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1、!=J第一节 电磁波常识一、电磁波振动的电场和磁场在空间的传播叫做电磁波。由收音机收到的无线电广播信号，由电视机收到的高频电视信 号，医院里物理治疗用的红外线，消毒和杀菌用的紫外线，透视照 相用的 X 射线，以及各种可见光，都属于电磁波。二、电磁波的频率、波长人们用频率、波长和波速来描述电磁波的性质。频率是指在单位时间内电场强度矢量E （或磁场强度矢量H） 进行完全振动的次数，通常用 f 表示。波长是指在波的传播方向上 相邻两个振动完全相同点之间的距离，通常用入表示。波速是指 电磁波在单位时间内传播的距离，通常用v表示。频率f，波长入， 和波速 v 之间满足如下关系：v=A f如果一电磁波在一
2、秒内振动一次，该电磁波的频率就是 1Hz ， 在国际单位制中，波速的单位是m/s（米/秒），波长的单位是 m（米），频率的单位是Hz.对于无线电信号，它属于电磁波，它的传播速度为光速，即每秒约 前进30 万公里。例如：对于一个频率为98MHz的调频广播节目，其波长为 300,000,000 米除 98,000,000Hz，等于 3.06 米。不同的频率的（或不同波长）电磁波具有不同的性质用途。人 们按照其频率或波长的不同把电磁波分为不同的种类，频率在 300GHz（lGHz=109Hz）以下的波称为无线电波，主要用于广播，电视 或其他通讯。频率在3X10nHz-4X10i4Hz之间的波称为红外
3、线，它 的显著特点是给人以“热”的感觉，常用于医学上的物理治疗或红 外线加热，探测等，频率在3.84X1014HZ-7.69X10i4Hz之间的波为 可见光，它能引起人们的视觉，频率在8X10i4Hz-3X10i7Hz之间的 波称为紫外线，具有较强的杀菌能力，常用于杀菌，消毒，频率在 3X1017 Hz-5X 1019Hz之间的波称为X射线（或伦琴射线）它的穿 透能力很强，常用于金属探测，人体透视等，在原子核物理中还有 频率为 1018Hz-1022Hz 以上的射线，其穿透能力就更强了。三、波段与频道由于利用频率可以计算出波长，一个频率范围将对应一个波长 范围，所以频段与波段具有同样的意思。两
4、个叫法是对应的，也是 通用的，在电视广播领域中，更多使用波段。微波是指波长在微米级的无线电信号。按照波长和用途不同，人们把无线电波又分成许多波段，如表1.1 所示。表 1.1 无线电波波段的划分名称英文波长范围频率范围极低频（极长波）100000Km10000Km3Hz30Hz超低频（超长波）10000Km1000Km30Hz300Hz特低频（特长波）ULF1000Km100Km300Hz3000Hz甚低频（甚长波）VLF100Km10Km3KHz30KHz低频（长波）LF10000m1000m30KHz300KHz中频（中波）MF1000m100m300KHz3000KHz高频（短波）HF1
5、00m10m3MHz30MHz甚咼频（米波）VHF10m 1m30MHz300MHz特高频（分米波）UHF10dm1dm300MHz3000MHz微超咼频（厘米波）SHF10cm1cm3GHz30GHz极咼频（毫米波）EHF10mm1mm30GHz300GHz波至高频（亚毫米 波）0.3nm 1um300GHz1000GHz频道是指传送一个信号源节目所使用的频率（或波长）范围。通常一个频段（或波段）能够再分成多个频道。四、极化方式当电磁波在空间传播时，其电场强度矢量 E 的方向具有确定的 规律，这种现象称为电磁波的极化。在均匀无限空间中传播的电磁 波是一种横波，其电场矢量E、磁场强度矢量H和波
6、的传播方向三 者之间，两两互相垂直，常用电场强度矢量E的变化来代表电磁波 的变化。极化方式即卫星电视信号的电磁场的振动方向的变化方式。按 照极化方式的不同，电磁波可分为线极化波和圆极化波等各种不同 的类型。所谓线极化波就是其电场强度矢量E沿一定角度方向的波， 当E与地面垂直时，称为垂直极化波；当E与地面平行时，称为水 平极化波。考虑到发射天线和接收天线的架设方便，减少重影，以 及避开其他电波的干扰等因素，一般垂直极化波大多用于中波广 播、移动通讯、卫星电视广播等，水平极化波大多用于短波广播、 地面电视广播、调频广播和卫星电视广播等。五、Ku波段卫星通信波段及其特点卫星通信使用微波频段300MH
7、z30GHz,采用高频信号的目的 是保证地面上发射的电磁波能够穿透电离层到达卫星。在卫星通信 中，不同的卫星，或者同一颗卫星上的转发器所使用的频率范围不 同，不同频率范围有不同的代号。如3.95-5.85GHz频率范围的代 号是C,该频率范围简称C波段；12.24-18GHz频率范围的代号是 Ku,该频率范围简称Ku波段。项目卫星通信所用的电磁波在12.24-18GHz频率范围，属于微 波范围的Ku波段，极化方式为垂直线极化。六、同步通信卫星简介由于电视信号属于微波信号，早期的电视广播信号主要在地面 传播，其传播方式为直线传播。由于地球本身是一个球体，传播距 离受地球弯曲弧度的影响,一般传播距
8、离为 40-60公里。要使电视信号传播的更远，就需要加高天线或增加中继站。天 线高度的增加是有限的，中继站的增加会使信号衰减，成本加大。要想减少中继站的数量，只能增加天线的高度，当我们把中继 站搬到天上后，就变成了卫星。卫星通信的目的是扩大信息的覆盖 面，减少地面微波中继站，减少信息传播过程中的故障率，极大的 提高信息的传输范围，提高信号的传送质量。同塞卫壓当卫星的轨道是圆形且在赤道平面上，卫星离地面 35786.6 公里，飞行方向与地球自转方向相同时，从地面上任意一点看，卫 星都是静止不动，这种对地静止的卫星称为同步通信卫星。利用三 颗同步卫星，就能够使信号覆盖地球的表面。用于电视节目转发的
9、卫星一般都是同步通信卫星。所以不同国 家发射的通信卫星都在赤道的上空，同步通信卫星所处的纬度都为 0C,经度在o-360C之间。第二节 卫星 IP 数据广播技术简介一、卫星数据广播技术概述卫星数据IP广播是通过UDP协议将数据打包送上卫星，再通 过卫星下发至接收端。接收端使用指定的 PC 卡/接收机和相应的接 收软件即可接收。IP广播是基于新一代的卫星数据广播方式，需 要占用专门的IP频道资源。在我国目前有取代VBI （电视逆程窄 代数据广播）的趋势。中国教育电视台的远程教育节目将由VBI 转移到IP数据广播方式。卫星IP数据广播每个通道的数据传送速 率可达1Mbps，甚至更高，可以在实时传输
10、高清晰度的数字视频信 号的同时传输远程教学所需的其他多媒体信息，完全能够满足远程 教学对带宽的要求。由于是基于广播方式传输，其带宽不受上网人 数的制约，每个用户都能拥有同样的带宽。IP数据广播不同于VBI，它将根据需要，把卫星上的转发器带宽分成许多份，每一份叫一个 IP 通道，能够用于传送一组类型的数据内容，可以是计算机网站 信息，多媒体数据等。IP数据广播目前在我国基本上是单向，即 只能接收，也可以是双向，即学校或家庭利用地面卫星天线和双向 设备在接收信号的同时能够向卫星发射数据信息。二、卫星数字广播常用术语1. 上行频率：指发射站把信号发射到卫星上用的频率，由于信号 是由地面向上发射，所以
11、叫上行频率。2. 转发器：指卫星上用于接收地面发射来的信号，并对该信号 进行放大，再以另一个频率向地面进行发射的设备。一颗卫星上可 以有多个转发器。3. 下行频率：指卫星向地面发射信号所使用的频率，不同的转 发器所使用的下行频率不同，换句话，当我们接收不同的节目内容 时，所使用的下行频不同，在使用卫星接收机时所设置的参数也就 不同，如果设置不正确，将不能接收相应的节目内容。例如：我国 鑫诺一号卫星用于数据广播的下行频率之一为12,620MHz。一颗卫 星上有多个转发器，所以会有多个下行频率。4. 符号率：卫星节目的符号率，指数据传输的速率，与信号的 比特率及信道参数有关，单位为MB/S。目前市
12、场上普遍使用的“诺 基亚”、“菲力蒲”、“现代”、“同洲”、“九洲”等卫星电视 数字解压机的Symbol rate值在6-30MB / S。从世界上卫星发展趋 势看，卫星电视的符码率越来越高，当一个载波信号携带的节目数 越多时，此值越大。5. MPEG-2: 是一种动态音、视频信号的压缩传输标准(Moving Pictures Experts Group)，它分为音频、视频传输标准等多种形式。6. DVB DVB(Digital video broadcasting)指数字视频广播, 其主要目的是找一种对所有传输媒体都适用的数字电视技术与标 准，其核心是以 MPEG2 音、视频编码，有三种标准
13、：DVB-S数据广播-卫星方式DVB-C数据广播-闭路方式7. 纠错方式：FECEP前向纠错码方式，不同的系统会有不同的 设置，接收机的FEC方式的设置必须与上行站编码方式一致才能正 确解码，目前亚洲2号卫星的FEC值为3/4。8. 本振频率：对 C 波段卫星接收机的 LNB 本振频率一般为 5150MHz,而Ku频段高频头的本振频率各不相同，常用的高频头的 本振频率为 11250 或11300，一般具体是多少，请仔细查看高频头 包装盒上的说明。9. DiSEqC:英文为 Digital Satellite Equipment Control， 直译为：“数字卫星设备控制”，有 1.0、1.1
14、、1.2、2.0 等不同 版本的标准，是用数字卫星电视接收机控制，发出指令集（控制指 令）给相应设备，如切换开关、切换器、天线驱动设备、LNB等。工作过程是数字卫星电视接收机内部在同步时钟脉冲配合下，通过 与LNB高频头相连的同轴电缆线，经调制于22KHz频率上交替变化 的数字信号串行转送相关控制指令， DiSEqC1.0 常用于控制多入一 出的中频切换器的控制；DiSEqC1.1是1.0的扩充版本；DiSEqC1.2 则加入驱动并控制推动杆或极轴座的功能；DiSEqC2.0就具有双向 控制的功能，外设就会有信息传回数字卫星电视接收机。简单的理解，可认为DiSEqC是数字卫星接收机中的一个设置
15、 参数，它能够使一个卫星接收机接收多个不同卫星天线的信号。在 只有一个卫星接收天线时，该值设置为关（OFF）状态。10. PID码：PID码是英文Packet Identifier简称，是包识别码 的意思。电视信号上传至卫星首先要对音视频及数据信号进行编 码，用MPEG-2标准压缩成PES包，再将PES包转换成长度为188 字节的传送IP包，它代表每帧画面的信息量。在188字节中，用 3B来表示包开始前缀，以1B来表示包标识，2B表示PES包的包长 度 剩下的是实时压缩的活动图像声音等可变PES包，PID在传送 包的包头上。如果不知道PID值，就不能正确接收相应的节目。具 体来讲，PID可分视频、音频两大类，其中视频类又分图像、图文 类，音频类则分电视与广播类。简单理解，PID就是为卫星上传送的节目加一个编号，数字卫 星接收机或PC接收卡要根据这个编号来判断所接收的信号属于那 一个节目。PID就是收信人的地址和姓名。在卫星数据广播中，每 一个节目都有自己的PID。项目扶贫通道的PID=b2。总之，PID值是为了区分各种数据包的用途，DVB和MPEG-2 标准中规定在数据包中所加的标识符。要想接收所需IP数据频道， 必须添加相应的PID值。附录4给出了中国教育卫
