第一篇：广播电视卫星信号频谱的监测与分析.
广播电视卫星信号频谱的监测与分析
摘要：针对不同频谱段广播卫星信号的特点，总结分析卫星信号频谱的监测方法，为排查干扰与故障，确保广播电视的安全播出提供技术支持。
特点分析：对卫星通信系统实现频谱监测，是无线电管理部门对广播卫星频谱资源进行有效和监控的一项主要工作。目前，大部分国际通信卫星尤其是商业卫星使用的频谱为C波段（下行∕上行频率为4∕6GBHz）或Ku波段（下行／上行频率为12／14GHz）。无线电管理部门配备的频谱分析仪上限频率一般可达30GHz~~50GHz，因此在对广播卫星地球站进行电磁环境监测或对地面卫星干扰进行排查监测时，可以利用各种监测天线与频谱分析仪对卫星地球站得射频信号进行直接测量，也可对其射频信号进行下变频后作监测分析，排查干扰信号。
C波段，Ku波段广播卫星系统的特点及监测天线的选择
C波段，Ku波段卫星广播的主要特点与区别有以下几点（1）Ku波段卫星单转发器功率比较大，多采用赋型波束覆盖，卫星EIRP较大。加上Ku波段接收天线效率高于C波段接收天线，因此接收Ku波段卫星节目的天线口径远小于C波段的天线口径。（2）C波段卫星广播遭受地面微波等干扰源的同频干扰比较严重，而Ku波段的地面干扰少，对接收环境的要求较低。（3）自然干扰
对Ku波段卫星广播的影响比较严重，如其上下行信号降雨衰耗远大于C波段，在暴雨情况下Ku波段上行或下行链路瞬间雨衰量可超过20db，而C波段的最大雨衰量一般不超过1db.(4)由于C波段具有覆盖范围大，信号稳定，受天气影响小等特点，一般用于大范围节目传输。作为各地有线电视的前端信号源，而Ku波段具有传输容量较大，信号强，地面干扰小，接收天线口径较小等特点，但信号传输受天气影响大，覆盖范围相对较小，因此Ku波段一般用于区域性节目覆盖，广播电视直播及有线电视备用信号源，例如，我国的中星9号直播卫星（Ku波段卫星）在广播电视“村村通”工程中的到应用，并作为各地有线电视网的备份信号源。确保在中星6B卫星出现故障情况时，各地有线电视网能够实现中央及各省卫视节目的正常播出。
在监测中。我们可以用卫星信号场强覆盖图，卫星转发器的EITP，接收机的输入电平和载噪比门限值Eb∕No等为依据来选择监测所需的不同天线口径。天线一般有4个参考数需要调整，即方位角，仰角，极化角和焦距。目前，在监测中使用的一般都是反射式抛物面天线。今年来，由于制造工艺的改进，监测中多采用一次或二次反射式的接收天线，由于天线变得更加小巧便携，同时，卫星电视平板天线开始逐渐普及，在监测中也得到应用，平板天线分振子式平板天线和缝隙式平板天两种。内部采用微带电路或波导技术，并内置高频头，外形超薄。它在内部采用馈电相位同相要求极其严格的天线阵列。将几百个半波振子单元
之间（包括行距和列距）相隔半波长的整数倍。从而构成一个天线阵，半波振子单元的数量取决于平板天线的增益要求。增益要求越高，其采用的半波振子单元也越多，如下图
为半波振子天线阵图。
下图为中星9号的某园极化31db增益的25CM平板天线内部结构图。
C波段、Ku波段卫星广播频谱测量与分析
（1）方法一是将频谱分析仪接至LNA低噪声放大器后，监测C或Ku波段的信号频谱。对监测地点等我电磁环境有较高要求。测量前应先判断低噪声放大器是否进入非线性区。方法是将测试天馈线与功率计直接连接。调整天线不同的极化方式，仰角从接近0度的底仰角开始，通过旋转天线来判断测量的最大值与低噪声放大
器增益之和是否达到低噪放的非线性区。若以达到该区则需要更换监测地点。如下图，为接至LAN后的广播卫星信号频谱图。（2）
（3）方法二将频谱分析仪接至LNB后，将LNB接收到的信号进行变频后产生的L波段信号送入频谱分析仪进行测试，该方法可用于干扰或故障排查中定性分析。由于LNB是通过传输电缆供电的。需要注意频谱分析仪与LNB的耦合隔直。下面图为中星9号，中星6B两星的下变频谱图。
在对广播电视卫星频谱进行分析时，通过设置频谱仪至较低的分辨率带宽和视频带宽，虽然可以获得更精细得某一频谱特性，但扫描时间要延长，而且由于受小信号低电平的限制导致大，小信号共处一个扫描频带。往往不能准确放映小信号的真实电平，因此检测中要根据广播电视卫星不同转发器的不同频带宽带来设置相应的分辨率宽带。一个广播卫星试用的全部频率虽然很宽，但卫星频率资源管理机构在分配卫星频带或信道时，总是按照一些规律进行分配。所分配的信道总是相对集中的，要迅速地对一个频带内或一个转发器内的信号完成扫频分析，就需要对信号进行分群。首先要对整个扫描宽带内的信号进行初始分群。然后对每一个子群进行细分，直到分出每一个单路信号。
在实际检测中，我们可以首先使用一个较大的分辨率带宽对整个广播卫星信号频谱进行粗扫，获取信号的总体轮廓，在据此将整个需要扫描的频带分割成几个相对独立的群 之后，分析每个群的特征，采用适当的分辨率带宽和视频带宽对其进行细扫，将当前群划分为更小的群。依此类推，最终监测和分析清楚每一个信号，排查干扰和故障时，监测人员不仅应了解某一转发器上有多少个节目载波，每个载波占据的带宽，各信号的功率电平等。还应掌握可能产生的干扰种类，这样才能分析判断频谱中有无反极化干扰，有无异常干扰。有无互调信号等。
广播卫星恶意干扰信号往往频带宽、信号强度大，宽带阻塞式干扰、宽带脉冲干扰和扫频干扰都具有以上特征。若要针对性地对这类异常强信号进行监测，就要了解转发器节目信号频谱的电平上限和带宽上限，再结合该转发器信号频谱的历史监测数据，就可以判断是否存在异常强信号，如果干扰电平与正常信号相差不大，则可运用包络对称性检测，电平变化检测，统计检测方法来检测有无异常干扰。
日常监测中存在的问题和建议
（1）监测系统需要进一步完善。日常监测中，对信号的分析涉及系统的多个功能，而监测系统模块间数据的不能共用，极不方便信号分析，因此需要进一步完善监测系统。
（2）加强基础技术设施建设。现有的一个固定监测站和移动监测车覆盖范围有限，辖区内大部分区域是监测盲区，无法满足监测工作的需要，还需要进一步加强基础技术设施建设，大幅度提高技术监管能力。固定站、移动站都是单通道监测系统。同一时间只能使用一个功能，在进行频段扫描、发现不明信号时，若要对不明信号进行分解调分析，就必须停止频段扫描，两者不能同时进行。因此，中心城区和每县，至少要建设一个通道的固定站，同时要对现有移动监测车升级成双通道的监测车。
（3）加强无线电监测队伍建设。当前监测站监测人员少，要真正搞好无线电监测工作，就应该进一步加强无线电监测机构建设，壮大无线电队伍。
（4）加强无线电监测人员培训。应该采取请进来，走出去的形式，组织经常性的监测业务培训。应鼓励监测技术人员在职学习和自学，提高技术能力和水平，培养能熟练掌握无线电监测技术的管理和监测人员。
总结
通过对广播电视卫星信号频谱的监测与分析，我们可以准确测量广播卫星信号的各种调制和非调制信号的功率和频率，包括平均功率、峰值功率，中心频率、频带宽度测试等。分析调制解调器调制信号的质量，可以对LNA与LNB的频率、频响、互调等进行测试，判断相应设备的频偏及性能，对系统内部与外部进行排查。
参考·文献
李勇，一种卫星频谱监测系统设计方案实现，空间电子技术。
杨庆增，再说平板天线。卫星电视与宽带多媒体。
卫星直播系统一体化下变频器技术和测量方法。
第二篇：--基于MATLAB的语音信号的频谱分析
DSP课程设计
——基于MATLAB的声音信号频谱分析
1． 课程设计目的
综合运用数学信号处理的理论知识进行语音信号的频谱分析，通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现，从而加深对所学知识的理解，建立概念。
2． 理解设计基本要求
1)熟悉离散信号和系统的时域特性。
2)熟悉线性卷积和相关的计算编程方法。
3)掌握序列傅里叶变换的计算机实现方法，利用序列傅里叶变换对离散信号、系统和系统的响应进行频域分析。4)学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。5)利用MATLAB对wav文件进行频谱分析。6)分别用不同的滤波器对加噪语音信号进行滤波，选择最佳滤波器。
3． 课程设计内容
选择一个wav文件作为分析的对象，或录制一段语音信号，对其进行频谱分析，分别对加噪前后的语音信号进行频谱分析，再通过不同滤波器根据信号的频谱特点重构语音信号，选出最佳滤波方案。
4． 课程设计实现步骤
(1)语音信号的获取
选择一个wav文件作为分析的对象，可以利用Windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的话音，在MATLAB中，[y,fs,bits]=wavread('Blip',[N1 N2]);用于读取语音，采样值放在向量y中，fs表示采样频率(Hz)，bits表示采样位数。[N1 N2]表示读取的值从N1点到N2点的值。
sound(y);用于对声音的回放。向量y则就代表了一个信号，也即一个复杂的“函数表达式”，也可以说像处理一个信号的表达式一样处理这个声音信号。
下面是语音信号在MATLAB中的语言程序，它实现了语音的读入与打开，并绘出了语音信号时域波形，然后对语音信号进行频谱分析。在MATLAB中，可以利用函数fft对信号进行快速傅里叶变化，得到信号的频谱特性。
在频谱特性中分析最大值的位置（可能有几个），它代表的频率和时域的采样时间有关，相邻的两点之间的距离为。其中，N是离散傅里叶变换用的点数，是采样的时间，前面在读取 wav文件时得到了采样频率。
既然知道了该声波的频谱，按频率就可以反演它的时域值，利用以上分析的主要峰值来重构声波。由于没有考虑相位和其他的频谱分量，所以波形和原来的波形相差甚大，但大体的频率是没有错的。
fs=25600;
%语音信号采样频率为25600 [x,fs,bits]=wavread('C:Documents and SettingsAdministrator桌面语音音频.wav');
sound(x,fs,bits);
%播放语音信号
y1=fft(x,4096);
%对信号做2048点FFT变换 f=fs*(0:2047)/4096;figure(1)magy1=abs(y1);angy1=angle(y1);subplot(3,1,1),plot(x);title('原始信号波形')subplot(3,1,2),plot(magy1);title('原始信号幅值')subplot(3,1,3),plot(angy1);title('原始信号相位')figure(2)freqz(x)
%绘制原始语音信号的频率响应图 title('频率响应图')figure(3)plot(f,abs(y1(1:2048)));title('原始语音信号频谱')xlabel('Hz');ylabel('fudu');
axis([0 4500 0 400])
（2）wav语音信号加噪声
在MATLAB软件平台下，给原始的语音信号叠加上噪声，噪声类型分为如下几种：（1）单频噪色（正弦干扰）；（2）高斯随机噪声。绘出加噪声后的语音信号时域和频谱图，在视觉上与原始语音信号图形对比，也可通过Windows播放软件从听觉上进行对比，分析并体会含噪语音信号频谱和时域波形的改变。本实验采用正弦干扰。
clc;clear;fs=22050;
%语音信号采样频率为22050 [x,fs,bits]=wavread('C:Documents and SettingsAdministrator桌面语音音频.wav');%读取语音信号的数据，赋给变量x y1=fft(x,4096);
%对信号做4096点FFT变换 f=fs*(0:511)/4096;t=(0:length(x)-1)/22050;x1=[0.05*sin(2*pi*10000*t)]';x2=x+x1;sound(x2,fs,bits);figure(1)subplot(2,1,1)plot(x)
%做原始语音信号的时域图形 title('原语音信号时域图')subplot(2,1,2)plot(x2)
%做原始语音信号的时域图形 title('加高斯噪声后语音信号时域图')xlabel('time n');ylabel('fudu');y2=fft(x2,4096);figure(2)subplot(2,1,1)plot(abs(y1))title('原始语音信号频谱');xlabel('Hz');ylabel('fudu');subplot(2,1,2)plot(abs(y2))title('加噪语音信号频谱');xlabel('Hz');ylabel('fudu');axis([0 4500 0 300]);wavwrite(x2,fs,'C:Documents and SettingsAdministrator桌面语音加噪.wav');
（3）巴特沃斯低通滤波
对加入高斯随机噪声和正弦噪声的语音信号进行滤波。用双线性变换法设计了巴特沃斯数字低通IIR滤波器对两加噪语音信号进行滤波，并绘制了巴特沃斯低通滤波器的幅度图和两加噪语音信号滤波前后的时域图和频谱图。clear all;fb = 1000;fc = 1200;fs = 22050;wp=0.1*pi;ws=0.4*pi;Rp=1;Rs=15;Fs=22050;Ts=1/Fs;wp1=2/Ts*tan(wp/2);%将模拟指标转换成数字指标 ws1=2/Ts*tan(ws/2);[N,Wn]=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs,'s');%选择滤波器的最小阶数
[Z,P,K]=buttap(N);%创建butterworth模拟滤波器 [Bap,Aap]=zp2tf(Z,P,K);[b,a]=lp2lp(Bap,Aap,Wn);[bd,ad]=bilinear(b,a,Fs);%用双线性变换法实现模拟滤波器到数字滤波器的转换 [h,w]=freqz(bd,ad);figure(1)subplot(111);plot(w*fs/(2*pi),abs(h))grid;title('滤波器的性能分析');pause;figure(2)[x,fs,bits]=wavread('C:Documents and SettingsAdministrator桌面语音加噪.wav');n=length(x);f=fs*(0:(n/2-1))/n;X=fft(x);z=filter(bd,ad,x);subplot(211);plot(x);title('原始信号的波形');subplot(212);plot(z);title('滤波后信号的波形');pause;figure(3)sound(z,fs,bits);subplot(211);plot(f,abs(X(1:n/2)));title('原始信号的频谱');xlabel('Hz');Z=fft(z);subplot(212);plot(f,abs(Z(1:n/2)));title('滤波后的信号频谱');xlabel('Hz');wavwrite(z,fs,'C:Documents and SettingsAdministrator桌面语音巴滤.wav');
（4）汉明窗的FIR低通滤波
使用窗函数法,选用海明窗设计了数字FIR低通滤波器对加了正弦噪声的语音信号进行滤波，并绘制了滤波器滤波后的语音信号时域图和频谱图。%FIR滤波
fs=22050;[x,fs,bits]=wavread('C:Documents and SettingsAdministrator桌面语音加噪.wav');wp=0.25*pi;ws=0.3*pi;wdelta=ws-wp;N=ceil(6.6*pi/wdelta);%取整 t=0:(size(x)-1);wn=(0.2+0.3)*pi/2;b=fir1(N,wn/pi,hamming(N+1));%选择窗函数，并归一化截止频率 f1=fftfilt(b,x);figure(1)freqz(b,1,512)[h1,w1]=freqz(b,1);plot(w1*fs/(2*pi),20*log10(abs(h1)));figure(2)subplot(2,1,1)plot(t,x)title('滤波前的时域波形');subplot(2,1,2)plot(t,f1);title('滤波后的时域波形');sound(f1);%播放滤波后的语音信号 F0=fft(f1,1024);f=fs*(0:511)/1024;figure(3)y2=fft(x,1024);subplot(2,1,1);plot(f,abs(y2(1:512)));%画出滤波前的频谱图 title('滤波前的频谱')xlabel('Hz');ylabel('fuzhi');subplot(2,1,2)F1=plot(f,abs(F0(1:512)));%画出滤波后的频谱图 title('滤波后的频谱')xlabel('Hz');ylabel('fuzhi');wavwrite(f1,fs,'C:Documents and SettingsAdministrator桌面语音F滤.wav');
5． 课程设计心得体会
本设计采用了高效快捷的开发工具——MATLAB，实现了语音信号的采集，对语音信号加噪声及设计滤波器滤除噪声的一系列工作。从频率响应图中可以看出:巴特沃斯滤波器具有单调下降的幅频特性，通带内是平滑的。海明窗设计的FIR滤波器的频率特性几乎在任何频带上都比巴特沃斯滤波器的频率特性好，过渡带也比较小，只是海明窗设计的滤波器下降斜度较小对语言的过渡失真进行了补偿。
我们小组初步完成了设计任务，由于个人能力有限以及团队合作不够默契等诸多问题，还存在许多不足的地方，比如滤波器的设计种类还比较单一，没有做更多的滤波效果比较等。在以后的工作和学习中会更加努力来完善设计任务。
参考文献
[1]周辉，董正宏，数字信号处理及MATLAB实现，北京希望出版社，2006 [2]王树勋.数字信号处理处理基础及试验.北京：机械工业出版社，1992 [3]井上伸雄.数字信号处理的应用.北京：科学出版社，1991 [4]郑君里，杨为理.信号与系统（第二版），高等教育出版社，1981
第三篇：卫星广播电视系统
卫星广播电视系统
摘要：我国的广播电视信号由原来的微波传播发展到现在的卫星传播和光纤传播，因此广播电视传输技术在不断的进步。作为广播发射台节目传送接收工作者，必须在工作实践中不断学习传输技术的知识，下面本人就着重介绍卫星广播电视系统的主要组成部分及其基本工作原理和参数指标，与大家共同探讨分享。
关键词：广播电视 卫星 上行站 下行站 天线 极化 接收机
中图分类号：TN943.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）04-0060-03
卫星广播电视系统简介
早期的广播电视信号主要是通过微波在地面沿直线传播，传播距离受地球弯曲弧度的影响，一般在40～60km。要增大传播距离，就需加高天线或增加中继站。天线高度的增加是有限度的，中继站的增加会使信号衰减增大，成本加大。采用了卫星广播电视，不但扩大信号的覆盖面，减少地面微波中继站和信号传播过程中的故障率，还提高了信号的传输范围和传送质量，因此得到了广泛的应用。
卫星广播电视是由设置在赤道上空的地球同步卫星，先接收地面广播台和电视台通过卫星地面站发射的广播电视信号，然后再把它转发到地球上指定的区域，由地面上的卫星接收设备接收供用户收听收看，采用这种方式实现的广播电视就叫做卫星广播电视。
卫星广播电视一般都采用同步通信卫星，每颗卫星都处在赤道上空同步轨道上的固定位置定点分布，其目的是为了使每颗通信卫星能覆盖到指定的服务区，各国发射的通信卫星纬度都为0°，经度则以卫星与地心的连线同赤道的交点（称星下点）的经度表示的，在0°～360°之间。位于东经简写为°E、位于西经简写为°W。
随着各国发射同步卫星的增加，目前世界各国已有300多颗同步卫星在360°的静止轨道上运行承担着电话、电视、传真、数据、广播等通信。在轨位资源日趋紧缺，卫星之间的轨位间距已由以前的国际电信联盟（ITU）规定的5°缩小到如今的2.5°。卫星轨位间距过小，不论是地面站对邻星还是邻星对地面站，都难以避免相互间的干扰。国际电信联盟规定，世界上不分国家大小都享有轨位资源，各国又都想把卫星发射到有利于本国的位置，除太平洋上空外，卫星在轨分布常常相互冲突或靠得很近，尤其是东半球70～120° E轨道上非常拥挤，因此利用轨道资源进行卫星通信有着国际统一标准，以便协调使用。
1.1 卫星广播电视系统组成
卫星广播电视系统主要是由上行站系统、卫星转发系统和地面接收系统三大部分组成（见图1）。
1.2 卫星广播电视的传播方式
卫星广播电视的传播方式按传播性质可分为转播和直播两种方式：
转播：用固定卫星业务（FSS）转发电视信号，然后经地面接收站传送到有线电视前端，再由有线电视台转换成模拟电视送到用户；是进行点对点的节目传输，其特点是转发器功率较小，一般在100W以下，接收需要较大的天线，主要用于有线电视台接收，目前我国的各省台压缩上星传输采用此方式。直播：通过大功率卫星直接向用户发送电视信号；多用于Ku波段，其特点是转发器功率较大，一般在100～300W之间，可用较小的天线接收，适用于集体和个人接收，可提供卫星直接到户的用户授权和加密管理。
1.3 直播卫星和卫星直播
直播卫星（DBS），通过以大功率辐射地面某一区域，传送电视、多媒体数据等信息的点对面的广播，直播供广大用户接收，属于广播卫星业务（BSS），Ku波段和Ka波段（有待开发）。而卫星直播（DTH），则是使用Ku波段的固定卫星业务（FSS）提供卫星直接到户（Direct To Home）的一项服务。鑫诺1号卫星Ku波段的“村村通”工程，就是卫星直播（DTH），而将要发射的鑫诺2号则是一颗直播卫星（DBS）。
直播卫星与传统通信卫星相比，具有如下特点：（1）转发器的功率较大，而且地面场强分布均匀，电波利用率高。家庭可用0.5m以下直径的天线接收。（2）按照需求设计，以成型多波束覆盖全国，与可以单波束覆盖全国，以提高频率利用率。（3）不受地面频率分配的限制（通信C波段受微波干扰），可开展多种类型的电视服务以及高Internet下载等数字信息服务。（4）覆盖范围受国际公约保护，在覆盖区内不受其他卫星的溢出电波干扰。
1.4 数字卫星广播电视的应用
目前的数字卫星广播电视主要应用在L、C、Ku波段。
（1）L波段（1467～1492MHz）：电波传播损耗小，单波束覆盖范围大，对卫星定位精度和姿态控制要求低，接收装置结构简单，可用普通的螺旋天线或八木天线接收，不需要碟形天线，但频带窄，节目容量小，邻星干扰大。通过便携式接收机接收高品质的音频节目和高速传输的图像、文字、数据、软件等多媒体节目，可高速（128K）下载互联网上的内容，如美国世广（World Space）卫星多媒体信息服务平台。（2）C波段（3.7～4.2GHz）：雨衰量小，可靠性高，服务区大，但受地面微波等干扰源的同频干扰比较严重，适用于重要的卫星节目分配业务。（3）Ku波段（10.7～12.75GHz）：服务区小，卫星辐射功率高，同等工作条件下可用较小的天线，高降雨区难免有雨衰中断，卫星信道和地面射频设备的成本较高，与地面干扰和邻星干扰的协调比较简单，可广泛开展卫星直播（DTH）、新闻采集（SNG）、互联网接入、远程教学、电视购物等多项服务。上行站系统
上行站系统包括上行站发射系统和地面测控站两大部分。
2.1上行站发射系统基本工作原理
上行站发射系统的作用是将电视节目制作中心送出的图像和伴音信号进行调制、均衡、变频处理，将基带信号变为14GHz（Ku波段）或6GHz（C波段）的高频信号（称为上行信号），经高功率放大后送至馈源，再通过定向天线向卫星发射；同时也接收由卫星下行转发12GHz或4GHz的信号（称为下行信号），包括卫星转发的下行信号及卫星发出的信标信号，经低噪声放大，变频及解调后还原成视频和音频信号，供上行站监测电视传输质量用，信标信号送至跟踪接收机，经放大处理后，送至天线驱动机构，完成天线对卫星自动跟踪。
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。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，一颗卫星上有多个转发器，所以会有多个下行频率。
2.2 卫星传送节目的方式
卫星传送节目可分为单路单载波（SCPC）和多路单载波（MCPC）两种方式。
（1）单路单载波（SCPC）是对每一路信号分配一个载波的频分多址方式，它表示每个载波只传送一套电视节目，SCPC方式适用于仅仅传送一套卫星电视节目的电视台，我国每个省级电视台就属于这种情况。由于仅传送一套节目，因此卫星上行地球站传输的符号率就比较低，典型的数值在4Mbps～7Mbps之间，同时占用的频带也就比较窄，通常不超过7MHz，这样一个卫星转发器可以传送五套采用SCPC方式的电视节目。SCPC方式适用于上行站不在同一地点而需要用同一个转发器的情况，缺点是一套节目需要一个上行站。（2）多路单载波（MCPC）指几套节目的数据流合成一个数据流，然后调制到一个载波上发送到卫星转发器。目前国内大多数节目以这种方式传输，在上行站内首先对要传送的多套数字信号进行复接，再通过信道编码环节后进行数字调制，最后使用一个载波将信号发送出去。由于传送的节目多，因此与SCPC方式相比较，上行站传送的符号率较高，占用的频带也较宽，但频带和功率利用率较高，适用于多路信号在同一地点上星。
2.3 地面测控站
地面测控站主要任务：一是测量卫星的各种工程参数和环境参数；二是对卫星上各设备的工作状态、天线姿态、轨道位置进行控制。
地面测控站是上行站发往卫星的指令执行机构。同步在轨卫星必须对地球或其他基准物保持准确的位置，如收发天线必须对准地球，太阳能电池板必须朝向太阳，卫星的运行周期必须与地球自转同步，在轨位置必须保持在规定的范围内，设备出现故障必须倒向备用等等。一旦出现异常故障时，卫星上的指令执行机构根据地面测控站的指令迅速启动进行调整或倒向备份。卫星转发系统
卫星转发系统由卫星收发天线、卫星转发器和卫星能源系统组成。
3.1 卫星收发天线
早期卫星上转发器不多，星载天线也不多，所以形成的波束很少，基本上是固定指向的面波束，现代卫星由于转发器的增多，星载天线也很多，大多采用点波束或多波束，以实现不同极化、波段和指向的波束辐射。
（1）全球波束（Global Beam）：环球国际通信卫星下行波束的一种形式，星载天线采用大于17°宽度的波束，由三个分别位于大西洋、太平洋和印度洋上空的通信卫星构成，以辐射全球三分之一的面积。由于全球波束覆盖面积远大于仅覆盖一个地区的国内卫星，所以环球卫星信号的EIRP强度很弱，一般需要9米以上的天线。（2）点波束（Spot Beam）：波束截面为圆形或椭圆形，覆盖地球表面的一定区域，此波束要比全球波束小。（3）成形波束（又称赋形波束）：为提高效率和避免电波外溢对相邻地区的干扰，将天线辐射波束的方向图设计成与服务区的地理形状相似，即为成形波束。成形波束可以减小卫星之间的间隔，有利于在同步轨道上放置更多的广播通信卫星。
3.2 卫星转发器
（1）简介：卫星转发器实际上是一个高灵敏度、宽频带的空间中继站，它将上行站发来的上行信号，经频率变换为下行信号，再放大到一定功率后向地面指定的区域发射，供地面接收设备接收。目前卫星转发器的发射功率为几十瓦至一百瓦，每一路音视频和数据通道都经一个卫星转发器接收处理后再传输，每个转发器处理的信号都有一个中心频率及一定的带宽，C波段工作频率为4～6GHz，带宽为36MHz；Ku波段为12～14GHz，带宽为54MHz；一组通信卫星通常有12～24个转发器。
（2）卫星转发器的参数指标。
品质因素（G/T）：接收天线增益G与接收系统噪声温度T之比值，它决定了卫星接收系统的性能。G/T值增加，则意味着图像质量提高。利用减小低噪声放大器的噪声温度和增加接收天线的尺寸均可以提高G/T值。
饱和通量密度（SFD）：上行载波将转发器推到饱和时，在接收天线口面所达到的通量密度；它不是一个固定值，可通过改变转发器内部增益来调整。
等效全向辐射功率（EIRP）：天线增益与功放输出功率之对数和。天线增益随频率而变，不同转发器的功放输出功率略有不同。
波束图：一颗广播卫星的EIRP是随着接收地点的改变而改变的，为方便工程设计之用，将卫星的EIRP标注在地图上，称为卫星的波束图或卫星的覆盖区域，它是选择天馈接收系统的依据。
极化方式：在卫星广播系统中，采用线极化和圆极化这两种方式。所谓极化方式是指电波产生的电磁场振动方向的变化方式，按照极化方式的不同，电波可分为线极化波和圆极化波两种类型。电波在空间传播时，如果电场矢量的空间轨迹为一条直线，始终在一个平面内传播，则称为线极化波。若电场矢量在空间的轨迹为一个圆，即电场矢量是围绕传播方向的轴线不断地旋转，则称为圆极化波。
线极化波可分为水平极化波（H）和垂直极化波（V）两种，水平极化波的极化方向与地面平行；垂直极化波的极化方向与地面垂直。
圆极化波可分为左旋圆极化波（L）和右旋圆极化波（R）两种，左旋圆极化小的极化方向逆时针变化，右旋圆极化波的极化方向顺时针变化。
采用线极化方式和圆极化方式各有各的优缺点，线极化方式的设备结构简单，但安装维护复杂，而圆极化方式其电波穿过雨雾层和电离层的衰减小，且接收不用调整极化角，安装维护简单，但设备结构复杂。一般国际通信卫星通常采用圆极化方式，而区域性广播卫星大多采用线极化方式。
频率复用：在卫星广播电视系统中，为了充分地利用宝贵的频谱资源，采用了频率复用技术，即在同一频带内，采用了两种不同的极化方式传输两套不同的信号，两者之间存在极化隔离，因此互不干扰。在C波段中，一般以每40MHz为一个间隔安排频道，为防止转发器间的串扰，之间留有4MHz的防卫度，实际使用带宽为36MHz，可安排12个信道，再通过极化隔离、频率复用，信道数可加倍为24个。
3.3 卫星能源系统
卫星能源系统包括太阳能电池板和蓄电池。太阳能电池板所获得的电源是卫星的主要能源，平时太阳能电池板为星载转发器提供电源，同时也给蓄电池进行浮充电；在出现星蚀时，卫星进入地球的阴影区，电池板因无光照无法供电，此时备用蓄电池便开始工作，太阳能电池板的寿命决定了卫星的使用寿命。卫星地面接收系统
卫星地面接收系统由室外单元（包括接收天线、馈源、高频头等）、室内单元（主要是卫星接收机）和它们之间的连接馈线（同轴电缆）组成。
4.1 卫星接收天线
（1）简介：天线的作用就是在高频电流和电磁波之间进行能量转换，天线既可以发射也可以接收。天线可分为发射和接收两大类，发射天线就是把发射机末级回路的高频电流变换成电磁波并向特定的方向发射出去；接收天线则是把以自由空间为传媒的电磁波还原为高频电流。因此从理论上讲，发射天线可以当作接收天线使用，接收天线也可以充当发射天线使用。
接收卫星广播电视信号要求接收天线具有高增益、高效率、低噪声、宽频带、天线指向调整范围宽等特性。
（2）卫星接收天线的种类。按天线的使用材质可分为板状天线和网状天线；按天线的驱动方式可分为普通天线、电动天线和自动跟踪天线；按天线的接收性质和构造可分螺旋天线、平板天线、旋转抛物面天线和球形反射面天线，其中抛物面又分为前馈、后馈和偏馈三种天线。
1）前馈天线：前馈天线又称中心聚集天线或正馈天线，属于一次反射式天线，其卫星信号经天线的抛物面反射后聚集到天线的中心焦点处。前馈天线一般为圆形，但也有矩形的，其结构简单，多用于C波段信号。2）后馈天线：后馈天线属于二次反射式天线，其焦点处设有一副反射面，将聚集的卫星信号进行二次反射，经波导管传到天线背后的高频头上。后馈天线可避免高频头在炎热地区受光照过多而造成高温影响。后馈天线根据副反射的形状可分为卡塞格伦天线（副反射面是中凸形的）和格里高得天线（副反射面是中凹形的）两种。3）偏馈天线：利用前馈或后馈天线的部分反射面，其馈源或副反射面偏离反射面的正前方，不会阻挡卫星信号，因而效率较高。偏馈天线大多是椭圆形或菱形的，常用于Ku波段信号的接收。
室外单元的天线和馈源合称为天馈系统，其中天线是接收发射到地面的卫星信号，馈源为天线提供有效的照射；室外单元的高频头的作用是将接收到的卫星信号进行放大、下变频，转换为符合接收机接收频率范围（950～2150MHz）内的射频信号，再通过同轴电缆传送到卫星接收机。室内单元的卫星接收机作用是接收C、Ku等波段高频头输出的信号，并且为高频头提供电源。将950～2150MHz射频信号进行低噪声放大、变频和解调处理后，输出音视频信号，供电视机接收。
卫星地面接收系统分为两种类型，一种是集体接收系统，一般用于有线电视系统内；另一种是个人接收系统，两个系统组成之间的区别见图2和图3。
4.2 卫星接收机
卫星接收机是卫星地面接收系统中的关键组成部分，在模拟卫星广播系统中使用模拟卫星接收机，在数字卫星广播系统中则使用数字卫星接收机。
（1）模拟卫星接收机
模拟卫星接收机由变频、中放、调频解调、视频信号处理、伴音信号处理等几个主要单元组成。
天线接收下来的卫星信号，经过高频头进行低噪声放大、下变频和中放形成第一中频信号，然后输入到模拟卫星接收机。
卫星接收机首先对第一中频信号进行高频放大，然后进行变频，将第一中频变为第二中频，接下来采用中频带通滤波器选择进行中频放大。卫星接收机一定设置自动增益控制（AGC），它的主要作用是：①当输入信号在较大范围内变化时，确保输出信号的稳定。②卫星接收机的信号强度指示。③调整卫星接收天线的依据。
中放后采用调频解调器调制出基带信号（BB），基带信号由视频信号和伴音副载波两部分组成。使用低通滤波器将基带信号中的视频信号分离出来，然后进行视频处理，其中包括去加重、视放、极性选择、去加重、阻抗变换等环节；将基带信号中的伴音副载波信号也分离出来，然后进行伴音变频，生成频率为10.7MHz的伴音中频，进行伴音解调、音频去加重、音频放大，最后得到音频信号。
（2）数字卫星接收机
数字卫星接收机又称为综合接收解码器（IRD），并分为DVB-S和Digicipher两种互不兼容的制式。
数字卫星接收机QPSK解调器之前的变频和中放部分与模拟卫星接收机是相同的，因为其输入信号仍为连续信号；该信号与模拟卫星广播电视信号的区别在于：①调制信号的内容不同。②调制的方式不同。
数字卫星接收机输出的仍然是模拟的视频信号和音频信号。
参考文献
[1]刘洪才.微波与卫星传输技术[M].中国广播电视出版社，1994年.[2]车晴，张文杰，王京玲.数字卫星广播与微波技术[M].中国广播电视出版社，2003年.[3]刘洪才.广播电视卫星数字传输技术[M].中国广播电视出版社，2003年.[4]卫星广播与接收技术[M].西部广播电视特刊，1996年.
第四篇：频谱分析仪和信号分析仪区别及常见问题解答
频谱分析仪和信号分析仪区别及常见问题解答
频谱分析仪和信号分析仪这两个术语往往可以互换使用，不过两者在功能和能力上还是有一定区别。当今的分析仪可进行更全面的频域、时域和调制域信号分析，用“信号分析仪”来描述更为准确。
频谱分析仪：测量在仪器的整个频率范围内输入信号幅度随频率进行变化的情况。其最主要的用途是测量已知和未知信号的频谱功率。
矢量信号分析仪：测量在仪器的中频带宽内输入信号在单一频率上的幅度和相位。其最主要的用途是对已知信号进行通道内测量，例如误差矢量幅度、码域功率和频谱平坦度。
信号分析仪：同时执行频谱分析仪和矢量信号分析仪的功能。
频谱分析仪常见问题解答：
1、是否有不同类型的频谱分析仪？
有两类频谱分析仪，类型由获取信号频谱所使用的方法决定。扫描调谐频谱分析仪使用超外差式接收机对一部分输入信号频谱进行下变频（使用电压控制振荡器和混频器），达到带通滤波器的中心频率。采用超外差式体系结构的电压控制振荡器在一系列频率上进行扫描，支持仪器完整频率范围的假设。快速傅立叶变换（FFT）分析仪计算离散傅立叶变换（DFT），这个数学过程可将输入信号的波形转换成其频谱分量。
2、我何时应使用台式频谱分析仪而不是手持式频谱分析仪？
台式频谱和信号分析仪提供卓越的技术指标和测量应用软件，而手持式频谱分析仪更适合现场工程师使用。
3、频谱分析仪能否得到实时结果？
可以，实时频谱分析仪使用了混合方法，即首先使用超外差技术将输入信号下变频到较低频率，然后使用 FFT 技术对其进行分析。
4、我能否使用频谱分析仪对信号进行解调？
通过将频谱分析仪或信号分析仪与 Agilent 89600 VSA 灵活调制分析软件或测量应用软件结合使用，您能够解调广泛的标准和通用数字信号与制式。
5、安捷伦提供什么类型的频谱分析仪？
安捷伦提供广泛的信号分析仪产品，包括扫描调谐和 FFT 频谱分析仪、频谱分析仪软件和频谱分析仪测量应用软件。
6、安捷伦频谱分析仪产品覆盖什么频率范围？
安捷伦提供从直流至 50 GHz 的多种频谱分析仪和信号分析仪产品，使用外部混频器可扩展到 325 GHz。
第五篇：失联客机的雷达信号与卫星信号分析
失联客机的雷达信号与卫星信号分析
(2014-03-16 08:09:01)
设想一个场景，危重病人被送到急诊室，接诊的实习医生手足无措，病人的亲人朋友有的喊“可能是血液！”实习医生就跑去验血，一会回来说血没事，有的喊“可能是脑瘤！”实习医生就跑去做CT，一会回来说脑袋里没肿瘤„„大伙急得骂他，他也恼了，说没根据的检查我不做了，于时亲人朋友自己动手，有的做人工呼吸，有的按胸，还有的掐人中。由马航主导的MH370航班搜救过程，就跟这间急诊室一样毫无章法凌乱不堪。
中国调动了近十颗卫星参与搜索，有媒体报道可能要变轨，而变轨会严重影响卫星的使用寿命，所造成的经济损失非常巨大。根据北美防空司令部的数据显示，未发现我国参与搜救的卫星有变轨迹象，幸亏没有变轨，否则一会越南海，一会泰国湾，一会马六甲，一会印度洋，那就会把中国给坑惨了。
有用的情报不多，没准的消息不少，各国忙着提供线索，马来西亚忙着否定线索，包括否定本国传出的雷达信号线索。在12日的新闻发布会上，马来西亚空军司令罗查里披露，空军雷达曾于3月8日凌晨2点15分，在距离槟岛200海里的西北部发现一个不明飞行物体，正是基于这个记录，马来西亚军方认为MH370航班有可能在飞行途中折返。
负责空中监测的雷达，民航的叫空管雷达，军方的叫警戒雷达，探测距离普遍都在150-300公里之间，但两种雷达的特点非常不同，空管雷达更关注的是已知飞机，根据航班计划预计某空域会出现某航班，并对此进行监控，搜索到后通过自动应答系统进行身份核实，然后进行导调管理。警戒雷达更关注的是未知飞机，发现后评估其威胁程度，决定是否与之对话、拦截、甚至开火。
与空管雷达不同，警戒雷达的误警率很低但虚警率较高，即轻易不会漏掉一个目标，但一群鸟都可能报警，警戒雷达采取的策略是“宁可虚惊一百场，也绝不漏过一次可能的威胁”，这是国土防空性质所要求的，各国都是这样。因此，军方的警戒雷达会经常发现些目标，事后验证普遍都是无威胁甚至是虚假的。
这次发现槟岛西北部目标的正是马来西亚军方的警戒雷达，空军司令马上就向媒体公开披露了，但因MH370的应答机关闭，不可能核实其身份，因此空军司令也强调了发现的只是不明飞行物，但苦盼消息的媒体记者立刻脑补成了发现
MH370，最终马来西亚政府不得不辟了自己军方的说法。遇到大事一定要通过一个渠道发声，马来西亚在这方面还真就是个实习的。
军方发现的目标有多大可能就是MH370呢？对于临近甚至穿越本国领空的飞行物，空军一定会如临大敌的，因认定没有威胁而没有做出拦截等反应，一般原因就是从雷达上观测出飞行物是没有威胁的民航客机。
美国华尔街日报报道，飞机失联后，其发出的脉冲信号显示飞机仍飞行了四、五个小时，而且试图连接海事卫星，这是近日最重磅的消息。这消息并不是空穴来风，飞机本身不受驾驶员控制而自动与卫星建立连接传送信息，这的确是可能的。
MH370采用的是罗尔斯罗伊斯发动机，发动机上安装有飞行状态监控系统
（ACMS），可以实时采集发动机的各种工作状态和采数。而且罗尔斯罗伊斯公司还建立了发动机健康管理项目（EHM），收集全球上千部正在飞机上工作的发动机的状态和采数，并汇集到位于布里斯托的基地进行分析，其传送数据的主要手段就是卫星，但该网站没有特指是国际海事卫星。
这套监控系统的主要目的是对发动机状态进行监测和评估，发现故障苗头后及时处理，可有效防止因拖延检修而带来的重大损失。这些数据并不直接送达给驾驶员，而是由罗尔斯罗伊斯公司的专家进行研讨分析，觉得有必要后，才会通知飞机的拥有方。数据也不是全时发送的，一个数据报大约3k字节，多是在临近起降、爬升和平飞等时机发送，但当监测到状态异常时会随时传送。网上流传一个说法，称马拉西亚没交服务费而导致信号不被接收，罗尔斯罗伊斯的网站上有对该系统的自豪性介绍，但未见对此项服务收费的条款。
监控系统所能监测的数据种类很多，包括飞行高度和速度等，但却没有位置信息，也未发现监控系统中安装GPS。罗尔斯罗伊斯还制造出售了大量军用飞机的发动机，若安装了不受驾驶员控制的定位信息自动上报系统，一旦被发现就会遭到致命打击。即使是民用客机，位置信息本身也不是诊断发动机状态的必需参数，并没有必要收集。报道称知情人士拒绝透露飞机最终位置，更大的可能是他根本就不知道。
问题焦点在罗罗公司，估计是被咨询的太多了，罗罗公司公开宣布【由于正式调查已经启动，罗罗必须对向马来西亚当局递交的信息保密，恕无法对外公开。在刚刚的声明前，罗罗还需要获得当局的批准，因此造成时间上的延迟，我们非常抱歉。罗罗十分理解大家的迫切心情。请相信我们始终在尽一切所能为调查提供支持。】
据媒体报道，波音公司和罗罗公司都曾声称没有收到过MH370的数据，而15日马来西亚总理公布的两个走廊，各可能是由飞机曾访问过的海事卫星的坐标推算出来的。
很多网友们认为马来西亚当局在藏着掖着什么，欧美强势媒体挤一点他们出一点。不过仔细分析，马来西亚被挤出来的只是态度的变化，而不是自行公布新的证据，例如他们空军搜到的目标，从不明飞行物到飞机，从飞机再到MH370，是对同一个线索的态度递进。不太像暗藏祸心搞惊天阴谋的老狐狸，更像内部混乱对外摇摆的傻凯子。
调查升级了，估计马来西亚当局很难调查出什么。关于MH370的行踪，罗罗公司、国际海事卫星组织、波音公司才是重点，应该成立国际联合调查组，中国和美国必须参加并由中美主导，马来西亚作为成员参加，不能再像前阶段那样罗罗公司只给马当局一家提供内部信息了。
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