卫星广播电视系统概述

2.4.1　卫星广播电视系统概述

2.4.1.1　卫星广播电视的组成

卫星广播电视简称“卫视”,通常是指利用同步卫星转发地球站传送的电视信号,并直接实现家庭收视或集体接收的一种电视广播方式。卫星广播电视系统是参与卫星电视广播链路各种设备的整合。完备的卫星电视广播系统通常由以下四部分组成:上行地球站(上行发射站)、广播卫星与星载设备、测控站和卫星地面接收站(如图2.22所示)。

图2.22　卫星广播电视的组成体系

上行地球站又称上行发射站或卫视地球站,简称上行站。上行地球站把节目制作中心送来的信号(可以是数字电视信号、数字广播、视频、音频、中频信号等)加以处理,经过调制、上变频和高功率放大,通过定向天线向卫星发射上行C、Ku波段信号,同时也接收由卫星下行转发的微弱的微波信号,监测卫星转播节目的质量。因此,上行地球站是用以上行发射为主的地球站。电视台把所要传送的电视节目,通过微波中继或光纤传送到上行地球站,在这里把所有需要传送的信息再进行编码和重新调制,然后用几百瓦的微波强功率发送到地球同步卫星。典型的地球站组成简化方框如图2.23所示。

从图2.23中可以看出,地球站大致可以分为:天线、馈线设备、发射设备、接收设备、信道终端设备、天线跟踪伺服设备、电源设备等几个主要部分。

图2.23　地球站组成的简化框

广播卫星与星载设备是整个卫星广播系统的核心。在电视广播卫星上有C、Ku波段转发系统,它接收来自上行发射站的信号,并且向卫星电视广播地面接收站转发下行信号,实质上是一个安装在赤道上空的中继站,其工作原理与地面差转机类似。转发系统由收发天线、转发器和电源组成。转发器又由高灵敏度的宽带低噪声放大器、变频器以及C、Ku波段功率放大器等组成。这是决定卫星电视广播质量的关键。

卫星地面接收站简称地面站。地面站由天馈部分、高频头、卫星接收机等部分组成。地面接收站接收来自卫星的信号,经过低噪声放大,下变频为中频信号,中频信号经过调频、解调后得到基带信号,分别送到视频恢复电路和伴音解调电路,重新得到正常的视频信号和伴音信号,直接送到电视监视器或电视机,重现彩色图像和重放伴音,也可以重新调制到电视频道上传送给用户。在星载设备的定向天线接收到信号后,由转发器进行频率变换和放大,然后再通过卫星天线向地球特定地区辐射电磁波,供卫星电视接收站(地面站)天线接收电视信号。卫星广播电视接收站主要用来接收广播卫星转发的广播电视节目信号。各种类型的接收站为不同用户提供不同的信号传输方式,以满足不同的收视要求。

2.4.1.2　卫星广播电视的发展

1964年8月美国利用静止地球轨道发射同步3号卫星,实况转播东京奥运会,正式开始了通信卫星的应用。

卫星广播到现在经历了4个阶段:

(1)无压缩的数字卫星广播(DSR)

世界上最早的数字声广播,用于直接固定接收,一个卫星转发器可传送16套CD质量的立体声节目。传送的节目通过频率变换也可进入电缆网。但缺点是不能移动接收,没有数据业务,没有进行数据率压缩,因此频谱利用不经济。

(2)阿斯特拉卫星数字声音广播(ADR)

与模拟电视节目一起,通过卫星传送,用于直接接收,也可整个转发器完全用于传送声音广播节目。特点是,使用数字压缩技术,频谱利用率高,一个转发器可传送12套(与模拟电视一起传送时)或48套(无电视节目时)达CD质量的立体声节目,缺点是不适于移动接收。

(3)数字音频广播(DAB)

其特点是,抗衰落能力强,适合于固定便携和移动接收,可利用地面、电缆和卫星进行覆盖,声音质量达CD水平,可工作于不同的波段(VHF～L波段),可单频网运行,节约频谱。是多媒体广播,既可传送声音节目,又有大量的数据率可用于数据业。

(4)世广卫星数字声广播(Worldspace)

作用范围大——三颗星可覆盖整个南半球。波束多、信道多——每颗卫星有3个波束,每个波束可有96个基本信道。

我国于1984年4月发射331东方红2号试验通信卫星,进行了广播电视节目的传输试验。从1985年开始,我国正式通过租用国际通信卫星向全国传送中央电视台的节目,开始了卫星广播电视的新纪元,在中国广播电视史上写下了光辉的一页。通信卫星在广播电视中的应用,从根本上解决了我国广播电视节目过去完全依赖传统的地面无线传输方式(微波、差转、短波等)的困惑。

“九五”期间,我国卫星技术运用取得了跨越式发展,中央和全国31个省(区、市)广播影视节目全部实现了卫星传送,其中多数省份采用了数字压缩技术,扩大了中央和省级节目的覆盖面,提高了覆盖质量。同时进行了Ku-FSS(固定卫星业务)频段的数字压缩卫星直播(DTH)技术试验,为下一步开展Ku-BSS广播影视直播卫星业务奠定了基础。在国际电联(BSS)卫星广播业务重新规划中,我国争取到了东经62度、92.2度、122度、134度(62°E、92.2°E、122°E、134°E)4个轨位、8个波束和96个频道的Ku频段卫星轨道和频谱资源。

我国卫星广播电视应用的领域越来越广,技术上也得到了长足的进步,并已跻身到世界上应用卫星数字压缩技术传送广播电视节目的先进行列。卫星在我国广播电视传送中的广泛应用,大大提高了各地转播中央和省级广播电视节目信号源的质量,对迅速扩大广播和电视的人口覆盖率、提高节目传送质量做出了突出贡献。