發射臺節傳機房衛星接收設備原理與故障探析

鄭虹

摘 要 本文簡述了廣播發射臺節傳機房節目傳送系統的組成，針對廣播發射臺節目源的接收系統：衛星接收天線、高頻頭、功分器、數字衛星接收機等設備原理及使用中出現的典型故障與處理進行了論述。

關鍵詞 發射臺 節傳機房 衛星天線 數字衛星接收機

中圖分類號：TN943.3 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.07.028

Transmitting Station Section Transmission Room Satellite

Receiving Equipment Principle and Failure Analysis

ZHENG Hong

（State Press and Publication Administration of Radio， Qiliuyi Station， Yong'an， Fujian 366000）

Abstract This paper describes the composition of radio transmitting Section transmission room program transmission system for Transmitting station broadcasting the program source receiving system： a satellite dish， LNB， splitters， digital satellite receivers and other equipment principle and appears in typical fault and treatment are discussed.

Key words transmitting station; section transmission room; satellite antenna; digital satellite receiver

0 引言

任何一條衛星通信線路都是由發射端、接收端地面站，上行、下行線路，衛星和通信衛星轉發器組成。因此，衛星地面站是衛星通信系統中的一個重要組成部分。目前，全國各地的直屬無線電廣播電視發射臺的節目傳送系統，主要是通過設置在地球赤道上空與地球同步的衛星，把接收來自北京和呼市上行地球站傳送的廣播電視信號，再轉發到地球上的指定區域即地面接收站（發射臺節傳機房的衛星接收系統就是專用廣播電視地面衛星接收站）。本文結合在發射臺節傳機房工作實踐，對發射臺廣播電視節目源的接收系統的組成和運維談談筆者的體會和見解。

1 衛星廣播電視傳輸系統

隨著衛星通信技術的發展，直屬廣播電視發射臺節目源配置了上行地球站和衛星地面接收站，為保障節目源的不間斷、高質量、高清晰度提供了強大的技術支持。圖1是衛星廣播電視傳輸系統，它是由衛星廣播電視上行地球站、臺站衛星地面接收站和衛星組成。廣播電視上行地球站是將需要播出的音頻和視頻信號調制到工作波段的載波上，經大功率放大后輸送到衛星發射天線，由衛星發射天線發射到地球赤道上空的衛星上，再通過衛星轉發器發送到地面;臺站衛星地面接收站是通過衛星接收天線，將接收來自衛星的上行信號進行頻率和極化變換，再經功率放大、檢波后輸送到終端系統，即發射機發射到服務區。從圖1中可以了解到衛星天線的朝向都是朝向通信衛星，為了使接收的衛星信號質量、強度最佳，衛星天線必須實時對準衛星。因此，上行地球站和下行地面站的天線還具有天線饋電部分、跟蹤部分和驅動部分，尤其是擔負發射任務的上行站衛星天線。

2 衛星地面接收站

衛星地面站是衛星通信系統中重要的組成部分，各種用途的地面站略有差異，但基本設施相同，在廣播發射臺節傳機房的衛星地面接收站如圖2所示，主要由衛星接收天線、饋源、高頻頭、饋線、功分器、數字衛星接收機組成。下面分別進行介紹：

（1）衛星接收天線：是衛星廣播電視地面接收站的最基本的前端設備之一，它也是衛星信號接收的反射器，呈拋物面體，俗稱為“鍋”;工作中它是電磁波的收集器，是利用拋物面聚焦特性，將衛星發送的高頻電磁波信號反射和聚焦到衛星天線的焦點上，再通過饋源和波導將聚焦的電磁波傳送至高頻頭（LNB）無線電波的輸入端。由于不同頻率和不同發送方式的無線電波，必須采用不同的接收天線和不同的極化方式，才能有效地將衛星發送的微弱信號接收下來，達到高頻頭輸入電平的要求。

圖1 衛星廣播電視傳輸系統

直屬廣播發射臺衛星接收天線主要有C波段天線和KU波段天線;一般主用采用KU波段，該頻段屬衛星廣播專用頻段，能夠有效防止避免與地面通信間的相互干擾，該段范圍較寬，能容納的頻道多，有利于廣播的使用和發展。主要技術參數：本振頻率：11300MHZ，下行頻率：1262905MZH，符號率：18MSPS，極化方式：垂直極化，22K控制開關：關，調制方式：QPSK。由于采用了增益高拋物面天線，這樣星載轉發器和地面站的天線可以做得小，建設快，投資少，易維護。缺點：電波傳播的損失遇雷雨衰減較大。

C波段具有較好的抗擊雨衰、雪衰的性能，彌補了KU波段的不足;它的本振頻率：5150MHZ，下行頻率：4175 MHZ，符號率：18MSPS，極化方式：垂直極化，22K控制開關：關，調制方式：QPSK，與KU波段互為備用。

（2）饋源：是高增益的能量轉換器，并可對接收到的電磁波進行極化轉換，與饋源相連還有波紋盤，它不但負責固定饋源，而且通過三根角度120€暗鬧С鷗耍≡垂潭ㄎ揮諤煜叻瓷涿娼溝憒Γ饔檬鞘占優孜錈嫣煜叻瓷淶奈佬切藕啪勱溝礁咂低貳？

（3）高頻頭：又稱低噪聲下變頻器，主要功能是將接收到的衛星下行頻率信號（衛星高頻信號進行低噪聲寬頻帶放大，而后對信號進行下變頻處理（利用本機振蕩電路將高頻信號轉換成中頻 950MHz-2150MHz，以避免信號頻率太高造成饋線損耗過大）。低噪聲放大器要求噪聲系數低，增益較高，對天線接收到的微弱的衛星信號進行有效的放大，提高接收系統的信噪比。

高頻頭分為KU波段和C波段兩類，主要是把從衛星天線接收到的微弱的微波信號，通過波導/微帶轉換器送到低噪聲寬帶放大器，通過低噪聲寬帶放大器將信號放大，再通過鏡頻抑制濾波器抑制外界干擾信號，進入第一混頻器，由第一混頻器與本振信號進行下變頻，得到第一中頻信號，最后通過前置第一中頻放大后送給衛星接收機。

高頻頭輸入阻抗是50歐姆，高頻頭使用的電源是衛星接收機提供的直流電源，通過第一中頻電纜送到高頻頭;垂直極化的電壓是14V，水平極化電壓是18V。

高頻頭指標參數（C波段： GAIN：65db，In： 3.4-4.2GHZ，IF：0.95-1.75GHZ，Lo：5.5GHZ）;Ku波段（GAIN ：62 db，Freq： 12.25GHZ，NF： 1.2 db，Lo： 25khz）。

（4）饋線：既從高頻頭輸出到接收機的射頻輸入插口連接（75 同軸電纜）。

（5）功分器：是將高頻頭輸送來的第一中頻信號分成相等的幾路信號輸出，用來實現一個地面衛星天線能同時為多臺衛星接收機提供信號源。功分器分有源和無源兩類，除了將高頻頭送來的中頻信號進行等分外，還能夠對衛星接收機與接收機之間進行有效隔離，減少接收機本振泄漏引起的相互干擾。

（6）衛星接收機：以直屬發射臺配置的ACS1240AT數字音頻接收機敘述。主要功能特點：該接收機具有模擬平衡音頻輸出接口，分別對應立體聲信號的左、右聲道，也可以接收兩套單聲道;信號輸出采用兩個卡儂音頻接頭（針式XLR連接器），最大模擬輸出電平+18 dbm字音頻平衡輸出接口，支持AES/EBU格式，信號輸出采用一個卡儂音頻接頭;控制信號為RS-232接口：遙控接口，采用9針D型陽性接口（DB9），可連接終端設備（如計算機、串口服務器等），通過此遙控接口向衛星接收機發送控制命令（設置），取回衛星接收機的工作狀態或當前參數配置。控制信號通過串口服務器、交換機傳輸。

接收機接收的信號為L波段信號（950M-2150M），工作中接收機通過電子調諧器選擇所需要接收的衛星信號，當設置了頻道的下行頻率、符號率和本振頻率后，調諧器就可選出所需要頻道的信號（既接收機進行差值計算，本振頻率-下行頻率=L-Band）。高頻信號經高頻頭接收后，輸出ES流（節目流）信號經分接器進行分接處理，提取出所需要的節目及節目PID存入存儲器中;它既保證了所鎖定的節目音頻PID不會丟失。同時，節目運行圖也存入了存儲器中，并且保證了所存入的運行圖斷電不丟失。控制部分處理節目運行圖的運行，保存節目運行圖，按照設置的節目播出表執行PID切換和播出。音頻解碼部分通過解碼電路解出音頻數據，數字音頻信號經過音頻變壓器隔離后輸出，數字輸出接口支持AES/EBU格式，且為平衡輸出。電源電路除提供機內工作電壓外，還為高頻頭提供電源。

指標參數：RS-232，串口設置為9600bps，無奇偶校驗，8個數據位，一個停止位;模擬接口，輸出達18dbm的模擬平衡音頻信號;運行圖規格為20張運行圖，可以設置24個播出時間段。

3 典型故障分析

3.1 高頻頭雷擊損壞或其它原因造成損壞

故障現象：工作中某波段接收機突然全部無信號輸出，無場強指示。

故障分析：當播音中某波段接收機全部沒有信號，無場強指示，（排除惡劣氣候雨衰、雪衰、日凌和衛星轉發前端造成的節目源中斷），以天線部分為例進行分析，即按照功分器——電纜——高頻頭進行排查。

處理方法：當發現主用節目源中斷，應即刻倒用備份節目系統;（手動操作TB-2型廣播節目調度系統“手動節目選擇”，或“手動節目調度”開關置各對應發射機相同節目類別備份節目上，并監聽備份節目源是否正常）。

然后對故障進行排查：首先查看有源功分器電源指示是否正常，然后測量功分器到高頻頭電纜頭+18V是否正常，如果正常則重點對高頻頭進行檢查;方法是用萬用表測量高頻頭正反向電阻是否正常（正常值：正向電阻60～70K ，反向為∞，使用500型萬用表R€？K檔）;如果斷定為高頻頭故障，更換高頻頭時應先做好衛星接收天線的方位角和俯、仰角的標志，更換的高頻頭的電纜F連接頭需用防水膠帶處理扎好;更換好高頻頭將天線恢復原位，還應對天線的方位角、俯仰角進行細調直至接收機場強最大;當試機正常后應手動操作TB-2型廣播節目調度系統的“手動節目選擇”或“手動節目調度”開關至自動位置。

3.2 數字衛星接收機故障

故障現象：播音中某臺數字衛星接收機無信號輸出。

故障分析：當播音中某接收機突然無信號輸出，首先將故障接收機與其它同波段接收機進行對比，直觀地查看接收機電源指示，輸出電平指示是否正常。

處理方法：首先，立即倒用備份接收機播音，監聽備份機是否正常;然后，拆下故障接收機F連接頭用萬用表測接收機有無+18V輸出，如果沒有，極有可能是接收機內高頻頭（電子調諧）等部分故障，應更換備用接收機;更換后試機正常再倒回主用節目系統工作。

3.3 Ku波段出現雨衰或雪衰

故障現象：接收機場強和輸出信號逐漸變小，噪音增大，直至節目信號中斷，此時接收機告警燈亮。

故障分析：由惡劣氣候雨衰、雪衰、日凌造成的節目源時有時無、斷斷續續、信號變小直至中斷等。

處理方法：立即手動操作TB-2型廣播節目調度系統的“手動節目選擇”或“手動節目調度”，選擇C波段上的廣播節目信號;如果是雨衰、日凌，這段時間一過將自動能恢復正常;如果是雪衰需即刻清除天線上的積雪即可恢復正常;恢復正常后，手動操作TB-2型廣播節目調度系統到自動位置。

4 結語

以上是對衛星廣播電視地面接收系統的衛星接收天線，高頻頭、功分器、接收機了解，以及結合設備運維中典型故障分析與體會，希望與同行共勉，也殷切希望得到大家的指教。

參考文獻

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