数字电视传输设备(系统)安装与维护(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:韩广兴

出版社:电子工业出版社

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数字电视传输设备(系统)安装与维护

数字电视传输设备(系统)安装与维护试读:

前言

随着全球数字化、网络化和信息化的发展,广播电视及传输系统的数字化,我国社会掀起了数字化革命的新浪潮。这对整个信息产业乃至国民经济产生了巨大的影响。

数字电视系统正在不断地发展和完善。随着数字技术的推广和普及,数字电视产业无论是从技术层面还是从应用层面都将成为广播电视领域不可忽视的主导力量。

前端的数字高清电视设备、传输系统中的光缆传输设备、终端的数字电视接收及播放设备等都将得到迅速的发展和普及。毋庸置疑,数字电视系统的发展需要大批技能型专业技术人员,迅速培养数字电视专业技术人才,满足社会需求,成为教育部门的首要任务。

本书是主要以教授数字电视传输设备(系统)安装与维护技能为目的的专业技能培训教材。为应对目前知识技能更新变化快的特点,本书在编写内容和编写形式上做了较大的调整和突破。本书强调技能学习的实用性、便捷性和时效性。本书在内容和编排上下了很大的功夫,结合国家职业资格认证、数码维修工程师考核认证的专业考核规范,对数字电视行业需要的相关技能进行整理,并将其融入实际的应用案例中,力求让读者能够学到有用的东西,并能够学以致用。

在结构编排上,本书采用项目式教学理念,以项目为引导,通过任务驱动完成学习和训练。本书根据行业特点将数字电视传输系统中的实用知识技能进行归纳,按岗位特征进行项目模块的划分,然后在项目模块中设置任务驱动,让读者在学习中实践,在实践中锻炼,在案例中丰富实践经验。

在内容选取上,本书对数字电视应用知识和技能进行了充分的准备和认真的筛选,尽可能以目前社会上的岗位需求作为本书的目标,力求能够让读者从书中学到实用、有用的东西。因此本书所选取的内容均来源于实际的工作。这样,读者从书中可以直接学习工作中的实际案例,非常有针对性,确保学习完本书就能够应对实际的工作。

为了达到良好的学习效果,本书在表现形式方面更加多样。本书设置有【图文讲解】、【提示】、【资料链接】及【图解演示】4个模块。知识技能根据其技术难度和特色选择恰当的表现方式,同时将“图解”、“图表”、“图注”等多种表现形式融入知识技能的讲解中,更加生动、形象。

在编写力量上,本书依托数码维修工程师鉴定指导中心组织编写,参加编写的人员均参与过国家职业资格标准及数码维修工程师认证资格的制定和试题库开发等工作,对电工电子的相关行业标准非常熟悉,并且在图书编写方面都有非常丰富的经验。此外,本书的编写还吸纳了行业各领域的专家技师参与,确保了本书的正确性和权威性,力求本书兼具知识讲述、技能传授和资料查询的多重功能。

参加本书编写工作的有:韩广兴、韩雪涛、吴瑛、梁明、宋明芳、张丽梅、王丹、王露君、王冠骅、马楠、宋永欣、孙涛、韩雪冬、张湘萍、吴玮、唐秀鸯、吴鹏飞、高瑞征、吴惠英、周洋等。

读者通过学习与实践还可参加相关资质的国家职业资格或工程师资格认证考核,获得相应等级的国家职业资格或数码维修工程师资格证书。如果读者在学习和考核认证方面有什么问题,可通过以下方式与我们联系。

数码维修工程师鉴定指导中心

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邮编:300384编 者项目一认识数字电视传输设备(系统)

数字电视传输系统最主要的特点是传输数字电视节目,即采用数字调制的方式传送数字视频图像和数字伴音信号。图1-1所示为数字电视信号的基本传输方式。图1-1 数字电视信号的基本传输方式

可以看到,目前数字电视节目的传输方式有以下4种。(1)卫星传输方式:数字卫星广播系统。(2)有线传输方式:数字有线传输系统。(3)地面传输方式:数字电视广播系统。(4)网络传输方式:宽带网络传输系统。

用户终端可以接收4种传输系统的数字信号。用户可以方便地观看卫星直播的电视节目,也可以通过数字有线电视系统欣赏数字电视节目,还可以通过互联网获得各种信息,其中也包括数字电视节目。这些分系统的成熟为“三网合一”提供了技术上的可能性。任务模块1.1 了解数字有线电视系统的基本组成

一般来说,利用有线传输系统传输数字电视节目的方式称为数字有线电视系统。它主要由有线电视播控中心(有线电视前端系统)、传输通道(传输系统)和用户终端等部分构成。

图文讲解

数字有线电视系统如图1-2所示。有线电视中心(前端系统)将多路数字电视节目混合后,经同轴电缆或光缆传输系统,将信号送到用户终端(终端系统)。图1-2 数字有线电视系统

数字有线信号的编码处理过程如图1-3所示,它包括信源编码、数据扰乱、RS编码、卷积交织、字节到符号的转换、差分编码、基带整形、QAM调制等部分。QAM调制后的中频信号再经变频器变成射频信号(RF),然后进行有线传输。图1-3 数字有线信号的编码处理过程新知讲解1.1.1 了解数字有线电视的前端系统

数字有线电视的前端系统主要是指设置在有线电视中心的设备和系统中,用以处理需要分配的由天线接收的各种无线信号和自办节目信号的设备部分,它包括信源、编码、数据压缩和数字调制系统,以及天线放大器、解调器、调制器、混合器、光发射机等。

前端系统的功能是接收信号、制作电视节目和处理各种信号。它是有线电视系统的核心。

目前,我国正在加快数字化电视的进程,有线数字电视系统已完成在大城市的普及,正在中、小城市普及。数字有线电视系统多采用光纤和同轴电缆混合传输系统。

图文讲解

有线数字电视前端如图1-4所示。图1-4 有线数字电视前端

对于模拟电视信号,均要采用A/D变换器和数字编码压缩技术进行处理。例如,摄像、录像节目等将模拟视频、音频信号用MPEG-2编码压缩器转换成数据流(TS);如果是卫星模拟电视信号,从卫星接收机输出的视频、音频信号同样需要MPEG-2编码压缩器转换成数据流,多路数据流经数字多路复用器混合成MPEG-2码流,然后再采用QAM(Quadrature Amplitude Modulation)调制,输出中频信号再上变频到电视频道。对于接收卫星数字电视,经过高频头下变频后送入QPSK-QAM(QSPK,Quadrature Phase Shift Keying)调制转换器,将卫星的QPSK的调制信号转换为QAM的数字调制信号,再通过上变频器上变频到电视频道。多路电视频道经混合后送入光发射机或传输系统。新知讲解1.1.2 了解数字有线电视的传输系统

数字有线电视的传输系统是一个传输网,主要是把前端接收、处理、混合后的电视信号传到用户分配系统的一系列传输设备,主要有各种类型的干线放大器、干线电缆、光放大器、光缆,还包括多路微波分配系统等。

图文讲解

图1-5所示为采用同轴电缆作为传输媒介的有线电视网络,其干线传输系统一般采用树枝形网络结构。树枝形网络结构类似于树的形状,树干是系统中的干线部分,树枝即分出的支线、接入线部分。图1-5 采用同轴电缆作为传输媒介的有线电视网络

可以看出,同轴电缆传输系统是由多级干线放大器通过同轴电缆级联构成,其中由桥接放大器分出几路支线信号传输到用户接入系统。干线放大器在传输系统中的主要作用是对信号进行放大,以补偿干线电缆的损耗,使传输线路进一步延伸。由于干线放大器均安装在室外,其供电采用低压交流电通过同轴电缆馈电的供电方式,因此,在传输系统中还包括电源供给器和电源插入器等设备。

对于中型有线电视网络,其干线半径为1~3km的范围,宜采用邻频传输系统,分为单向、双向传输两种方式。干线放大器根据需要选择单向、双向放大器,对电缆的斜率补偿和温度补偿要求不是很高。

对于大型有线电视网络,其干线半径大于3km,通常采用邻频传输系统,分为单向、双向传输两种方式。由于网络大、传输距离远,在干线传输中主要是尽量减少传输失真,也就是在保证信号电平的基础上,抑制信号中的非线性失真。在实际设计和调试中,要做好干线电缆的斜率补偿和温度补偿,稳定放大器的输入、输出电平,采用具有ALC或具有AGC、ASC功能的放大器。在前端应加有导频信号发生器。

资料链接

干线放大器、桥接放大器及双向放大器如图1-6所示。图1-6 干线放大器、桥接放大器及双向放大器

1.有线传输分配系统的构成

有线电视网络中与用户最接近、分布最广泛的部分,即用户分配网系统,它将来自传输系统的信号通过支干线、延长放大器等送入用户分配网络,并均匀地分给各用户端,使各用户的电视机得到合适的电平信号。在HFC网络中也是使用同轴电缆最多的部分。

图文讲解

如图1-7所示,用户分配网系统实际上是一个信号有线分配网络,由有源器件延长放大器、分配放大器、无源器件分配器、分支器、终端盒及电缆等组成。图1-7 分配系统结构示意图

在用户分配网中,分支、分配线路多采用星形呈放射状分布,其特点是线路短,放大器少,覆盖效率高,经济合理。

对于建筑物内用户分配网络的结构存在着两种方式:一种是串接单元(也称串联单元)的分配方式;另一种是分支器分配方式。串接单元分配方式如图1-8所示,它是在每一层的每一间的同一位置上装有串接分支板,同轴电缆可以从上到下将它们串接起来,在最后一个单元安装终端板(内装75Ω终端电阻),以防反射的产生。这种结构不需要横向走线(除顶层分配线以外),同轴电缆用量少,费用低,安装容易,适用于楼房预埋安装。其缺点是:灵活性差,维修麻烦,管理不便,一户发生故障就会影响其他用户的收视,特别是现在住户装修房屋增多,更容易引发故障。同时,由于需要较高的电平,串接单元数量一般不应超过6个,因而只在早期系统中应用较多。

分支器分配方式是现在有线广播电视网络通常采用的方式,如图1-9所示。它可在一路支线电缆中串接多个分支器(根据需要串接一、二、三、四分支器),由分支器输出端通过同轴电缆接至用户终端盒。其优点是各用户之间隔离好,互不影响。同时在设计时选用各种档次分支损耗的分支器,可使各用户电平趋于一致。另外,维修和管理也比较方便。

2.户外用户分配网络的构成

用户分配网要依据技术指标要求,计算设计放大器工作状态、用户分配网系统电平,合理选择设备和部件,向用户提供优质稳定的输出信号。用户分配网系统的设计工作包括户外用户分配网和户内用户分配网两部分。所谓户外用户分配网即楼与楼、建筑物与建筑物之间的分配网。户内网络即信号进入建筑物内以后将信号分配到各个房间或住户。户外分配网在技术内容上与同轴电缆干线传输系统有某些相似之处,也需要根据分配到的指标(C/N、CTB等)进行计算,计算的方法是相似的。不同之处在于分配放大器或延长放大器的指标与干线放大器不同,作用也不同。图1-8 串接单元分配方式图1-9 分支器分配方式

用户分配网的信号来自干线传输网络的接入点。所谓接入点,对大、中型系统而言,可能是干线分支口或光接收机输出口,对小型系统而言,则是前端。要将信号分配到所覆盖的区域,最好采用星形辐射状分布,使串联的延长放大器最少,一般延长放大器不能超过两级。

图文讲解

如图1-10所示,在用户分配网络中,星形分布是一种常见的网络分布形式。图1-10 用户分配网络分布形式

在实际工程中,要根据施工地区建筑物及用户分布位置、线路布置绘制平面路由及系统结构框图。设计图纸上应标明接入点及线路走向,电缆型号、规格、长度,分支(配)器规格,延长放大器位置等。然后,根据图纸进行计算设计,将确定选用设备的型号、规格、主要部位的电平值等内容标注在图纸上,作为用户分配网安装的依据。某一住宅区的户外用户分配网设计图如图1-11所示。图1-11 户外用户分配网设计图新知讲解1.1.3 了解数字有线电视的终端系统

数字有线电视的终端系统是有线电视系统的最后部分。它直接将来自干线传输系统的信号,分配传送到各家各户的电视机,它包括光接收机、线路延长放大器、分配放大器、分支器、分配器、电缆、用户终端等(其中光接收机、线路延长放大器及分配放大器等在有些系统中被划分在传输子系统中)。

目前,国家正在实施三网合一的工程。即将有线电视网、宽带互联网和电信网合为一体。因此,数字电视接收机、数字电视接收机顶盒及计算机都成为网络终端系统的设备。

1.数字电视接收机

数字电视接收机的基本结构和信号处理过程如图1-12所示。它可以分别接收地面数字广播、卫星广播和数字有线电视3种传输信号。这3种信号的信道解码方式虽然不同,但都已标准化。对于地面广播,采用的是正交频分复用(OFDM)方式;对于卫星广播,采用的是正交(四相)相移键控(QPSK)方式;对于数字有线电视,采用的是正交调幅(QAM)方式。信道解调后分别采用前向误码校正(FEC)的里德—所罗门(RS)码,对误码进行校正处理。由于这3种广播形式的信源编码都采用MPEG2标准,所以用MPEG2解码器将其还原MPEG2编码前的数字音/视频信号,数字视频信号由视频解码器还原成驱动显示器的RGB信号。实时操作系统(OS)利用数据总线对数字音/视频信号进行控制。另外,利用DVD解码器可接收DVD方式(如DVD视盘机或DVD-ROM等)的数字音/视频信号,利用通信控制接口可接收计算机和电话线路输出的按MPEG2标准传送的数字音/视频信号。这样将通信、广播和计算机三者合一的数字电视机是一个综合的信息处理终端,这是数字化带来的好处,也是数字电视发展的趋势。图1-12 数字电视接收机的基本结构和信号处理过程

图文讲解

图1-13所示为高清数字电视机(HDTV)的电路结构框图,它主要是由图像显示驱动电路、TV信号处理器芯片(又称为内核媒体引擎)、音频解码和处理、视频解码和处理、调谐器、接口电路和电源等模块构成。图1-13 高清数字电视机(HDTV)的电路结构框图

TV信号处理芯片是整个电视机的核心电路,它包括数字音频、视频信号的处理、微处理器。它可以处理各种信号源的音频和视频信号,来自天线和有线的电视信号经过各自的调谐器解出视频信号经视频放大器和A/D变换器送到TV信号处理芯片,来自外部音频和视频输入接口的信号经解码器也送到TV信号处理芯片,还有来自网络、USB、1394、HDMI等接口的数字音频视频信号也可以送到TV信号处理芯片,在芯片内进行切换和处理,经处理后形成显示驱动信号LVDS(低压差动信号),再送往显示器。显示器可采用多种方式,即投影(DLP)方式、液晶显示屏(LCD)方式及等离子(PDP)方式。地面数字电视接收调谐器和有线数字电视接收调谐器都是包含音频和视频解调的一体化调谐器,它除了输出视频突袭那个信号外,还有立体声音频信号,音频信号送到音频处理系统进行切换和处理。

2.数字电视机顶盒

1)数字电视机顶盒的功能特点

目前数字电视信号的传输方式很多,有地面传输方式、卫星转播方式、有线传输方式、网络传输方式、移动通信传输方式等,每种方式中对信号的处理(调制)方式不同,其调谐器和解调电路的结构是不同的。如果电视机能适应各种传输的信号,就必须设置多种调谐器和解调电路,这样会大大增加电视机的成本,针对不同的节目源制成的单一的调谐器和解调电路,再与电视显示器配合,是一种比较理想的配置方式。这个调谐解调数字电视信号的独立装置就是机顶盒。

数字电视机顶盒实际上是接收数字电视节目的前端电路。市场上流行的有数字卫星电视机顶盒、数字有线电视机顶盒、数字电视(地面)接收机顶盒,还有网络接收机顶盒。不同的传输系统中所传输的数字电视信号的调制处理方式不同,应采用不同的数字解调方式。此外,目前电视图像的显示器也有很多选择,如液晶显示屏、等离子体显示屏、投影机、显像管等方式。因此,目前都将数字电视信号接收和处理部分制成一个组件,即机顶盒,而将图像显示部分制成一个整体,以便于用户选配。

图文讲解

图1-14是数字电视机顶盒的功能框图,它主要是由数字电视信号接收电路、数据信号处理电路(含微处理器控制电路)、音频/视频输出电路、外部输入接口电路及外围电路等部分构成的。图1-14 数字电视机顶盒的功能框图

机顶盒内设有数字卫星信号调谐器和数字有线信号调谐器,具有两个射频输入接口。有线电视的信号和卫星接收天线接收的信号分别送到各自的调谐器中进行放大、调谐和解调等处理。经处理后解调出视频图像信号和伴音信号,再分别送到数据处理芯片中进行处理。经处理后数字信号分别经音频和视频输出电路输出不同格式的视频信号和立体声音频信号。机顶盒可以与任何电视机配合欣赏电视节目,最好与大屏幕高清电视机(如液晶/等离子电视机)配合使用。

2)数字电视机顶盒的电路结构

图文讲解

图1-15是一种典型的数字有线机顶盒的电路框图,来自有线电视系统的数字电视信号由RF输入插口送入调谐器,该调谐器是一体化的调谐解调器。RF信号的输入端设有射频分路器,将有线输入的RF信号一路送入本机的调谐器,另一路经RF输出端输出,可以送到其他电视机中。图1-15 数字有线机顶盒的电路框图

RF信号在调谐器中经高放和混频处理变成中频载波信号,该中频载波信号在QAM解调器中进行数字解调处理,从载波上提取出数字信号。

数字信号送入数字信号处理电路STi5518中进行解码处理。STi5518是一种超大规模数字处理芯片,数字信号在其中,先经过传输流解复用电路,然后经解扰处理,再经MPEG2音频、视频解压缩处理,还原出数字音频和数字视频信号,数字视频信号再经视频(PAL/NTSC)编码和D/A变换输出模拟亮度、色度信号、复合视频信号输出。MPEG-2解码后输出的数字音频信号直接输出送到音频D/A变换器再变成模拟音频信号(L、R)。最后视频图像信号和音频信号分别经滤波器和放大器输出。

整机系统控制微处理器(CPU)制作在数字信号处理集成电路之中,通过各种接口电路,分别与操作显示电路、智能卡读卡器、外部存储器(EEPROM FLASH ROM,SDRAM)和RS232接口相连。电源电路为整机供电。任务模块1.2 了解数字卫星广播系统

数字卫星广播系统主要由上行发射控制系统、卫星转发系统和地面接收系统三大部分组成,如图1-16所示。图1-16 数字卫星广播电视系统的组成新知讲解1.2.1 了解数字卫星电视的发射站

数字卫星发射站实际上就是上行发射控制系统,又称地面站,包括上行发射站和地面测控站两大部分。

1.上行发射系统

上行发射站的主要任务是,把电视中心的节目传送给卫星,并监视节目质量。在系统中对电视节目制作中心送出的图像和伴音信号进行调制、均衡、变频处理,将基带信号变为14GHz(Ku波段)或6GHz(C波段)的高频信号(称为上行信号),经高功率放大后送至馈源。已放大的高功率微波信号通过具有自动跟踪能力的高增益定向天线发往卫星。上行发射机和高增益天线及其控制设备等组成上行发射系统。

图文讲解

图1-17所示为一种单频道上行发射系统的基本结构。图1-17 单频道上行发射系统的基本结构

上行发射站同时接收由卫星下行转发12GHz或4GHz的信号(称为下行信号),包括卫星转发的下行信号及卫星发出的信标信号。经低噪声放大、变频及解调后还原成音视频信号,共上行站监测电视传输质量用;信标信号送至跟踪接收机,经放大处理后,送至天线的驱动机构,完成天线对卫星自动跟踪。

上行频率是指发射站把信号由地面向上发射到卫星上用的频率。下行频率是指卫星向地面发射信号所使用的频率。不同的转发器所使用的下行频率不同,一颗卫星上有多个转发器,所以会有多个下行频率。

资料链接

关于上行发射频率,国际上有专门规定:对于12GHz(12 000MHz)频段卫星广播来说,指定在10.7~11.7GHz(欧洲)和14.5~14.8GHz(欧洲以外的地区),以及17.3~18.1GHz(全世界)中选取;对于0.7GHz、2.6GHz频段的卫星广播,以及4GHz频段的卫星通信来说,指定在5.9~6.4GHz中选取。

上行发射站可向卫星传送一路或多路信号,一般采用主瓣波束较窄的大口径发射天线发射,并采用调频(FM)调制方式,以提高上行站的抗干扰能力。

上行发射站可以是一个或多个,其工作形式一般分为固定式和车载移动式(见图1-16)。车载移动式发射站一般用于现场实况转播,使节目传输更具灵活机动的特点。

2.地面测控站

地面测控站主要任务有两个:一是测量卫星的各种工程参数和环境参数:二是对星上设备的工作状态、天线姿态、轨道位置进行控制调整。

地面测控站是上行站发往卫星的指令执行机构。同步在轨卫星必须对地球或其他基准物保持准确的位置,例如,收发天线必须对准地球,太阳能电池板必须朝向太阳,卫星的运行周期必须与地球自转同步,在轨位置必须保持在规定的范围内,设备出现故障必须转换到备用机等。一旦出现异常故障时,星载指令执行机构能够根据地面测控站的指令,迅速启动进行调整或转换至备份机。

图文讲解

图1-18所示为国内鑫诺1号卫星的地面测控站,它采用13m的大型卡塞格伦天线对鑫诺1号卫星进行参数测量和状态控制。图1-18 国内鑫诺1号卫星的地面测控站新知讲解1.2.2 了解数字卫星电视的卫星转发系统

数字卫星电视的卫星转发系统的核心就是卫星。目前在地球的外围有很多卫星,如科研卫星、军事卫星、气象卫星、通信卫星和广播卫星等。

图文讲解

地球的外围卫星如图1-19所示。地球外围的卫星很多,其中用于播放电视节目的卫星称为广播卫星,此外一些通信卫星也可以用于电视节目的传输。广播卫星(Broadcast Satellite)简称BS卫星,通信卫星(Communication Satellite)简称CS卫星。图1-19 地球的外围卫星

在卫星上装有多套电视节目的接收和转发设备,地面的电视节目制作中心可以将电视节目发射到卫星上,卫星收到地面发来的电视节目(可以是多套或多个电视台的节目)后经处理和频率变换后再向地球发射回来,在地球上无论是山村农户、岛屿还是车船,只要装上卫星接收设备就可以收看卫星转播的电视节目。同时,在地球上将收到的卫星电视节目送到有线电视系统供用户观看。为了保证稳定地接收卫星的信息,地面的控制中心还要将控制指令和遥测信息发射到卫星上。

广播卫星是运行在天空中的独立电视节目的转发站,它主要由如下几部分构成。(1)接收地面信号的天线和发射信号的天线。(2)转发器:用来接收、放大、变频和发射电视信号的电子设备(通常有多个转发器)。(3)太阳能电池板:为星体供电的电源系统。(4)接收天线:接收地球站发来的控制指令及遥测信息,并将卫星的工作状态信息及数据发回地球站。(5)推进系统:调节星体轨道位置和姿态,以及使卫星天线准确定向的稳定控制系统。

图文讲解

广播卫星的结构如图1-20所示,不同厂商制造的卫星外形和结构都是不同的,但都包括上述各个部分,图1-21为几种广播卫星的外形。图1-20 广播卫星的结构图1-21 几种广播卫星的外形

卫星是由火箭作为运载工具发射到天上去的。发射出去的卫星是按一定的轨道围绕地球运行的。要使地球上的各个接收站能稳定地接收卫星转播的电视节目,就要使地面上的抛物面天线始终对准卫星。为了适应这种接收的特点,就要设法使卫星与地球同步运转。地球在围绕太阳旋转的同时还在不停地自传。卫星由火箭发射上去之后,所进入的运行轨道有严格的要求,这就是使卫星在绕地球旋转时其角速度与地球的自转角速度相同,还要使卫星相对于地面站保持静止,这就是位于赤道上空的静止轨道,这个轨道离地面约为35 786km。

卫星要进入所要求的静止轨道,在运载火箭的推动过程中有一个轨道的转移和稳定的过程。卫星是安装在火箭的最后一级,如图1-22所示。火箭发射和卫星进入轨道的过程如图1-23所示。图1-22 火箭与卫星的安装部位

火箭的发射和卫星进入轨道的过程如图1-23所示。能满足卫星对地静止轨道的条件是一个以地心为圆心并与赤道平面相重合的圆形轨道,静止轨道与地心的距离为42164km(离地面高度为42164-6378=35786km),只有在这样一个圆形轨道上才能同时满足卫星绕地球运转速度与地球自转速度相同和地球对卫星的引力与卫星绕地球运行的向心力相等两个条件。要使卫星相对于地球静止不动,必须严格满足上述两个条件,否则卫星将出现漂移,地面站接收卫星的信号将会不稳定。图1-23 火箭的发射和卫星进入轨道的过程

同步卫星和地心的连线与地面赤道的相交点称为星下点,常用星下点的地理经度表示卫星的轨道位置。

为了节省燃料,同步卫星不是发射后立即进入同步轨道,如图1-24所示,而是先进入高度为180~250km的圆形停泊轨道,再由末级火箭把卫星送入远地点为35 786km的椭圆形转移轨道。当卫星运行到远地点时,远地点发送机点火,调好卫星姿态后进行变轨,使卫星进入与赤道同一平面的初始同步轨道(或漂移轨道),然后进一步调整轨道速度和高度,使其真正进入同步轨道后展开天线和太阳能电池帆板,调整天线指向。从卫星发射到卫星准确定位,通常需1~2个月的时间。图1-24 同步卫星进入轨道的变换过程

卫星进入静止轨道后,其三轴方向与地球的关系如图1-25所示,可以看出仅仅使卫星处在静止轨道还是不够的,还要使卫星的三轴(南北轴、X轴、Z轴)与地球的相对位置保持恒定。这样才能使卫星发射的信号稳定。图1-25 卫星三轴方向与地球的关系

卫星的同步轨道位置保持是指将卫星的轨道位置漂移保持在规定的容限以内;卫星的姿态保持是指卫星发射天线对服务区(卫星信号的覆盖区)的指向应保持在规定的容限以内。

同步卫星相对于地球不是绝对静止的。卫星静止轨道是在假定地球为理想球体和卫星只受地球重力场作用的条件下得出的。事实上,地球不是理想球体,太阳和月球对卫星的引力不能忽略,太阳光的辐射压力等都会使卫星的轨道发生变动。通常把同步卫星相对于地球的这种运动称为摄动,摄动的影响,使同步卫星在轨道上的漂移路线为“8”字形,东西方向一个月约漂移1°,南北方向一年约漂移1°。

卫星保持轨道精度的能力,用定点精度表示,目前大多数卫星的定点精度均要求保持在±0.1°以内。为了使卫星的漂移保持在所要求的容限精度内,必须对卫星轨道定期进行修正。要求的精度越高,修正就越频繁,用于校正轨道位置的发动机耗费燃料就越多,一旦燃料耗尽,卫星将会失去控制而自由漂移。

控制卫星姿态可保持服务区对卫星信号的良好接收,并避免对相邻地区或国家的干扰,使太阳能电池帆板对准太阳,提高电池效率。影响卫星姿态变化的主要因素有重力场梯度、太阳辐射压力、地磁场及星体内部的相对运动。卫星姿态可用三坐标系统表示,控制卫星姿态的技术比较复杂,目前大多数采用三轴稳定法。【提示】

当太阳、地球、卫星处于同一条直线,卫星进入地球的阴影区时,便出现与日蚀相当的所谓卫星蚀,如图1-26所示。在卫星蚀期间,太阳光不能照射到卫星的太阳能帆板上,电池不能发电,星上使用的蓄电池由于受卫星重量的限制,通常只能提供保证卫星正常运行的电能,因此,在一般情况下,在卫星蚀期间,卫星应停止工作。图1-26 卫星蚀的发生条件

当卫星运行出在月球的阴影区时,如图1-26所示下部的情况,太阳光受到月球的遮挡也会受到影响,在全影区则影响大,在半影区则影响小。

可见处在不同经度的卫星,出现卫星蚀的时间是不同的,每个卫星都有一个主要的服务区,可以通过对卫星定点位置的选择,使卫星蚀地面收视区的影响减小。新知讲解1.2.3 了解数字卫星电视的接收站

数字卫星电视的接收站也称为卫星地面接收系统,按照接收类型可分为个人单收站、集体接收站和接收转发站3种。

1.个人单收站

个人单收站是最基本的卫星电视接收站,一般由较小口径天线和接收机组成,适用于个体用户,其组成如图1-27所示。图1-27 个人单收站的组成

2.集体接收站

集体接收站是把由天线和接收机接收到的电视信号,经射频调制、混合后,送入闭路电视网或有线电视网内,作为该网络的信号源,其组成如图1-28所示。图1-28 集体接收站的组成

3.接收转发站

接收转发站采用多个卫星接收天线,接收卫星转发的电视信号,再经专业信号处理设备经过调制、混合放大后,然后由转发天线向外发射,其组成如图1-29所示。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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