數(shù)字衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)的設(shè)計論文

1、 數(shù)字衛(wèi)星電視的接收系統(tǒng) 淺析家用數(shù)字衛(wèi)星電視的系統(tǒng)接收 摘要 從地面空間播到衛(wèi)星直播！廣播電視行業(yè)的飛速發(fā)展似乎一定程度上超出了人們的預(yù)料！在設(shè)想與現(xiàn)實之間，差距幾乎讓人們無法察覺，現(xiàn)在世界上許多的國家已經(jīng)有好多可顆衛(wèi)星的上天并投入使用帶給人們豐富的精神生活，發(fā)展可謂日新月異。讓人原本覺得很科幻的東西，忽然間呈現(xiàn)在我門的面前，讓我門感到既傳奇又神秘。 隨著電子技術(shù)的，數(shù)字壓縮技術(shù)的進步，國民經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展民眾精神和品位的提升，模擬電視的諸多缺點越來越讓人覺得不夠完美，而數(shù)字電視的優(yōu)點正彌補了這一空缺，它的演義劃分電子新的時代。我國幅員遼闊，地形復(fù)雜，人口眾多而又分布不均，信息閉塞，面對如

2、此難題，衛(wèi)星電視能更好的解決信息的傳遞，讓民眾在第一時間知道國家大事，關(guān)注國家，關(guān)注身邊的事。然而，衛(wèi)星信號是怎么和地面聯(lián)系起來的？衛(wèi)星電視信號接收系統(tǒng)是怎么回事呢？衛(wèi)星接收器材有那些呢？它們是怎樣接收衛(wèi)星電視信號的呢？在這里將衛(wèi)星電視接收技術(shù)和理論及切合自身理解和實踐感受以及相關(guān)認識談?wù)劊￡P(guān)鍵詞：符碼率.增益. 極化1 衛(wèi)星接收的器件： 我們知道，從衛(wèi)星接收信號，首先，必須要具備一套衛(wèi)星接收天線，它是接收系統(tǒng)的前端部件，這一部件是很重要的！因為從衛(wèi)星下來的電磁波經(jīng)電波轉(zhuǎn)換要進人高頻頭，進入衛(wèi)星接收機，最后在電視上呈現(xiàn)圖象和聲音信號。它必須先從衛(wèi)星接收天線作為起點，來進入接收系統(tǒng)當中。 1.1

3、 天線： 一般根據(jù)所要接收電磁波的頻率性質(zhì)將天線可分為：c波段接收天線，ku波段天線。 根據(jù)天線表面形狀與饋源裝置的關(guān)系:主要分拋物面正饋天線,拋物面偏饋天線. 在按頻率特性時,c波段頻率較低,衛(wèi)星的下行頻率在4ghz左右,波長相比大一些,故,c波段天線口徑一定程度上大一些.ku波段的下行頻率在12ghz左右,頻率較高,波長短一些,ku波段天線口徑一定程度上小一些。 在按天線表面形狀和裝置時而我們最常采用的拋物面正饋天線和拋物面偏饋天線,正饋天線的高頻頭和支架在天線正中間的上方，信號容易被高頻頭和支架遮擋而有一點的衰減。而且，正饋天線還怕積雪。相比偏饋天線的聚焦不是天線的正中間，其盤面仰角比正

4、饋天線盤面垂直20-30度，衛(wèi)星信號不會被高頻頭和支架遮擋，天線的增益一般要比正饋天線高一點，另外，偏饋天線還不怕積雪，積水，相比二者，在不必要特定嚴格的要求下我們選擇拋物面偏饋天線來作為衛(wèi)星的接收天線。 相比這些；在從考慮對衛(wèi)星接收精度上講，上面的肯定不夠標準。我們還不得不考慮衛(wèi)星天線的幾點重要參數(shù)； 1.11 天線的增益：gdb=10lg(d/）2db ,其中為波長，d為天線的口徑單位(m)，為天線的效率，一般為=55-70%. 1.12 方向性： 天線方向性是用半功率角來表示的，它是天線方向性圖中主瓣上功率值下降一半時所對應(yīng)的角度，增益高，波束就窄，半功率角就小。 1.13 極化方式：目

5、前，國內(nèi)接收天線是線極化，不同的極化方式的饋源可以接收其他極化方式的電波，但是會產(chǎn)生3db的功率損失。 1.14 工作頻段：目前，國內(nèi)衛(wèi)星電視c波段下行頻段（3.7-4.2）ghz，而ku波段的下行頻段（10.7-12.75）ghz。天線的安裝注意事項： 1.141 天線的安裝首先考慮其能最大限度地接收到衛(wèi)星信號，一般考慮在比較開闊的地方，周圍建筑物對電磁波遮擋要少的地方。 1.142 考慮天線的風荷，重荷。安裝天線一般在最后調(diào)試后緊錮天線，防止天線松動而影響接收信號質(zhì)量，特殊情況可對天線底座加水泥固定或加防風拉線來固定。1.2 高頻頭 從衛(wèi)星下來的信號一般強度都很微弱，這就在一定程度上達不到

6、衛(wèi)星接收機的動態(tài)門限，在電視上無法呈現(xiàn)給人們滿意的圖象，因此我們還需要高頻頭，高頻頭的作用是：低噪聲放大，下變頻，中頻放大。它是衛(wèi)星接收系統(tǒng)的一個重要部件。通常記為lnb，然而，它的性能好壞直接影響著衛(wèi)星接收的質(zhì)量。從廣播電視衛(wèi)星到地面接收站的距離大約在4000km左右，為了盡可能減少噪聲對信號的影響，在衛(wèi)星接收系統(tǒng)中通常將高頻頭直接與饋源相連接。它把下行信號變頻為中頻再放大后，送到衛(wèi)星接收機。 高頻頭工作原理框圖： 高頻頭也叫l(wèi)nb。lnb (low noise block downconverter)就是低噪聲降頻放大器一般可分為c頻段 lnb(3.7ghz-4.2ghz)和ku頻段lnb

7、(10.7ghz-12.75ghz)。因衛(wèi)星訊號在抵達天線前已相當微弱及同軸電纜傳輸?shù)念l率越高訊號損耗越大，所以才需要lnb來做改善。 lnb的工作流程就是先將衛(wèi)星高頻訊號放大至數(shù)十萬倍后再利用本地振蕩電路將高頻訊號 轉(zhuǎn)換至中頻950mhz-2050mhz(依lnb種類決定中頻范圍)，以利于同軸電纜的傳輸及衛(wèi)星接收機的解調(diào)和工作。 其中細節(jié)是高頻頭的輸出端是一個陰性的f型頭，第一中頻電纜通過f頭與高頻頭相連，中頻信號從電纜送至下一部件。高頻頭的本振頻率在1ghz以上，為了保證振蕩的穩(wěn)定，高頻頭內(nèi)的本機振蕩器通常采用介質(zhì)諧振器作為穩(wěn)頻回路，從而穩(wěn)定本振電路本振頻率振蕩的穩(wěn)定。 衛(wèi)星高頻頭按極化方

8、式分：單極化高頻頭， 雙極化高頻頭 按頻率分： c波段高頻頭，ku波段高頻頭 按輸出頭分： 單輸出高頻頭，多輸出高頻頭 人們可以根據(jù)用途和條件選擇合適的高頻頭，一般家用高頻頭的輸出都是單輸出高頻頭。 高頻頭的結(jié)構(gòu)： 然而，理論上的高頻頭是單個存在的，在現(xiàn)實當中，高頻頭往往與饋源合成一個整體，為一體化饋源高頻頭。兩者的一體化在安裝與調(diào)試為我們剩了不少的心。 高頻頭的主要參數(shù)： 1.21 輸入頻率： 輸入（input）頻率要和高頻頭的頻帶一致；c波段的輸入頻段（3.4-4.2）ghz，ku波段的輸入頻段為（10.7-12.75）ghz。 1.22 輸出頻率： 輸出（output）頻率要和接收機輸入

9、頻率匹配，頻段950-1450mhz，頻段950-1750，頻段950-2150。 1.23 本振頻率： 本振頻率要和接收機的本振頻率匹配：c波段的本振頻率5150mhz，ku波段本振頻率9.75ghz，10.75ghz，11.26ghz。 1.24 噪聲系數(shù)：c波段的噪聲系數(shù)值越小越好，ku波段的噪聲系數(shù)值越小越好，用db表示：0.8db，0.6db。 1.25 增益：高頻頭增益一般越高越好，如60db，65db。 高頻頭注意事項： 高頻頭是高科技產(chǎn)品，十分的嬌嫩，通常無論白天，夜晚，在風雨中，惡劣的情況下工作，所以，還喲啊注意高頻頭的正確安裝與維護。 防震 防碎 防磁 接入和拆除高頻頭f頭

10、的線時，以及接入和拆除衛(wèi)星接收機的視頻線，都必須關(guān)閉電源，以免燒壞高頻頭。 高頻頭f頭接頭接口處要有防水設(shè)計，經(jīng)常性由于潮濕接頭出現(xiàn)老化，用膠帶纏繞，可在高頻頭上套袋，但是要通風，易于維護。1.3 數(shù)字衛(wèi)星接收機衛(wèi)星接收機大體上分兩種：模擬衛(wèi)星接收機和數(shù)字衛(wèi)星接收機。模擬衛(wèi)星接收機主要是將高頻頭或功分器的第一中頻信號進行放大，變頻（下變頻為第二中頻信號）和解調(diào)處理，輸出音頻和視頻信號，送至電視機呈現(xiàn)圖象。一般接收機的輸入電平范圍為（-45+15）dbmv，其輸出通常有音頻和射頻信號，視頻和音頻信號送至前端的電視調(diào)制器，射頻信號則送入小型有線電視系統(tǒng)或直接送入電視接收觀看。 一般的衛(wèi)星接收機在同

11、一時間只能輸出一套節(jié)目，若想同時接收多套節(jié)目，就必須使用多個接收機，這樣，在一定程度上大大增加節(jié)目套數(shù)，豐富人們的生活。然而這在一定的程度上是很麻煩的，相比數(shù)字衛(wèi)星接收機來說，一般家選用數(shù)字衛(wèi)星接收機可以接收更多的節(jié)目！這樣，我們只考慮數(shù)字衛(wèi)星接收機的一些性能。由于接收機的性能基本相差不多，另外基于本人有一定的使用相關(guān)經(jīng)歷以及結(jié)合市場上的數(shù)字衛(wèi)星接收機動態(tài)，本人直接從各種接收機的使用了解入手覺得高斯貝爾數(shù)字衛(wèi)星接收機比較好一點：因為高斯貝爾數(shù)字機其有性能可靠，相比市場其他接收機價格便宜，功能齊全，設(shè)計美觀大方等優(yōu)點，下面關(guān)于高斯貝爾數(shù)字衛(wèi)星接收機簡單介紹一下：1.31 搜索有效衛(wèi)星功能所謂探索

12、有效衛(wèi)星就是自動搜索所有設(shè)置有效衛(wèi)星全部轉(zhuǎn)發(fā)器的節(jié)目目前，在衛(wèi)星操作菜單下將所有可接收的衛(wèi)星設(shè)為有效。執(zhí)行該功能后，就可以自動搜索所有設(shè)為有效的衛(wèi)星全部轉(zhuǎn)發(fā)器節(jié)目。而且自動搜索過程中，左邊屏幕不斷顯示搜索衛(wèi)星的名稱和節(jié)目的下行頻率、極化及符碼率，以及顯示正在搜索的節(jié)目名稱和電視廣播的數(shù)量。右上角的小畫面，不斷出現(xiàn)搜索到的電視畫面，讓人看了一目了然，擺脫了每顆衛(wèi)星一一輸入?yún)?shù)的煩惱，非常方便。1.32“隱藏”制式轉(zhuǎn)換功能 開始感覺該機沒有制式轉(zhuǎn)換功能，除菜單能制式轉(zhuǎn)換外，制式節(jié)目不能自動轉(zhuǎn)換，只好忍受著制式節(jié)目的黑白電視畫面。在收看 制式節(jié)目，按電子節(jié)目指南鍵，準備按鍵選臺，無意中按住菜單鍵，奇

13、跡出現(xiàn)了，制式黑白電視畫面轉(zhuǎn)換成制式彩色畫面。本人非常興奮，沒想到該機竟隱藏著制式轉(zhuǎn)換功能，但說明書并沒有介紹，經(jīng)本人反復(fù)使用，都非常順利轉(zhuǎn)換。遺憾的是當使用該功能后，操作菜單不能使用，但數(shù)字和聲音控制鍵仍可使用，只是聲音控制鍵不顯示，但只要按退出鍵就恢復(fù)制黑白畫面，上下頻道選擇鍵就可以正常使用了。如果需要重新設(shè)置菜單，只要拔、插電源，就可以恢復(fù)菜單操作使用功能。總體來講，本人以后不必每次收看制式節(jié)目討厭的黑白畫面了。建議廠家恢復(fù)制式轉(zhuǎn)換功能，方便用戶收看不同制式的電視節(jié)目。1.33該機功能齊全菜單內(nèi)設(shè)置顆衛(wèi)星和將近個轉(zhuǎn)發(fā)器的參數(shù)、電子節(jié)目指南、畫面暫停、喜愛頻道設(shè)置、華人直播和國內(nèi)上星節(jié)目都

14、已漢字化等眾多實用功能。上面列舉了數(shù)字接收機的功能，因為不同的數(shù)字機、功能存在著差異，為減少中頻信號損耗，在盡可能的情況下不選擇采用功能相比好一點的。當出現(xiàn)故障時，首先要確認所用器材是否已損壞，如無損壞，可試著調(diào)換一下與切換開關(guān)相連接的各個電纜相對位置，再回過來。2 衛(wèi)星接收的設(shè)計與計算 對衛(wèi)星的接收系統(tǒng)的設(shè)計，精確的對衛(wèi)星信號的接收，我們要知道許多的參數(shù)，來定量，定性的對信號傳輸，接收來分析，這其中重要的參數(shù)有衛(wèi)星的等效輻射功率eirp和天線的口徑。 在這里，研究設(shè)計的是有關(guān)于數(shù)字衛(wèi)星接收系統(tǒng)，我們只考慮數(shù)字的計算， 在數(shù)字衛(wèi)星參數(shù)的計算中，主要的性能是eb/no,就是鏈路的每比特能量與噪聲

15、功率譜密度的比值。 我們根據(jù)衛(wèi)星的等效輻射功率eirp和對信號的質(zhì)量要求來計算天線的仰角el，方位角az。3.1接收天線的仰角： 接收天線的仰角就是地面接收點要對準衛(wèi)星時，垂直方向上與水平方向上的夾角，它由接收點的經(jīng)緯度和衛(wèi)星的緯度共同來確定： 為接收點的緯度，為相對經(jīng)度，=r-s,其中r為接收點的經(jīng)度，s為同步衛(wèi)星的經(jīng)度。3.2接收天線的方位角；接收天線的方位角是指接收點的經(jīng)度與衛(wèi)星所在經(jīng)度之間的夾角即從接收點到衛(wèi)星的視線在接收點的水平面上有一條正投影線，從接收點的正北方向開始，順時針方向至這條正投影線的角度就是方位角。， 實際使用時方位角以正南為0度角邊，計算結(jié)果方位角正值為南偏西，負值為

16、南偏東。3.3極化角極化角是指由于接收者所在位置與衛(wèi)星所在地經(jīng)度差及地球曲率的影響，而使天線饋源波導(dǎo)口相對于地面所形成的傾角，它是衛(wèi)星接收中除方位角和仰角以外的又一個重要角度。表達公式為：。 若計算結(jié)果為正，則高頻頭順時針旋轉(zhuǎn)p度（面向天線）；8若計算結(jié)果為負，則高頻頭逆時針旋轉(zhuǎn)p度。其實，往往在確定天線的仰角，方位角和極化角時，采用工程最常用的查曲線法來計算比較簡單，可以對各個參數(shù)有大概的估計，再從各調(diào)試后對其查曲線算得。3.4同步衛(wèi)星點距離d； 接收點與同步衛(wèi)星的距離是由接收點緯度和衛(wèi)星位置所共同確定。 在地地球上的任何接收點，我們知道其取值范圍 本人根據(jù)自己家鄉(xiāng)：甘肅省康縣，地理位置東經(jīng)

17、105.58度，北緯33.33度，為例接收鑫諾1號衛(wèi)星，將個參數(shù)代入計算得到本地區(qū)接收鑫諾一號的方位角、仰角和極化角分別為：方位角：南偏東8.9度仰角：50.8度極化角：-7.43度知道這些參數(shù)后我們：進行安裝與調(diào)試4衛(wèi)星接收系統(tǒng)的安裝與調(diào)試在計算好各個參數(shù)后，我們再來回顧一下接收器件的主要功能及作用以便有更好的規(guī)劃方案及調(diào)試。 4.1 天線把來自空中的電磁波信號進行反射，聚焦成一個焦點，一般選用拋物面天線。 4.2饋源是拋物面上天線焦點處的衛(wèi)星信號收集器，將能量收集起來。 4.3高頻頭再將饋源處來的信號進行變頻，下變頻成中頻和中頻信號放大處理后送至衛(wèi)星接收機。 4.4 衛(wèi)星接收機是將高頻頭送

18、來的中頻信號進行解調(diào)，解調(diào)出電視音頻和視頻信號。 4.5 音頻和視頻信號送至電視機，呈顯圖象和聲音供人們欣賞。 這樣對衛(wèi)星接收系統(tǒng)的安裝有了規(guī)劃： 4.51 選擇好的地點安裝天線和架好高頻頭。 4.52 用電纜線從高頻頭連至衛(wèi)星接收機及連接好接收機至電視機的連接。 4.53 對天線進行調(diào)試直到接收到優(yōu)良的電視信號。 4.6天線的安裝： 我們選用的是0.45米ku波段拋物面偏饋接收天線，由于它的面積，重量輕抗干擾能力強等優(yōu)點，基于各種原因我們考慮將天線安裝在家里的陽臺上，安裝天線的方向要沒有高大建筑物和大樹等障礙物，確定好衛(wèi)星的方向后我們按照廠家提供的結(jié)構(gòu)圖來安裝，具體安裝程序如下介紹： 4.6

19、1將腳架安裝在已經(jīng)準備好的底座上，調(diào)整好對應(yīng)的水平面，方位角固定腳架。 4.62安裝天線饋源，高頻頭的支架，使其支架平衡，中心圓點在天線焦點位置，然后架上高頻頭和饋源，在這過程中先稍微的將螺絲擰緊，待全部安裝上去后調(diào)整板平面再將全部螺絲擰緊，注意要把高頻頭的f頭指向所要求的極化方向。 4.63為了防止從水平位置來的電磁波干擾，還可 在水平兩側(cè)加裝金屬屏蔽網(wǎng)或安裝擋板，用來衰減或反射水平干擾電磁波，使信號不至于衰減而達不到接收的動態(tài)門限。 4.7系統(tǒng)的連接 4.71將電纜線的一頭先做好f頭，要銅芯和網(wǎng)線分開。注意f 頭做不好，往往將會短路信號，將f頭接到高頻頭的f接頭端，另外，一般準確好天線到衛(wèi)

20、星接收機的位置后，稍稍留出一段大約20-50cm的電纜線后再將另一頭做成f頭接如衛(wèi)星接收機。 4.72 將紅，黃，白三根線從電視機一端接如衛(wèi)星接收機一端。一般情況黃線是電視視頻線，紅色線是電視左聲道音頻線，白色線是電視右聲道音頻線。 4.73接好電視電源，衛(wèi)星接收機電源。一般為220v4.8系統(tǒng)的調(diào)試 安裝好各個部件之后，打開電源，找出衛(wèi)星接收機的目錄，需要完成接收參數(shù)的確定和輸入?yún)?shù)，輸入本振頻率，輸入符號率，極化方向，v-垂直極化，h-水平極化，輸入正確的前項糾錯fec，選擇正確的fec：1/2，2/3，3/4，5/6，7/8，以前向糾錯fec為3/4為例，它表示在該節(jié)目碼的總數(shù)中，3/4的數(shù)據(jù)為節(jié)目內(nèi)容碼，1/4的數(shù)據(jù)為糾錯碼。也可自動。 在設(shè)置正確，接收衛(wèi)星電視節(jié)目時，必須先搞清所要接收頻道的接收參數(shù)，這也是接收數(shù)字衛(wèi)視成敗的一個重要環(huán)節(jié)。首先，對天線進行粗調(diào)，嚴格確認好天線的方位角及仰角后，接收機會顯示兩項性能指標。信號質(zhì)量和信號強度，它們主要以百分數(shù)來表示，往往信號質(zhì)量難尋，先在信號強度達到一定的百分比，如：65%，80%后等信號強度才有，它們均以紅綠色在