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(yáng)能電源系統(tǒng)、姿態(tài)控制與軌道控制系統(tǒng)、遙測(cè)與遙控系統(tǒng)等部分組成。其中星體是整個(gè)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(qiáng)的轉(zhuǎn)發(fā)電視廣播信號(hào)的能力。它其實(shí)就是一部高靈敏度、寬頻帶和大(中)功率的收發(fā)信機(jī),以附加噪聲和失真來(lái)實(shí)現(xiàn)電視廣播信號(hào)的放大、變頻及轉(zhuǎn)發(fā),它在將地球站發(fā)射上來(lái)的電視廣播信號(hào)用星上天線接收之后,經(jīng)過(guò)一些必要的簡(jiǎn)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(wú)線電波來(lái)傳送電視信號(hào),這些電波信號(hào)的參數(shù)主要有下行頻率、EIRP、極化方式、符碼率和前向糾錯(cuò)FEC等。
國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)和世界無(wú)線電行政大會(huì)對(duì)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(dòng)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(zhǎng)、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(hào)同樣作為通信信號(hào)的一種來(lái)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(yuǎn)離地面無(wú)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(hào)的干擾問(wèn)題比較少發(fā)生,同時(shí)因?yàn)樵擃l段波長(zhǎng)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(guó)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(jìn)一步擴(kuò)展。兩個(gè)波段各有其自身的特點(diǎn):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(duì)于C波段來(lái)說(shuō)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(lái)接收衛(wèi)星電視廣播信號(hào)。拋物面天線是采用一次或兩次反射來(lái)進(jìn)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(hào)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(diǎn)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(lái)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(hào)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(qiáng),天線效率越高。而同一副天線,當(dāng)工作的頻率越高時(shí),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(shuō),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(chǎng)合除外。
方向性
天線的方向性指的是天線在面對(duì)不同方向時(shí)表現(xiàn)出的不同增益,即天線是否對(duì)某個(gè)角度過(guò)來(lái)的信號(hào)特別的靈敏。衛(wèi)星接收天線在對(duì)來(lái)自空間中不同方向而強(qiáng)度相同的電波信號(hào)進(jìn)行接收時(shí),其相對(duì)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(gè)平面上的接收能力不同,因此要表示一副天線的方向性時(shí),需要有其水平面和垂直面兩個(gè)方向圖才行。我們將在水平面上輻射與接收無(wú)方向的天線稱為全向天線,有一個(gè)或多個(gè)方向的天線稱為定向天線。全向天線由于其無(wú)方向性,所以多用在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信的中心臺(tái)如電視發(fā)射臺(tái)。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(duì)全向天線要高,適合于遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信如衛(wèi)視接收,同時(shí)由于其具有方向性,抗干擾能力比較強(qiáng)。
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(shí),所對(duì)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(duì)信號(hào)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(diǎn)工作時(shí)天線一樣不一定好用。所以接收衛(wèi)星電視廣播信號(hào)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。