衛星廣播信號接收系統的設計

趙亞茹

（國家新聞出版廣電總局594臺 712000）

衛星廣播信號接收系統的設計

趙亞茹

（國家新聞出版廣電總局594臺 712000）

衛星廣播接收系統的設計涉及選址、安裝、調試等一系列的問題，更是接收效果。本文詳細闡述設計方案。

廣播信號；設計

衛星廣播接收系統的方案設計，涉及到各方面的因素。只有通過全面的均衡，比較和計算，緊密圍繞設備的主要用途和注意事項才能做出最佳選擇。這個步驟是整個建設過程中必不少的，這對避免不必要的損失具有重要意義。

1 明確衛星廣播信號接收系統的具體要求

在進行接收系統方案設計時，首先需要明確接收系統的要求，包括以下一些內容：

（1）被接收衛星所在什么軌道位置；

（2）接收衛星廣播信號要求達到什么樣的等級要求；

（3）接收設備質量與檔次要求；

（4）系統設備的配置及其要求；

（5）采取什么避雷措施；

（6）采取怎樣的防干擾措施；

（7）系統所需材料的市場供給情況。

2 系統設計前的調研工作

（1）接收站址的調研——衛星廣播信號接收系統的唯一服務對象是廣播發射機，站址的選取應盡可能的和廣播發射機房接近，這樣就可以減少導線傳輸信號的損耗和雜音地竄入。接收天線指向的空間應無遮擋物包括：高大建筑、鐵塔、高壓線、山頭及高大樹木等。接收天線架設所在位置的地基應足以承受天線的重量；接收天線應盡量與室內設備靠近。

（2）電磁干擾的調研——為了防止電磁干擾，接收站的站址要盡量避開電磁波輻射干擾，尤其是要避開鄰近頻段微波干擾及廣播發射臺自身的發射信號的干擾。

（3）接收設備市場的調研——接收站設備的市場供應情況也是一個重要因素。設備市場供應情況包括設備的技術指標、主要功能，設備的可靠性和穩定性、配套性和通用性，設備的價格、運輸條件、售后服務等。

（4）廣播衛星相關參數的調研——這項內容包括衛星定點位置、轉發器的波束覆蓋范圍、有效全向輻射功率、下行頻率、極化方式、接收站所在的經緯度等。

（5）接收站所在位置地質和氣象條件的調研——地質條件包括站址所在地地下的地質結構，是否穩定可靠。氣象條件是指當地的風力大小、雨季的長短和降雪量的多少、是否是雷擊區等。

3 方案的擬定與論證

在以上充分調研的基礎上，初步擬定接收系統的設計方案。

擬定方案就是根據設備的用途和廣播衛星轉發器參數，選定接收設備的數量及性能。再根據市場情況，選擇性能價格比較高的具體設備。以我們臺為發射機房送一路中央人民廣播電臺第二套節目為例，考慮到廣播播出工作的連續性和不間斷性，節目源的選取應有主備，接收機應有主備，整個系統的供電也應考慮到主備。在2000年剛投入運行的“西新”工程中主用信號取之“鑫諾1號”上新建40路C波段數字廣播平臺，天線采用3m的“華達”玻璃鋼天線，高頻頭選用噪聲溫度特別低的帶有鎖相環功能的低噪聲下變頻器，接收機采用“匯訊”專用衛星廣播信號接收機，電源采用具有備投功能、斷電后可連續供電達一個半小時以上的UPS供電。備用信號也是取之“鑫諾1號”Ku波段的2A轉發器，在此轉發器上有用數字壓縮方式傳送的8套廣播節目，實際上就是“村村通”平臺，天線采用“華達”1.2m的偏饋玻璃鋼天線，高頻頭和接收機都是“村村通”設備專門配備的，電源的供給為了提高整個系統的可靠性不再經過UPS電源。由于兩路信號互為備份，因此信號自動切換設備也是必不可少的。在方案的擬定過程中由于此衛星廣播信號接收系統所處位置的特殊性其防干擾措施也是重點考慮的一個因素。

方案論證是根據擬選擇接收設備及其相關性能參數，進行廣播信號接收系統的線路綜合計算，以核實接收系統所能達到的各項性能指標，只有當接收系統的各項性能指標都達或超過要求時，才能確定設計方案的可行性。“鑫諾1號”衛星覆蓋中國全境及周邊地區，C波段的EIRP（衛星下行等效全向幅射功率）值達36dBW（中心），3m天線收聽效果就可以達到專業級；Ku波段EIRP值達46～56dBW，專業使用1.2m天線。“華達”玻璃鋼天線直徑3m的增益G大于45dB，電壓駐波比小于1.35；直徑1.2m的增益G大于41.7dB，電壓駐波比小于1.2。使用的高頻頭和接收機參數都符合衛星下行參數的要求，確定的方案是可行的。

4 系統設計中的可靠性因素

可靠性因素在衛星廣播信號接收和傳輸中是首要考慮的技術要求。由于廣播服務的大眾性和廣泛性，在播音中的連續性至關重要，這就對設計者和設備本身提出了很高的要求。

可靠性的指標可以用平均故障時間間隔來衡量，這個指標的英文縮為“MTBF”，它表示一個設備兩次故障之間的平均工作時間，單位用小時表示。MTBF值越大，說明相鄰兩次故障出現的時間間隔越長，即設備的可靠性越高，故障率越低。

提高設備工作可靠性除了選可靠性高的設備外，主要是增加設備數量，關鍵設備組成主備關系，這樣可以增加系統的MTBF值；其次是增加設備的工作裕量，如增加天線口徑，用高性能的高頻頭和接收機，從而增加系統的門限裕量，以確保在天線跟蹤不準、衛星轉發器功放輸出不穩引起EIRP下降、大氣吸收和降雨、降雪損耗增大的情況下，接收系統仍然正常工作。

5 衛星廣播信號接收系統選購原則

5.1 天饋部分的選擇

（1）天線增益和系統品質因素應達到國家技術標準的合格以上。如3m天線增益要大于或等于39.5dB，系統G/T（接收天線系統的品質因素）要大于17.8dB。

（2）天線種類的選用：網狀天線增益比實體低0.5～1dB，玻璃鋼天線增益同實體差不多。選擇時，應根據各種天線特點和所在地環境等因素考慮。如要經濟一些可選用網狀或玻璃鋼天線，沿海和風力較大的山區，可選用結構強度較好的網狀天線，沿海、島嶼和多雨地區可選用玻璃鋼天線。面對要求收看質量高、經濟條件又好可選用實體天線，在大、中城市、工業區集中的地方，因空氣污染嚴重，從延長壽命考慮可選用實體板狀天線。對于高寒地區，因結冰、積雪對網狀天線性能影響較大，也宜選用實體天線。

（3）前饋和后饋天線的選擇：后饋天線增益較前饋天線高0.5～1dB左右。作為接收系統前饋和后饋的選用都可以，只是價格有較大的差異。

（4）天線口徑的選擇：目前我國C波段衛星電視的天線口徑主要是2～3m，對于工程使用為了提高設備的可靠性，口徑可相應的大一些。另外高頻頭噪聲溫度過高對天線口徑也有影響。噪聲溫度小時，天線口徑相應也可小一點；噪聲溫度大時，天線口徑相應也可大一點。

5.2 高頻頭的選擇

（1）高頻頭的密封性能要好，以防止水和塵土等進入部件造成損壞。

（2）按我國標準選高頻頭本振（5.17GHz或5.15GHz）C波段，接收機輸入為負極性信號，否則，選用低本振（2.89GHz），接收機輸入變成正極性信號，要求接收機有極性轉換開關。Ku波段的本振頻率一般為11.25GHz，11.3GHz。

（3）噪聲溫度越低越好，可以起到提高聲音質量或縮小天線口徑的效果。

（4）是否帶有輸入隔離器：從系統的匹配考慮，用帶隔離器的為好，盡管噪聲溫度高些，其效果可能會好些。實驗結果證明，即使噪聲溫度高出10K，帶隔離器高頻頭的效果并不低于不帶隔離器高頻頭的效果。

5.3 接收機的選擇

（1）選工程專用接收機，要有專用的廣播信號輸出端口。

（2）注意接口電平、阻抗、連接電纜、室外供電、第一中頻覆蓋范圍是否與室外單元配套。

（3）盡量選擇具有門限擴展解調器的接收機，以降低門限電平，以便在C/N（載噪比）不高的情況下，仍有一定的門限儲備量，以得到穩定和較高的聲音質量。檢查接收機有無門限擴展解調器的方法是：偏離天線一小角，使畫面上出現脈沖噪音，然后打開門擴展開關和控制旋鈕，看是否作用明顯。

5.4 聲音鑒定

伴音的鑒定主要依靠聽覺，要求無失真，動聽悅耳。

TN943.3

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1004-7344（2016）20-0276-02

2016-7-1