一、衛星通信基礎知識二、DVB-S標準和MPEG-2視頻編碼簡介三、衛星廣播電視傳輸系統及常用概念四、高清電視的衛星應用介紹2025/2/181傳送質量高，所需上行發射功率小，抗干擾能力強。傳輸容量大。通過數字壓縮技術可以大大縮小頻帶寬度，大大降低了傳輸（上行、轉發器、接收）成本。通常一個衛星轉發器僅能傳輸1-2套模擬電視節目，而傳輸壓縮數字電視節目時，C波段一個轉發器（36MHz）可傳輸10套左右，Ku波段一個轉發器（54MHz）可傳10-12套左右。可以提供廣播電視數據等多種服務。便于對節目加密，實現有條件接收。

數字廣播電視傳送的主要優點衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/182

基于上述優點，目前廣播電視傳送全面向數字信號傳輸轉變。

衛星廣播電視傳輸系統主要由廣播電視中心、地面引接電路、地球站、衛星、衛星接收站（有線前端或個體用戶）、測控站組成。衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/183衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/184衛星廣播電視傳輸系統及常用概念模擬和數字衛星廣播電視傳輸系統組成基本相同，只是傳輸內容和制式等方面有所不同。下面簡要對廣播電視中心、地面引接電路、地球站、衛星、衛星接收站（有線前端或個體用戶）、測控站做一介紹。2025/2/185廣播電視中心的主要任務是節目制作、上載播出、音視頻處理、數字化處理、節目分配。目前廣播電視中心的內涵有所擴大，除了傳統的電臺、電視臺之外，還包括廣播節目集成平臺、付費節目集成平臺等。例如中央三臺、中國教育電視臺、北京電視臺、電影頻道、100路中央廣播平臺、中數傳媒、直播衛星村村通平臺等等。1、廣播電視中心衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/186地面引接電路：通過光纜、微波等傳輸手段，利用模擬或數字傳送方式，將廣播電視節目源由廣播電視中心傳輸到地球站。傳輸方式：中頻直接光纖（或微波）傳輸（A）；數字信號直接光纖傳輸（D）；數字光傳輸網絡傳輸（D）；微波數字傳輸網絡傳輸（D）等等。2、地面引接電路衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/187衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/188

中頻傳輸方式數字廣播電視節目可以利用光纜或微波，以中頻調制信號的模擬傳輸方式，由廣播電視中心傳送到地球站，如下圖所示：

此方式的特點是傳輸系統簡單、易于監測，但占用傳輸資源大，由于模擬信號在傳輸中會導致噪聲積累和性能劣化，故不適于長距傳輸。編碼復用設備衛星上行系統中頻光端機中頻光端機調制器TS流70MHz光纜70MHz廣播電視中心地球站微波機微波機微波衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/189

1）利用E1數字通道，采用信道分割、復用技術傳送數字傳輸方式

目前通過PDH或SDH數字傳輸網傳送數字壓縮廣播電視信號主要有以下幾種方式：

此方式主要使用成熟的E1（2Mbit/s）數字通道，不需對數字接口進行大量改造，成本較低，缺點是系統連接復雜，特別是傳輸高數據率視頻壓縮數據時收發端設備和信號線連接復雜。我局主要用來傳輸局內網、指揮平臺等業務。編碼復用設備2Mbit/s傳輸適配器TS流數字傳輸網數字傳輸設備數字傳輸設備2Mbit/s傳輸適配器2Mbit/sxn2Mbit/sxnTS流衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1810

2）利用DS3數字通道傳送

此方式是將廣播電視壓縮數據包的TS流適配到SDH的DS3（45Mbit/s）接口進行傳送，技術較為成熟可靠、系統結構簡單。缺點是碼率的適配范圍較小，傳送低碼率信號時對信道的利用率不高，傳送超高碼率信號時通道的傳輸容量不足。編碼復用設備DS3適配器TS流SDH網SDH傳輸設備SDH傳輸設備DS3適配器DS3DS3TS流中頻調制器70MHz衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1811

3）利用155Mbit/s數字通道傳送

此方式可同時將四組不同速率的TS流信號以DVB-ASI（數字視頻廣播之異步串行接口）接口方式接入復用適配設備，復接到1個標準155Mbit/s（STS-1電接口或STM-1/OC3光接口）SDH信道傳輸，使用靈活，信道利用率高，特別適用于高低速率的組合傳輸，同時也為今后傳輸高碼率的高清電視準備了充裕的傳輸容量。編碼復用設備14DVB-ASI至STS-1復用適配TS流SDH網SDH傳輸設備SDH傳輸設備STS-1STS-1TS流中頻調制器170MHz編碼復用設備2編碼復用設備3編碼復用設備4ASI1ASI2ASI3ASI4中頻調制器2中頻調制器3中頻調制器4IF1IF4IF2IF3ASI1STS-1至4DVB-ASI解復用適配ASI2ASI3ASI4衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1812地球站主要作用是對廣播電視中心通過地面引接電路傳來的廣播電視信號進行處理和中頻調制，產生70MHz或140MHz中頻信號，經上變頻器、高功放等上行設備將中頻信號變頻放大至足夠強度的微波信號，通過天線發往同步衛星。數字廣播電視衛星地球站主要由信號處理系統、上行系統、天線與饋線系統、天線跟蹤系統、接收系統、下行系統、電源系統及監控系統組成。系統組成如下圖所示。3、地球站衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1813中頻切換系統切換選擇高功放上變頻器中頻調制70MHz/140MHz低噪聲放大器跟蹤設備雙工器天線驅動裝置下變頻器接收機上變頻切換高功放切換TSIFIFRFRFLBAND下行系統上行系統

信號處理系統

（FORKUBAND）VideoAudio上行功率控制C(Ku)BAND跟蹤系統天饋線系統監控系統電源系統主備節目源衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1814信號處理系統

主要完成節目源的引接、切換選擇、適配處理和中頻調制。上行系統

將已調中頻信號轉變為RF信號，并放大到一定的電平，經饋線送至天線。上行系統的關鍵設備是上變頻器（U/C）和高功率放大器(HPA)。衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1815天饋線系統將高功放輸出的RF信號發往衛星，同時接收衛星下行信號傳送給接收設備。為了提高傳輸效率，地球站均采用強方向性、高增益面天線。一般上行和下行可共用一副天線。饋線的作用是傳輸微波信號。上行信號通常采用波導傳輸，下行信號一般采用同軸電纜傳輸。跟蹤系統的作用是控制天線跟蹤衛星位置的漂移，保證天線主波束始終對準衛星。大口徑天線一般采用自動跟蹤方式。（6.2米以上）衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1816天饋線系統將天線接收的衛星下行微波信號進行低噪聲放大、下變頻后送給信標接收機。為了保證系統接收靈敏度、最大限度減少噪聲對來自衛星的微弱信號的影響，天線接收信號的放大必須采用低噪聲放大器，如參量放大器或低噪聲場效應管放大器。（LNA）信標信號作為天線跟蹤衛星的依據。衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1817電源系統地球站的設備供電應采用不間斷電源（UPS），UPS一方面保證地球站系統設備的穩定和不間斷工作，另一方面提高供電純凈度，避免電源干擾。在線式UPS平時可起到優化設備供電的作用，斷電時可通過蓄電池放電保證不間斷供電，因此地球站通常配備在線式UPS。衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1818監控系統對上行業務質量及地球站系統設備的狀態參數進行監測和控制。隨著計算機和網絡技術的迅速發展，地球站可以采用計算機系統對全站系統設備進行集中監控。衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/18194、衛星廣播電視衛星目前主要使用FSS和BSS頻段衛星，利用地球同步衛星進行廣播電視信號的衛星傳輸覆蓋。衛星的主要作用是接收地球站上行信號，經濾波、低噪聲放大、下變頻和功率放大形成衛星下行信號，通過衛星天線將廣播電視信號轉發覆蓋特定服務區域。衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1820各類衛星的運行軌道與地球赤道面的夾角（稱為傾角）不同，傾角等于0°的稱為赤道軌道，傾角等于90°的稱為極軌道，傾角在0°～90°之間的稱為傾斜軌道。衛星在空間運行的軌道有圓軌道和橢圓軌道，圓軌道可以按其高度分為3種：低軌道（LEO）（距地面數百公里至5000公里，運行周期為2～4小時）；中軌道（MEO）（距地面5000～20000公里，運行周期4～12小時）；高（同步）軌道（GEO）（距地面35786公里，運行周期23小時56分4秒），它又稱為靜止軌道。同步地球衛星衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1821廣播電視節目傳輸一般采用同步地球衛星。同步地球衛星位于赤道上空，繞行地球一周時間恰好與地球自轉一周一致，從地面看上去如同靜止不動，因此同步地球衛星又稱靜止衛星。但是靜止衛星并非完全不動，受各種外部因素的影響，其運行軌道在不斷地漂移。同步地球衛星衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1822衛星的主要組成框圖衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1823衛星廣播子系統結構示意圖衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/18245、衛星接收站利用接收天線接收衛星下行信號，經低噪聲放大、下變頻（LNB）和饋線將接收的L波段廣播電視信號送入衛星接收機，由接收機還原出視頻和音頻信號。衛星接收站的構成與地球站下行系統相似，不過考慮到接收的成本和方便性，衛星接收站一般采用較小口徑天線，信號放大和變頻則采用一體化低噪聲放大單元（LNB）。接收天線口徑小于4.5米的通常不配備天線跟蹤設備。衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/18256、衛星測控站主要任務是測量衛星的各種參數，監測調整衛星上所有設備的工作狀況。如衛星內部設備的電壓、電流、功率、溫度、壓力等；對衛星實施各種功能狀態的轉換。測控衛星的姿態和軌道位置，調整衛星狀態以保證衛星相對于地球靜止，并使衛星天線波束對地球表面地覆蓋區域保持不變等等。

衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1826主要由接收天線、低噪聲放大單元LNB(高頻頭)、高頻同軸電纜、功分器和衛星接收機IRD（可以為LNB提供直流電源）等組成，如圖所示：完成衛星廣播電視信號的接收：變頻、解調、解擾、解復用、解碼后送至用戶收聽收看。衛星接收機IRD衛星天線衛星LNBL波段功分器5、衛星接收站衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1827電波方向反射面饋源饋源電波方向反射面標準型前饋天線偏饋型前饋天線前饋天線衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1828標準型卡塞格倫天線偏饋型卡塞格倫天線饋源拋物面雙曲面饋源拋物面雙曲面后饋天線衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1829標準型格里高里天線饋源拋物面橢球面饋源拋物面橢球面偏饋型格里高里天線后饋天線衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1830LNB完成低噪放大和下變頻功能。目前LNB主要采用低噪聲場效應管作為放大器件。在接收窄帶數字信號時要求高頻率穩定度和低相位噪聲，此時可采用數字鎖相環（PLL）LNB。

LO=±5K/±25K等衛星數字接收機主要由三大部分組成：信道接收、解復用和MPEG-2解碼。包括L波段信號接收調諧、QPSK解調、去擾碼、糾錯、解復用、解碼、PAL／NTSC編碼、音頻D/A變換、系統控制和智能卡讀取等功能模塊。衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1831接收天線偏移接收天線極化隔離度下降LNB故障（或受熱、進水等）LNB受地面干擾進入飽和LNB供電故障高頻電纜老化或接頭松動衛星接收機過熱工作不穩定天線生銹、掉漆等等衛星接收系統可能出現的問題衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/1832衛星廣播電視傳輸系統及常用概念1、等效全向輻射功率（EIRP）

衡量電磁波輻射能力的重要參數，代表發送功率和天線增益的綜合性能。它的定義是天線發送功率（P）和天線增益（G）的乘積，即：

EIRP=P·G

[EIRP](dBW)=[P](dBW)+[G](dB)

如：衛星ERIPs=10lgPT(W)–[Lt](dB)+[Gt](dBW)

其中PT——

行波管放大器輸出功率

Lt——

饋線損耗

Gt——天線增益

2025/2/1833衛星廣播電視傳輸系統及常用概念２、品質因數（G/T）品質因數反映了接收弱信號能力的大小，又稱為系統優值。G/T是天線增益與噪聲溫度之比。

G/T=G(dB)-101gT(dB/K)

如：衛星[G/T]=[G]-10Lg（Ta+Tt）（dB/K）

G為星載天線上行工作頻率時增益，Ta為天線等效噪溫，Tt為衛星轉發器等效噪溫。2025/2/1834衛星廣播電視傳輸系統及常用概念3、天線等效噪聲溫度TA

等效噪聲溫度反映了天線接收下來并傳送給匹配負載的噪聲功率的大小。忽略饋線系統損耗后，天線接收并傳送給LNB的噪聲功率：

Pn=k˙TA˙B（W）波爾茲曼常數k=1.38x10-23（J/K），B為接收系統帶寬2025/2/1835衛星廣播電視傳輸系統及常用概念4、功率通量密度（）功率通量密度反映了衛星信號到達地面時的強度，表示接收端單位面積上的功率密度。

=[EIRP]-20Lgd-10Lg（4π）-[ΔL]（dBW/m2）

d為衛星至地面的距離，ΔL為電波傳輸中的其他各種損耗。ff2025/2/1836衛星廣播電視傳輸系統及常用概念5、自由空間損耗：在自由空間中，一個無損耗的各向同性輻射源到與其路徑長度相等的距離處的理論損耗：

[Lo]=20Lg（4πd/λ）（dB）其中：d為衛星到地面的距離，通常取35786kmλ=v/f（v取光速）真空中光速v=3X108(m/s)，λ=300/fMHz(m)

2025/2/1837衛星廣播電視傳輸系統及常用概念6、功率傳輸公式（加圖）在自由空間中，接收天線輸送給匹配負載的功率Pr與發送天線的輸入功率Pt之間的關系用弗里斯功率傳輸公式表示：

[Pr]

=[Pt]+[Gt]+[Gr]-[Lo]（dBW）

2025/2/1838衛星廣播電視傳輸系統及常用概念7、C/N與Eb/No

在模擬衛星鏈路中，傳輸質量是由鏈路的載噪比C/N確定的，在數字衛星鏈路中，傳輸質量是由鏈路的每比特能量Eb與噪聲功率譜密度No之比Eb/No確定的。

[Eb/No]=[C/N]+10LgB-10LgRbB為接收機帶寬，Rb為數字信號的碼率。2025/2/1839衛星廣播電視傳輸系統及常用概念8、增益G

天線增益G表示天線對信號的匯聚能力。

對于圓形口面天線：

[G]=20Lg（πD/λ）+10Lgη（dB）

D為圓形口面直徑，λ為天線工作波長，η為天線口面效率

2025/2/1840衛星廣播電視傳輸系統及常用概念9、天線的旁瓣特性

天線偏軸增益90%的旁瓣波峰應在下列包絡線內：2025/2/1841衛星廣播電視傳輸系統及常用概念10、半功率角θ（HP）天線主瓣兩側相對于天線主瓣中心增益下降3dB的兩點之間的角度稱為天線的半功率角。

DfDGHz2170=?lq（度）其中D為圓形口面的直徑，

λ為天線工作波長。如：Ku波段10米天線，經上式計算該天線上行頻率（14GHz）的半功率角約為0.15o，由此可見衛星傳輸中，對高頻段大口徑天線的自動跟蹤要求較高。2025/2/1842衛星廣播電視傳輸系統及常用概念2025/2/184311、衛星天線仰角、方位角和半功率角計算

（1）天線仰角EL計算其中α——接收地點的緯度

β=βR-βS

βR

——

接收地點經度

βS——

衛星經度baba221coscos115127.0coscos--=-tgEL43衛星廣播電視傳輸系統及常用概念（2）天線方位角AZ計算absin1tgtgAZ-=注：我國處于北半球，正北方向天線方位角為0度，實際的方位角應表示為180-AZ（度）。2025/2/1844衛星廣播電視傳輸系統及常用概念Pt

—

上行高功放輸出功率(dBW)Lf

—

上行站饋線損耗(dB)LΔ

—天線指向誤差、極化失配(dB)Gt

—

上行天線發射增益(dB)12、衛星鏈路計算（1）衛星上行鏈路方程（dB/Hz）(C/N0)U—上行鏈路每載波功率與噪聲密度比(dBHz)(G/T)S—衛星品質因素(dB/K)L0,U—上行鏈路自由空間損耗(dB)EIRPE—上行站EIRP(dBW)6.228)/()/(,00++-=SUEUTGLEIRPNC2025/2/1845衛星廣播電視傳輸系統及常用概念（2）衛星下行鏈路方程其中：EIRPS

—

衛星轉發器飽和EIRP(dBW)BOo,s

—

衛星轉發器輸出補償(dB)n—

衛星轉發器載波數量

L0,D

—

下行鏈路自由空間損耗(dB)ΔLD

—

下行鏈路附加損耗(dB)

（天線指向誤差、極化失配及饋線損耗等）

(G/T)R

—

衛星接收站品質因素(dB/K)（T≈TA+TLNA）6.228)/(lg10)/(,0,0++D----=RDDsoSDTGLLnBOEIRPNC（dB/Hz）2025/2/18461、等效全向輻射功率（EIRP）

衡量電磁波輻射能力的重要參數，代表發送功率和天線增益的綜合性能。它的定義是天線發送功率（P）和天線增益（G）的乘積，即：

EIRP=P·G

[EIRP](dBW)=[P](dBW)+[G](dB)

如：衛星ERIPs=10lgPT(W)–[Lt](dB)+[Gt](dBW)

其中PT——

行波管放大器輸出功率

Lt——

饋線損耗

Gt——天線增益

2025/2/1847衛星廣播電視傳輸系統及常用概念２、品質因數（G/T）品質因數反映了接收弱信號能力的大小，又稱為系統優值。G/T是天線增益與噪聲溫度之比。

G/T=G(dB)-101gT(dB/K)

如：衛星[G/T]=[G]-10Lg（Ta+Tt）（dB/K）

G為星載天線上行工作頻率時增益，Ta為天線等效噪溫，Tt為衛星轉發器等效噪溫。2025/2/1848衛星廣播電視傳輸系統及常用概念3、天線等效噪聲溫度TA

等效噪聲溫度反映了天線接收下來并傳送給匹配負載的噪聲功率的大小。忽略饋線系統損耗后，天線接收并傳送給LNB的噪聲功率：

Pn=k˙TA˙B（W）波爾茲曼常數k=1.38x10-23（J/K），B為接收系統帶寬2025/2/1849衛星廣播電視傳輸系統及常用概念4、功率通量密度（）功率通量密度反映了衛星信號到達地面時的強度，表示接收端單位面積上的功率密度。

=[EIRP]-20Lgd-10Lg（4π）-[ΔL]（dBW/m2）

d為衛星至地面的距離，ΔL為電波傳輸中的其他各種損耗。ff2025/2/1850衛星廣播電視傳輸系統及常用概念5、自由空間損耗：在自由空間中，一個無損耗的各向同性輻射源到與其路徑長度相等的距離處的理論損耗：

[Lo]=20Lg（4πd/λ）（dB）其中：d為衛星到地面的距離，通常取35786kmλ=v/f（v取光速）真空中光速v=3X108(m/s)，λ=300/fMHz(m)

2025/2/1851衛星廣播電視傳輸系統及常用概念6、功率傳輸公式在自由空間中，接收天線輸送給匹配負載的功率Pr與發送天線的輸入功率Pt之間的關系用弗里斯功率傳輸公式表示：

[Pr]

=[Pt]+[Gt]+[Gr]-[Lo]（dBW）

2025/2/1852衛星廣播電視傳輸系統及常用概念7、C/N與Eb/No

在模擬衛星鏈路中，傳輸質量是由鏈路的載噪比C/N確定的，在數字衛星鏈路中，傳輸質量是由鏈路的每比特能量Eb與噪聲功率譜密度No之比Eb/No確定的。

[Eb/No]=[C/N]+10LgB-10LgRbB為接收機帶寬，Rb為數字信號的碼率。2025/2/1853衛星廣播電視傳輸系統及常用概念8、增益G

天線增益G表示天線對信號的匯聚能力。

對于圓形口面天線：

[G]=20Lg（πD/λ）+10Lgη（dB）

D為圓形口面直徑，λ為天線工作波長，η為天線口面效率

2025/2/1854衛星廣播電視傳輸系統及常用概念9、天線的旁瓣特性

天線偏軸增益90%的旁瓣波峰應在下列包絡線內：2025/2/1855衛星廣播電視傳輸系統及常用概念10、半功率角θ（HP）天線主瓣兩側相對于天線主瓣中心增益下降3dB的兩點之間的角度稱為天線的半功率角。

DfDGHz2170=?lq（度）其中D為圓形口面的直徑，

λ為天線工作波長。如：Ku波段10米天線，經上式計算該天線上行頻率（14GHz）的半功率角約為0.15o，由此可見衛星傳輸中，對高頻段大口徑天線的自動跟蹤要求較高。2025/2/1856衛星廣播電視傳輸系統及常用概念11、衛星天線仰角、方位角和半功率角計算

（1）天線仰角EL計算其中α——接收地點的緯度

β=βR-βS

βR

——

接收地點經度

βS——

衛星經度baba221coscos115127.0coscos--=-tgEL20