天線＋高頻頭＋接收機＝衛(wèi)星電視？

臧　巖

前幾期，大家一起分別討論過了天線、高頻頭和接收機以及簡單對它們做了分類，但是簡單的“天線+高頻頭+接收機”就等于衛(wèi)星電視嗎？新老燒友都有過這樣那樣的經(jīng)歷，事實并不是這樣的，當我們把天線、高頻頭和接收機連接到一起之后，卻不能正常接收衛(wèi)視節(jié)目。現(xiàn)在我們來看一下，這三個主要部件拼加到一起的工作都有哪些參數(shù)影響收視。這里我們就只說拋物面天線以及相應的高頻頭和家用衛(wèi)星電視接收機。

天線的主要特性參數(shù)

效率（η）：

天線實際向匹配負載輸出的最大功率和假定天線無損耗時相匹配負載輸出的最大功率之比，即天線的效率。拋物面天線的效率一般為40%~60%，偏饋天線的效率最高可達到70%左右。

增益（G）：

天線在最大輻射方向上某一距離處的輻射功率密度與輸入功率相同的無方向性天線，在同一距離處的輻射功率密度的比值，即天線的增益，其旋轉(zhuǎn)拋物面天線增益計算公式如下：

G=10lg(4πA/λ2)η

或

G≈10lg4.5D2f2

（G：天線增益，單位dB；A：天線口徑面積，單位m2；D：天線直徑，單位m；λ：工作波長，單位m；f：工作頻率，單位Hz；η：天線的電功率損失率，一般取0.6~0.75）

我們都知道，接收的信號越弱對天線增益的要求就越高。從公式還可以看得出，天線的增益與天線半徑的平方成正比，天線口徑越大，增益就越高。

方向性：

在信號發(fā)射系統(tǒng)中，發(fā)射天線沒有方向性，是往四面八方發(fā)射信號的。而接收天線是有方向性的，其中拋物面天線的接收范圍可以看做是一個棒球棒狀的接受范圍，稱做“波瓣”；拋物面天線是“棒球棒”的細頭，向外延伸，范圍逐漸放大，指向所接收的衛(wèi)星。而拋物面天線的接收范圍是由多個波瓣組成，中心波瓣比較大，周圍有多個范圍較小的類似“棒球棒”形狀的波瓣。（圖1）天線的中心波瓣稱為主瓣，其余都是旁瓣，旁瓣越少、越小越好。主瓣包含有最大輻射方向的波瓣，在這個方向上天線有最好的輻射特性，天線接收信號主要來自主瓣。主瓣寬度表示其接收信號的角度范圍，波瓣寬度越窄，方向性就越強，但是接收的衛(wèi)星信號的角度也越窄；波瓣寬度太大就容易將周圍的多種信號接收下來，造成干擾。波瓣寬度和天線口徑、信號頻率成反比，口徑越大，波瓣寬度越??；信號頻率越高，波瓣寬度越小。

主瓣寬度常用半功率角來反映，半功率角越小，方向性越強，功率輻射越強。（見圖2）半功率角（HP）計算公式如下：

HP≈70λ/D

（HP：半功率角，單位度“°”；λ：工作波長，單位m；D：天線直徑，單位m）

從這個公式可以看得出，天線的半功率角與天線的直徑成正比，與工作波長成正比。也就是說，小口徑天線的半功率角比較大，因此調(diào)整天線對衛(wèi)星指向相對比較容易，另外對衛(wèi)星的漂移也不太敏感，（當然現(xiàn)在衛(wèi)星發(fā)射的信號較過去高，所以衛(wèi)星的漂移可以不必考慮在內(nèi)）；而大口徑天線恰好相反，半功率角比較小，所以天線指向性就越強，而調(diào)整起來也就比較困難，而且對衛(wèi)星的漂移比較敏感，因此體積龐大的口徑在7m以上的大中型天線都會安裝自動跟蹤裝置以便做到精細調(diào)整、尋星。

噪聲溫度（Ta）：

噪聲溫度是衡量接收弱信號時的一個重要參數(shù)。進入天線的噪聲主要來自宇宙的噪聲和來自大自然、大氣層的熱噪聲。在C波段，宇宙噪聲很小，主要是大地和大氣層的熱噪聲。在Ku波段，這些噪聲也隨著頻率的增加而增大。噪聲溫度還與天線的仰角、口徑、效率、精度、焦距/口徑比等因素有關。仰角越小，信號穿過大氣層的厚度越大，所以氣象噪聲、大氣噪聲就越強，噪聲溫度就越大了?？趶皆酱螅ㄊ秸?，噪聲溫度就越小。

天線的增益與天線的噪聲溫度的比值，又叫做品質(zhì)因素（G/Ta）。天線的品質(zhì)因素越大，表明天線的增益越大，噪聲溫度越小，天線的性能就越優(yōu)良。

焦距（F）：

自己動手安裝天線和高頻頭的時候，大家都知道，要把高頻頭安置在天線拋物面的主焦點才能接收到最強的信號。天線又有遠焦天線和近焦天線的區(qū)別，我們最常用的天線是遠焦天線，拋物面焦點在天線口面正上方，比較容易受到噪聲影響；而近焦天線的拋物面焦點在天線口面以內(nèi)或在天線口面上，自然受到噪聲的影響就比較小。所謂天線的焦距是天線中心點到主焦點之間的距離，其計算公式如下：

F=D2/16H

（F：焦距，單位m；D：天線直徑，單位m；H：天線口面到天線底中心的距離，即深度，單位m）

一般用焦距口徑比作為評價正饋天線的一個參數(shù)，即F/D。常見的正饋天線焦距口徑比在0.3~0.4之間。根據(jù)數(shù)學理論計算的數(shù)據(jù)分析，當F/D=0.38的時候旋轉(zhuǎn)拋物面天線的性能是最好的，所以一般的成品正饋拋物面天線大都采用這個焦距口徑比。

高頻頭的主要特性參數(shù)

輸入信號頻率（INPUT）：

輸入信號頻率即高頻頭接收衛(wèi)星發(fā)射信號的下行頻率，也是高頻頭所能接受的信號頻率。

本振頻率：

高頻頭內(nèi)部的本機振蕩器產(chǎn)生的固定信號的頻率叫做本振頻率。

輸出信號頻率（OUTPUT）：

輸出信號頻率即輸入信號的下行頻率經(jīng)高頻頭內(nèi)部處理后（或降或升），輸出的中頻信號的頻率。

噪聲特性：

高頻頭是有源放大器件，會產(chǎn)生一定的內(nèi)部噪聲，噪聲特性就是表征高頻頭內(nèi)部噪聲的參數(shù)。噪聲特性以噪聲系數(shù)或噪聲溫度來描述，噪聲系數(shù)（Noise Figure）定義為放大器輸入端和輸出端信噪比的比值，表示信號經(jīng)高頻頭后損失的信噪比，它對于接收系統(tǒng)整體性能起著重要的作用，其數(shù)值越小越好。Ku波段用噪聲系數(shù)NF（單位dB）表示，C波段用噪聲溫度TLNB（單位K）表示。高頻頭噪聲溫度和噪聲系數(shù)的換算如表1所示。

增益（G）：

為了彌補線路衰減和噪聲的影響，高頻頭必須有較高的功率增益，一般要求不下雨60dB。數(shù)值稍微偏高為好，但又不能太高，放大倍數(shù)過高的話容易使放大器工作不穩(wěn)定，導致高頻自激，形成網(wǎng)紋干擾。一般來說，單輸出窄帶高頻頭比雙極性寬帶高頻頭有更高的增益，低噪聲溫度比高噪聲溫度的高頻頭對信號的接收有更高的穩(wěn)定性。

輸出電壓駐波比：

輸出電壓駐波比表示匹配傳輸情況。駐波比過大，會引起較強的反射，較低的傳輸功率和穩(wěn)定性，通常要求比值不大于2.5。

輸出/輸入阻抗

輸入阻抗是指電路輸入端的等效阻抗。你可以把輸入端想象成一個電阻的兩端，這個電阻的阻值，就是輸入阻抗。現(xiàn)在市面上的高頻頭等收視設備的輸出/輸入阻抗統(tǒng)一為75Ω，也有50Ω的。

接收機的主要特性參數(shù)

中頻帶寬（IF）：

一般早期的衛(wèi)星接收機第一中頻帶寬是500MHz、800MHz，與其相應的中頻頻率范圍在950~1450MHz、950~1750MHz之間；現(xiàn)在的數(shù)字接收機標準帶寬是1200MHz，中頻頻率范圍在950~2150MHz之間，配合C、Ku波段各種本振的高頻頭，可接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上的任何波段、頻率的節(jié)目。

信噪比（S/N）：

傳輸信號的平均功率與加性噪聲的平均功率的比值（dB），就是信噪比。在模擬系統(tǒng)中，信噪比是衡量信號質(zhì)量的關鍵因素，能否收到清晰的圖像和聲音，取決于信噪比的高低。

載噪比（C/N）：

載噪比是已調(diào)制信號的平均功率與加性噪比的平均功率的比值（dB）。定義信噪比低于線性變化值1dB處的載噪比為門限，當載噪比大于門限時，能收到良好的圖像；反之就無法收到良好的圖像。在模擬系統(tǒng)中，接收端載噪比與圖像信噪比呈近似線性關系，即使在接收機的門限點附近變化時，其接收圖像質(zhì)量也不會像數(shù)字信號那樣劇烈變化。

門限值（Eb/No）：

比特能量與噪聲功率密度的比值（dB），就是門限值，其中Eb表示1比特間隔的信號能量，No為單邊噪聲功率密度，可以理解為1比特信號的信噪比。它是衡量數(shù)字系統(tǒng)信道質(zhì)量的重要參數(shù)。一般定義接收端的Eb/No值為門限值。

模擬衛(wèi)星接收機在保證接收機輸出一定信噪比（S/N）情況下，將輸入信號的最小載噪比（C/N）定義為模擬機的門限值，相似于數(shù)字接收機的門限值（Eb/No）。這是認為定義的特例，便于調(diào)星而設置的。

當接收信號的Eb/No值高于門限值時，接收端載噪比C/N的變化對圖像信噪比S/N的影響不會太大；而在門限值附近時，則載噪比C/N的下降會引起S/N的急劇劣化，此時的信號誤碼率猛增，會出現(xiàn)“峭壁效應”或“馬賽克”現(xiàn)象，嚴重時會接收不到信號，這種現(xiàn)象稱為數(shù)字機特有的“峭壁效應”。因此在數(shù)字電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中，要充分留有C/N的門限儲備量，才能保證接收到優(yōu)質(zhì)的衛(wèi)星電視圖像。

數(shù)字接收機對Eb/No的要求，具體來說如表2所示。

在DVB-S標準中，只規(guī)定了1/2、2/3、3/4、5/6、7/8這五種FEC碼率。在其他參數(shù)相同的條件下，F(xiàn)EC越低糾錯碼占據(jù)的比例越高；同樣功率時，對解碼的門限要求越低，要求天線口徑越小，接收越容易；但是傳輸?shù)挠行舸a率低。FEC越高，糾錯碼越低，解碼門限值越高，天線口徑要求越大，接收越困難，但是傳輸?shù)挠行舸a率高。

購置

結(jié)合以上提到的各種參數(shù)，根據(jù)各自不同的地理環(huán)境和條件，正確地選擇衛(wèi)星電視接收設備；要考慮天線、高頻頭和接收機三種設備各自參數(shù)之間的關系，相互匹配，才能順利接收電視節(jié)目。

一般情況下，燒友們都會選擇前饋偏饋天線，因為造價比較低，而且適合一鍋多星更能降低成本；城市里的燒友多選擇板狀天線，而山區(qū)的燒友多選擇網(wǎng)狀天線，天氣因素是必要考慮的；整板天線增益較高，比分瓣天線的接收效率高約5%左右，但是較大直徑的天線分瓣制造更便于運輸和安裝；普通條件下不必使用驅(qū)動軸，很多燒友都認為人工調(diào)星往往更富有樂趣。

高頻頭是整個系統(tǒng)的中間裝置，肩負著降頻的重擔。建議選擇噪聲溫度低、本振相位噪聲小、本振頻率穩(wěn)定度高、動態(tài)增益大的高頻頭，在接收衛(wèi)星數(shù)字信號時，本振相位噪聲和本振頻率穩(wěn)定度對接收信號質(zhì)量至關重要。一些高頻頭質(zhì)量不統(tǒng)一，使用的時候會產(chǎn)生信號不穩(wěn)定、若隱若現(xiàn)，有的頻段好、有的頻段差，甚至一些頻段收不到的現(xiàn)象；高頻頭的輸入頻率范圍一定要與信號的下行頻率范圍相適應，使其本振頻率與接收衛(wèi)星信號的全部下行頻率之差，正好全部落在接收機的工作頻率范圍內(nèi)；一般情況下，單極化單輸出高頻頭比雙極化單輸出高頻頭有更高的增益，單波段高頻頭比C/Ku復合高頻頭有更高的增益，所以在采用復合高頻頭選擇接收天線的時候，要注意比一般的配置提高一個檔次。

接收不同衛(wèi)星數(shù)字傳輸標準數(shù)字信號的時候，要用不同標準的接收機；在數(shù)字衛(wèi)視接收的時候，要用低門限值Eb/No的接收機，對Ku波段衛(wèi)星信號接收尤為重要，因為Ku波段信號受雨衰影響更嚴重；接收機工作時的穩(wěn)定性很重要，如果經(jīng)常出現(xiàn)死機現(xiàn)象，說明機器的芯片或操作系統(tǒng)的軟件出了問題；由于接收機種類繁多，大家要選擇復合自己的條件和環(huán)境、實用而物美價廉的接收機，尤其是初燒的朋友要注意前期投入的價值比。

而且大家一定要注意的是，現(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)廠商非常多，各種品牌對各個參數(shù)的定義并不統(tǒng)一。比如各個生產(chǎn)廠商對高頻頭噪聲溫度的定義就不一樣，不能一律用標稱噪聲溫度的高低衡量高頻頭的增益（見表3，早期的嘉頓C波段單極化高頻頭在25K~30K之間分為6個噪聲溫度等級，每款高頻頭在不同的頻段的噪聲溫度指標也有高低）。所以，燒友們在購買設備前，一定要先試收再決定購買。