卫星远程教育资源接收与利用

1. 卫星远程教育资源接收与利用 耿宗玉 gengzongyu@163.com

2. 目标一：了解卫星数据（IP） 接收系统的基本原理 目标二：掌握卫星天线的安装、调 试和接收资源的技能 目标三：掌握管理和利用卫星资源

3. 一、卫星广播技术和卫星教学站点简介

4. (一)通信卫星 • 卫星通信使用微波频段300MHz—30GHz，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。

5. 图2－2 同步通信卫星简介 • 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。

6. 亚太6号KU波段场强覆盖图

7. （二）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。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。

8. 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。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。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。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。

9. IP数据广播就是一种基于网际协议的数据广播。它通过卫星将大量的多媒体课件和计算机文件发送到学校的局域网服务器或学员和用户的计算机中去。学员或用户可以不受时间限制地进行学习或浏览相关信息。IP数据广播就是一种基于网际协议的数据广播。它通过卫星将大量的多媒体课件和计算机文件发送到学校的局域网服务器或学员和用户的计算机中去。学员或用户可以不受时间限制地进行学习或浏览相关信息。 • IP数据广播大体可分为两种形式：一种是文件分发，它将以计算机文件形式存在的信息或多媒体课件连同目录结构一起发送出去，一种比较形象的说法是“文件分发，目录搬家”；另外一种形式是多媒体流分发或者是IP直播，主要是通过IP通道将视音频信息和相应的文本信息实时播放或转发出去，有点类似于电视的播出或直播。IP播出再配合相应的软件，还可以在一定范围内实现点播服务。

10. （三）卫星数据广播常用术语 • 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，所使用的下行频率不同，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：我国亚太6号卫星用于数据广播的下行频率之一为12395MHz（远教项目）。一颗卫星上有多个转发器，所以会有多个下行频率。

11. 卫星数据广播常用术语 • 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。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。符号率（MS/s）：27.5 • 5.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MPEG—2音、视频编码，有三种标准： • DVB-S 数据广播-卫星方式 • DVB-C 数据广播-闭路方式 • DVB-T 数据广播-地面微波中继方式

12. 卫星数据广播常用术语 • 6.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。 • 7.PID码：PID码是英文Packet Identifier简称,是包识别码的意思。 • 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。项目的PID=b2。

13. （四）中国教育卫星宽带传输网技术参数 • 亚太6号(ApStar-6)卫星（东经134度）Ku频段节目卫星IP资源接收技术参数为： • 转发器号：K4            下行频率（MHz）：12395 • 下行极化方式：垂直       FEC：3/4 • 符号率（MS/s）：27.5     • PID：远教IP卫星数据广播接收系统PID=B2，全国农村党员干部现代远程教育专用频道接收系统PID=E5、E6、E7、E8

14. （五）卫星教学站点设计 • 远教项目通信方案下行利用中国教育卫星宽带传输网,是单向数据广播形式，卫星教学收视点没有双向卫星设备，只能使用计算机和卫星接收卡接收数据，利用数字卫星接收机接收电视节目，无法利用卫星上传信号。若想实现双向交互，必须另外增加上传方式设备

17. 二、卫星接收天线及其安装调试

18. 1、卫星接收天线常识 天线是收集和处理远处的卫星发出的高频电磁波信号的装置。接收卫星发出的高频电磁波的能量。天线是无线电波的输入端口。 机械部件主要包括馈源支撑杆、俯仰角调整机构、方位转动机构和底座等。 天线的通信器件主要包括反射器、馈源、高频头和馈线。其作用是选择所需要的卫星电视信号，抑制外界干扰信号；放大接收到的微弱卫星高频信号 ；进行降频变换处理，将卫星高频信号转换成中频信号。

19. 按接收波段划分，卫星通信接收天线一般可分为C波段天线和Ku波段天线。C波段天线接收卫星信号的频率范围为3.7GHz-4.2GHz；Ku波段天线接收卫星信号的频率范围为10.7GHz-12.75GHz。卫星数据广播接收系统装配和使用的天线为Ku波段天线。在实际工作中，根据中国教育卫星宽带网（CEBsat）的信号特点和技术规范，收视点建设应选择直径（椭圆短半轴）从0.75到1.5米Ku频段卫星接收天线。按接收波段划分，卫星通信接收天线一般可分为C波段天线和Ku波段天线。C波段天线接收卫星信号的频率范围为3.7GHz-4.2GHz；Ku波段天线接收卫星信号的频率范围为10.7GHz-12.75GHz。卫星数据广播接收系统装配和使用的天线为Ku波段天线。在实际工作中，根据中国教育卫星宽带网（CEBsat）的信号特点和技术规范，收视点建设应选择直径（椭圆短半轴）从0.75到1.5米Ku频段卫星接收天线。

20. 常用的抛物面天线按反射的体的结构形式主要可分为分瓣拼装式和整体式，按抛物面的选用的材料可分为网式和板式，根据馈源在反射体的上方或下方可分为前馈式和后馈式。此外，根据馈源相对于反射体中轴线的位置，可将抛物面天线分为偏馈式和正馈式天线。卫星数据广播接收系统选配的天线一般为Ku频段整体偏馈板式天线。常用的抛物面天线按反射的体的结构形式主要可分为分瓣拼装式和整体式，按抛物面的选用的材料可分为网式和板式，根据馈源在反射体的上方或下方可分为前馈式和后馈式。此外，根据馈源相对于反射体中轴线的位置，可将抛物面天线分为偏馈式和正馈式天线。卫星数据广播接收系统选配的天线一般为Ku频段整体偏馈板式天线。

22. 正馈天线 (前馈)

24. 高频头 高频头通常称为低噪声下变频器，是由低噪声放大器与下变频器集成的组件，用LNB表示。它的作用是：由于卫星电视接收系统中天线接收到的卫星下行微波信号非常微弱，为保证信号的质量，将接收到的卫星下行频率信号进行放大并变频 。 高频头一般也可分为C波段LNB和Ku波段LNB，接收卫星信号的频率范围同上。项目收视点装配和使用的高频头为Ku波段LNB，由于这种高频头内置了馈源部分，所以一般称这种高频头为馈源一体化高频头。

26. 高频头采用馈源一体化结构，表层采用ABS塑料，密封性好、结构牢固。其电气部分以先进的表贴工艺和全进口优质器件，给您带来优异的电气性能及高可靠的稳定性。此高频头是一种电压切换的双极性高频头，利用接收机的电压切换可实现水平极化和垂直极化波的同时接收；超低的相位噪声，使数据接收更加快捷、稳定、不丢包；整体的防水处理结构，适应在不同的恶劣环境中工作。高频头采用馈源一体化结构，表层采用ABS塑料，密封性好、结构牢固。其电气部分以先进的表贴工艺和全进口优质器件，给您带来优异的电气性能及高可靠的稳定性。此高频头是一种电压切换的双极性高频头，利用接收机的电压切换可实现水平极化和垂直极化波的同时接收；超低的相位噪声，使数据接收更加快捷、稳定、不丢包；整体的防水处理结构，适应在不同的恶劣环境中工作。

27. 高频头的主要参数主要有输入频率、输出频率、本振频率、噪声以及增益等。高频头的主要参数主要有输入频率、输出频率、本振频率、噪声以及增益等。 • 输入频率：12.20~12.75GHz；噪声系数：≤0.7dB（Typ.） • 振幅/频率特性：±1.4db(全频段)；功率增益： 60dB • 增益平坦度：±0.5dB/27MHz；交叉极化隔离度：25dB（Typ.） • 镜相抑制：40dB（Min.）；本振频率： 11.30GHz • 带内任意接收频道内增益波动：±2 dB（任一转发器带宽内） • 本振频率稳定度：±0.5MHz@25°C，±1.5MHz@-40°C~+60°C • 相位噪声：-65dBc/Hz（1KHz offset），-80dBc/Hz（10KHz offset），-100dBc/Hz（100KHz offset） • 输出频率范围：950~2150MHz • 输入端口：馈源端口（密封）；输出接口：75Ω，FL10－75ZY • 直流工作电流：≤150mA • 极性转换电压：V：13±1V H：18±2V • 工作电压：12～20V；工作温度：-40°C~+60°C • 输入驻波比：2.0:1；馈源：一体化

28. 功分器：是将高频头接收的卫星信号分成两路或几路信号的设备，本项目功分器输出的两路信号分别送给数字卫星接收机和数据接收卡功分器：是将高频头接收的卫星信号分成两路或几路信号的设备，本项目功分器输出的两路信号分别送给数字卫星接收机和数据接收卡 • 馈线：从高频头输出到接收机的射频输入插口的一段电缆线，一般选用75Ω 同轴馈线，长度不宜超过30m，在室外环境条件下，最好用SYV－75－7电缆（通常室内-5 室外-7，功分器为界）。接头芯线的长度和粗细应适宜，以免过长损坏高频头，过短接触不上，过粗损坏高频头输出座簧片。节目调好后，将接头拧紧，确保接头良好，做好防水处理，保护好高频头，固定好馈线。

29. F-5头与同轴电缆的装配

30. 数字卫星接收机 将来自高频头微弱的第一中频信号进行低噪声放大、变频和解调处理后输出视、音频信号。

31. 数字接收机背面 1—S端子视频输出 5—左声道音频输出 2—卫星天线输入接口 6—右声道音频输出 3—环路输出 7—视频输出 4—RS232接口、用于软件升级 8—电源开关

32. 九洲DVS-398F+卫星接收机

34. 二、卫星接收天线安装和调试

35. 1、天线安装站址的选择 卫星接收站在选址时,要考虑以下基本环境条件和安全保障: 1)卫星天线指向应开阔,无遮挡; 2)查看附近有无微波站、差转台、雷达站、高压电线等，应尽量避 开这些干扰源； 3）对装在山项、高楼顶的天线基础设施（处在风口区）要满足10级大风能工作，12级大风不毁坏； 4）天线的安装位置应使到接收机插口的射频电缆尽量短,一般在30m以内；若在平地上架设、要注意学生安全； 5）防雷，一定要安装好避雷针，避雷体的接地电阻应＜4Ω。

36. 2、天线系统的安装 天线基座：通常情况下，天线安装、固定于专门的基础上，但Ku波段小天线可装于屋顶、庭院，只要在坚固的水泥地上用膨胀螺栓固定就可以。也可采用焊接钢架并用重物压紧等方法，现场施工时，可根据实际情况加以处理。 天线安装：天线组装前，先根据装箱清单查点全部零件、标准件的规格、数量。然后，参照天线所附带的安装简图分别进行组装； 1）立柱、底座安装并固定在基础上； 2）安装仰角调节杆与方位套筒后装于立柱上； 3）连接支臂与反射面，然后与方位套筒和仰角调节杆再连接； 4）将馈源支杆、馈源夹、馈源、高频头等装在反射面上； 5）除调整机构部分，其余紧固件锁定牢固。

37. 与高频头连接 先做好电缆线，把电缆一头接在高频头输出座上，另一头接在卫星电视接收机的射频输入插座上，接头要平稳拧紧，保证芯线接触良好，屏蔽层可靠接地，并用胶条把高频头插座处缠紧，以防雨水浸入。 与卫星接收机、电视机连接 把卫星电视接收机的AV与电视机的AV端子对应连好，若老式电视机无AV端子，则可用一根射频电缆连至电视机的天线入口。连接正确后，开机，按照使用说明书操作卫星接收机，查无误后，设备工作正常，这样便可正式投入使用了。

38. 3、卫星接收天线的定位 • 方位角的确定 • 仰角调整 • 极化角调整

39. 天线对星调试步骤： 1)用同轴电缆将卫星天线上的LNB和卫星接收机连接好，用音视频电缆把电视监视器与卫星接收机相连接。向接收机输入下行频率，高频头本振频率；供电电压，极化方式，符号率及前向纠错码方式等数据参数； 2）当你确定要收哪颗卫星节目后，通过公式计算或查找有关 资料得到本地天线的仰角和方位角； 3）旋动调节杆上的两个M12螺母，可以改变天线的仰角大小，用仰 角仪、罗盘或量角器来确定仰角的大小； 4）仰角调好以后，调方位角。确定正南方向，松开方位套筒上的四个六角头螺栓，转动天线对准正南方向 ，然后正南偏东调至本地天线方位角，慢慢转动天线，通过场强仪或借助卫星接收机的帮助，搜寻卫星信号，此过程需要反复多次、耐心细致，将信号强度调至最大；搜索电视节目，直到在监视器看到电视节目。 5）拧紧所有天线调整过的紧固件。

40. 方位角是指从卫星接收天线（接收点）到卫星的视线在接收点的水平面上有一条正投影线，从接收点的正北方向开始，顺时针方向至这条投影线的角度就是方位角。方位角是指从卫星接收天线（接收点）到卫星的视线在接收点的水平面上有一条正投影线，从接收点的正北方向开始，顺时针方向至这条投影线的角度就是方位角。 方位角调整 方位角计算公式：Az=arctg(tgX/sinY) X=卫星经度-接收地经度 Y=接收地纬度

41. 方位角的确定 • 天线安装好以后，将高频头有标牌的一面水平朝上，然后利用指南针找到正南方向，并在天线的正南方向上做好正南的标记。同时应了解要找的卫星方位角是正南偏东还是偏西多少度，然后找一皮尺测量立柱的周长为多少厘米，在用360度除以它，得到每厘米是多少度。然后在用方位角去除以每厘米对应的度数，也就是得到了需要转动多少厘米，即可将天线转到附近位置。

42. 仰角调整 仰角是指卫星接收天线的焦距线与水平线的夹角 X=卫星经度-接收地经度 Y=接收地纬度 仰角计算公式： El=arctg[(cosXcosY-0.1513)/(1-cos²Xcos²Y)开根]

43. 将计算出的理论俯仰角值减去所采用的天线自身形成的误差值 。

44. 第一种方法：量角器上拴上线测量法（通用的办法）：第一种方法：量角器上拴上线测量法（通用的办法）： • 量角器中心点上钻上孔，穿上线，再在卫星锅后面直接量出实际仰角19.13（度）即可。 • 实际仰角=理论仰角—偏馈角 =41.43—22.3 • =19.13（度）

45. 第二种方法：量铁架角度法（适用性和可操作性很强的方法）：第二种方法：量铁架角度法（适用性和可操作性很强的方法）： • 计算出：铁架角度=90度—19.13度（实际仰角）=70.87度。

46. 极化角调整 天线仰角调整好后，调整高频头极化角。使用的高频头上有一方向箭头UP，将方向箭头UP转到向上方向后顺时针转动高频头。 KU高频头上都有一个标志，KU高频头标志向上就是零度位置，或者是F头指向右下45度的时候是0度，逆时针旋转为负，顺时针旋转为正

47. 天线定位与调试方法 • 打开电视机，接通数字卫星接收机电源，按遥控器的“菜单”键，弹出主菜单。选中“节目设定”项，用遥控器直接输入本振频率11300MHz， • 下行频率12395MHz、符码率27500Kbs、垂直极化。然后按下确认键，屏幕提示“搜索卫星信号12395”； • 然后观察“信号强度”栏进行天线微调，其步骤是： • a）先调方位角（沧州：南偏东26.48度），即将天线反射面左右旋转微调； • b）然后调仰角（42.11 度 ），即将天线反射面上下转动微调； • c）再调极化角（20.48）即高频头左右前后微调，微调到信号最强为止。 • （10）最后按下确认键，可收到“CETV1、CETV2、CETV3、等电视节目。

48. 4、卫星接收天线的维护 1）从室外卫星高频头到室内卫星接收机的同轴电缆线宜穿金属管道或PVC管，金属管道与同轴电缆线的屏蔽网应可靠接地 ,天线的室外接地线不要与室内卫星调制器、放大器等的接地线共用，要分别接地。 2）天线馈源口面薄膜不得破损，如有破损应及时更换。馈源内不得有水气、水洙或异物。 3）在有台风和沙尘暴多发地区，应特别注意天线的安全。超过十级大风应朝天锁定。

49. 4、卫星接收天线的维护 4）定期对天线进行微调（卫星发生漂移）；对天线需定期为转动部位（丝杆）涂油防锈，局部脱漆应予修补，一般使用两年左右应对天线重新油漆一次。 5）连接或拆卸高频头与接收机间射频电缆时均应在接收机关机状态下进行，以免损坏高频头。 6）高频头与卫星接收机之间连接的时，插入F头的一截轴芯线露出长度应适当，过短可能使高频头与卫星接收机不能良好连接 。

50. 5、天线的避雷 1）城镇地区，小型天线在地面安装且处在附近建筑物的避雷保护范围之内时，可不设避雷针。 2）天线安装在空旷地区的地面或山头上，应设置避雷系统，保护人身设备安全。防雷系统接地电阻一般要求不大于4 Ω，可用铜线把天线与基础中地脚螺栓或钢筋网相连，就可达到防雷的目的。如接地电阻大，应另做地极，埋于潮湿的地方。 3）天线安装在建筑物楼顶上，只需将天线的避雷线与建筑物的防雷网连接起来即可。 4）用避雷针防雷时，避雷针的保护范围为：天线应置于避雷针尖45 º夹角保护伞内。