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技 术 文 库
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卫星接收前端系统组建方案简介

某电视台的卫星接收前端系统的建议方案,其细节介绍如下:

集中供电电源
  由于采用光发/收机传输及矩阵调度,IRD(卫星接收机)不能直接给LNB 供电。为保证每一极化之高频头LNB 馈源(共30 路)供电的稳定性及对下一级设备的保护(当LNB 因雷击或其它原因短路时导致贵重的光发机等损坏而需要返修),用上了美国Quintech “昆泰” 2台RPS-24/5.5F 16 路的LNB 双电源备份集中供电器 (有两路余量)。
  该供电器除了具备双热插拔电源、双电源插头做各自备份外,每一极化信号下行时(经同轴电缆并同时做上行馈源供电),皆有一独立保险管做为限流成为第一线保护,亦带有发光二极管(每路)做为每路极化电源状态的显示。而由于内置非常可靠的高质量缓冲放大器,作为插入损耗的补偿,每一输入信号及输出信号的电平皆一致,达到“零”插损的目的,以方便下一级的交连。此外,本设备已内置“综合报警器”做主备电源的报警,方便值勤人员实时知晓电源工作状态并及时做对应的检测。
  (注:必须选用专业级卫星专用的LNB,其工作电压须为直流12V~24V 皆可工作的一种,而非民用的LNB 以13V/18V 两种电压切换选择极化输出的一种。)

L-波段光端机
  从高频头至屋顶的小机房, 再到下层的5/F 节目传输机房, 距离不应超逾60 米, 否则便应考虑以光设备传送。 这是因为同轴电缆:
  1) 对高频衰减严重,
  2) 其潜布电容/电感导致群延时”Group Delay”, 使误码率有所提高,
  3) 对射频干扰(RFI)及电磁波干扰(EMI)没有抵抗力。
  比方说前者距离为30 米(连小机房内的布线), 后者为60 米, 其中20 路极化需再传到2/F 新闻总控房的20 米, 加上5/F 机房及2/F 总控房内的布线约各需10 米, 纵然以性能较佳的日本佳耐美RG11 同轴电缆(每米0.257dB 损耗@2000MHz)铺设全程, 损耗也有33.41dB。加上每台设备都有不同程度的插入损耗 (详见附图), 实际整段链路的损耗将更多(约48.01dB), 但由于RG11 线身比较粗厚, 施工不方便, 在机房内设备与设备间之连线根本上不可能使用RG11, 通常会以直径较小的RG6 同轴电缆(每米0.351dB 损耗@2000MHz)来连接,这样其总损耗将更高(约60.23dB), 这根本上就把所有高频头增益全都耗尽 (如瑞典SMW 锁相坏高频头,增益为54dB), 这会使卫星接收机在接收电平不足下, 使误码率数量级增高, 引致图像出现马赛克, 甚或信号不足以解碼致没图像输出。 若因此而需要加上线放做补偿的话,这样所引起的问题更不容易应付, 诸如:
  1) 因更多接头连接更容易受EMI 和RFI 干扰,
  2) 雷击会消毁前端设备包括卫星接收机,
  3) 线放大器加重接收讯号质量劣化,如:载噪比、群延时、相位及互调失真等,
  4) 线放大器是单电源式,若损坏会令整个信号断掉,
  5) 讯号透过电磁波在同轴电缆泄露, 上述皆是不可忽略的重要考虑因素, 这也解释了为何近这几年来不少的电视台或有线网络公司及地球站等皆放弃采用同轴电缆而改为用光端机作传输的原因。
  以色列FOXCOM 的室内型7410F-T/R 光端机(可传2.5 公里, 采用1310nm 单模光纤传输),在性能方面,它采用FOXCOM 专利的直接光调制[Direct Modulation] 技术,因此没有相位噪声,完全不会象同轴电缆那样带潜伏电容及电感导致相位失真(Phase Distortion ),并具有无可比拟的Group Delay (群延时)及BER (误码率)特性,优异的CNR (载噪比)及极佳的Noise Floor (噪音台阶),再加上光纤特性(没有电磁波)而不用担心讯号被“盗窃”。这是传统同轴电缆加上线放所无法比拟的一种具高质量保证的传输方式。
  而19 英寸标准机架的双电源机箱型号为7180M/P,可嵌入8 个7410F 模块[光发或光收模块]。本设备可在有需要时,随时加入FOXCOM 的#2380 型综合报警系统(选购件)。

无源功分器
  光端接收机输出后的全部30 路输出的L 波段极化讯号,分别接入8 台19 英寸机架式的广播级无源4 组2 功分器(型号为LS2 2150P/4),把每一路极化讯号各输出2 路(有4dB 插入损耗)以供(i) 下一级设备矩阵使用,(ii)备用(可随时连接路由器及频谱仪作检测信号之用)。
  采用无源功分器的理由是:
  1) 光接收机的射频输出不会单一的仅仅接到下一级矩阵而没有备用输出口;
  2) 由于使用了光纤传输的关系, 机房内接收到的信号电平与集中供电的输出口一样,可以承受4dB 的插入损耗;
  3) 在这重要区域里,避免有源器件可能产生的失误;
  4) 减少CNR 及Noise Floor 的劣化, 并以优异的回传损耗 (Return Loss),做为下一级的交连;
  5) 使布线可以编码及方便排列有序,易于管理及调配。,因使用传统的不规则形状的SMATV 民用功分器/分支器不能满足上述条件要求及其质量亦不可靠。

矩阵
  从上述LS2 2150P/4 功分后30 路极化讯号马上接入到目前一台业界最高技术规格的最新型号XRM-2250 / 32x32 热插拔矩阵路由开关,做为整个前端下行讯号的总调度心脏中心可随意调配任何一路输入的讯号到任何一路或一组(多个)输出(零插入损耗)。由于采用了专利的3-STAGE(三级)技术,端口的隔离度优于50dB (最少),反射损耗大于10dB,并提供在机面板LCD 屏幕及按键式链路状态显示及锁定操控功能,亦可通过计算机(附随机开放式协议软件)做遥控(通过RS-232 或RS-422/485)及TCP/IP (以太网)。XRM-2250/32x32 矩阵内置双电源模块,互为备份,带综合报警输出, 电压由100 至240VAC 全自动调整,可扩容至512x512规模。若用户有需要,可额外加入UCM064 遥控面板(最多10 块)及改换BNC 接头(选购件)。

有源功分器
  矩阵调度输出后的多路极化信号,应考虑接入各类19 英寸的机架式广播级有源功分器,包括四组四功分器(型号为LS4 2150A/4),及或二组八功分器(型号为LS8 2150A/2)及或二组十二功分器(型号为LS12 2150A/2),它们可把输出的各个极化信号各输出四路/八路/或十二路, 以供(i) IRD(卫星接收机)用/; (ii) 到其它设备[如SRR2150/32X1 路由器]作监测用等(至于应用哪一款型号, 须视乎该极化信号所含的节目(频道)需要而要接入的IRD 数量而定)。
  有源功分器,建议采用上述三种型号。由于它仅有1U 或2U 高,不占地方,每一台则可接上多个不同的极化信号,并各有4 路或以上输出,由于没有插入损耗,可使每台卫星接收机的输入电平一致,非常方便好用。至于有源功分器供电方面,则建议采用同厂产品之双电源于 (热插拔) RPS-24/5.5Q 集中供电器 (16 ports)来提供一个稳定的直流供电。
如无功分要求,也可从矩阵输出端直接连到IRD 便可。

其它方面
  1) 可选择配置Quintech“昆泰”SRX-2150 型32X1 路由器一台 (选购件),它可直接接入32 路极化信号,任选一路亦可通过TCP/IP 遥控连到频谱仪,很方便地监测各路极化信号的情况。
  2) 另建议在光发机前及矩阵的前后, 分别加上及一台32 x 32 的射频跳线盘, 以策安全。
  3) 可选择配置数台Marshall“马素”19 英寸标准机架式可调节角度(90 度)的3U高的液晶彩监V-R25P(每台具十个独立的2.5 英寸的LCD 液晶彩监)或数台V-R18P (每台具八个独立的1.8 英寸LCD 液晶彩监, 1U 高), 接到IRD 的视频输出口,这样 就很方便给值班人员直观地监视各路卫星信号图象的有无。

总结
  上述系统结构是现今欧美国家及香港地区包括国内中央台, 广电总局, 各大省市级电视台及香港特区的电视台、CATV 或卫星TVRO 接收及地球站等普遍采用的一种先进的卫星电视信号接收前端网络化,可供调度及管理的解决方案。其优点可归纳为:
   1、通过规范化后的卫星前端系统更专业,结构更合理,信号更稳定,能有效地减少事故,保证传输质量;
   2、查找故障更容易,处理故障更方便及时,操作更简便;
   3、监控系统可以统一开发,所有设备都纳入到同一个监控平台,便于管理及调度,自动化程度也更高;
   4、系统的可靠性大大提高,能减少维护费用及节省人力资源,合乎时代发展的潮流。
  〖中国用户(部分)包括:广电总局调度中心、广电总局总指挥中心,沙河地球站,542地球站,中广卫星、CCTV、北京电视台、新疆电视台,中国教育电视台、广东电视台、广州电视台, 鑫诺卫星香港上行站,山东电视台, 中国电信广东地球站、Reach (Earth Station)、Star-TV[凤凰卫视]、香港TVB、New T & T 及香港有线电视等〗

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