文 何偉鋒 李偉

浙江桐鄉(xiāng)市廣播電視臺

直播衛(wèi)星是指通過衛(wèi)星將視像、圖文和聲音等節(jié)目進(jìn)行點(diǎn)對面的廣播，接收者只需要使用小型衛(wèi)星接收天線，即可收到來自衛(wèi)星的電視或廣播節(jié)目。

作為衛(wèi)星接收機(jī)的使用者和衛(wèi)視直播產(chǎn)業(yè)的從業(yè)者來說，有必要了解在接收衛(wèi)星電視前應(yīng)查閱與了解哪些資料，了解衛(wèi)星的基本性能、衛(wèi)星場強(qiáng)圖、接收衛(wèi)星的相關(guān)參數(shù)、波束覆蓋，以及根據(jù)這些資料如何選擇接收天線的尺寸和接收機(jī)等，通過對此相關(guān)介紹，希望能給予大家一些幫助。

1 衛(wèi)星的主要性能

了解相關(guān)衛(wèi)星的主要情況，對于初次接收某顆衛(wèi)星或某顆新衛(wèi)星尤為重要。下面就“鑫諾三號”衛(wèi)星為例介紹一下衛(wèi)星名稱、衛(wèi)星型號、服務(wù)壽命、軌道位置、定點(diǎn)精度、覆蓋范圍、轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)目、行波管放大器功率、等效全向輻射功率、下行頻率范圍、頻道帶寬等。

衛(wèi)星裝載轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量及功率非常重要?，F(xiàn)在大型衛(wèi)星平臺都有很大的容量，均可負(fù)載多個(gè)C波段或2Ku波段的轉(zhuǎn)發(fā)器，或者更多。衛(wèi)星上行波管放大器功率越大，其發(fā)射功率越大，地面的場強(qiáng)覆蓋也越強(qiáng)，地面相應(yīng)接收天線的尺寸要求也就越小。轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)目越多，意味著衛(wèi)星傳送的節(jié)目數(shù)量也就越多，當(dāng)然這也與帶寬有很大關(guān)系?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬一般為36MHz，而早期的轉(zhuǎn)發(fā)器則多為27MHz，Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬一般為54MHz，也有更寬的，如72MHz，當(dāng)然也有36 MHz。一個(gè)72MHz的轉(zhuǎn)發(fā)器顯然是相當(dāng)于兩個(gè)36MHz的轉(zhuǎn)發(fā)器容量，所以對于轉(zhuǎn)發(fā)器不能只看其數(shù)量，而是看其所占的總帶寬，這又涉及到了下行頻率問題。帶寬越大，相應(yīng)的下行頻率范圍也就越寬。

鑫諾三號衛(wèi)星主要性能參數(shù)如下：

設(shè)計(jì)制造：中國空間技術(shù)研究院。

衛(wèi)星平臺：東方紅三號。

發(fā)射時(shí)間：2007年5月。

設(shè)計(jì)壽命：8年。

軌道位置：125°E。

穩(wěn)定方式：三軸穩(wěn)定。

有效載荷：10×36MHz

C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器。

覆蓋范圍：中國及周邊國家和地區(qū)。

衛(wèi)星EIRP：中國國土≥40dBW。

東南亞等周邊國家和地區(qū)≥36dBW。

2 衛(wèi)星場強(qiáng)圖的作用

每一顆廣播通信衛(wèi)星都有一個(gè)場強(qiáng)圖，它提供了這顆衛(wèi)星有效的覆蓋范圍，以及衛(wèi)星在某地的落地場強(qiáng)值（等效全向輻射功率），可以根據(jù)這個(gè)數(shù)值計(jì)算當(dāng)?shù)亟邮沾诵l(wèi)星所需天線的尺寸。顯然場強(qiáng)值越大，接收所需的天線尺寸就越小。

3 波束覆蓋

有時(shí)參數(shù)表上提供了一組新參數(shù)，對照場強(qiáng)圖判斷，在本地可以收到。但實(shí)際上無論怎樣調(diào)整天線，都無法接收到，這其中最可能的原因是這個(gè)下行信號并不覆蓋本地。這些都是衛(wèi)星上有不同的下行波束造成的，而一般的網(wǎng)站只提供一個(gè)衛(wèi)星場強(qiáng)圖，也很少標(biāo)出某個(gè)參數(shù)是屬于哪一個(gè)下行波束，才造成這種現(xiàn)象。

廣播衛(wèi)星一般情況下只有一個(gè)完整的面波束覆蓋，但有些衛(wèi)星——如一些區(qū)域性衛(wèi)星或國際衛(wèi)星采用點(diǎn)波束。如新天-6衛(wèi)星的覆蓋面很大，見圖1所示，用面波束很難全面覆蓋。即使能覆蓋，其邊緣地區(qū)的落地場強(qiáng)值也會(huì)很小，況且有些地方是無須覆蓋的，如大片的海洋。這種情況下，就不如用多個(gè)點(diǎn)波束進(jìn)行個(gè)別地區(qū)的有效覆蓋，這樣場強(qiáng)值還會(huì)高一些，這就是衛(wèi)星上有多個(gè)波束的由來。當(dāng)然，一個(gè)波束只能采用一定的頻點(diǎn)（轉(zhuǎn)發(fā)器）下行，不可能所有的轉(zhuǎn)發(fā)器用于同一波束。當(dāng)然還有一些機(jī)動(dòng)波束，它可以根據(jù)實(shí)際需要，機(jī)動(dòng)地覆蓋到某一個(gè)地區(qū)。

當(dāng)年的“亞洲一號”就是有南北兩個(gè)波束。我們一般只能接收到北波束的節(jié)目，即水平極化的節(jié)目。而南波束的節(jié)目（垂直極化）則接收不到。當(dāng)然處于兩個(gè)波束交叉覆蓋的地區(qū)，兩個(gè)極化的節(jié)目都能收到，但這肯定也是覆蓋區(qū)的邊緣地帶。直至“亞洲三S”升空，這種尷尬局面才結(jié)束。

圖1 新天-6波束覆蓋圖

4 接收衛(wèi)星的相關(guān)參數(shù)

轉(zhuǎn)發(fā)器是衛(wèi)星的核心有效載荷。地面衛(wèi)星發(fā)射站將信號接收，經(jīng)變頻后再發(fā)射至地面，這就是我們所說的下行頻率。此信號經(jīng)地面接收天線的拋物面反射，會(huì)聚后經(jīng)高頻頭放大變頻后生成第一中頻950～2150MHz，通過電纜送至接收機(jī)內(nèi)解調(diào)。上行與下行信號極化相反，如上行是水平極化，則下行是垂直極化，上行是右旋極化，下行則為左旋極化。下行頻率C波段是4GHz信號，上行是6 GHz，Ku波段下行是11～12GHz信號，上行是17～18GHz，具體漸進(jìn)：C波段3.7-4.2GHz（現(xiàn)擴(kuò)展至3.4-4.2GHz），Ku波段10.7-12.75GHz。通常一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬是36MHz，保護(hù)隔離4MHz，即早期的C波段3.7-4.2GHz范圍內(nèi)最多安排12個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，加之極化復(fù)用，共可容納24個(gè)36MHz標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)發(fā)器?，F(xiàn)在低端擴(kuò)展至3.4GHz，C波段共可容納40個(gè)36MHz標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)發(fā)器。除此之外，轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬還有27MHz、54MHz、72MHz等規(guī)格，當(dāng)然還有一些其它非標(biāo)的規(guī)格。

5 下行頻率、符碼率、前向糾錯(cuò)與轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬

一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器上安排多少節(jié)目、采用幾個(gè)頻點(diǎn)、用多大的符碼率和前向糾錯(cuò)值（FEC），這些都與轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬有直接關(guān)系。一般情況下，轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬越大，所傳送的節(jié)目就越多；一個(gè)節(jié)目所采用的符碼率越大，它所占的帶寬也就越大，圖像質(zhì)量也就越好；在帶寬和符碼率一定的情況下，采用較大的FEC可以傳送更多的節(jié)目；采用FEC 數(shù)值較大的節(jié)目，較采用FEC數(shù)值較小的節(jié)目，在信號一定的情況下較難收視。在轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬一定的情況下，采用多路單載波比采用單路單載波可傳送更多的節(jié)目，且傳送效率和圖像質(zhì)量較高。

要通過衛(wèi)星傳送節(jié)目，必須租用衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器。租用轉(zhuǎn)發(fā)器是以帶寬為單位，在模擬節(jié)目時(shí)代，一個(gè)節(jié)目要占用一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬，所以最少租用一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。為了節(jié)約費(fèi)用，在模擬節(jié)目時(shí)代也有兩套節(jié)目合租一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的，如當(dāng)時(shí)的云南和貴州臺，西藏和明珠臺，都是合租一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器、分時(shí)段播出的。在數(shù)字節(jié)目時(shí)代則大不相同，一個(gè)節(jié)目經(jīng)數(shù)字壓縮后僅占用很小的帶寬，傳送一套節(jié)目則只需租用一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的部分帶寬就可以了，大大節(jié)約了上星的費(fèi)用。

傳送數(shù)字節(jié)目的方式有兩種：一種稱之為單路單載波，一種稱之為多路單載波。前者可在一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器中每個(gè)載波（下行頻率）傳送一套節(jié)目，適合于不同地點(diǎn)的上星節(jié)目（如各省衛(wèi)視）；后者在一個(gè)載波中傳送多套節(jié)目，適合上星節(jié)目在同一地點(diǎn)（如央視上星節(jié)目等）。這種方式轉(zhuǎn)發(fā)器的利用率最高，如果采用動(dòng)態(tài)碼率，可以取得很好的效果，是最值得推薦的一種。

在我國的上星節(jié)目中，一個(gè)36MHz的C波段轉(zhuǎn)發(fā)器一般傳送5套數(shù)字節(jié)目，符碼率為4420kbit/s、FEC=3/4，這樣的標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到演播室級的水平。如果減小碼率，還可以傳更多的節(jié)目。同樣一個(gè)36MHz 的C波段轉(zhuǎn)發(fā)器，如果采用MCPC方式，如“亞太六號”上的新疆臺或央視免費(fèi)臺，至少可以傳送6～8套數(shù)字節(jié)目，畫面質(zhì)量還相當(dāng)不錯(cuò)。