中星 6B 广播电视节目的接收与解调

山东电台总控科 王丹

中星 6B 卫星简介

 

中国卫通中星 6B 通信卫星（东经 115.5 度）于 2007 年 7 月 5 日 20 时 08 分，在西昌卫星发射中心用 “ 长征三号乙 ” 运载火箭成功发射升空。

中星 6B 是中国卫星通信集团公司向法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司采购的一颗大功率、大容量、高可靠的通信广播卫星。该星装载有 38 个转发器，卫星波束覆盖亚洲、太平洋及大洋洲，工作寿命超过 15 年。

中星 6B 通信卫星是新一代的抗干扰广播卫星，是国家确立的广播电视专用卫星，可传送 300 套电视节目。

 

山东电台卫星广播传输系统

 

数字卫星广播电视系统是通过设置在地球赤道上空与地球同步的卫星把接受来自地面地球站（上行站）发送的广播电视信号，再转发到地球上的指定区域（下行站）。该系统主要由上行发射站，地球同步卫星和地球接收站三大部分组成。

我台所有频道的上星信号是通过总控，将直播间送来的模拟信号，经过 A/D 转换，进入复用器进行多路数据流复用，最后通过光纤传送给地球站。地球站接收后解调出来，重新编码后，通过上星发射天线发送给卫星。总控使用 PBI 卫星接收机将其接收。

系统框图如下：

 

山东电台上星信号传输图

地球站将欲传送的广播电视及附加信号进行基带处理，经调制，变频及高频功率放大后通过天线向同步卫星中星 6B 发送。

中星 6B 卫星上有多只转发器（ 38 只），它将接收到的上行信号进行频率和极化变换，再经功率放大之后，由星上的天线发送到地球上的指定服务地区。

我台作为地面接收站通过天线接收卫星传送的高频信号，并用功分器，接收机等设备接收下来进行监测。

 

数字卫星广播电视接收系统

 

数字卫星广播电视接收系统（又称卫星电视地面接收站）主要是由接收天线及馈源、高频头 LNB 和卫星接收机及 IP 接收卡三大部分组成。

 

图 1  卫星接收系统框图

天线：收集和处理卫星发出的高频电磁波信号 , 不同频率和不同发送方式的无线电波必须采用相应的接收天线 , 才能有效地将卫星发送的微弱信号接收下来 , 并达到高频头输入电平的要求。它的通信器件主要包括反射器 , 馈源 , 高频头和馈线。天线是无线电波的输入端口。它的通信器件主要包括反射器、馈源、高频头和馈线。天线的机械部件主要包括馈源支撑杆 , 俯仰角调整机构 , 方位转动机构和底座等。

反射器：俗称 " 锅 " ，用于反射和聚焦卫星发送的高频电磁波信号 , 通常选择抛物面天线 , 即利用抛物面的聚焦特性 , 将卫星发送的电磁信号经过一次或二次反射到天线的焦点上 , 并通过馈源和波导将聚焦的电磁波传送至高频头 (LNB) 。

馈源：位于天线反射面焦点处，其作用是聚集的卫星信号能量并将其馈送给高频头 ( 低噪声降频放大器 , 简称 LNB) 。

高频头 : 将接收到的卫星下行频率信号进行放大和变频处理，其作用是先将卫星高频信号放大 , 再利用本机振荡电路将高频信号转换成中频 950MHz-2050MHz, 以利于同轴电缆传输和卫星接收设备处理 ( 调制解调 ) 。

按接收波段划分 , 卫星通信接收天线一般可分为 C 波段天线和 Ku 波段天线 .C 波段天线接收卫星信号的频率范围为 3.7GHz-4.2GHz;Ku 波段天线接收卫星信号的频率范围为 10.7GHz-12.75GHz. 我台接收中星 6B 卫星使用的天线为 C 波段天线 . 相应地 , 高频头一般也可分为 C 波段 LNB 和 Ku 波段 LNB 。

馈线 : 从高频头输出到接收机的射频输入插口的一段电缆线 , 一般选用 75Ω 同轴馈线 , 长度不宜超过 30m, 在室外环境条件下 , 最好用 SYV-75-7 电缆 ( 通常室内 -5 室外 -7, 功分器为界 ). 接头芯线的长度和粗细应适宜 , 以免过长损坏高频头 , 过短接触不上 , 过粗损坏高频头输出座簧片 . 节目调好后 , 将接头拧紧 , 确保接头良好 , 做好防水处理 , 保护好高频头 , 固定好馈线。

功分器为卫星接收系统中的一个必不可少的组件，其功能是：①将电缆输送到室内的第一中频信号平均分配为若干路，提供给各个卫星接收机，②对各个卫星接收机之间进行有效隔离，以减少由各接收机本振泄漏引起的相互干扰。

 

天线的方位角

 

天线方向指向角 ( 方位角 ) 是指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。在实际使用时应考虑当地的磁偏角数值。计算结果方位角负值为南偏西 , 正值为南偏东 , 通常方位指向角以北极为基准 , 即正北为 0° 角边 ( 规定北纬为正 , 南纬为负 , 东经为正 , 西经为负 , 顺时针为正 ) 。

在实际计算方位角时 , 可根据下面的公式进行计算即为 :

 

方位角 =( 地面站所在地经度 φ2- 卫星定点经度 φ1) — 地面站所在地纬度

天线俯仰指向角 ( 俯仰角 ) 是指从接收点仰望卫星的视线于水平线构成的夹角就是俯仰角 . 在实际计算俯仰角时 , 可根据下面的公式进行计算即俯仰角为 :

 

式中 :r/R=0.1510

r—— 地球半径 , 取值 6378km

R—— 同步轨道半径 , 取值 42218km

天线极化的定义是以卫星接收点的地平面为基准，天线馈源（或极化器）矩形波导口窄边平行于地平面，则电场矢量平行于地平面，定义为水平极化；反之馈源矩形波导口窄边垂直于地平面定义为垂直极化。地面接收天线的极化角 P 可用下式计算：

P = arctg[sin(ψs-ψg)/tgθ]

在计算方位角 , 仰角之前先从地图上查出本地站址的经度和纬度。如果将本地的经纬度代入上面的计算公式 , 只要查出卫星的经度 , 就可以很方便地求出这颗卫星的方位角 , 仰角。如果将要寻找的卫星的方位角 , 仰角求出后列表记录。按照卫星的经度来分析记录列表 , 就可发现收视星的方位角 , 仰角的变化规律 , 即随经度的增加方位角由南偏西 , 向南偏东过渡 , 仰角逐渐升高。有些天线 , 尤其是变形天线的实际焦距已经超过了馈源能在法兰盘中移动的距离 , 或者馈源中心轴线不是与抛物面中心轴重合 , 而是形成一定的夹角 , 不能够最大能量的吸收反射波。上述情况均需要改变馈源支撑杆的长度来满足要求 , 最好是用带场强显示的接收机仔细寻找 , 挖掘出该天线的最大增益和效率。

 

数字卫星接收机工作原理

 

数字卫星接收机是将从卫星接收下来的数字广播电视信号转换为模拟信号 , 使用户不用更换电视机收音机就能收看收听数字节目。从工作原理上分析，数字卫星接收机输入的是第一中频信号（通常记为 RF ），输出的是音频信号、视频信号、广播和数据信号。为滤除带外干扰和镜像干扰， LNB 信号进入接收机后，要经过带阻跟踪滤波器（跟踪所要接收的每一节目的第一中频信号）和带通滤波器；然后经二混频，输出第二中频信号。这里需要强调的是，二中频频率固定，这就要通过 AFC 调整第二本振。第二中频信号经带通滤波器进一步滤除带外干扰，然后经过 QPSK 解调、信道解码和信源解码，输出模拟的视频信号和音频信号，带有 ASI 接口的，还可以输出 TS 流信号。

我台从技术要求考虑，选择了符合我国卫星数字电视广播规范 (GB/T 17700-1999) 标准，广电总局 GY/T148-2000 行业标准的 PBI 卫星数字电视接收机。它拥有界面友好的菜单系统，可通过网络自动搜索新增加的转发器，手动设置 PID 码，支持多种 LNB 类型等多种功能。接收节目后，可对节目进行锁定，简便实用。

 

接收中星 6B 过程中卫星天线和接收机的调试

 

8 月 1 号，我台信号成功转星中星 6B 后，技术人员便开始了天线的调试和节目接收工作。节目天线的调整主要指对方位角、仰角、和极化角的调整。调整天线要在天线安装场地进行，调试的方法也有多种，如使用寻星仪、倾角仪的方法，此方法比较方便，能很快调整，但需要专用设备。我台根据济南所在的地理位置（经度 117.01 度，纬度 36.67 度），初步得出针对中星 6B 的朝南偏角为 2.5 度，仰角 47.4 度，极化角 -2 度，方位角 182.5 度，对天线进行粗调。完成后，就要在一个较小的范围内细调。调整要有耐心，移动要慢，因电视机红色条和百分数的变化滞后于接收到的信号强度的变化，而且变化梯度很大，可接收到的位置很小，动多一点信号就会消失。调到最大值后，要把它们固定紧，在紧固过程中也会产生位移，所以要反复调整，完成后应在调整位置做上记号，以备发生被大风吹动的故障后，可及时发现，并迅速复位。最后要调整高频头的极化角，只有在卫星接收天线与卫星转发器上的极化方式一致时，收到的信号才能到最佳状态，卫星转发的电波极化信号会受到地面地理位置及卫星姿态的影响，所以要微调转动高频头的位置，使接收信号最强。全部调整完毕后，退出菜单程序就可以看到清晰的图象了。现在可拆下接收机，并用电缆把高频信号引入室内，进行系统连接。要注意，高频头上的使用电源是由接收机通过射频电缆传送的，不能在带电的情况下插拔电缆接头，以免损坏设备，高频头与电缆的接头连接要牢固，并用封口胶封好，以免进水损坏高频头。

将卫星接收天线调整至正确的仰角、方位角、极化角，并将 PBI 接收机与射频线缆、监视器正确连线后，即可对 PBI 接收机进行调试。我台有新款老款两种 PBI 卫星接收机，调试方法如下：

 

一、 新款 PBI 接收机

 

监视器在 AV 状态 —— 按接收机前面板 “menu”—— 在弹出的菜单里选择 “ 电视频道 ” ，按右行，选择 “ 频道搜索 ” ， ok 选中 —— 在弹出的菜单里，选择第一项 “ 天线 ” ，按右行调至天线 “7 或大于 7 的其他数字 ” ，新卫星天线位置。 —— 按下行，选中下行频率新增，将频率调至 “3834” ， ok—— 按下行，选中符码率新增，调至 “5400” ， —— 将极化方式选择为 “ 垂直 ”—— 在搜索卫星状态下观察，强度应大于65 ，质量应大于90。——按下行，选中搜索卫星，按右行改为搜索转发器，ok——在弹出的菜单里按搜索——搜到广播频道后按收看——按exit退出后显示卫视节目——按exit，黄灯亮，按右行键，界面更换为广播频道——按ch上或下选择需要接听的广播频道

 

二、 老款 PBI 接收机

 

按 “menu” ，在弹出的菜单里，选择 “ 节目设置 ” ，按 “select”—— 在弹出的菜单中选 “PID 节目增加 ” ，按 “select”—— 在弹出的菜单中输入本振频率、下行频率、符码率，更改极化方式 —— 输入 PID 码

各频道 PID 码

              PCR          VID      AUD

新闻： 0257         8191     0257 

经济： 0258         8191     0258

文艺： 0259         8191     0259

生活     0260         8191     0260

交通     0261         8191     0261   新接收机右声道、老接收机左声道

乡村     0261         8191     0261     新接收机左声道、老接收机右声道

音乐     0262         8191     0262

以上以收听核实为准。

 

系统维护

 

系统在使用中发生故障，可先查接收机的接收强度指示，若强度正常而只有某些频道有闪烁等故障可查附近有无干扰源。若无信号，可查电缆线路是否完好，连接头是否可靠，高频头是否开胶，进水，受潮，天线是否被大风吹动，是否在雷雨过后等。如果信号指示正常收不到图象则可能是接收机或显示器故障。有些设备的检修需要专用仪器，没有条件的地方可用替代法判断设备的故障。有时雷击可能造成接收机和接收卡的损坏，但高频头和天线故障较常见。还可能因操作问题，电源电压问题，参数设置错误，室外设备被盗等引起的故障。发生故障后要认真、细心地检查、判断故障原因，排除故障，并采取措施，防止故障重复。另外，要注意日常维护工作，给设备一个好的工作环境。在下雪，下雨期间接收信号强度降低，图象变坏是正常现象，这就是卫星电视接收的雨衰现象， Ku 频段电波的频率很高，易受到雨雪的影响，所以在设计天线系统时要留有足够的雨衰储备量才能提高系统的稳定度，方法是加大天线口径，提高天线增益，选用低噪声、高增益的高频头，选用低门限电平接收机。