数字卫星电视接收系统的设计论文

1、 数字卫星电视的接收系统 浅析家用数字卫星电视的系统接收 摘要 从地面空间播到卫星直播！广播电视行业的飞速发展似乎一定程度上超出了人们的预料！在设想与现实之间，差距几乎让人们无法察觉，现在世界上许多的国家已经有好多可颗卫星的上天并投入使用带给人们丰富的精神生活，发展可谓日新月异。让人原本觉得很科幻的东西，忽然间呈现在我门的面前，让我门感到既传奇又神秘。 随着电子技术的，数字压缩技术的进步，国民经济的持续高速发展民众精神和品位的提升，模拟电视的诸多缺点越来越让人觉得不够完美，而数字电视的优点正弥补了这一空缺，它的演义划分电子新的时代。我国幅员辽阔，地形复杂，人口众多而又分布不均，信息闭塞，面对如

2、此难题，卫星电视能更好的解决信息的传递，让民众在第一时间知道国家大事，关注国家，关注身边的事。然而，卫星信号是怎么和地面联系起来的？卫星电视信号接收系统是怎么回事呢？卫星接收器材有那些呢？它们是怎样接收卫星电视信号的呢？在这里将卫星电视接收技术和理论及切合自身理解和实践感受以及相关认识谈谈！关键词：符码率.增益. 极化1 卫星接收的器件： 我们知道，从卫星接收信号，首先，必须要具备一套卫星接收天线，它是接收系统的前端部件，这一部件是很重要的！因为从卫星下来的电磁波经电波转换要进人高频头，进入卫星接收机，最后在电视上呈现图象和声音信号。它必须先从卫星接收天线作为起点，来进入接收系统当中。 1.1

3、 天线： 一般根据所要接收电磁波的频率性质将天线可分为：c波段接收天线，ku波段天线。 根据天线表面形状与馈源装置的关系:主要分抛物面正馈天线,抛物面偏馈天线. 在按频率特性时,c波段频率较低,卫星的下行频率在4ghz左右,波长相比大一些,故,c波段天线口径一定程度上大一些.ku波段的下行频率在12ghz左右,频率较高,波长短一些,ku波段天线口径一定程度上小一些。 在按天线表面形状和装置时而我们最常采用的抛物面正馈天线和抛物面偏馈天线,正馈天线的高频头和支架在天线正中间的上方，信号容易被高频头和支架遮挡而有一点的衰减。而且，正馈天线还怕积雪。相比偏馈天线的聚焦不是天线的正中间，其盘面仰角比正

4、馈天线盘面垂直20-30度，卫星信号不会被高频头和支架遮挡，天线的增益一般要比正馈天线高一点，另外，偏馈天线还不怕积雪，积水，相比二者，在不必要特定严格的要求下我们选择抛物面偏馈天线来作为卫星的接收天线。 相比这些；在从考虑对卫星接收精度上讲，上面的肯定不够标准。我们还不得不考虑卫星天线的几点重要参数； 1.11 天线的增益：gdb=10lg(d/）2db ,其中为波长，d为天线的口径单位(m)，为天线的效率，一般为=55-70%. 1.12 方向性： 天线方向性是用半功率角来表示的，它是天线方向性图中主瓣上功率值下降一半时所对应的角度，增益高，波束就窄，半功率角就小。 1.13 极化方式：目

5、前，国内接收天线是线极化，不同的极化方式的馈源可以接收其他极化方式的电波，但是会产生3db的功率损失。 1.14 工作频段：目前，国内卫星电视c波段下行频段（3.7-4.2）ghz，而ku波段的下行频段（10.7-12.75）ghz。天线的安装注意事项： 1.141 天线的安装首先考虑其能最大限度地接收到卫星信号，一般考虑在比较开阔的地方，周围建筑物对电磁波遮挡要少的地方。 1.142 考虑天线的风荷，重荷。安装天线一般在最后调试后紧锢天线，防止天线松动而影响接收信号质量，特殊情况可对天线底座加水泥固定或加防风拉线来固定。1.2 高频头 从卫星下来的信号一般强度都很微弱，这就在一定程度上达不到

6、卫星接收机的动态门限，在电视上无法呈现给人们满意的图象，因此我们还需要高频头，高频头的作用是：低噪声放大，下变频，中频放大。它是卫星接收系统的一个重要部件。通常记为lnb，然而，它的性能好坏直接影响着卫星接收的质量。从广播电视卫星到地面接收站的距离大约在4000km左右，为了尽可能减少噪声对信号的影响，在卫星接收系统中通常将高频头直接与馈源相连接。它把下行信号变频为中频再放大后，送到卫星接收机。 高频头工作原理框图： 高频头也叫lnb。lnb (low noise block downconverter)就是低噪声降频放大器一般可分为c频段 lnb(3.7ghz-4.2ghz)和ku频段lnb

7、(10.7ghz-12.75ghz)。因卫星讯号在抵达天线前已相当微弱及同轴电缆传输的频率越高讯号损耗越大，所以才需要lnb来做改善。 lnb的工作流程就是先将卫星高频讯号放大至数十万倍后再利用本地振荡电路将高频讯号 转换至中频950mhz-2050mhz(依lnb种类决定中频范围)，以利于同轴电缆的传输及卫星接收机的解调和工作。 其中细节是高频头的输出端是一个阴性的f型头，第一中频电缆通过f头与高频头相连，中频信号从电缆送至下一部件。高频头的本振频率在1ghz以上，为了保证振荡的稳定，高频头内的本机振荡器通常采用介质谐振器作为稳频回路，从而稳定本振电路本振频率振荡的稳定。 卫星高频头按极化方

8、式分：单极化高频头， 双极化高频头 按频率分： c波段高频头，ku波段高频头 按输出头分： 单输出高频头，多输出高频头 人们可以根据用途和条件选择合适的高频头，一般家用高频头的输出都是单输出高频头。 高频头的结构： 然而，理论上的高频头是单个存在的，在现实当中，高频头往往与馈源合成一个整体，为一体化馈源高频头。两者的一体化在安装与调试为我们剩了不少的心。 高频头的主要参数： 1.21 输入频率： 输入（input）频率要和高频头的频带一致；c波段的输入频段（3.4-4.2）ghz，ku波段的输入频段为（10.7-12.75）ghz。 1.22 输出频率： 输出（output）频率要和接收机输入

9、频率匹配，频段950-1450mhz，频段950-1750，频段950-2150。 1.23 本振频率： 本振频率要和接收机的本振频率匹配：c波段的本振频率5150mhz，ku波段本振频率9.75ghz，10.75ghz，11.26ghz。 1.24 噪声系数：c波段的噪声系数值越小越好，ku波段的噪声系数值越小越好，用db表示：0.8db，0.6db。 1.25 增益：高频头增益一般越高越好，如60db，65db。 高频头注意事项： 高频头是高科技产品，十分的娇嫩，通常无论白天，夜晚，在风雨中，恶劣的情况下工作，所以，还哟啊注意高频头的正确安装与维护。 防震 防碎 防磁 接入和拆除高频头f头

10、的线时，以及接入和拆除卫星接收机的视频线，都必须关闭电源，以免烧坏高频头。 高频头f头接头接口处要有防水设计，经常性由于潮湿接头出现老化，用胶带缠绕，可在高频头上套袋，但是要通风，易于维护。1.3 数字卫星接收机卫星接收机大体上分两种：模拟卫星接收机和数字卫星接收机。模拟卫星接收机主要是将高频头或功分器的第一中频信号进行放大，变频（下变频为第二中频信号）和解调处理，输出音频和视频信号，送至电视机呈现图象。一般接收机的输入电平范围为（-45+15）dbmv，其输出通常有音频和射频信号，视频和音频信号送至前端的电视调制器，射频信号则送入小型有线电视系统或直接送入电视接收观看。 一般的卫星接收机在同

11、一时间只能输出一套节目，若想同时接收多套节目，就必须使用多个接收机，这样，在一定程度上大大增加节目套数，丰富人们的生活。然而这在一定的程度上是很麻烦的，相比数字卫星接收机来说，一般家选用数字卫星接收机可以接收更多的节目！这样，我们只考虑数字卫星接收机的一些性能。由于接收机的性能基本相差不多，另外基于本人有一定的使用相关经历以及结合市场上的数字卫星接收机动态，本人直接从各种接收机的使用了解入手觉得高斯贝尔数字卫星接收机比较好一点：因为高斯贝尔数字机其有性能可靠，相比市场其他接收机价格便宜，功能齐全，设计美观大方等优点，下面关于高斯贝尔数字卫星接收机简单介绍一下：1.31 搜索有效卫星功能所谓探索

12、有效卫星就是自动搜索所有设置有效卫星全部转发器的节目目前，在卫星操作菜单下将所有可接收的卫星设为有效。执行该功能后，就可以自动搜索所有设为有效的卫星全部转发器节目。而且自动搜索过程中，左边屏幕不断显示搜索卫星的名称和节目的下行频率、极化及符码率，以及显示正在搜索的节目名称和电视广播的数量。右上角的小画面，不断出现搜索到的电视画面，让人看了一目了然，摆脱了每颗卫星一一输入参数的烦恼，非常方便。1.32“隐藏”制式转换功能 开始感觉该机没有制式转换功能，除菜单能制式转换外，制式节目不能自动转换，只好忍受着制式节目的黑白电视画面。在收看 制式节目，按电子节目指南键，准备按键选台，无意中按住菜单键，奇

13、迹出现了，制式黑白电视画面转换成制式彩色画面。本人非常兴奋，没想到该机竟隐藏着制式转换功能，但说明书并没有介绍，经本人反复使用，都非常顺利转换。遗憾的是当使用该功能后，操作菜单不能使用，但数字和声音控制键仍可使用，只是声音控制键不显示，但只要按退出键就恢复制黑白画面，上下频道选择键就可以正常使用了。如果需要重新设置菜单，只要拔、插电源，就可以恢复菜单操作使用功能。总体来讲，本人以后不必每次收看制式节目讨厌的黑白画面了。建议厂家恢复制式转换功能，方便用户收看不同制式的电视节目。1.33该机功能齐全菜单内设置颗卫星和将近个转发器的参数、电子节目指南、画面暂停、喜爱频道设置、华人直播和国内上星节目都

14、已汉字化等众多实用功能。上面列举了数字接收机的功能，因为不同的数字机、功能存在着差异，为减少中频信号损耗，在尽可能的情况下不选择采用功能相比好一点的。当出现故障时，首先要确认所用器材是否已损坏，如无损坏，可试着调换一下与切换开关相连接的各个电缆相对位置，再回过来。2 卫星接收的设计与计算 对卫星的接收系统的设计，精确的对卫星信号的接收，我们要知道许多的参数，来定量，定性的对信号传输，接收来分析，这其中重要的参数有卫星的等效辐射功率eirp和天线的口径。 在这里，研究设计的是有关于数字卫星接收系统，我们只考虑数字的计算， 在数字卫星参数的计算中，主要的性能是eb/no,就是链路的每比特能量与噪声

15、功率谱密度的比值。 我们根据卫星的等效辐射功率eirp和对信号的质量要求来计算天线的仰角el，方位角az。3.1接收天线的仰角： 接收天线的仰角就是地面接收点要对准卫星时，垂直方向上与水平方向上的夹角，它由接收点的经纬度和卫星的纬度共同来确定： 为接收点的纬度，为相对经度，=r-s,其中r为接收点的经度，s为同步卫星的经度。3.2接收天线的方位角；接收天线的方位角是指接收点的经度与卫星所在经度之间的夹角即从接收点到卫星的视线在接收点的水平面上有一条正投影线，从接收点的正北方向开始，顺时针方向至这条正投影线的角度就是方位角。， 实际使用时方位角以正南为0度角边，计算结果方位角正值为南偏西，负值为

16、南偏东。3.3极化角极化角是指由于接收者所在位置与卫星所在地经度差及地球曲率的影响，而使天线馈源波导口相对于地面所形成的倾角，它是卫星接收中除方位角和仰角以外的又一个重要角度。表达公式为：。 若计算结果为正，则高频头顺时针旋转p度（面向天线）；8若计算结果为负，则高频头逆时针旋转p度。其实，往往在确定天线的仰角，方位角和极化角时，采用工程最常用的查曲线法来计算比较简单，可以对各个参数有大概的估计，再从各调试后对其查曲线算得。3.4同步卫星点距离d； 接收点与同步卫星的距离是由接收点纬度和卫星位置所共同确定。 在地地球上的任何接收点，我们知道其取值范围 本人根据自己家乡：甘肃省康县，地理位置东经

17、105.58度，北纬33.33度，为例接收鑫诺1号卫星，将个参数代入计算得到本地区接收鑫诺一号的方位角、仰角和极化角分别为：方位角：南偏东8.9度仰角：50.8度极化角：-7.43度知道这些参数后我们：进行安装与调试4卫星接收系统的安装与调试在计算好各个参数后，我们再来回顾一下接收器件的主要功能及作用以便有更好的规划方案及调试。 4.1 天线把来自空中的电磁波信号进行反射，聚焦成一个焦点，一般选用抛物面天线。 4.2馈源是抛物面上天线焦点处的卫星信号收集器，将能量收集起来。 4.3高频头再将馈源处来的信号进行变频，下变频成中频和中频信号放大处理后送至卫星接收机。 4.4 卫星接收机是将高频头送

18、来的中频信号进行解调，解调出电视音频和视频信号。 4.5 音频和视频信号送至电视机，呈显图象和声音供人们欣赏。 这样对卫星接收系统的安装有了规划： 4.51 选择好的地点安装天线和架好高频头。 4.52 用电缆线从高频头连至卫星接收机及连接好接收机至电视机的连接。 4.53 对天线进行调试直到接收到优良的电视信号。 4.6天线的安装： 我们选用的是0.45米ku波段抛物面偏馈接收天线，由于它的面积，重量轻抗干扰能力强等优点，基于各种原因我们考虑将天线安装在家里的阳台上，安装天线的方向要没有高大建筑物和大树等障碍物，确定好卫星的方向后我们按照厂家提供的结构图来安装，具体安装程序如下介绍： 4.6

19、1将脚架安装在已经准备好的底座上，调整好对应的水平面，方位角固定脚架。 4.62安装天线馈源，高频头的支架，使其支架平衡，中心圆点在天线焦点位置，然后架上高频头和馈源，在这过程中先稍微的将螺丝拧紧，待全部安装上去后调整板平面再将全部螺丝拧紧，注意要把高频头的f头指向所要求的极化方向。 4.63为了防止从水平位置来的电磁波干扰，还可 在水平两侧加装金属屏蔽网或安装挡板，用来衰减或反射水平干扰电磁波，使信号不至于衰减而达不到接收的动态门限。 4.7系统的连接 4.71将电缆线的一头先做好f头，要铜芯和网线分开。注意f 头做不好，往往将会短路信号，将f头接到高频头的f接头端，另外，一般准确好天线到卫

20、星接收机的位置后，稍稍留出一段大约20-50cm的电缆线后再将另一头做成f头接如卫星接收机。 4.72 将红，黄，白三根线从电视机一端接如卫星接收机一端。一般情况黄线是电视视频线，红色线是电视左声道音频线，白色线是电视右声道音频线。 4.73接好电视电源，卫星接收机电源。一般为220v4.8系统的调试 安装好各个部件之后，打开电源，找出卫星接收机的目录，需要完成接收参数的确定和输入参数，输入本振频率，输入符号率，极化方向，v-垂直极化，h-水平极化，输入正确的前项纠错fec，选择正确的fec：1/2，2/3，3/4，5/6，7/8，以前向纠错fec为3/4为例，它表示在该节目码的总数中，3/4的数据为节目内容码，1/4的数据为纠错码。也可自动。 在设置正确，接收卫星电视节目时，必须先搞清所要接收频道的接收参数，这也是接收数字卫视成败的一个重要环节。首先，对天线进行粗调，严格确认好天线的方位角及仰角后，接收机会显示两项性能指标。信号质量和信号强度，它们主要以百分数来表示，往往信号质量难寻，先在信号强度达到一定的百分比，如：65%，80%后等信号强度才有，它们均以红绿色在