自1985年国务院作出“租星过渡和发展C频段综合卫星系统”的重大决策以来,我国的卫星广播电视事业得到了飞速的发展。目前已形成了以卫星为主的中央广播电视节目传输覆盖网,全国电视节目的人口覆盖率达到80%以上,原来许多电视覆盖不到的偏远地区、经济落后地区一举解决了看电视难的问题。与此同时,对外广播卫星电视也发展到中东、东欧、东非和北美地区。目前已上星的广播电视节目有:中央电视台三套节目、30路广播节目、地方省级台五套电视节目,并同时用副载波传送广播节目,共占用七个转发器。预计今后两三年内中央电视台还将增加3~4个卫星影视频道对国内广播,地方台已提出上卫星的有十多个省。东方红三号、亚卫二号和亚太通信卫星将陆续升空,提供更多的转发器用C波段和Ku波段传送电视节目。仅东方红三号发射上空后,该星上预计将集中有15~16套电视节目,给用户的接收带来方便,同时也为有线电视网提供更加丰富的节目源。因此,天上利用卫星、地面利用有线电视广播网传送广播电视节目的系统,从根本上解决了多频道、高质量的电视传输和覆盖的问题。
为了让更多的电视工作者和无线电爱好者了解卫星电视,笔者从本期起陆续介绍卫星电视接收系统的天线、高频头、接收机、制式转换器和调制器等,以飨读者。
卫星广播电视是利用在地球赤道上空35786公里高处“悬挂”着的一个微波转播台,实现电视节目定向转播的。故覆盖范围大,它采用调频传输方式,因而节目传送的质量高、电波利用率高、地面场强分布均匀、信噪比高。但因卫星距离地面远,使得星上转发器传到地面接收点信号的等效全向辐射功率(EIRP)很弱,必须要采用大口径的面天线、噪声温度系数较低的高频头和性能较好的接收机,方能保证接收信号的质量。如:亚卫一号卫星每个转发器C波段(下行频率为3.7~4.2GHz),输出功率为8.2W,在中国大陆波束中心区的EIRP为36~37dBw,边缘区为33~34dBw,北京地区约为35dBw,因此为了能收看到四级以上的图像质量,接收天线的直径需3m以上(高频头噪声温度≤30°K)。
接收天线的主要性能要求
在卫星电视接收系统中,天线是卫星电视信号的输入端口,它的作用是收集来自卫星转发器的微弱信号并有效地馈给接收设备。因而它的性能直接影响到接收电视信号的质量。
1.天线的增益要高。天线增益是描述天线定向性和效率的一个重要参数,它表明了某一天线集中能量的程度。它与天线的口面直径、工作波长和天线的效率有关。
增大天线口面直径虽可提高增益,但却相应地增加了天线的成本,并因风荷的增加而使架设困难,这些问题需综合考虑。另一方面,提高天线的效率要求天线面及馈源的加工精度高,因此购买时需仔细挑选。
2.频带特性要宽。C、Ku波段卫星广播电视有24个转发器具有500MHz带宽,为能收看到所有的节目,要求天馈线系统也必须具有良好的500MHz的宽频带特性。
3.机械精度要高。为保持规定的天线方向性,要求天线机械结构必须具有足够的强度和精度。如应保证能在10级风时正常工作且旋转锁定要精确。
4.旋转性能要好。为使一个天线能根据需要接收来自多颗卫星的电视信号,在底座固定的情况下,天线的方位角和仰角应能在很宽的范围内旋转变化。在我国要求天线仰角应能在5°~70°范围内变化;天线方位角应尽量覆盖90°~270°范围(以正北为基准)。
5.极化可调。广播电视卫星下行转发器的发射信号可采用圆、水平、垂直极化方式,不同卫星采用不同的极化方式,有时同一卫星不同频道分别采用水平或垂直极化方式。因此天线馈源系统的极化方式应方便易调,以提高天线的适应性能。
接收天线的结构特点
由于卫星通信与广播电视使用的频率属微波波段,而微波的传播具有光学特性,因此卫星天线系统通常采用类似光学系统的面状结构,称为面天线。反射面一般是以旋转轴为中心线的对称抛物面,通常称作抛物面天线。就功能和原理来说,面天线可以有许多类型。
典型的单反射面天线如图1所示,它由馈源(俗称喇叭)和抛物面反射器组成。其中馈源置于抛物面的焦点上。从太空来的电磁波经抛物面反射后汇聚到焦点,它就像放大镜将太阳光聚在焦点上的原理一样。抛物面的口径越大焦点上汇聚的能量也越大。表1列举了几种C波段抛物面板状天线的增益。


当接收更微弱的信号时,往往采用双反射面天线。现在市场上出售的抛物面反射器大多是用铝合金板在模具中拉伸成形后经剪切,铆接在支架上做成。这种天线具有强度大、精度高、结实耐用、效率高等优点。除此之外还有采用多瓣铝合金网面组装而成和用玻璃钢成形的等等,它们各有优缺点,但从电气性能上看板状结构的较好。
馈源种类及特点
馈源喇叭用来接收从反射面汇聚的信号,因此要求它效率要高。常用的单反射面天线中所用的馈源有两种:
1.环形槽馈源。亦称波纹槽馈源。其结构如图2所示。它由带有多个环形槽的主波导、介质移向器和圆矩形波导变换器等组成。

2.单环形槽馈源。其结构如图3所示。它只有一个环形槽,但槽的直径较大,适当选择主波导的直径、环形槽的直径及槽的深度,可使波导口面处产生均匀的场分布。同样具有介质移相器和圆矩形波导变换器等。

这两种馈源既可接收线极化电磁波,也可接收圆极化电磁波,加上槽的作用又使馈源有一定的带宽,而且制造容易价格不贵,故在一般卫星电视接收系统中广泛使用。
在馈源的圆矩形波导变换器直接与低噪声变频器LNB的输入口相连,将聚集的电信号送给高频头。
天线的安装调试
天线一般安装在室外避风处仰角应5°以上、方位角±80°范围内无阻挡的地方。而且必须按天线厂家的出厂要求做好天线的基础。
天线安装好后,可按表2给出的我国部分主要城市卫星地面站接收某些中外卫星时天线仰角和方位角,转动天线以对准所要收看的卫星,就能收到比较满意的电视信号。 (高厚琴 毛志伋)
