北京地球站 谢东晖
随着我国广播电视事业的飞速发展，卫星广播也迅速普及开来。卫星广播以其低成本、见效快、全面覆盖等优点得到了业内人士的一致青睐，特别是对于幅员辽阔、地理环境多样、人口分布不均的中国，卫星广播是扩大广播电视覆盖，解决山区、牧区、海岛等地区群众听广播、看电视问题的最佳途径。
我国的卫星广播方式由最开始使用小功率C波段通信转发器传输模拟广播电视节目发展到利用较大功率的C、Ku转发器传输数字广播电视节目。特别是卫星数字广播技术的应用在近几年内发展极快，中央电视台率先采用数字压缩多路单载波方式利用一个Ku波段转发器播出CCTV2、3、5、6、8五套电视节目，全国多数省份，除浙江、山东等早期上星的省仍保持原模拟方式播出外，其它新近上星的省市均毫无例外地采用了数字压缩技术，取得了良好的社会效益和经济效益。最近，中央电视台8套电视节目及中央人民广播电台、中国国际广播电台的8套广播节目利用数字压缩技术通过鑫诺一号卫星2A转发器(Ku波段，带宽54MHz)播出，在我国绝大部分地区使用1米以下口径的天线即可接收到高质量的广播电视节目，为丰富老少边穷地区群众的业余文化生活、扩大广播电视的覆盖率提供了一个非常有效的手段。
一、Ku波段卫星数字广播的特点：
与以往的C波段卫星模拟广播相比，由于使用了较高频率的Ku波段及先进的数字压缩技术，Ku波段卫星数字广播具有其突出的特点。
1、Ku波段卫星广播的主要特点：
(1)Ku波段卫星单转发器功率一般比较大，多采用赋形波束覆盖，卫星EIRP较大，加上Ku波段接收天线效率高于C波段接收天线，因此接收Ku波段卫星节目的天线口径远小于C波段，从而可有效地降低接收成本，方便个体接收；
(2)C波段卫星广播遭受地面微波等干扰源的同频干扰比较严重，而Ku波段的地面干扰很小，大大地降低了对接收环境的要求；
(3)降雨对Ku波段卫星广播的影响比较严重，其上下行信号降雨衰耗远大于C波段，暴雨情况下Ku波段上行或下行链路瞬间雨衰量可超过20dB，而C波段最大雨衰量一般不超过1dB。
2、卫星数字广播的主要特点：
数字压缩技术在卫星广播中的应用是广播电视传送技术的一次重大变革，采用MPEG-2视频压缩标准及MUSICAM 音频压缩方法的DVB-S卫星数字广播具有模拟方式不可比拟的优势，毫无疑问地会在卫星广播领域迅速取代传统的模拟调频传送方式。
(1)利用数字压缩技术的卫星数字广播极大地降低了传送的视音频码率，对卫星转发器的频带及功率需求大大低于模拟方式，同一转发器可播送更多的节目，大幅度降低了节目播出费用；
(2)卫星数字广播由于采用了强有力的纠错算法，传送质量很高，接收门限很低。与模拟广播接收质量的渐变式劣化不同，只要在接收门限上，数字广播信号就没有可察觉的失真、干扰和衰弱；
(3)卫星数字广播可提供数据传输和多媒体功能及加扰和授权的能力，特别有利于直接到户的付费服务。
Ku波段卫星数字广播结合了Ku波段及数字技术的特点，非常适合于分散的小口径天线个体接收，特别是卫星广播电视节目直接到户DTH服务，而由于Ku波段雨衰问题比较严重，做为可靠性要求非常高的卫星节目分配业务则选用C波段传送更为有利。
二、Ku波段卫星数字广播上行系统的构成：
QPSK调制器之前为数字压缩编码复用设备，之后为信道处理设备。与C波段模拟上行系统不同之处主要有三点：
1、Ku波段卫星数字广播上行系统要适合于数字传输的特殊要求，这就要求上行系统要有更低的相位噪声、更好地幅频特性和群时延特性；
2、Ku波段卫星数字广播上行系统所使用的上行天线波束半功率角度很窄，对天线的机械精度和跟踪精度提出了更高的要求。如国产Ku波段13米上行天线其主反射镜镜面精度达0.5mmR.M.S，付反射镜镜面精度达0.17mm R.M.S，天线跟踪精度达0.013°R.M.S；
3、Ku波段卫星数字广播上行系统要采取上行功率控制手段，以便自动补偿或消除在卫星上行链路出现的雨、雪、云、雾等对上行信号的衰减作用。
我们在设计调试一个Ku波段卫星数字广播上行系统时也要针对以上主要特点采取一些特别的措施。
Ku波段馈线损耗较大，因此在设计时应尽可能缩短高功放设备至上行天线间的波导馈线距离，有可能的情况下最好将上变频器高功放紧靠天线放置，以最大限度地节省高功放输出功率。
选用较好的上行功率控制手段及适当输出功率的高功放设备也是非常重要的。目前上行功率控制手段主要有两种，一种是利用上行天线接收下来的卫星信标强度的变化来控制上行功率控制器中频单元的增益或衰减量，从而相应地改变上变频器的中频输入电平，自动增加或降低高功放输出功率，该方法会受到卫星信标稳定性的影响，也会受到下行链路稳定性的影响，环节比较多，控制精度和可靠性一般。采用该方法时，信标接收机和功率控制器斜率的调整是关键，即通过精确测量和调整要使信标接收机的斜率数值V/dB与功率控制器控制单元设定的斜率数值dB/ V一致，这样才能保证正确的上行功率控制。另一种较好的功率控制方法是通过直接测量上行链路大气噪声温度来实现的。该方法使用单独的小口径天线对准所使用的卫星，利用位于天线焦点处的噪温测量计获得卫星上行链路的噪声温度数值，该数值送入功率控制器控制单元通过计算得到上行链路衰减数值，以此衰减数值控制中频单元增益，从而自动控制高功放输出功率。该方法需在晴天时对功率控制系统进行校准，校准后控制精度很高，运行可靠性也很好，且在出现日凌等特殊情况时可自动保护，有效地防止不适当的功率提升。
高功放额定输出功率的选择要根据实际上行业务所需的输出功率以经济实用为原则来选择。主要考虑留出降雨时的高功放输出功率提升余量，而且要保证上行功率控制范围内高功放始终工作在线性区，即在最大雨衰补偿时高功放不出现输出压缩现象。假设上行功率控制范围为0～13 dB，晴天上行功率为20W，则对于速调管高功放其额定功率较为保险的选择是至少高出晴天上行功率16 dB以上，即800W以上。
Ku波段卫星数字广播上行系统调测过程中一个非常关键的环节就是上行系统各设备之间接口电平的调整，如果电平调整不恰当，轻则会造成上行系统运行性能下降，影响播出信号质量，重则可能导致上行系统运行故障。电平调整主要考虑两方面因素，一是设备本身对接口电平的要求，二是考虑上行功率控制对接口电平的影响。电平调整的重点是上变频器输入电平和高功放输入电平。首先，高功放对最大输入电平有严格的限制，因此在最大上行功率提升量时上变频器输出电平不能超过高功放的最大输入电平，并有适当的回退，以保证在整个上行功率控制范围内高功放始终工作在线性区。上变频器输入电平应按照设备要求加以调整，既要保证变频器的最佳性能，也要满足其在上行功率控制范围内工作在线性区。我们曾在实际工程中遇到过一个问题，在保证上变频器工作性能良好的情况下配置好上变频器的中频输入电平，却发现上变频器的输出电平高于高功放对输入电平的要求。此时不能简单地通过降低上变频器的中频输入电平使上变频器的输出电平满足高功放输入电平的要求，因为这样会造成系统载噪比的下降，属于不正确的调整方法。可行的调整方法有两种，一种是在保证上变频器各项工作指标的前提下适当降低上变频器增益，一种是在上变频器的输出端串接适当的高频同轴衰减器。
只有通过细致的测量调整，Ku波段卫星数字广播上行系统才能发挥最佳的运行性能，上行功率控制系统才能够正确地对上行链路的雨衰进行补偿。
三、Ku波段卫星数字广播的发展：
Ku波段卫星数字广播目前在我国正处于迅速上升的态势，其发展潜力是巨大的，前景十分诱人。以笔者个人观点，今后Ku波段卫星数字广播的发展主要体现在以下两个方面：
1、采用更大功率容量的Ku波段卫星资源，开展直播卫星/直接到户(DBS/DTH)业务，使广大用户使用40厘米甚至更小口径的接收天线即可接收到数十套甚至上百套丰富多彩的广播电视节目，同时通过市场运作使经营者获得合理的经济收益；
2、依靠卫星网络的建立运行，对Ku波段卫星数字广播进行多功能开发利用，并与地面有线网结合开拓多媒体市场，建立综合信息服务平台，开展新闻采集(SNG)、数据广播等项业务，逐步向用户提供视频点播、互联网接入、家中银行、实时信息发布、远程诊疗、远距离教学、电视会议、电视购物等多种服务。
科学技术的发展搭起了人类进步的阶梯，我们的梦想正在不断地实现，一个崭新的信息卫星时代正在向我们走来……
摘自《卫视周刊》
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