发射台节传机房卫星接收设备原理与故障探析

郑虹

摘 要 本文简述了广播发射台节传机房节目传送系统的组成，针对广播发射台节目源的接收系统：卫星接收天线、高频头、功分器、数字卫星接收机等设备原理及使用中出现的典型故障与处理进行了论述。

关键词 发射台 节传机房 卫星天线 数字卫星接收机

中图分类号：TN943.3 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.07.028

Transmitting Station Section Transmission Room Satellite

Receiving Equipment Principle and Failure Analysis

ZHENG Hong

（State Press and Publication Administration of Radio， Qiliuyi Station， Yong'an， Fujian 366000）

Abstract This paper describes the composition of radio transmitting Section transmission room program transmission system for Transmitting station broadcasting the program source receiving system： a satellite dish， LNB， splitters， digital satellite receivers and other equipment principle and appears in typical fault and treatment are discussed.

Key words transmitting station; section transmission room; satellite antenna; digital satellite receiver

0 引言

任何一条卫星通信线路都是由发射端、接收端地面站，上行、下行线路，卫星和通信卫星转发器组成。因此，卫星地面站是卫星通信系统中的一个重要组成部分。目前，全国各地的直属无线电广播电视发射台的节目传送系统，主要是通过设置在地球赤道上空与地球同步的卫星，把接收来自北京和呼市上行地球站传送的广播电视信号，再转发到地球上的指定区域即地面接收站（发射台节传机房的卫星接收系统就是专用广播电视地面卫星接收站）。本文结合在发射台节传机房工作实践，对发射台广播电视节目源的接收系统的组成和运维谈谈笔者的体会和见解。

1 卫星广播电视传输系统

随着卫星通信技术的发展，直属广播电视发射台节目源配置了上行地球站和卫星地面接收站，为保障节目源的不间断、高质量、高清晰度提供了强大的技术支持。图1是卫星广播电视传输系统，它是由卫星广播电视上行地球站、台站卫星地面接收站和卫星组成。广播电视上行地球站是将需要播出的音频和视频信号调制到工作波段的载波上，经大功率放大后输送到卫星发射天线，由卫星发射天线发射到地球赤道上空的卫星上，再通过卫星转发器发送到地面;台站卫星地面接收站是通过卫星接收天线，将接收来自卫星的上行信号进行频率和极化变换，再经功率放大、检波后输送到终端系统，即发射机发射到服务区。从图1中可以了解到卫星天线的朝向都是朝向通信卫星，为了使接收的卫星信号质量、强度最佳，卫星天线必须实时对准卫星。因此，上行地球站和下行地面站的天线还具有天线馈电部分、跟踪部分和驱动部分，尤其是担负发射任务的上行站卫星天线。

2 卫星地面接收站

卫星地面站是卫星通信系统中重要的组成部分，各种用途的地面站略有差异，但基本设施相同，在广播发射台节传机房的卫星地面接收站如图2所示，主要由卫星接收天线、馈源、高频头、馈线、功分器、数字卫星接收机组成。下面分别进行介绍：

（1）卫星接收天线：是卫星广播电视地面接收站的最基本的前端设备之一，它也是卫星信号接收的反射器，呈抛物面体，俗称为“锅”;工作中它是电磁波的收集器，是利用抛物面聚焦特性，将卫星发送的高频电磁波信号反射和聚焦到卫星天线的焦点上，再通过馈源和波导将聚焦的电磁波传送至高频头（LNB）无线电波的输入端。由于不同频率和不同发送方式的无线电波，必须采用不同的接收天线和不同的极化方式，才能有效地将卫星发送的微弱信号接收下来，达到高频头输入电平的要求。

图1 卫星广播电视传输系统

直属广播发射台卫星接收天线主要有C波段天线和KU波段天线;一般主用采用KU波段，该频段属卫星广播专用频段，能够有效防止避免与地面通信间的相互干扰，该段范围较宽，能容纳的频道多，有利于广播的使用和发展。主要技术参数：本振频率：11300MHZ，下行频率：1262905MZH，符号率：18MSPS，极化方式：垂直极化，22K控制开关：关，调制方式：QPSK。由于采用了增益高抛物面天线，这样星载转发器和地面站的天线可以做得小，建设快，投资少，易维护。缺点：电波传播的损失遇雷雨衰减较大。

C波段具有较好的抗击雨衰、雪衰的性能，弥补了KU波段的不足;它的本振频率：5150MHZ，下行频率：4175 MHZ，符号率：18MSPS，极化方式：垂直极化，22K控制开关：关，调制方式：QPSK，与KU波段互为备用。

（2）馈源：是高增益的能量转换器，并可对接收到的电磁波进行极化转换，与馈源相连还有波纹盘，它不但负责固定馈源，而且通过三根角度120€暗闹С鸥耍≡垂潭ㄎ挥谔煜叻瓷涿娼沟愦Γ饔檬鞘占优孜锩嫣煜叻瓷涞奈佬切藕啪劢沟礁咂低贰？

（3）高频头：又称低噪声下变频器，主要功能是将接收到的卫星下行频率信号（卫星高频信号进行低噪声宽频带放大，而后对信号进行下变频处理（利用本机振荡电路将高频信号转换成中频 950MHz-2150MHz，以避免信号频率太高造成馈线损耗过大）。低噪声放大器要求噪声系数低，增益较高，对天线接收到的微弱的卫星信号进行有效的放大，提高接收系统的信噪比。

高频头分为KU波段和C波段两类，主要是把从卫星天线接收到的微弱的微波信号，通过波导/微带转换器送到低噪声宽带放大器，通过低噪声宽带放大器将信号放大，再通过镜频抑制滤波器抑制外界干扰信号，进入第一混频器，由第一混频器与本振信号进行下变频，得到第一中频信号，最后通过前置第一中频放大后送给卫星接收机。

高频头输入阻抗是50欧姆，高频头使用的电源是卫星接收机提供的直流电源，通过第一中频电缆送到高频头;垂直极化的电压是14V，水平极化电压是18V。

高频头指标参数（C波段： GAIN：65db，In： 3.4-4.2GHZ，IF：0.95-1.75GHZ，Lo：5.5GHZ）;Ku波段（GAIN ：62 db，Freq： 12.25GHZ，NF： 1.2 db，Lo： 25khz）。

（4）馈线：既从高频头输出到接收机的射频输入插口连接（75 同轴电缆）。

（5）功分器：是将高频头输送来的第一中频信号分成相等的几路信号输出，用来实现一个地面卫星天线能同时为多台卫星接收机提供信号源。功分器分有源和无源两类，除了将高频头送来的中频信号进行等分外，还能够对卫星接收机与接收机之间进行有效隔离，减少接收机本振泄漏引起的相互干扰。

（6）卫星接收机：以直属发射台配置的ACS1240AT数字音频接收机叙述。主要功能特点：该接收机具有模拟平衡音频输出接口，分别对应立体声信号的左、右声道，也可以接收两套单声道;信号输出采用两个卡侬音频接头（针式XLR连接器），最大模拟输出电平+18 dbm字音频平衡输出接口，支持AES/EBU格式，信号输出采用一个卡侬音频接头;控制信号为RS-232接口：遥控接口，采用9针D型阳性接口（DB9），可连接终端设备（如计算机、串口服务器等），通过此遥控接口向卫星接收机发送控制命令（设置），取回卫星接收机的工作状态或当前参数配置。控制信号通过串口服务器、交换机传输。

接收机接收的信号为L波段信号（950M-2150M），工作中接收机通过电子调谐器选择所需要接收的卫星信号，当设置了频道的下行频率、符号率和本振频率后，调谐器就可选出所需要频道的信号（既接收机进行差值计算，本振频率-下行频率=L-Band）。高频信号经高频头接收后，输出ES流（节目流）信号经分接器进行分接处理，提取出所需要的节目及节目PID存入存储器中;它既保证了所锁定的节目音频PID不会丢失。同时，节目运行图也存入了存储器中，并且保证了所存入的运行图断电不丢失。控制部分处理节目运行图的运行，保存节目运行图，按照设置的节目播出表执行PID切换和播出。音频解码部分通过解码电路解出音频数据，数字音频信号经过音频变压器隔离后输出，数字输出接口支持AES/EBU格式，且为平衡输出。电源电路除提供机内工作电压外，还为高频头提供电源。

指标参数：RS-232，串口设置为9600bps，无奇偶校验，8个数据位，一个停止位;模拟接口，输出达18dbm的模拟平衡音频信号;运行图规格为20张运行图，可以设置24个播出时间段。

3 典型故障分析

3.1 高频头雷击损坏或其它原因造成损坏

故障现象：工作中某波段接收机突然全部无信号输出，无场强指示。

故障分析：当播音中某波段接收机全部没有信号，无场强指示，（排除恶劣气候雨衰、雪衰、日凌和卫星转发前端造成的节目源中断），以天线部分为例进行分析，即按照功分器——电缆——高频头进行排查。

处理方法：当发现主用节目源中断，应即刻倒用备份节目系统;（手动操作TB-2型广播节目调度系统“手动节目选择”，或“手动节目调度”开关置各对应发射机相同节目类别备份节目上，并监听备份节目源是否正常）。

然后对故障进行排查：首先查看有源功分器电源指示是否正常，然后测量功分器到高频头电缆头+18V是否正常，如果正常则重点对高频头进行检查;方法是用万用表测量高频头正反向电阻是否正常（正常值：正向电阻60～70K ，反向为∞，使用500型万用表R€？K档）;如果断定为高频头故障，更换高频头时应先做好卫星接收天线的方位角和俯、仰角的标志，更换的高频头的电缆F连接头需用防水胶带处理扎好;更换好高频头将天线恢复原位，还应对天线的方位角、俯仰角进行细调直至接收机场强最大;当试机正常后应手动操作TB-2型广播节目调度系统的“手动节目选择”或“手动节目调度”开关至自动位置。

3.2 数字卫星接收机故障

故障现象：播音中某台数字卫星接收机无信号输出。

故障分析：当播音中某接收机突然无信号输出，首先将故障接收机与其它同波段接收机进行对比，直观地查看接收机电源指示，输出电平指示是否正常。

处理方法：首先，立即倒用备份接收机播音，监听备份机是否正常;然后，拆下故障接收机F连接头用万用表测接收机有无+18V输出，如果没有，极有可能是接收机内高频头（电子调谐）等部分故障，应更换备用接收机;更换后试机正常再倒回主用节目系统工作。

3.3 Ku波段出现雨衰或雪衰

故障现象：接收机场强和输出信号逐渐变小，噪音增大，直至节目信号中断，此时接收机告警灯亮。

故障分析：由恶劣气候雨衰、雪衰、日凌造成的节目源时有时无、断断续续、信号变小直至中断等。

处理方法：立即手动操作TB-2型广播节目调度系统的“手动节目选择”或“手动节目调度”，选择C波段上的广播节目信号;如果是雨衰、日凌，这段时间一过将自动能恢复正常;如果是雪衰需即刻清除天线上的积雪即可恢复正常;恢复正常后，手动操作TB-2型广播节目调度系统到自动位置。

4 结语

以上是对卫星广播电视地面接收系统的卫星接收天线，高频头、功分器、接收机了解，以及结合设备运维中典型故障分析与体会，希望与同行共勉，也殷切希望得到大家的指教。

参考文献

[1] 高峰.数字音频广播与数字高清晰度电视.中国广播电视出版社，2003.

[2] 刘修文.卫星数字电视接收机的使用与维护.北京：人民邮电出版社，2002.

[3] 颜晓滨.数字卫星接收机常见故障的分析.中国新技术新产品，2012（12）.

[4] 武士勇.卫星数字电视接收机原理及故障排除.数字化用户，2013（10）.