電視廣播衛(wèi)星一般由星體、轉(zhuǎn)發(fā)器及其接收與發(fā)射天線、太陽能電源系統(tǒng)、姿態(tài)控制與軌道控制系統(tǒng)、遙測與遙控系統(tǒng)等部分組成。其中星體是整個衛(wèi)星的骨架;轉(zhuǎn)發(fā)器及其天線是電視廣播衛(wèi)星的核心;其它部分則提供一些必要的輔助功能,以保證轉(zhuǎn)發(fā)器可靠工作。衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器作為空間中繼站,具有很強的轉(zhuǎn)發(fā)電視廣播信號的能力。它其實就是一部高靈敏度、寬頻帶和大(中)功率的收發(fā)信機,以附加噪聲和失真來實現(xiàn)電視廣播信號的放大、變頻及轉(zhuǎn)發(fā),它在將地球站發(fā)射上來的電視廣播信號用星上天線接收之后,經(jīng)過一些必要的簡單處理,再經(jīng)星上天線轉(zhuǎn)發(fā)給地面上指定的覆蓋接收區(qū)域。轉(zhuǎn)發(fā)器性能的好壞是決定衛(wèi)星電視廣播質(zhì)量的關(guān)鍵。
電視廣播衛(wèi)星使用無線電波來傳送電視信號,這些電波信號的參數(shù)主要有下行頻率、EIRP、極化方式、符碼率和前向糾錯FEC等。
國際電信聯(lián)盟(ITU)和世界無線電行政大會對電視廣播衛(wèi)星的下行頻率有著明確的規(guī)定,主要應(yīng)用在L、C、Ku、Ka波段。其中,L波段(1GHz 左右)主要用于軍事通信、移動通信和電視廣播節(jié)目傳輸業(yè)務(wù);C波段(3GHz~6GHz)應(yīng)用歷史長、技術(shù)成熟,因而應(yīng)用廣泛,它主要用于地面微波通信和衛(wèi)星通信,電視信號同樣作為通信信號的一種來傳輸;Ku波段(11~14GHz)的應(yīng)用也十分廣泛,這一頻段主要用于通信和電視廣播傳輸業(yè)務(wù),由于該頻段遠離地面無線電中繼頻段,因而衛(wèi)星電視地球站與地面微波中繼站之間同頻段信號的干擾問題比較少發(fā)生,同時因為該頻段波長短,天線增益高,因此降低了接收系統(tǒng)的成本,非常適用于電視廣播節(jié)目的傳輸業(yè)務(wù);而Ka波段(20~30GHz)雖然電波傳輸損耗大,特別受雨及大氣中的水汽凝結(jié)物的影響嚴(yán)重,但由于可用頻帶寬,仍然受到許多國家重視,投入了很多資金開發(fā)。目前的衛(wèi)星數(shù)字電視廣播主要使用C波段和Ku波段,其中C波段上行頻率是6GHz,下行頻率是4GHz,帶寬500MHz;而Ku波段上行頻率為14GHz,下行頻率為12GHz,帶寬已由800MHz得到進一步擴展。兩個波段各有其自身的特點:C波段受雨衰的影響小,通信質(zhì)量穩(wěn)定;而Ku波段天線增益高,受雨衰的影響則相對于C波段來說要大一些。
平板天線
除了傳統(tǒng)的拋物面天線之外,我們還可以使用平板天線來接收衛(wèi)星電視廣播信號。拋物面天線是采用一次或兩次反射來進行接收的天線,而平板天線則是直接接收的天線,而平板天線則是直接接收的天線,前者的天線面起到反射電波信號的作用,而后者的天線面就是直接接收的天線,兩者有著本質(zhì)的不同。平板天線通常采用微帶電路技術(shù),將高頻頭隱藏在天線內(nèi)部,目前有振子式和縫隙式等幾種,它的特點是體積小、重量輕、風(fēng)阻小、安裝使用方便。
技術(shù)指標(biāo)
要衡量一副天線是好是壞,需要根據(jù)一些技術(shù)指標(biāo)來決定,接收天線的主要技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)大致包括有:增益、方向性、頻帶寬度和幅頻特性等。
增益
天線增益表示天線在特定方向接收信號的能力,它與天線的方向性和效率有關(guān),增益數(shù)值越大則天線的方向性越強,天線效率越高。而同一副天線,當(dāng)工作的頻率越高時,其增益也就越大;同樣的天線,口徑越大,增益數(shù)也就越大??梢哉f,在同等條件下,增益越高的天線接收效果也就越好,當(dāng)然一鍋雙星等特殊應(yīng)用場合除外。
方向性
天線的方向性指的是天線在面對不同方向時表現(xiàn)出的不同增益,即天線是否對某個角度過來的信號特別的靈敏。衛(wèi)星接收天線在對來自空間中不同方向而強度相同的電波信號進行接收時,其相對接收能力也不盡相同。通常用方向性圖、方向系數(shù)等表示天線的方向性。由于在水平和垂直兩個平面上的接收能力不同,因此要表示一副天線的方向性時,需要有其水平面和垂直面兩個方向圖才行。我們將在水平面上輻射與接收無方向的天線稱為全向天線,有一個或多個方向的天線稱為定向天線。全向天線由于其無方向性,所以多用在點對多點通信的中心臺如電視發(fā)射臺。而定向天線由于具有輻射或接收方向,因此能量集中,增益相對全向天線要高,適合于遠距離點對點通信如衛(wèi)視接收,同時由于其具有方向性,抗干擾能力比較強。
頻帶寬度、幅頻特性
任何接收天線都是需要工作在一定的頻率范圍內(nèi)。我們規(guī)定天線輸送到饋線的功率下降到輸出功率的一半時,所對應(yīng)的頻率范圍稱為天線的頻帶寬度。在此頻帶寬度內(nèi),天線的各種技術(shù)參數(shù)指標(biāo)(增益、方向性等)其中保持不變。而接收天線對信號增益隨頻率變化的關(guān)系則稱為天線的幅頻特性。即使頻帶寬度很寬,如果接收天線的幅頻特性不好,那么在某些頻點工作時天線一樣不一定好用。所以接收衛(wèi)星電視廣播信號要求接收天線應(yīng)該具有高增益、率、寬頻帶、幅頻特性好等特性。