统出口与天线连接端口的馈线损耗应分别不超过2dB和3dB。6）年运行停播率指标应小于3.6秒/百小时。7）应制定各系统的应急预案和必要的灾备系统。,谢 谢 各 位 请提宝贵意见！,思考题：1、卫星传输广播电视节目时，使用了哪两个波段？2、信道编码的作用是什么？卫