調節閥

[拼音]:weixing guangbo

[英文]:satellite broadcasting

利用地球靜止衛星上的轉發器向地面轉播電視或聲音廣播等訊號,供公眾個體接收或集體接收的廣播方式。個體接收系統中衛星的發射功率較大,到達地面的電波較強,家家戶戶可用直徑一米以下的小型天線和簡單的裝置接收衛星轉播的節目;集體接收系統中衛星的發射功率較小,地面要用較大的天線和較複雜的裝置接收,收到的節目或供公眾集中收看,或用轉播發射機、電纜系統傳送給鄰近地區的公眾。發達國家採用個體接收方式來增播新的電視節目,以解決地面電視廣播的頻道擁擠問題和山區、海島收看電視問題。發展中國家可以採用集體接收方式來實現電視的全國覆蓋。在一些個體接收系統的邊遠地區,電波較弱,也可以採用集體接收方式。

衛星廣播是由衛星通訊發展來的。技術的進步使廣播衛星轉發器的發射功率達百瓦以上量級,又用窄波束使能量集中射向指定的覆蓋區,可以顯著提高地面的電波場強,使之比通訊衛星電波強數十倍以至數百倍,因而使地面的接收裝置可以做得簡單便宜,適於普及,構成數十萬以至數百萬點的接收網,形成點對面的廣播。

簡史

70年代中期到80年代前期是衛星廣播的實驗、發展階段。1974年美國發射的應用技術衛星 ATS-6首次成功地進行了2.6吉赫和860兆赫頻段集體接收型衛星電視廣播實驗,證實了衛星廣播的可行性。1976年加拿大和美國合作發射的通訊技術衛星CTS進行了 12吉赫頻段個體接收型衛星電視廣播實驗,取得了預期效果。其後蘇聯、日本、澳大利亞等國在不同頻段上進行了實驗。為了降低衛星投資,加拿大成功地進行了12吉赫頻段低功率衛星電視廣播試驗。衛星廣播有許多重要優點。

(1)覆蓋面積大:一顆衛星就能覆蓋幾百萬平方公里。不像地面發射臺那樣,覆蓋半徑受到發射天線高度的限制。對於幅員遼闊,地形複雜的國家來說,這個優點尤為突出。

(2)播出質量高:由於訊號的傳送環節少,可靠性高,受到的畸變較小,加之電波自上而下,不易受山峰和高樓的遮擋,影象上也不會有因電波的多重反射引起的重影干擾。

(3)投資和維護費用遠低於傳統的地面覆蓋系統。

衛星廣播系統

它包括三個組成部分,即廣播衛星、地面接收網和為衛星執行服務的上行站和測控站。發射衛星和建設地面接收網的費用佔系統建設總投資的絕大部分。增大衛星發射功率可以簡化接受裝置,降低其造價,這樣,接收點的數量越多,經濟效益就越顯著。

廣播衛星

廣播衛星是系統的中心環節。星體可分為有效載荷和服務艙兩部分。有效載荷指廣播轉發器和天線。它接收上行站發來的電視、廣播訊號,經過變頻和放大再向地面轉發出去,擔負著廣播衛星作為空間中繼站的主要任務。服務艙包括6個部分:

(1)星體結構;

(2)電源系統:太陽能電池、蓄電池和電源控制裝置;

(3)溫度控制系統:用輻射散熱、導熱、保溫和電加熱等措施保證衛星上裝置所需的環境溫度;

(4)遙測遙控跟蹤系統:發射遙測訊號供地面監測衛星的工作狀態,接收地面測控站發來的遙控指令,還發射信標以供地面的大型天線跟蹤衛星;

(5)控制系統:用小型推力器來控制衛星的姿態和軌道位置;

(6)遠地點發動機:在發射過程中用來把衛星從橢圓的轉移軌道推入圓型的靜止同步軌道。

地球靜止衛星位於地球赤道上空 35786公里高的圓形同步軌道上,用和地球自轉相同的角速度圍繞地軸旋轉,因此,從地面上看它好像是固定在天空的一點上靜止不動的,可以用固定天線對準它接收,不需要複雜昂貴的跟蹤裝置,這保證了接收裝置簡單廉價,便於普及。

接收網

衛星廣播的地面接收網包含大量的接收點,每點中的接收裝置包括天線、低噪聲接收變頻、中頻放大、解調和基帶訊號處理等部分。

上行站與測控站

上行站的任務是把來自演播室的電視和聲音廣播訊號經過調製、變頻和放大發射給衛星;其次是接收監測衛星轉發下來的訊號和對衛星轉發器進行在軌測試。測控站的任務是:

(1)用天線跟蹤衛星並進行定向和測距。

(2)接收衛星發來的遙測訊號和姿態測定訊號。經過計算機處理,再把遙測資料、衛星位置和姿態等資料顯示、記錄和打印出來。

(3)對衛星的執行狀態進行計算分析。

(4)編制指令,經過調製變頻和功率放大後發給衛星。

衛星廣播的可用頻帶

可用頻帶有 0.62 ~0.79、2.5~2.69、11.7~12.75(不同地區使用這三段中不同頻帶)、22.5~23(一定地區可用)、40.5~42.5、84~86吉赫等6個頻段。從技術上說,22.5吉赫以上的3個頻段尚未完全為人們掌握,處於發展階段。在已用的 3個頻段中,前兩個頻段支配的頻帶較窄,能容納的節目數量較少,對於到達地面的電波強度也規定了較嚴的限制。因此,80年代衛星廣播使用的主要頻段是12吉赫頻段,與低頻段相比,它的主要缺點是電波的雨致衰減較大。因此,一些熱帶多雨的國家採用 2.6吉赫頻段。廣播衛星的上行主要頻帶是14.5~14.8和17.3~18.1吉赫,也可以協調使用通訊衛星的上行頻帶。

廣播衛星的可用軌道弧段

從降低雨致衰減的要求考慮,衛星的經度應接近服務區中心的經度,以提高接收仰角,縮短電波穿過雨團的行程。在12吉赫頻段,規定接收仰角應大於20度。決定衛星軌道位置的另一因素是星蝕停電時間。在每年春分、秋分前後,共約90天內,在衛星所處經度的午夜,太陽、地球和衛星幾乎處在一條直線上,地球擋住射向衛星的陽光,造成星蝕,使衛星上的太陽電池停止發電。春分、秋分日星蝕最長,達72分鐘。秋分日星蝕開始最早(23點17分)。由於重量限制,衛星上難以攜帶大容量的蓄電池,星蝕停電會導致大功率轉發器停播。已採取的辦法是將衛星位置西移,每移一度星蝕停電的起始時間推遲 4分鐘,適當的西移,可使星蝕發生在夜間電視節目結束之後。因此,星蝕停電起始時間規定了可用軌道弧段的東限,而接收仰角規定了它的西限。

技求要求

地球靜止衛星的軌道只有一條,軌道位置和可用頻帶都是有限的。為了充分利用軌道和頻譜資源,應遵循下列技術原則,合理地制定世界性的衛星廣播規劃:

(1)衛星類集,即把特性相似的衛星組合到軌道的同一部分;

(2)合理利用電波的交叉極化以提高干擾隔離度;

(3)鄰星不對相鄰地區服務,以獲得系統間的最大隔離度;

(4)成對服務區,在同一軌道位置上,放置兩個相距很遠的一對地區(例如分別在南、北半球)服務的衛星,可使軌道容量加倍;

(5)不同系統間採用載頻錯開或交叉,以減小干擾;

(6)在干擾允許的前提下儘量縮小衛星間隔;

(7)提高衛星上發射天線和地面接收天線的旁瓣鑑別能力以改進隔離度;

(8)使各衛星的等效全向輻射功率相近;

(9)質量和可靠性要求合理。

調製方式

已發射的廣播衛星都採用調頻方式來傳送影象,因為調幅制抗干擾性差,要達到相同的接收質量,衛星上發射功率要比調頻制大幾十倍,難以實現。至於數字化編碼傳送影象,由於每個接收點都需要配備複雜的解調裝置,不利於普及,尚未被採用。

電波極化規定

12吉赫頻段的衛星廣播業務採用圓極化。圓極化天線的饋源結構比線極化稍複雜,但安裝維護簡單,更適於接收機的大批量生產和普及。

衛星廣播是實現廣播電視大面積覆蓋的先進手段,它將使廣播電視覆蓋網發生巨大的變革。由於它具有很大的資訊傳輸能力,為實現下一代的高清晰度電視創造了條件,也為實現全世界統一的彩色電視制式提供了可能性。