衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收原理與應(yīng)用.ppt

1、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng),海南省教育廳電教館 蔡儒冠,一、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的組成,1.1、衛(wèi)星通信與衛(wèi)星廣播* 1.2、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的組成 1.3、衛(wèi)星接收天線 1.4、高頻頭與饋源 1.5、極化 1.6、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收機(jī)（卡） 1.7、功分器與傳輸電纜,1.1、衛(wèi)星通信與衛(wèi)星廣播*,無(wú)處不在的衛(wèi)星,1.1、衛(wèi)星通信與衛(wèi)星廣播*,無(wú)處不在的衛(wèi)星,1.1、衛(wèi)星通信與衛(wèi)星廣播*,無(wú)處不在的衛(wèi)星,1.1、衛(wèi)星通信與衛(wèi)星廣播*,無(wú)處不在的衛(wèi)星,1.1、衛(wèi)星通信與衛(wèi)星廣播*,無(wú)處不在的衛(wèi)星,1.1、衛(wèi)星通信與衛(wèi)星廣播*,無(wú)處不在的衛(wèi)星,1.1、衛(wèi)星通信與衛(wèi)星廣播*,同步衛(wèi)星,同步衛(wèi)星通信：衛(wèi)星通信所使用的衛(wèi)星

2、是在地球同步軌道上運(yùn)行的。 因?yàn)榕c地球的運(yùn)轉(zhuǎn)同步，所以在地球上任何一點(diǎn)看到的通信衛(wèi)星都是相對(duì)靜止的。這為組織全球衛(wèi)星通信網(wǎng)帶來(lái)了很多方便。,1.1、衛(wèi)星通信與衛(wèi)星廣播*,要保持衛(wèi)星與地球的運(yùn)行同步，就要綜合考慮地球自轉(zhuǎn)、地球公轉(zhuǎn)、衛(wèi)星飛行速度等多種因素，所以同步通信衛(wèi)星都“定點(diǎn)”在赤道上空，并有一系列的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。,理論上，三顆衛(wèi)星可基本覆蓋全球。但每個(gè)衛(wèi)星的通信能力有限，三顆衛(wèi)星遠(yuǎn)不能滿足全球通信的需要。而赤道上空同道步軌的位置又十分有限，所以，國(guó)際衛(wèi)星組織對(duì)同步軌道上星衛(wèi)總量要實(shí)行必要的控制。,衛(wèi)星通訊,1.2、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的組成 按電磁波頻率劃分：,衛(wèi)星接收系統(tǒng),模擬系統(tǒng),數(shù)字系統(tǒng)(D

3、VB),C波段系統(tǒng),Ku波段系統(tǒng),衛(wèi)星接收系統(tǒng),電視節(jié)目系統(tǒng),IP數(shù)據(jù)系統(tǒng),按節(jié)目信號(hào)源劃分：,發(fā)射站：把電視節(jié)目、通信、廣播等信號(hào)發(fā)射到衛(wèi)星上的發(fā)射系統(tǒng)。 接收站：利用天線、衛(wèi)星接收機(jī)等設(shè)備接收衛(wèi)星信號(hào)的設(shè)備系統(tǒng)。 上行頻：指發(fā)射站把信號(hào)發(fā)射到衛(wèi)星上用的頻率，由于信號(hào)是由地面向上發(fā)射，所以叫上行頻。 轉(zhuǎn)發(fā)器：指衛(wèi)星上用于接收地面發(fā)射來(lái)的信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大，并以另一個(gè)頻率向地面進(jìn)行發(fā)射的設(shè)備。一顆衛(wèi)星上可以有多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。 下行頻：指衛(wèi)星向地面發(fā)射信號(hào)所使用的頻率，不同的轉(zhuǎn)發(fā)器所使用的下行頻不同，在使用衛(wèi)星接收機(jī)時(shí)所設(shè)置的參數(shù)也就不同，如果設(shè)置不正確，將不能接收相應(yīng)的節(jié)目?jī)?nèi)容。 例如： 我

4、國(guó)鑫諾一號(hào)衛(wèi)星用于數(shù)據(jù)廣播的下行頻之一為12,620MHz。而中央電視臺(tái)所使用轉(zhuǎn)發(fā)器的下行頻為12,380MHZ。一顆衛(wèi)星上有多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，所以會(huì)有多個(gè)下行頻。 符號(hào)率：指數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩c信號(hào)的比特率及信道參數(shù)有關(guān)，單位為BPS。從世界上衛(wèi)星發(fā)展趨勢(shì)看，衛(wèi)星電視的符號(hào)率越來(lái)越高，當(dāng)一個(gè)載波信號(hào)攜帶的節(jié)目數(shù)越多時(shí)，此值越大。 LNB本振頻率：指高頻頭的本振頻率。對(duì)C波段衛(wèi)星接收機(jī)的LNB本振頻率一般為5150MHz，而Ku頻段高頻頭的本振頻率各不相同，在接收時(shí)要根據(jù)接收天線高頻頭上的本振頻率（LO）參數(shù)進(jìn)行設(shè)置重新輸入?yún)?shù)。,衛(wèi)星通信的基本概念,波束覆蓋中國(guó)的區(qū)域衛(wèi)星,亞洲一號(hào) 122E 24C

5、轉(zhuǎn)發(fā)器壽命12年 亞洲二號(hào) 100.5E 24C + 9Ku 15年 亞洲三號(hào) 105.5E 28C + 16Ku 15年 亞太一號(hào) 138E 24C 10年 亞太一號(hào)A 134E 24C 10年 亞太-IIR 76.5E 28C + 16Ku 15年 中衛(wèi)一號(hào) 87.5E 18C + 20Ku 15年 鑫諾一號(hào) 110.5E 24C + 14Ku 15年 鑫諾一號(hào)B 85E 6Ku 12年 中星八號(hào) 115.5E 36C+16Ku 大于15年 (待發(fā)) INTERSAT 602,604,701,702,703,704,802,804 GE-1A 108E,1.2、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的組成,最基

6、本的衛(wèi)星模擬電視接收系統(tǒng),1.2、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的組成,衛(wèi)星數(shù)字電視(DVB)接收系統(tǒng),1.2、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的組成,采用電腦的衛(wèi)星接收系統(tǒng),1.2、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的組成,衛(wèi)星IP數(shù)據(jù)接收系統(tǒng),1.2、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的組成,同時(shí)接收多套節(jié)目,電磁波 電磁波的頻率、波長(zhǎng) 衛(wèi)星電視的波段與頻道 極化方式 衛(wèi)星天線,1.3、衛(wèi)星接收天線,1.3、衛(wèi)星接收天線,電磁波 無(wú)線電波 300GHz(1GHz=109Hz)以下 紅外線 31011Hz-41014Hz 可見(jiàn)光 3.841014HZ-7.691014Hz 紫外線 81014Hz-31017Hz X射線 31017 Hz-51019Hz,1

7、.3、衛(wèi)星接收天線,電磁波的頻率與波長(zhǎng) 電磁波的傳播速度等于光速，電磁波地真空中的傳播速度與光速相同，是3108米秒。在空氣中和在真空中近似 不同頻率(或不同波長(zhǎng))的電磁波的傳播速度都相同，所以頻率較大的電磁波，波長(zhǎng)較短 波速=波長(zhǎng)頻率,1.3、衛(wèi)星接收天線,衛(wèi)星電視的波段與頻道,衛(wèi)星廣播下行線路使用頻段 我國(guó)屬第三區(qū) 波段（GHz） L(0.7) 0.62-0.79 S(2.5) 2.5-2.691 KU(12) 1.7-12.75 Ka(23) 11.7-12.5 Q(42)頻段22.5-2341-4384-86 （GHz）,1.3、衛(wèi)星接收天線,衛(wèi)星電視的波段與頻道 衛(wèi)星電視節(jié)目分為C波

8、段和Ku波段。 C波段的頻率范圍是3.4GHz4.2GHz。 Ku波段的頻率10.712.75GHz，其中可分為10.711.7GHz、11.712.2GHz、12.212.75GHz等頻段。,頻率、波段的劃分范圍,衛(wèi)星通信使用頻段,0.1-0.3GHzVHF移動(dòng),導(dǎo)航業(yè)務(wù) 0.3-1.0UHF移動(dòng),導(dǎo)航業(yè)務(wù) 1.0-2.0L移動(dòng)業(yè)務(wù) 2.0-4.0S移動(dòng)業(yè)務(wù) 4.0-8.0(4/6)C固定業(yè)務(wù) 8.0-12.0 X 12.0-18.0 (12/14) Ku固定業(yè)務(wù) 18.0-24.0 K 24.0-30.0 Ka 33.0-50.0 Q 50.0-75.0 V,廣播電視的頻段劃分,1.3、衛(wèi)

9、星接收天線,衛(wèi)星電視的波段與頻道 C波段衛(wèi)星電視頻道劃分,1.3、衛(wèi)星接收天線,衛(wèi)星電視的波段與頻道 Ku波段衛(wèi)星電視頻道劃分,數(shù)字電視廣播的傳輸標(biāo)準(zhǔn),DVB-S (Satellite)它主要應(yīng)用于利用衛(wèi)星作為傳輸媒體的數(shù)字電視技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)稱數(shù)字衛(wèi)星電視廣播標(biāo)準(zhǔn)。DVB-S(Satellite)：采用11/12GHz衛(wèi)星頻段進(jìn)行傳輸?shù)腄VB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，廣泛適用于各種轉(zhuǎn)發(fā)器的頻帶和功放。,DVB-T (Terrestrial)它主要應(yīng)用于采用地面微波通信作為傳輸媒體的數(shù)字電視技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)（采用地面廣播進(jìn)行傳輸?shù)腄VB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)）。簡(jiǎn)稱數(shù)字地面電視廣播標(biāo)準(zhǔn)。,DVB-C (Cable)它主要應(yīng)用于利用

10、同軸電纜作為傳輸媒體的數(shù)字電視技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)（采用有線電視系統(tǒng)進(jìn)行傳輸?shù)腄VB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)）。簡(jiǎn)稱數(shù)字有線電視廣播標(biāo)準(zhǔn)。,衛(wèi)星IP數(shù)據(jù)廣播,衛(wèi)星數(shù)據(jù)IP廣播是通過(guò)UDP（用戶數(shù)據(jù)包）協(xié)議將數(shù)據(jù)打包送上衛(wèi)星，再通過(guò)衛(wèi)星下發(fā)至接收端。接收端使用指定的PC卡/接收機(jī)和相應(yīng)的接收軟件即可接收。IP廣播是基于新一代的衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播方式，需要占用專門的IP頻道資源。衛(wèi)星IP數(shù)據(jù)廣播的數(shù)據(jù)傳送速率可達(dá)1Mbps，可以在實(shí)時(shí)傳輸高清晰度的數(shù)字視頻信號(hào)的同時(shí)傳輸遠(yuǎn)程教學(xué)所需的其他多媒體信息，完全能夠滿足遠(yuǎn)程教學(xué)對(duì)帶寬的要求。,遠(yuǎn)程教學(xué)節(jié)目,中國(guó)教育衛(wèi)星寬帶傳輸網(wǎng)播出節(jié)目安排表,1.3、衛(wèi)星接收天線,電磁波的極化方式：是指

11、電磁波電場(chǎng)矢量的方向隨時(shí)間變化的規(guī)律，通俗講就是電磁波傳輸?shù)囊环N特定方式。,1.3、衛(wèi)星接收天線,電磁波的極化方式,圓極化,線極化,電磁波,左旋圓極化,右旋圓極化,垂直線極化,水平線極化,1.3、衛(wèi)星接收天線,電磁波的極化方式,圓極化,線極化,電磁波,左旋圓極化,右旋圓極化,垂直線極化,水平線極化,1.3、衛(wèi)星接收天線,衛(wèi)星天線接收信號(hào)原理,天線就是我們常說(shuō)的大鍋，是一個(gè)金屬拋物面，電磁波為直線傳播，遇金屬面反射。衛(wèi)星天線的金屬拋物面將衛(wèi)星的微弱電磁波信號(hào)反射到位于焦點(diǎn)處的饋源內(nèi)，經(jīng)饋源收集和轉(zhuǎn)換至高頻頭。,1.3、衛(wèi)星接收天線,衛(wèi)星天線種類（動(dòng)畫(huà)素材）,衛(wèi)星天線,偏饋天線（正饋式 ）,中心聚

12、焦天線（正饋式 ）,卡塞格倫天線（反饋式天線 ）,偏饋天線實(shí)際上是一個(gè)中心聚焦天線的一部分，其焦點(diǎn)就是原中心聚焦天線的焦點(diǎn),1.3、衛(wèi)星接收天線,衛(wèi)星天線種類,1.3、衛(wèi)星接收天線,衛(wèi)星天線種類,1.3、衛(wèi)星接收天線,衛(wèi)星天線種類,1.3、衛(wèi)星接收天線,衛(wèi)星天線種類,一鍋雙星雙頭雙饋一體高頻頭,1.3、衛(wèi)星接收天線,衛(wèi)星天線的結(jié)構(gòu),1.3、衛(wèi)星接收天線,衛(wèi)星天線的增益,天線增益是指衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)天線聚焦后增大的倍數(shù)。,天線增益與天線面積成正比，即與天線口徑的平方成正比，口徑增大一倍，增益增大4倍。因此在場(chǎng)地條件許可的情況下，應(yīng)首先考慮選擇大口徑的天線。,天線的增益還與接收信號(hào)頻率的平方成正比，天線

13、給出的增益參數(shù)都是注明在某個(gè)頻率的增益。,1.4、高頻頭與饋源 1、高頻頭,室外單元的高頻頭（LNB）（Low Noise Block Downconverter低噪聲頻段下變換器）。它由低噪聲放大器、混頻器、本機(jī)振蕩器等構(gòu)成。LNB首先將衛(wèi)星傳來(lái)的極其微弱的C或Ku波段的信號(hào)（3.74.2GHz或10.7512.75GHz）經(jīng)低噪聲放大器放大，然后在混頻器中將收到的信號(hào)與本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的本振信號(hào)混頻，將不同頻段的、非常高頻率的信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合衛(wèi)星接收機(jī)處理的、統(tǒng)一頻段的中頻信號(hào)（9502150MHz），經(jīng)同軸電纜傳送給衛(wèi)星接收機(jī) 。,高頻頭結(jié)構(gòu)：,混頻器 下行頻率（信號(hào)） 高頻放大 中頻信號(hào)

14、本振頻率,1.4、高頻頭與饋源 2、高頻頭的性能指標(biāo),室外單元的高頻頭是衛(wèi)星接收系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，它直接決定接收機(jī)的靈敏度，主要有以下幾項(xiàng)性能指標(biāo)： 1. 噪聲特性（Noise Figure），表示信號(hào)經(jīng)高頻頭后損失的信噪比，對(duì)接收系統(tǒng)整體性能起著至關(guān)重要的作用。以噪聲系數(shù)或噪聲溫度來(lái)描述。二者可以換算。Ku波段一般要求噪聲系數(shù)為1.20.6db，即噪聲溫度9243K；C波段噪聲系數(shù)一般要求在0.3db，即噪聲20K以下。越小越好 2. 功率增益（Conversion Gain）, 為彌補(bǔ)線路衰減及噪聲影響，高頻頭必須具有較高的功率增益，一般要求大于60db。 3. 輸出電壓駐波比（Outp

15、ut VSWR），在不匹配的情況下, 饋線上同時(shí)存在入射波和反射波。產(chǎn)生的反射波和入射波在饋線上疊加形成的磁波，其相鄰電壓的最大值和最小值之比是電壓駐波比駐波比過(guò)大，會(huì)引起較強(qiáng)的反射，降低傳輸功率及穩(wěn)定性，通常要求小于2.5：1。,1.4、高頻頭與饋源 3、饋源,饋源的主要功能是將天線收集的信號(hào)聚集送給高頻頭，并進(jìn)行極化選擇。它在接收系統(tǒng)中的作用是非常重要的，一個(gè)適配不好的饋源會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)大量噪聲，有時(shí)還可能造成接收信號(hào)交叉極化，即信號(hào)中同時(shí)具有兩種極化信號(hào)，彼此干擾。,1.4、高頻頭與饋源 4、饋源+高頻頭,C波段高頻頭,1.4、高頻頭與饋源 4、饋源+高頻頭,九洲Ku波段雙極化單輸出高

16、頻頭,1.4、高頻頭與饋源 4、饋源+高頻頭,PBI波段雙極化單輸出高頻頭,1.5、極化,UP標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)夾具上的0刻度時(shí)，為0度。面對(duì)鍋看高頻頭，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正、逆時(shí)針轉(zhuǎn)為負(fù)。,廠牌不同，0度時(shí)高頻頭上的F頭朝向指向不同,1.6、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收機(jī)（卡）,1.6、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收機(jī)（卡）,1.6、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收機(jī)（卡）,1.7、功分器與傳輸電纜,分配器功率分配器（功分器） 衛(wèi)星接收系統(tǒng)的功分器要求： 頻率范圍：5M2400MHz 隔離度：大于20dB 反向輸送電功能,1.7、功分器與傳輸電纜,1.7、功分器與傳輸電纜,同軸電纜,中心導(dǎo)體、絕緣層、網(wǎng)狀屏蔽層、外部絕緣層,1.7、功分器與傳輸電纜,普通同軸電

17、纜,普通同軸電纜是將電纜中傳送的射頻能量從一端傳輸?shù)搅硪欢?并且希望有最大的橫向 屏蔽,使信號(hào)不能穿透電纜以避免傳輸過(guò)程中的射頻能量的損耗.,1.7、功分器與傳輸電纜,低損耗同軸電纜,1.7、功分器與傳輸電纜,同軸電纜參數(shù),（1）特性阻抗 傳輸線長(zhǎng)度信號(hào)波長(zhǎng)時(shí),線上任何點(diǎn)的電壓與電流的 比值都等于ZZ就是傳輸線的特性阻抗. 常用同軸電纜的特性阻抗為：75 50 50歐姆電纜，用于數(shù)字傳輸.75歐姆電纜，用于模擬傳輸，,（2） 衰減系數(shù)（dB/100m ) 與電纜介質(zhì)、結(jié)構(gòu)有關(guān),（3）傳播速度、縮波系數(shù) 與電纜介質(zhì)有關(guān),電磁波在電纜內(nèi)的傳播速度低于在真空 中的速度C，則波長(zhǎng)也縮短。需要的最低傳播

18、速度為0.77C(C為光速)。,（4）直流回路電阻電纜的中心導(dǎo)體的電阻與屏蔽層的電阻之和不超過(guò)10毫歐/米,1.7、功分器與傳輸電纜,同軸電纜接頭,（1）F頭 英制、公制,（2） BNC頭,（3）RCA頭,二、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的安裝與調(diào)試,2.1、衛(wèi)星天線的方位角與仰角 2.2、衛(wèi)星接收天線的安裝 2.3、衛(wèi)星接收系統(tǒng)的調(diào)試 2.4、機(jī)房要求 2.5、防雷與接地,2.1、衛(wèi)星天線的方位角與仰角,接收亞洲3S衛(wèi)星實(shí)例 3S衛(wèi)星：105.5 興隆地區(qū)：東經(jīng)：110.5 北緯：19 海口地區(qū)：東經(jīng)：110.5 北緯：20,方位角,仰角,衛(wèi)星參數(shù),衛(wèi)星經(jīng)度,地區(qū)經(jīng)度,地區(qū)緯度,2.2、衛(wèi)星接收天線的安

19、裝,開(kāi)箱，并對(duì)照裝箱清單查點(diǎn)零部件 選擇安裝地址 要求：南方無(wú)障礙物、避開(kāi)微波輻射和高壓電、基礎(chǔ)堅(jiān)固、到收視點(diǎn)距離盡量短（ 40M ） 基礎(chǔ)施工 水泥預(yù)制板膨脹螺栓或鋼架加重物 安裝天線 順序：底座與立柱、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、反射面、饋源支架、高頻頭 擰緊除調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)外的緊固件 安全事項(xiàng) 吊裝、避雷（針尖45度范圍內(nèi)、接地電阻小于4歐姆） 安裝高頻頭（無(wú)電狀態(tài)）,2.3、衛(wèi)星接收系統(tǒng)的調(diào)試,連線 電視（音視頻線）接收機(jī)（同軸電纜） 高頻頭 打開(kāi)接收機(jī)和電視機(jī)的電源 配置接收機(jī)參數(shù) 中國(guó)教育電視臺(tái)：衛(wèi)星節(jié)目的下行頻率（12620）、極化方式（垂直）和符號(hào)率（32553） 調(diào)試接收機(jī) 粗調(diào)天線 確定南方、 確定方位角和仰角 微調(diào)天線、高頻頭 接收機(jī)信號(hào)最強(qiáng)（60%）,2.4、機(jī)房要求,(1)站點(diǎn)機(jī)房要有必要的防盜措施；(2)站點(diǎn)機(jī)房要有必要的防雷設(shè)施，明示警示信息，相關(guān)防雷常識(shí)要納入培訓(xùn)課程；(3)站點(diǎn)機(jī)房要有必要的消防設(shè)施，有關(guān)設(shè)施、設(shè)備的使用常識(shí)與技能要納入培訓(xùn)課程；(4)建立和健全安全用電守則、節(jié)約用電守則和消防守則等安全規(guī)章。(5)天線若安裝在屋頂，安裝前要檢查房屋的承重條件。,2.5、防雷與接地（動(dòng)畫(huà)素材）,1）城鎮(zhèn)地區(qū)，小型天線在地面安裝且處在附近建筑物