數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)（IRD）及其測(cè)量方法研究

常向利

摘要：信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于衛(wèi)星通信技術(shù)的要求越來越高，客觀地體現(xiàn)了做好新技術(shù)更新的重要性。數(shù)字壓縮衛(wèi)星在實(shí)際的應(yīng)用中取得了良好的作用效果，為社會(huì)各行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響。傳統(tǒng)的模擬信號(hào)已經(jīng)無法適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展要求，數(shù)字化領(lǐng)域影響范圍的擴(kuò)大，一定程度上反映了數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的重要性。在此形勢(shì)影響下，數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)扮演著重要的角色，與之相關(guān)的測(cè)量方法也發(fā)揮著巨大的作用，促進(jìn)了社會(huì)的不斷進(jìn)步。本文將對(duì)數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)的工作原理及其測(cè)量方法展開深入地探討研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)測(cè)量方法模擬信號(hào)

中圖分類號(hào)：TN943.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）06-0000-00

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用范圍正在不斷地?cái)U(kuò)大，提高了相關(guān)行業(yè)的工作效率經(jīng)過數(shù)字壓縮技術(shù)處理的相關(guān)文件，可以獲取到使用價(jià)值較大的信息資源，工作過程中的還原效果良好。當(dāng)電視節(jié)目信息需要經(jīng)過實(shí)時(shí)地傳輸時(shí)，可以通過數(shù)字壓縮技術(shù)的作用，將復(fù)雜的信號(hào)經(jīng)過處理轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)所需的信號(hào)。接收機(jī)處于正常的工作狀態(tài)時(shí)，信號(hào)的接收波段主要為Ku波段，信號(hào)的類型為數(shù)字信號(hào)。此時(shí)電視節(jié)目的質(zhì)量將會(huì)得到很大地增強(qiáng)，電視廣播的工作效率有了明顯地提高[1]。

1 數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)的相關(guān)內(nèi)容

1.1 接收機(jī)的主要工作原理

為了保證電視廣播播放的畫面質(zhì)量，需要通過數(shù)字壓縮技術(shù)對(duì)其中的信號(hào)進(jìn)行必要地處理，從根本上保證了信號(hào)傳輸?shù)挠行院涂煽啃浴Ｔ跀?shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)工作的過程中，可以采用SCPC方式，將不同頻率的信號(hào)經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器處理后同時(shí)傳輸相關(guān)的數(shù)字電視節(jié)目，減少了系統(tǒng)資源的消耗量。結(jié)合數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)的功能，可知最終得到的數(shù)字信號(hào)主要是經(jīng)過復(fù)雜的機(jī)制處理，從根本上保證了數(shù)字信號(hào)來源的可靠性。這些復(fù)雜的處理機(jī)制主要包括：調(diào)諧器、內(nèi)碼解碼、外碼解碼、解復(fù)用等。當(dāng)所需的數(shù)字信號(hào)是有關(guān)視頻信息的，可以通過視頻編碼處理，而音頻編碼主要針對(duì)的是音頻信號(hào)。衛(wèi)星數(shù)字信號(hào)首先是通過天線的作用被接收，然后轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)波段的信號(hào)，其中經(jīng)過了低噪聲放大器及變頻器的處理。此時(shí)得到的信號(hào)將會(huì)進(jìn)入接收機(jī)解碼器，經(jīng)過一系列的解碼處理后，信號(hào)可以以不同的方式在電視節(jié)目中表現(xiàn)出來。這樣的工作機(jī)制體現(xiàn)了數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)主要的工作原理，也從側(cè)面反映了這種接收機(jī)正常工作時(shí)的高效性[2]。

1.2 接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)

數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)的功能比較完善，實(shí)際工作中的參考標(biāo)準(zhǔn)較多，像常見的ISO/IEC IS13833、ETS30042 DVB-S等，間接地保證了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，接收機(jī)工作時(shí)的輻射及安全標(biāo)準(zhǔn)較多，像GB13839-92、CENELECEN 50083-9等。在這些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的約束下，數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)各項(xiàng)功能可以滿足電視廣播的多樣化需求，從根本上保證了信號(hào)傳輸質(zhì)量的可靠性[3]。

在數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)的功能要求中，對(duì)IRD提出了很多的要求，總數(shù)量為13項(xiàng)。常見的有視頻輸出的路數(shù)、調(diào)天線所用的強(qiáng)度顯示器等，都為信號(hào)的傳輸帶來了可靠地保障。這種接收機(jī)在技術(shù)性能和指標(biāo)方面也有很多的要求，主要體現(xiàn)在檢測(cè)項(xiàng)目方面。這些要求主要包括：（1）系統(tǒng)運(yùn)行中主要的視頻技術(shù)指標(biāo)及音頻技術(shù)指標(biāo)是否合理；（2）頻率輸入的范圍能否得到系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)的要求；（3）有關(guān)SCPC和MCPC同時(shí)工作時(shí)信號(hào)的質(zhì)量；（4）視頻指標(biāo)中的K因子、亮色增益、亮色延時(shí)等，是否符合相關(guān)傳輸機(jī)制的要求；（5）系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)輸出數(shù)據(jù)的誤碼率是否可以控制在有效的限定范圍內(nèi)；（6）不同聲道的串?dāng)_效果及相位差。這些技術(shù)指標(biāo)不同方面的要求，客觀地反映了數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)復(fù)雜的工作機(jī)制。在系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)時(shí)，只有保證相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的合理性，才能增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)際作用效果，提高它的安全性能。除此之外，數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)對(duì)于相關(guān)的物理接口也提出了一定的要求。這些接口主要針對(duì)的是多信號(hào)輸入、輸出時(shí)的型號(hào)，相應(yīng)的阻抗要求等。在阻抗格式的要求中，相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)也對(duì)交流電源提出了一定的要求。

2 數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)測(cè)量系統(tǒng)的探討

數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)在具體的工作過程中，由于對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)的參數(shù)要求非常高，需要構(gòu)建可靠的測(cè)量系統(tǒng)，及時(shí)地處理接收機(jī)使用過程中存在的相關(guān)問題。當(dāng)數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)提出相關(guān)的測(cè)試要求時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)該充分地發(fā)揮自身的保障作用，提供可靠的測(cè)試手段。IRD有著完整的工作流程，傳輸機(jī)制最優(yōu)效果的發(fā)揮依賴于完整的發(fā)端系統(tǒng)。通過MPEG2的源編碼器可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)地編碼，保證了信號(hào)傳輸?shù)挠行?。通過復(fù)用器實(shí)現(xiàn)信道編碼，經(jīng)過編碼后的信號(hào)加載到調(diào)制器上，可以為變頻器提供所需的測(cè)試手段。標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試信號(hào)源在可靠的測(cè)量系統(tǒng)作用下，可以降低系統(tǒng)的誤碼率，增強(qiáng)信號(hào)的傳輸質(zhì)量。在測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)建使用的過程中，通過設(shè)置多個(gè)源編碼器，可以有效地檢測(cè)MCPC的功能，為電視廣播不同了類型節(jié)目源的測(cè)試提供了科學(xué)的途徑。但是，測(cè)量系統(tǒng)這樣的工作過程也會(huì)加大系統(tǒng)的成本開支[4]。

在測(cè)量系統(tǒng)工作的過程中，符合MPEGZ標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試信號(hào)可以送入測(cè)試發(fā)射機(jī)SFQ，測(cè)試信號(hào)是由專業(yè)的發(fā)生器DVG產(chǎn)生的。為了降低信號(hào)傳輸過程中的誤碼率，可以通過QPSK調(diào)制的作用，加上可靠的信道編碼，能夠產(chǎn)生符合相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)要求的信號(hào)。這些標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)在噪聲發(fā)生器及混合器相關(guān)配合共同作用的影響下，產(chǎn)生了一定數(shù)量的視頻和音頻信號(hào)。此時(shí)通過專業(yè)的測(cè)量?jī)x器，可以對(duì)音頻及視頻信號(hào)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行有效地測(cè)量，判斷最終得到的數(shù)字信號(hào)是否達(dá)到了系統(tǒng)的總體要求。

3 數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)相關(guān)儀器

3.1 MPEG 2測(cè)試信號(hào)發(fā)生器

作為數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)測(cè)量系統(tǒng)常用的專業(yè)設(shè)備，MPEG 2測(cè)試信號(hào)發(fā)生器的功能強(qiáng)大，攜帶有測(cè)試圖和活動(dòng)圖像的功能。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生音頻信號(hào)時(shí)，這種測(cè)試信號(hào)發(fā)生器能夠提供可靠的測(cè)試序列，增強(qiáng)音頻信號(hào)的傳輸質(zhì)量。其中的測(cè)試包含了各種視頻指標(biāo)，為視頻信號(hào)提供了豐富的測(cè)試手段。當(dāng)系統(tǒng)傳輸流中包含6套節(jié)目的測(cè)試信號(hào)時(shí)，可以對(duì)MCPC的功能進(jìn)行綜合地評(píng)估。在音頻信號(hào)測(cè)量的過程中，不同的音頻序列及不同的頻率和電平的信號(hào)可以通過MPEG 2測(cè)試信號(hào)發(fā)生器完成相關(guān)的操作。此時(shí)的信號(hào)發(fā)生器必須滿足MPEG 2的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。電視廣播輸出的節(jié)目流與多路節(jié)目復(fù)接器的工作原理基本相似，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的多路輸出。

3.2 測(cè)試發(fā)射機(jī)（SFQ）

測(cè)量系統(tǒng)中對(duì)于測(cè)試發(fā)射機(jī)的依賴程度高，它的頻率范圍決定了它實(shí)際的工作狀態(tài)。當(dāng)這種發(fā)射機(jī)的最大頻率不超過3.3GHZ時(shí)，可以對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行連續(xù)性的調(diào)節(jié)。SFQ具有信道編碼的功能，但對(duì)字符率的要求較高。這種信道編碼主要針對(duì)的是卷積編碼比率、滾降系數(shù)等。數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)測(cè)量中，可以采用QPSK調(diào)制的方式。除此之外，系統(tǒng)運(yùn)行中其它儀器的正常工作也對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效率的高效性提供了可靠地保障。像視頻分析儀、音頻分析儀、頻譜儀等，在測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行中使用非常廣泛[5]。

4 數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)測(cè)量方法的研究

根據(jù)數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)相關(guān)技術(shù)的要求，系統(tǒng)工作時(shí)的測(cè)量方法需要與技術(shù)要求相適應(yīng)。測(cè)量方法在具體的使用過程中，必須嚴(yán)格遵守行業(yè)規(guī)范條例的相關(guān)要求，明確測(cè)量指標(biāo)，對(duì)測(cè)量方法的結(jié)果進(jìn)行綜合地評(píng)估。不同的測(cè)量方法實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生的作用效果有所差異。IRD常見的測(cè)量方法主要包括[6]：

4.1 音頻和視頻指標(biāo)的測(cè)量方法

為了保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要確定測(cè)量過程中的基本條件。測(cè)量條件對(duì)于不同類型頻偏的設(shè)置、載噪比的設(shè)置等做出了詳細(xì)地說明，豐富了測(cè)量方法的相關(guān)指標(biāo)。在IRD測(cè)量的過程中，有關(guān)視頻和音頻指標(biāo)對(duì)于系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著重要的保障作用。有關(guān)這些指標(biāo)具體的條件為：（1）輸入載波電平的范圍為：75一30dbm的中間值；（2）輸入載波的頻率為1025MHz；（3）系統(tǒng)中的字符率為4.42MS/s；（4）卷積碼率最大為3/4，交織的深度為12.這些條件的設(shè)置，增強(qiáng)了測(cè)量方法的適用性。在開始測(cè)量前，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框架有著充分地了解，將測(cè)量系統(tǒng)中的線路根據(jù)圖紙的要求全部連接好，然后對(duì)IRD進(jìn)行不斷地調(diào)試，測(cè)試出最佳的視頻和音頻信號(hào)。

當(dāng)DVG的測(cè)試信號(hào)內(nèi)容比較豐富時(shí)，經(jīng)過專業(yè)儀器測(cè)量得出的信號(hào)輸出段能夠得到理想的被測(cè)信號(hào)，可以滿足不同技術(shù)指標(biāo)的具體要求。比如，當(dāng)DVG選擇的是國(guó)際通行的17行測(cè)試信號(hào)時(shí)，數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)的輸出段可以獲得理想的技術(shù)指標(biāo)，像亮色增益、亮色時(shí)延等。選擇不同的信號(hào)內(nèi)容，可以對(duì)IRD進(jìn)行功能測(cè)試。目前測(cè)量工作主要是通過自動(dòng)分析儀等專業(yè)儀器完成。這些設(shè)備使用時(shí)需要明確具體的參數(shù)指標(biāo)，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)化處理。在音頻指標(biāo)測(cè)量的過程中，根據(jù)DVG中對(duì)應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)，可以利用音頻測(cè)試序列自動(dòng)地選擇相關(guān)的音頻測(cè)試指標(biāo)，獲得較為可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)[7]。

4.2 頻率覆蓋范圍的測(cè)量

不同的頻率決定了系統(tǒng)作用范圍的大小。根據(jù)IRD的功能特性，將測(cè)試發(fā)射機(jī)置于低端的發(fā)射機(jī)時(shí)，可以保證測(cè)試信號(hào)的正常輸出。隨著IRD工作頻率的不斷調(diào)整，與其對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)地變化。頻率調(diào)整過程中產(chǎn)生的圖像信號(hào)，可以達(dá)到IRD的具體要求。當(dāng)不同頻率的IRD處于測(cè)試狀態(tài)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)接收不到信號(hào)的狀況，此時(shí)需要提高接收機(jī)不同端的載頻，為圖像信號(hào)恢復(fù)正常狀態(tài)提供可靠地保障。通過這種頻率變化調(diào)整的測(cè)量方式，可以擴(kuò)大測(cè)量方法的實(shí)際作用范圍。

4.3 E0/N0門限值的測(cè)量

作為數(shù)字電視廣播系統(tǒng)重要的技術(shù)指標(biāo)，E0/N0門限值的測(cè)量對(duì)于系統(tǒng)的正常工作非常重要。在確定具體的門限點(diǎn)時(shí)，可以利用DVG的活動(dòng)圖像。數(shù)字壓塑衛(wèi)星接收機(jī)在接受誤碼時(shí)可能存在失敗點(diǎn)，可以方便門限點(diǎn)的快速確定。測(cè)量過程中當(dāng)噪聲發(fā)生器的測(cè)試的信號(hào)逐漸變?nèi)鯐r(shí)，可以適當(dāng)?shù)卦龃蠼邮諜C(jī)的載頻，降低系統(tǒng)的誤碼率。門限值測(cè)量中出現(xiàn)誤碼時(shí)，可以用頻譜儀測(cè)量接收機(jī)輸入端的信號(hào)，并對(duì)測(cè)試出的單頻載波功率進(jìn)行必要地驗(yàn)證。通過這樣的測(cè)量機(jī)制，可以確定E0/N0門限值的大小[8]。

4.4 系統(tǒng)不同功能指標(biāo)及物理接口的檢測(cè)

數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)具有多種功能，其中部分功能對(duì)于物理接口有著一定的要求。相對(duì)而言，這些功能只是需要明確系統(tǒng)運(yùn)行中是否發(fā)揮了應(yīng)有的作用，對(duì)于具體的技術(shù)指標(biāo)并沒有過多的要求。在具體的測(cè)量過程中，為了使測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)有效，必須保證信號(hào)源及測(cè)量?jī)x器的精度。這樣的舉措細(xì)化了測(cè)量指標(biāo)，增強(qiáng)了測(cè)量方法的適用性。對(duì)于計(jì)量困難的儀器，可以采用比對(duì)的方法進(jìn)行驗(yàn)證，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的權(quán)威性。數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求非常高。這就客觀地決定了相關(guān)的操作者應(yīng)該明確系統(tǒng)不同功能的具體指標(biāo)，并對(duì)相應(yīng)的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位的檢測(cè)，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)性。

5 結(jié)語

數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，為數(shù)據(jù)壓縮衛(wèi)星接收機(jī)正常的工作提供了可靠地保障。這種衛(wèi)星接收機(jī)主要針對(duì)的對(duì)象是數(shù)字信號(hào)，具體的工作過程中原理復(fù)雜，內(nèi)部不同設(shè)備的工作參數(shù)準(zhǔn)確性要求非常高，需要技術(shù)人員在設(shè)計(jì)和使用中需要掌握正確的方式方法。數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收機(jī)主要依賴于可靠的數(shù)字壓縮技術(shù)，可以對(duì)圖像、音頻、視頻等信息進(jìn)行有效地處理，增強(qiáng)數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量。

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