随着卫星电视广播的兴起，人们自然会想到，是否能用普通的家用电视机直接收看由广播卫星发送的电视节目呢？
我们知道，目前我国一般家庭使用的电视机备有拉杆天线或室外天线，接收由地面电视台发射的调幅制（AM）信号，频率最高不过200多兆赫，属于VHF频段。一些具有UHF频段的电视机，最高接收频率也不过700～800兆赫。而由广播卫星发射的电视信号，则是频率为12千兆赫（即12GHz）的调频（FM）信号（也有采用700多兆赫的），到达地面的信号场强很微弱。要想用家用电视机收看这种电视节目，就必须在电视机的信号输入端前面，附加一种装置，它带有微波天线，能把经卫星转发的电视信号接收下来，并经过频率变换、放大和调制方式转换等一系列处理过程，将12GHz的FM信号变为VHF频段的AM信号，才能实现。这种附加装置，就称为“卫星电视广播接收机”，简称“直播接收机”。
这种接收机通常包括天线、频率变换器（叫室外部件）以及FM－AM变换器（叫室内部件），如图1所示。
卫星发射的12GHz电视信号，经天线接收下来，送到低噪声预放级（有的装置不设这一级，而采用低噪声混频器作输入级）。然后，通过变频器（包括混频、本振）将12GHz信号变为中频信号（例如70MHz），再经前置中放，放大到一定的幅度，通过射频电缆送至室内。
为了减小噪声，通常将预放级、变频器、前置中放，放在一个密封的盒子中，安装在天线背后的信号出口处。因为这部分设备放在室外，所以常把它叫做“室外部件”。因此，对它的温度稳定性要求比较高，同时在结构上也必须适合于室外环境的需要。
室内部件则主要将电缆馈送来的中频信号进行滤波、放大、限幅。再经FM解调器解调出视频信号（也称基带信号），它可以直接送往监视器，或将视频信号再经AM调制器调制成VHF—AM电视信号供给家用电视机。因此，室内部件主要包括带通滤波器、中频放大器、自动增益控制（AGC）电路、限幅器以及信号处理（如FM－AM转换器）等电路。室内部件安放在家用电视机附近。
直播接收机的电路程式可以是单变频超外差式或双变频超外差式。单变频式电路复杂程度较低，产生各种组合频率的杂散干扰信号的可能性小，噪声系数稍好些。双变频式电路的第一中频，可选得较高些，使镜象抗拒性好，输入级可做成固定调谐式，而在频率较低的第二本振上选台，这样可使选台容易，输入级也可做的简单得多。总的来看两次变频方案比较好。图2就是这种方案的系统方框图。
下面我们以单变频方案的实验系统为例，对12GHz直播接收机各部分作进一步介绍。该系统的方框图如图3所示。
接收天线
接收天线是用来捕捉在空间传播的所需信号的电波的，不同频段的天线，大不一样。对于直播接收天线的要求，除了工作频率以外，由于信号弱，还需要增益高、效率高、方向性强和具有较好的行波系数，同时希望天线的体积小，重量轻。此外，为了充分利用所分配的频段，减轻不同频道的相互干扰，常采用极化技术，即发射天线辐射的电波，所包含的电场向量和电波传播方向的平面有完全确定的取向，而接收天线只能接收与发射天线极化型式相同的电波。
在12GHz波段，一般采用具有抛物面反射器的天线。个体用户接收天线的抛物面反射器的直径约0.9～ 1米，集体用户天线的直径要大一些，约1.8～3米。直径为1米的天线，其增益约39dB。天线的馈电方式，有直接照射式的和装有副反射器的两种，均可采用，如图4。
天线抛物面反射器可用铝、纤维增强塑料加导电敷层或镶嵌丝网混合铸造，其表面光洁度要求小于1毫米（有效值）。
室外部件
室外部件包括：变频器及前置中放。
变频器
为了使直播接收机能够得到普及，不仅要求一定的灵敏度，而且要简易、小型、价格低廉。因此，往往省去预放级，采用直接变频方式，如图3。变频器将12GHz的信号变换为中频信号（频率如70MHz）。变频器包括混频器和振荡器。为了获得更低的噪声温度，目前已发展了如图5所示的立体平面电路变频器。所谓立体平面电路，就是将一平面结构的电路，立体地配置在波导中的电路。图5中是将一个经蚀刻有适当图形的薄铜片插入波导中，将波导E（电场）平面平行分为两部分，并安装了砷化镓肖特基二极管。同时在电路上又采用了镜象恢复技术以改善混频器的噪声温度（在卫星电视直播接收机中，常用噪声温度Te代替噪声系数N\(_{F}\)，作为衡量系统性能指标的重要参数之一。Te与NF的关系为：N\(_{F}\)=1＋（Te／To）；To=290°K）。混频器与本振做在一起。这种变频器在所需频段内，能获得十分良好的噪声温度（约400°K）。该变频器不仅性能优良，而且成本低，易于大批量生产。
一般混频器的本振源通常采用耿氏二极管组成的振荡器（也叫耿氏振荡器），也有采用晶体振荡再经阶跃二极管倍频来获得本振频率的。耿氏振荡器多采用介质稳频，以改善频率稳定度。图3装置的振荡器就是用的耿氏振荡器，并经用殷钢（热膨胀系数变化极微的合金）制成的高Q质圆柱腔稳频，通过调节稳频腔活塞，进行频率微调。
振荡器和混频器用波导元件连接，调整本振注入功率，使混频器获得最佳噪声性能。
前置中放
混频出来的中频信号比较弱，需要经过低噪声的前置中频放大器放大到一定的幅度，以便通过电缆送给室内部件。前置中放是采用分立元件组成的宽频带放大器，共有三级。其中第一级采用的是低噪声晶体管。前置中放的增益大于30dB，噪声系数小于1.2dB。
室内部件
室内部件包括：主中放、限幅、调频信号解调等电路。
主中放和限幅器
由室外部件经射频电缆馈送来的中频信号进入室内部件后，还要作进一步的滤波和放大，这一任务就由主中放来完成。主中放一般作成宽频带放大器，并配以专门的带通滤波器，来保证中频信号所需的带宽（23～27MHz）。
主中频放大器，是由五级如图6所示的发射极耦合基本放大级组成。这种放大电路采用了交、直流反馈网络，输入阻抗低、频带较宽、增益较高、而且比较稳定。主中放的总增益大于52dB。
主中放的中间三级是具有自动增益控制的放大级，其自动增益控制是通过PIN二极管来实现的。这是由于PIN二极管可以看作与频率无关的线性电阻，其大小由通过它的直流电流控制，所以用它来作AGC控制，控制范围≥40dB。
对调频信号，为了减小其由于寄生调幅引起的解调信号的失真，在把中频信号送入解调器之前，一般要经过限幅。常采用串联二极管双向限幅器，其基本电路如图7所示。
调频信号解调器
调频信号解调器目前有两种程式。传统方式称“解调——再调制”方式。也即经限幅后的调频中频信号送入调频信号解调器中，解出包括有伴音副载频的视频基带信号，经视频放大器和低通滤波器，分出图象信号和伴音副载频信号。此时，可用监视器显示图象。但对一般家用电视机还必须经过再一次调制，即将图象信号送入幅度调制器，而伴音副载频信号经频率解调器解出声音信号，然后再进行频率调制，选取图象载频与伴音载频的差，与地面广播电视系统一样，例如6.5MHz，再通过合成器将图象和伴音载频信号合成为VHF（或UHF）的调幅电视信号。就可以被一般家用电视机所接收了，见图3虚线方框内部分。
另一种方式称为调频——调幅直接变换，它不需要解出基带信号，而是直接将中频调频信号变为VHF频段的调幅信号。这种方式的电路比较简单，但伴音较弱，需另加放大，在高质量的系统中一般不采用。
图3装置中采用的传统的解调方案，未加幅度再调制部分，是把视频信号直接送入监视器中收看。解调器采用的是双失谐回路如图8（a）。它由两个调谐放大器和两个检波器组成，其中一个回路（L\(_{1}\)C1）谐振频率f\(_{1}\)比70MHz高（约90～95MHz），另一回路（LC2）谐振频率f\(_{2}\)比70MHz低（约为40～45MHz）。由于两个检波管D1D\(_{2}\)在电路中方向相反，最后在负载RL上得到的如图8（b）的S曲线。
视频及伴音电路
视频部分包括去加重电路、倒相、视频放大，低通滤波和分配放大器等。
调频波在接收机输出端产生的噪声，高频段的要 比低频段高。为了压低高频段噪声，在调频系统中往往采用预加重技术，即在发射端用预加重电路对未调制的基带信号的高频分量提高。在接收端将解调信号通过与预加重电路特性恰恰相反的去加重电路，提升低频，使信号恢复原状，这样就改善了高频端的信噪比。去加重电路一般采用桥梯形电路，如图9所示。调整元件的数值，使其特性满足规定的曲线。倒相电路用来改变输出视频信号极性。
视频放大器采用了三级直接耦合宽频带放大器，其幅频特性直到十几兆赫都比较平坦。所需视频带宽由低通滤波器获得，如加时延均衡电路，则可减小失真。
视频信号再经分配放大器，可同时获得几路标准1V\(_{PP}\)信号送到各监视器。
伴音信号由视频级加跟随器分出，经放大、鉴频、低放后送给扬声器。
图3的实验装置，经过实际接收12GHz卫星广播电视信号的实验，获得了质量良好的彩色图象与伴音。(郑曼若)