广播电视卫星地面站

编码复用/调制系统

    MPEG-2/DVB-S 编码 / 调制设备由信源编码和复用系统和卫星信道调制系统组成，其功能组成如图下图所示。

编码复用

    节目编码应符合国家标准 GB/T 17975.1-2000 ，以保证与接收机兼容。对于编码复合用系统得具体需求如下：

•  优质的图像质量，上星的节目在接收后需要再分配，按照国家标准图像信杂比（加权）需要大于 56dB 。音频的音频信杂比（加权）需要大于 70dB 。图像质量直接影响到收视率，因此我们在选择编码器时在考虑其他技术参数的同时，还对编码图像质量进行了认真的对比。

•  精确的码率输出，由于在接收过程中符号率的准确是正常接收的必要条件，因此需要编码复用系统可以输出准确的码流速率，同时系统定时要精确。并且能够控制编码器的输出码率以保证进入卫星的带限信道不溢出。

•  较强的扩展性和可升级性，对于整个系统都应该考虑到未来的需求和系统升级的需要。

•  方便操作和插入 PSI 信息。

•  可靠性，基于系统可靠性的考虑编码复用系统也需要高可靠性，同时按照国家标准的要求将系统配置成 1 ： 1 的热备份系统。

卫星调制

    卫星信道是一个比较典型的带限和非线性的恒参信道，发送端和接收端的中频滤波器使得信道的通频带具有带限特性，发射设备ＨＰＡ和卫星转发器中的 TWTA 都是非线性元件，他们的输入、输出都是非线性，而且具有幅度／相位（ＡＭ／ＰＭ）转换效应，即当输入信号幅度变化时，能够转化成输出信号的相位变化。星－地传输的主要部分为自由空间，基本上属于恒参信道，信道上引入的噪声基本上是白高斯噪声。

    卫星通信系统中，对数字调制方式的要求如下：

•  由于卫星信道的非线性和ＡＭ／ＰＭ效应，要求调之后的波形尽量具有等幅包络特点，一般采用幅度恒定的数字调制方式。

•  选择尽量少占用射频频带，又抗衰落和多径干扰性能强的调制技术，

地面引接系统

　　由于地面站的发射系统工作时射频发射功率巨大，可能对周围的人员、电子设备产生伤害和干扰。同时地面站的电子系统对于电磁干扰敏感，尤其是接收部分，如果设计在市内受到的干扰相当严重。因此一般地面站的发射部分选择在城市的郊区，同时利用地形因素阻断城市和地面站之间的干扰。地面站引接系统需要穿越长距离的城区和野外，遭到人为和自然灾害破坏的可能性较大，根据国家对广播电视系统的要求，一般采用多条备份线路，以保证在发生以为破坏时信号能够送达地面站。采用N条光纤＋N条微波的冗余传输方案。     

射频发射系统

　　按照广电总局的要求， 广播电视卫星地面站需要配置大功率高功放，同时配置卫星干扰监测系统，上行系统同时应配置成1＋1或N＋1备份系统。射频发射系统包括上变频器、发射波合成器（可选）、高功率放大器。

    上变频器将来自调制器的已调中频载波ω 0 与本振频率混频，把中频变换到卫星上行频率ω u 上。

    目前，地面站中广泛采用的高功率放大器有速调管放大器（ KPA, Klystron Power Amplifier ），行波管放大器（ TWTA, Traveling Wave Tube Amplifier ），以及固态功率放大器（ SSPA ， Solid State Power Amplifier ）。

    KPA 的优点是输出功率大，可达数千瓦至十几千万；效率高 30% ；性能稳定可靠、成本低、电源简单；缺点是带宽比较窄，一般小于 100MHz 。适合于广播电视地面站系统。TWTA 的特点是具有较宽的带宽，可以覆盖 6GHz 的发射频段的整个 500MHz 带宽，不需要外部调谐。

    TWTA 结构紧凑，增益高，使用方便，上限输出功率一般在 50W- 800W ；其缺点是效率低（ 10% - 15% ）、成本高、电源复杂。

    SSPA 用的功放管是砷化镓场效应管（ GaAs EFT, Gallium Arsenide Field Effect Transistor ）其优点是性能稳定可靠、瞬间带宽宽、体积小、寿命长、电源简单经济。通常， SSPA 以增益为 6dB – 10dB 、上限输出功率为 3W – 10W 的单元电路为模块，更高的增益和功率输出将由多个基本模块组合而成。现代 KPA 的可靠性又有了近一步的提高，同时不需要定期更换速调管等维护。

天线系统

    地面站天线系统包括天线、馈源和自动跟踪系统。天线系统是地面站射频信号输出和输入信号通道，是决定地面站通信质量和容量的关键设备。

天线系统的主要技术要求：

高的定向增益

    系统需要将射频信号能量聚焦成一个窄波束，以提供足够的上行功率和下行灵敏度。天线的主瓣波束需要足够窄，同时旁瓣电平需要足够低以防止对临近卫星的干扰，同时降低接收时的噪声干扰。

高的机械加工精度

    抛物面天线的半功率点波束宽度：

    θ≈ 70 λ /D

    对于 9 米天线θ为 0.39 °天线的指向精度应为其波束宽度的 1/10 ，则 9 米天线的指向误差不超过 0.039°。

跟踪伺服系统性能

    地面站天线需要可以进行 2 个方向的运动水平和俯仰的运动，为保证地面站选择卫星的灵活性需要在水平方向上的可旋转范围 90 °。俯仰角可旋转范围 90 °，以保证暴风天气情况下，天线可以锁定到天顶位置，以保证天线安全。

馈源系统

    馈源系统需要将由波导传送的高功率电磁波高效率的辐射出去，信号极化。同时，需要接收卫星下行信号，分离极化信号。微波系统使用的主要馈源系统是喇叭馈源，可以进行混合模激励的高效波纹圆锥喇叭被地面站广泛运用，这样的馈源适用于双极化系统同时提供更高的带宽，更小的旁瓣干扰。在喇叭馈源后连接正交模接头组件（ OMJ ）和正交模变换器（ OMT ）组成的正交极化系统，用来分离两种线性极化信号。