论坛：卫星广播电视技术回眸

　　1.1.卫星广播电视技术

　　传输、有线传输和卫星传输是人们已熟知的电视信号的三大主流传输方式。在这三大主流传输方式中，卫星电视广播覆盖是跨地域的，是覆盖区域最大、受众面最广的一种传输形式。此外，卫星电视的数字化最简单，技术最成熟，需要的资金投入最节省。因此，世界各国目前正在积极推进的数字高清晰度电视首先从卫星电视和有线电视开始。

　　由于卫星广播具有覆盖面大、传输距离远、信息量大、信号质量高、不受地理条件限制等优点，决定了卫星电视能够实现跨地域服务或国际化服务。放眼全球，近年来卫星广播事业得到了迅猛发展。特别是数字技术的融入，把卫星电视广播带入了一个崭新的数字时代，拓宽了卫星广播的多功能利用，推动了信息的全面交流，促进了数字电视技术的发展。鉴于我国幅员辽阔、地形复杂、人口居住分散的特点，开展卫星广播业务是提高广播电视人口覆盖率的最有效的途径。卫星数字电视的天然优势，得到了国家和地方的高度重视。

　　1.1.1 宇宙无线电通信

　　卫星广播电视技术的源头来自卫星通信，卫星通信是指利用通信卫星作为中继站转发或反射无线电信号，在两个或多个地球站之间进行的通信。卫星通信是宇宙无线电通信的形式

　　通常把以宇宙飞行体为对象的无线电通信统称为宇宙通信，但按照国际电联的规定，它的正式名称应为宇宙无线电通信。共同进行宇宙无线电通信的一组宇宙站和地球站叫做宇宙系统。这里宇宙站是指设在地球大气层之外的宇宙飞行体（如人造通信卫星、宇宙飞船等）或其他天体（如月球或别的行星）上的通信站。其中地球站是指设在地球表面（包括地面、海洋和大气中）上的无线电通信站，而用于实现通信目的的这种人造卫星称为通信卫星。

　　宇宙通信有以下三种基本形式：

　　① 地球站与宇宙站之间的通信；

　　② 宇宙站之间的通信；

　　③ 通过宇宙站的转发或反射进行的地球站之间的通信。

　　第三种通信方式通常称为卫星通信。利用卫星来传输电视信号时，常称为宇宙广播电视（包括转播或直播）或卫星广播电视（包括转播或直播），分别简称为宇宙广播或卫星广播。

　　1.1.2 通信卫星与卫星通信

　　卫星通信是指利用通信卫星作为中继站转发或反射无线电信号，在两个或多个地球站之间进行的通信。卫星通信实际上就是利用通信卫星作为中继站的一种特殊的微波中继通信方式。

　　英国克拉克曾在 1945 年预言，利用静止卫星可以实现全球通信。到 1965 年此预言已经变为现实了。将人造卫星发射至赤道上空 36 000km 的太空，利用三颗静止卫星，以 120°的间隔分布在赤道上空的静止轨道上，与地球保持同步运行，这样卫星上的电子装置就可以接收地面传送的信号，并将信号转发到覆盖范围内的广大地区，就能实现除地球两极附近地区外的全球不间断的通信。

　　通信卫星属于地球卫星的一种，目前绕地球轨道运行的卫星主要有两大类：最接近我们的那一类主要是通过各种仪器用来观察地球，用作科学、气象、地球物理、军事和其他研究用途。其高度约距地球 200～300km，绕低地球轨道（LEO）运行，约 1.5h 一周，运行速度约为每秒钟 8km。由于这些 LEO 卫星出现和消失非常快，从地平线的一个地方到另一个地方只需约 30min，因此，不适于用作通信和广播；第二类卫星是在约 36 000km 的高地球轨道（GEO），以约每秒钟 3km 的速度在赤道上空运行，需要 24 小时绕地球一周，也就是说其角速度与地球转动相同，当卫星运行的轨道与赤道面重合时，在地面观测者看来，卫星似乎静止在赤道上空的某一点。

　　所以，它们被称为与地球的相对位置保持不变的静止卫星,称这样运行的轨道为静止轨道。因而，地面上的接收天线可以相对固定方向，始终对准卫星，接收信号。当卫星的运行轨道与赤道面不重合，且只满足与地球自转周期相同则称为同步卫星。当卫星的高度高于或低于 36 000km 时，或者轨道面和赤道面不一致时，都会使卫星出现向西或向东移以及南北方向移动，都会偏离静止轨道。因此，需要通过地面的测量装置、遥控装置，使卫星保持在静止轨道位置（见图 1-1）。

　　

　　由于与地球表面相对位置保持不变，这种通信卫星具有一种最宝贵的特性，即可用作空中工作站携带广播中继站（发送应答站）。另外，这种通信卫星还可以用作对特定区域的广播（中继站的发射机功率比通信卫星强）或观测地球的云层覆盖情况供气象研究和天气预报。

　　1957 年，前苏联发射了第一颗人造地球卫星，宇宙空间技术由此拉开了序幕。几年之后，1963 年 7 月，美国成功发射了世界上第一颗同步通信卫星，紧接着，国际通信卫星组织的第一颗商用通信卫星于 1965 年 4 月启用，使世界正式进入了卫星通信时代，国际间进行电视节目的传送和转播逐渐成为现实。 卫星通信主要用来传送电话、电报、数据等多种电信业务，其中也包括对电视信号的传送。就是说，利用静止卫星进行广播，只是卫星通信的三个主要业务之―。

　　通信卫星将各地球站连接起来，形成覆盖的通信网，进行点对点的双向信息交换。相对电视信号而言，则是进行两个地球站之间的节目传送。卫星广播是利用大功率的静止卫星向特定区域播送电视和声音广播信号，并使广大用户能用较简易的设备直接进行收听收看的一种先进广播形式。

　　卫星通信和卫星电视广播几乎都是利用静止卫星，以此作为微波中继站进行信息传送。同时，通信卫星自开始试验和使用以来，除了进行其他通信业务外，都在进行电视信号的传送，就这方面来说，两者具有相同的因素。 

　　1.3 卫星电视广播

　　广播包括卫星电视广播（简称卫星电视）和卫星声音广播两种形式。卫星电视广播以传送电视图像信号为主，同时也包括电视伴音信号的传输。从严格意义上来说，早期卫星通信中的电视信号传输不属于卫星电视广播，而应称为卫星电视分配或转播。因为当时的卫星功率太小，地面接收要用大型地球站，然后再分送给本地的电视台转播给用户。

　　电视广播主要是由广播卫星向地面转发电视信号，为广大用户（集体和个体）直接提供电视节目。这是点对面的单向传送，形成面的广播覆盖网。为使用户的接收设备越简单越好，要求卫星上转发器采用大功率输出或点波束强信号覆盖。用户接收天线口径小，设备简单。广义上的卫星电视广播包括卫星电视直播和卫星电视转播两种形式，严格意义上的卫星电视广播就是卫星电视直播，而卫星电视转播应称之为卫星电视分配。

　　电视广播共有三种方式：一是通过普通的通信卫星将模拟电视信号转发到本地电视台、有线电视网或集体接收站进入千家万户；二是采用模拟制式的大功率电视直播卫星直接向家庭广播电视信号，由于这种电视信号未经数字压缩处理，每个转发器只能直播一路电视节目信号，每颗卫星一般只能直播几路电视节目；三是得益于 20 世纪 90 年代初期数字压缩技术的突破以及航天技术、微电子技术和计算机技术的飞速发展，才出现了 Ku 频段数字视频压缩电视直播卫星。每个转发器可向装有 0.5m 左右的小口径卫星接收天线的家庭直播 5～8 路电视节目，一颗卫星可以直播 100 多路电视信号。

　　20 世纪 60 年代，由于当时的卫星功率太小，上星电视节目需经过卫星地面站的接收、转发之后，个人用户最终才能收看。也就是说，早期的卫星通信中的电视信号传输属于卫星电视转播，或称为卫星电视分配。只是到了 20 世纪 80 年代以后，由于星载转发器采用大功率输出和点波束强信号覆盖技术的应用，利用广播卫星可以直接向地面传送电视信号，为广大用户（集体和个体）直接提供电视节目，从此，卫星电视广播真正进入了卫星直播电视阶段。

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