上海广播电视卫星地球站建设和开发研究.pdf

上海广播电视卫星地球站建设和开发研究上海广播电视卫星地球站建设和开发研究林伟明陈再现上海广播电视卫星地球站( 以下简称广电地球站) 座落于上海浦东闽行区陈行镇的鲁陈路3 5 5 5 号，于1 9 9 8 年10 月1 目正式建成，并通过鑫诺1 号- v - _ , E c 波段1 1 A 转发器向国内外正式播出上海卫视和上海人民广播电台( 9 9 0 K H z ) 、上海东方广播电台( 7 9 2 K H z ) 节目．广电地球站的建成，为2 l 世纪上海广播电视卫星事业的腾飞打下了坚实的硬件基础以下分几个部分对上海广电地球站建设情况进行介绍一、社会效益和经济效益随着上海改革开放的不断深化，上海要求了解世界和世界要求了解上海时代要求我们尽快在上海和世界之间架设一座快速的电子信息通道一上海卫视而随着科学技术的飞速发展，卫星技术的广泛应用，又为建立这座电子信息通道提供了有效手段．上海广电地球站的建立，正是在这种时代的需求中诞生．她是上海卫视的一个重要纽成部分，也是上海卫星电视开播的必要条件．在这种特殊的l 要求下，广电地球站的设计定位首先考虑的是社会效益，为了使这座电子信息通道做到优质、畅通，所建成的地球站必须质量优良、安全可靠。

同时在世纪之交社会主义市场经济的今天，为了使广电地球站更有可持续发展的后劲，我们的设计和建设也特别注重了地球站的经济效益自19 9 8 年l O 月1 日上海卫视开播，上海广电地球站经过近二年时间实际运行考验，技术系统没有发生任何停播和劣播，高质量地完成了上海卫视节目的播出任务截止20 0 0 年4 月3 0 目的统计，全国已有近1 2 0 0 家省、市、地、县及大型企业有线电视台纷纷落地进网转播，受众迭数亿．由于上海卫视的图象画面和伴音质量均较高，得到了全国各地观众的普遍好评，他们纷纷来信，对上海卫视节目给予了很高的评价，同时上海卫视也得到了上级领导的充分肯定．上海广电地球站的建戍和运用，显现出她具有极大的社会效益她为上海的改革开放和两个丈明建设作出了很大的贡献．上海广播电视卫星地球站建设和开发研究在取得很好社会效益的同时，地球站的建成也给广电事业带来了极大的经济效益，主要体现在以下两个方面1 、广电地球站在设计时考虑到今后卫星技术的发展和信息发展的需求，在具有上海卫视播出功能的同时，还设计具有其他两个卫星传输通道的能力．它能为上海广电系统的各电视台转播新闻、体育实况比赛、大型综艺等节目提供卫星传输通道，同时，也为社会服务，为上海的信息传输和交挟提供了卫星通道．仅此一项，9 9 年就取得2 0 0 多万的经济效益．随着今后的业务不断开拓，预计至1 2 0 0 1年，地球站每年的卫星传输业务可达千万元以上的经济效益．2 、上海卫视节目是通过广电地球站这一技术传输手段覆盖到全国乃至全世界的．由于卫星广播有覆盖广、质量高等优点，使上海卫视节目的覆盖区域和观众数量大大超过现有普通广播电视媒体( 如有线电视和地面无线电视) ，故而使上海卫视节目的广告收入也一定会比其他电视节目更多．据统计，上海卫视在建立刚1 年的时间里，其9 9 年的广告收入就达近亿元．上海广电地球站的建立和运行，达到了社会效益和经济效益双丰收的目的．二、技术总体设计根据上海卫视的特殊性，我们必须兼顾社会效益和经济效益两个方面，为此在进行地球站的总体设计时我们遵循了一步设计，分步实施，便于发展的原则和可靠性、灵活性、通用性并重的方针．具体的考虑是：1 、在系统的设计和设备的选型上，充分考虑卫星广播电视必须不问断、高质量、安全第一的特点，把可靠性放在第一位，其次是通用性和兼容性。

为此，卫视播出通道采用了可靠、成熟的设备，同时设置了一定的设备冗余度( 系统从天线到发射、上变频、调制、编码压缩、光缆传输等环节均采用一主一备方式，动力配电系统采用两路外电加自备发电机和不间断电源U P S ) ，确保卫视信号传输万无一失，并在设计上有高的可靠性性；2 、为了今后的卫星业务拓展，在系统构成、天线场地以及机房布局等方面的设计上，尽可能在满足上海卫视节目播出的基本功能前提下，力求使地球站具有可持续发展的可能为此，在天线场地设计上，我们共建设了共7 个大天线基础，其中3 个作为今后发展之用；在机房的布局上，我们设计留有较大的空间作为今后扩展业务用；在系统设计上力求使收发系统具有灵活性和兼客一陛；2上海广播电视卫星地球站建设和开发研究3 、有良好的接地系统，特别是防雷接地4 、为使地球站具有现代化自动管理和运行环境，地球站自行开发设计集中式网管系统，从而大大减低了管理者的劳动强度，同时也提供了系统的可靠性．5 、进行科学精确的卫星线路链路计算，使卫星转发器的功率／带宽利用率达到最为合理、科学．以下是上海广电地球站的系统设计和实施方案．2 ．1 功能设计2 ．1 1 能为上海卫视( S B R ) 节目上星覆盖和传输提供上行发射通道；2 ．1 2 能为上海广播电视节目交换和信息数据交换提供上下行传输通道；2 ．13 能为上视、东视、有线电视台提供高质量的电视转播节目源，同时为各电视台卫星电视节目接收提供补充和备份．2 ．2 系统设计播控中心到地球站视音频信号传输采用高质量大容量的光缆传输技术，并采用D V B - S 标准的数字压缩编码和Q P S K 调制技术，使电视传输信号只占用转发器带宽的I ／4 ，而非传统的模拟传输需占用一个转发器，有效地提高了带宽利用率．且由于选用数字编码方式，所以能灵活地进行虚拟频道组合．系统目前采用S C P C方式，同时在需要时可改成M C P C 方式．上海广电地球站设计的总体系统由八个分系统组成：1 ．C 波段发射系统：2 ．K u 波段发射系统；3 ．C ／K u 波段接收系统：4 ．信号传榆系统：5 ．动力配电系统：6 ．小信号分配、处理、监视系统；7 ．地球站监测控制网管系统；8 ．辅助系统( 监视、周界报警、门禁、内部通话等系统) ．地球站一期建设三副9 A C C 波段发射天线，一副12 米c 波段发射天线。

发射系统平时为2 个发射通道，均为S C P C 方式，每个发射通道有两副天线，采用l 主1 备方式．采用合理的发射天线阵形，通过简单的中频调配，即可同时向四个方向发送三套D V B —s 数字电视节目，具有相当的灵活性，’发射系统框图见附图1 、图2 所上海广播电视卫星地球站建设和开发研究示．除了发射系统，还设计了功能较强的卫星接收系统，用来接收高质量的卫星电视节目，可为上视、东视、有线电视台以及上海卫视提供高质量的电视转播节目源．接收卫星的范围在东经6 0 —1 8 0 度之问( 印度洋、太平洋上空) 的近5 0 多颗卫星，并能接收任何不加密的模拟币口数字信号．配备相应的解密器，也能接收任何加密卫星信号．’在编码系统选型时采用了s A 公司和D I V I C O M 公司符合D V B - S 标准格式的产品各一套，主要考虑到这两种产品各具特色，s A 产品在于成熟、可靠，D I V l C O M 产品技术先进，其M V 4 0 编码器为第四代产品，网管系统建立在W I N D O W SN T 平台上，用H PO P E N V I E W 开发，人机对话界面友好，直观．另外我们设计了集中式监测控制网管系统，系统结构图见图3 所示．通过该网管能对地球站的分系统的网管进行数据综合处理，并对所有设备功能进行状态监测、报警显示、故障诊断、自动记录、主备切换控制，并能手动／遥控转换．具体为：a ：天线及伺服控制：方位角、仰角参数，卫星位置参数等；b ：H P A 、上变频器参数及转换开关；c ：调制器、编码器、复接器参数及转挟开关；d ：U P S 、自备发电机、高低压设备运行参数及转换开关等等，并将门禁系统、周界报警系统、消防安保系统集成在同一网管系统中．另外、通过系统中的多媒体演示终端，可查询了解地球站平面：机房平面及功能；地球站系统功能演示( 发射覆盖情况、落地情况、人口情况等) ；世界卫星技术；目前在轨卫星介绍( 轨道位置、转发节日) ；亚太上空的卫星情况；中国各省市广播电视卫星运用情况；上星省市的最新资料；各省市上星的卫星转发器参数等等．网管系统对于不同的对象具有权限设定，通过友好界面，分层彩色显示地球站系统流程( 主系统一分系统方框一于系统方框) 。

必要时地球站数据能通过传输系统进入广电局计算机网络，被电视播控中心、监测站以及有关局领导进行远地监测．整个网管系统在局域网的基础上，利用W I N D O W SN T 平台和s Q L 数据库构成，所有软件用V B 中文版开发．4上海广播电视卫星地球站建设和开发研究地球站的小信号处理分系统的设计，主要从功能完善，调度灵活这两个角度考虑，它包括接收信号处理、播出信号处理．接收信号监看、播出信号监看等四个部分．2 ．3 安全可靠性设计为确保地球站高可靠、不间断地运行，在设备上配置了较大的冗余度．2 ．3 l 信号传输上海卫视播出的播控中心设在市中心的广电大厦，广电大厦输出的视音频播出信号，采用了两个不同路由光缆从广电大厦传输到卫星地球站，若还同时有故障发生，可再利用闵行区陈行镇有线电视中的上海卫视信号，经标准解调器和处理放大器处理后，进入播出系统，保证了上海卫视卫星有三个不同路由的传输通道，确保上海卫视的地面传输系统万无一失．2 ．3 2 数字编码压缩、调制和上变频、高功放系统各系统均采用一主一备的，备设备均采用集中式监测控制网管系统对其进行状态监测、报警显示、故障诊断、自动记录、主备切挟控制，并能手动／遥控转换．各环节的视音频信号，均使用频谱仪、视频示波器、矢量仪和监视器进行实时监测．2 ．3 3 天线系统鑫诺l 号卫星的主发射天线采用一副9 米天线，同时，承担临时卫星电视传送业务的1 2 米、9 米发射天线各一副，在主用9 米天线系统发生故障或日常维护时，可紧急作为备份天线使用．天线伺服系统即可自动控制，也可进行手动操作．2 ．3 4 动力系统动力系统设计为二路1 0 K V 高压进线，经二个容量为1 6 0 K V A 变压器变压．为了提高技术用电的供电质量，在技术用电一路使用稳压器。

两套低压设备设计成具有联络功能为保证技术用电的万无一失，用柴油发电机作为应急电源，柴油发电机的供电能力为1 0 0 K W ．同时为了确保柴油发电机工作时，不会对外电线路造成返送，采用双投开关进行联锁切换．为了保证技术系统可靠供电，采用烈．U P S 并联工作方式，每个U P S 的供电能力为6 0 K g ，满负载时后备时间为1 5 分钟，不会发生瞬间失电现象．U P S 系统、高配系统和低配系统，采用自行设计的网管系统和大屏幕发光模拟屏进行监控和报警．上海广播电视卫星地球站建设和开发研究2 ．4 工艺设计地球站技术系统的3 7 - 艺设计与地球站建筑的需求和技术系统的需求有关．通常地球站天线指向的卫星位于东南和西南上空，因此发射天线作L 型布局．将H P A 分别放在三个机房里，使每个H P A 对应的天线距离最短，使连接天线与H P A 的馈线引入的损耗最小．由于地球站离题桥中波发射台距离很近，为了防止中波信号对卫视小信号和中频的干扰，同时减少高功放高频信号泄漏对外界的影响，地球站机房采取了特别的屏蔽措施小信号机房外墙用铜网屏蔽，高功放机房内墙用铜网屏蔽，对不同对象有不同的要求，分别采取不同的屏蔽处理，解决了外界对内部：和内部对外部的干扰问题．屏蔽效果Z > X “ F 表：袁一频率( K H z )屋顶( 屏蔽外)终端室( 屏蔽内)控制室( 屏蔽内靠窗)7 9 21 1 9 d B u V8 4 d B u V9 2 ．8 9 d B u V9 9 01 2 2 d B u V8 6 d B u V9 1 ．8 9 d B u V另外地球站地处郊区开阔地带，雷电对卫星收发天线及机房设备的破坏影响相当大．防雷和接地处理对节目安全播出显得非常重要．本地球站根据原广电部G Y J 4 1 —8 9 规范进行设计，工作接地，保护。