谈卫星接收的关键部件高频头
卫星接收系统卫星天线与高频头共50页文档
焦距f、口面直径d、口面半张角、抛物面厚度W。
关系公式。
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数字卫星广播
4．1．1 工作原理
一、旋转抛物面天线 旋转抛物面天线（直径1-4.5米），又称为前馈天线。 1、抛物线定义：到一个定点（焦点）和一个直线
（准线）等距离的点的运动轨迹。 2、抛物面形成：抛物线沿对称轴旋转一周
面实焦点。
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二、卡塞格伦天线
二、卡塞格伦天线
4、双曲线的两个重要几何光学性质：
①对准虚焦点发出的射线经过双曲线反射之后，必 然经过实焦点
②从反射点到两个焦点的行程差为常数，对于电磁 波来说就是相位差为常数。
双曲面的作用是将焦点进行搬移。
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过凹椭球面反射之后，同相聚焦在焦点fI处(即主面
的焦点处)，然后经过主面反射之后形成平面电磁波
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四、 偏馈天线
1、前馈天线由于馈源阻挡，后馈天线由于反射面的 阻挡，效率降低。
2、偏馈天线截取前馈和后馈天线的一部分构成。双 反射面的偏馈天线是格里高利型。
3、偏馈天线存在偏馈角。 4、按口面形状，偏馈天线分为椭圆形口面和圆形口 面。 椭圆形口面外表看是圆形 圆形口面外表看是椭圆形
的反射、改善馈源的方向图，在圆波导的外部安装 一个或多个波纹，构成90度波纹喇叭。
4．1．3 馈源
二、前馈馈源 5、90度波纹的作用：在波纹内激励的TE10波和TE11波叠 加，使得波纹口面的场分布均匀；改善了馈源和自由空间 波阻抗匹配状况；在正负50度范围内保证馈源的方向函数 基本不变。 前馈式卫星接收天线大多采用它作90度波纹喇叭。 6、法兰盘、圆矩变换 作为卫星接收天线，馈源是通过法兰盘与高频头连接在一 起的，由于高频头的输入端为矩形波导，因此在馈源内 部必须要设有一个圆矩变换段，将圆形波导逐步地过渡到 矩形波导。
卫星接收机高频头电路原理
卫星接收机高频头电路原理高频头内部各组成部分的电路原理分别介绍如下。
1．低噪声前置场效应管放大器低噪声前置场效应管放大器由多级坊效应管放大器组成，它的输入端加入一个低损耗隔离器以获得较小的电压驻波比，同馈源相匹配。
低噪声前置放大器的组成方框图如下图所示。
下图为典型的三级低噪声场效应管放大器电路原理图，图中场效应管3个脚G、D、S分别为栅极、漏极和源极，放大器的工作点用三极管来稳定，栅极偏压由集成电路555振荡整流输出的约-3.5 V电压供给。
各级放大器的输入／输出端采用微带电路结构组成滤波匹配网络。
2．第一混频器第一混频器的作用是把低噪声放大器送来的卫星电视信号(如3.7～4.2 GHz)与本机振荡信号混频产生第一中频信号（称为降频信号）。
第一混频器按器件分有肖特基二极管混频和场效应管混频，现以肖特基二极管平衡混频器为例，说明其原理。
下图为采用微带结构的肖特基二极管平衡混频器。
图中，前置低噪声放大器输出的信号和第一本振信号分别从双分支定向耦合器的两个隔离端1和3加入，混合后由输出端2和4分别加到二极管VD1、VD2上，然后经过低通滤波器后输出中频信号，送入前置中频放大器。
低通滤波器由图4中的高频短路块和高阻抗的电感组成，其作用是把信号、本振及镜频信号滤除掉而让中频信号通过。
3．第一本振第一本振的作用是使在C频段时产生5.17 GHz左右的振荡频率，在Ku频段时产生10.25 GHz 左右的振荡频率，与低噪声放大器输出的卫星电视信号混频产生第一中频信号。
第一本振大多采用介质稳频场效应管或介质稳频双极型晶体管振荡器。
上图为介质稳频场效应管振荡器电路原理图，它由场效应管振荡器和介质稳频腔组成。
图中，场效应管栅极和漏极之间由电容Cl引入一定的反馈，构成所需频率的非稳频振荡电路，介质谐振器放在距场效应管输出端1/2λg处，调整它与带线间的距离，可以稳定频率。
介质谐振器结构示意图如下图所示。
4．前置中频放大器(1)前置中频放大器的任务是把混频器输出的微弱中频信号放大，以便于传输。
高频头在卫星广播电视接收系统中的重要作用
高频头在卫星广播电视接收系统中的重要作用
张海鹏
【期刊名称】《华人时刊》
【年(卷),期】2022()2
【摘要】在当今社会,高频头作为一种不可替代的装置,它的主要功能就是接收卫星高频信号,并解调出视频信息的一种装置,也是公共通道的一部分。
电视机使用的高频头一般分为数字信号高频头和模拟信号高频头。
除此之外,高频头作为卫星广播电视接收系统的接收端,在卫星广播电视接收系统中扮演着不可缺少的角色。
本文先是对高频头的工作原理、主要组成和分类以及一些重要的性能参数进行了分析,然后探讨了高频头在卫星广播电视接收系统中的重要作用。
【总页数】3页(P190-192)
【作者】张海鹏
【作者单位】铁岭广播电视台广播技术部
【正文语种】中文
【中图分类】TN9
【相关文献】
1.双波段双极化高频头在数字卫星接收系统中的应用
2.高频头在卫星广播电视接收系统中的重要作用
3.高频头在数字卫星接收系统中的运用与探讨
4.高频头在数字卫星接收系统中的运用研究与讨论
5.“匹配”在卫星广播电视接收系统中的重要性
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卫星高频头原理
卫星高频头原理卫星高频头是一种广泛应用于通信领域的设备，它的工作原理是通过接收和发送高频信号，实现卫星通信。
在这篇文章中，我们将深入探讨卫星高频头的工作原理及其应用。
一、卫星高频头的基本原理卫星高频头主要由天线、放大器、混频器、调制解调器等组成。
它的工作原理可以简单概括为：卫星高频头接收地面发射的高频信号，经过放大器放大后，经过混频器进行频率转换，然后经过调制解调器进行信号调制和解调，最后将信号发送回地面。
具体来说，卫星高频头的工作原理包括以下几个步骤：1. 接收信号：卫星高频头的天线接收地面发射的高频信号。
天线的设计和制造对于接收效果有着至关重要的影响。
2. 信号放大：接收到的信号非常微弱，需要经过放大器进行放大。
放大器可以将信号的强度增加到适合处理的水平。
3. 频率转换：接收到的高频信号经过放大后，需要经过混频器进行频率转换。
混频器将高频信号与本地振荡器产生的本地频率进行混频，得到中频信号。
4. 信号调制：经过混频后得到的中频信号，通过调制解调器进行信号调制。
调制解调器将中频信号转换成数字信号，以便进行后续的处理和传输。
5. 信号解调：在发送信号时，调制解调器将数字信号转换成模拟信号。
这样，信号就可以通过卫星传输到地面接收站。
二、卫星高频头的应用卫星高频头在通信领域有着广泛的应用。
它可以实现地面和卫星之间的双向通信，用于军事通信、民用通信和卫星广播等方面。
1. 军事通信：卫星高频头在军事通信中发挥着重要作用。
它可以实现军队之间的远距离通信，提供高质量的语音和数据传输服务。
军事通信需要保密性和可靠性，卫星高频头能够满足这些要求。
2. 民用通信：卫星高频头在民用通信中也得到了广泛应用。
它可以实现跨越大洋的通信，提供全球范围内的电话、互联网和电视信号传输服务。
卫星高频头的应用使得人与人之间的沟通更加便捷和快速。
3. 卫星广播：卫星高频头还可以用于卫星广播。
通过卫星高频头，广播公司可以将音频信号传输到卫星上，再由卫星广播到全球各地。
卫星接收高频头及卫星接收机的维修实践
卫星接收高频头及卫星接收机的维修实践[摘要] 如果要保证无线信号的发射质量，首先要保证信号源的质量。
只有信号源稳定、高质量的输出，才能使后续的发射机、天馈线系统有“用武之地”。
因此对于卫星接收高频头和卫星接收机的检修维护尤为重要。
本文围绕无线发射台站信号源端的卫星接收高频头和卫星接收机出现的常见问题，谈几点维修实践，供同行参考。
[关键词] 无线发射信号源高频头卫星接收机信号源质量的好坏直接关系到节目播出质量，因此对于卫星接收高频头和卫星接收机的检修维护尤为重要。
我台用直径为6米后馈C波段卫星天线接收中星6B卫星做转播中央节目信号源。
用双极化馈源分别安装两个高频头（水平一个，垂直一个）。
水平极化用于中央1、2套电视节目信号源，垂直极化用于中央1、2套广播信号源。
以C波段卫星接收天线为例，介绍一下对高频头和接收机的维修浅见。
1、对于卫星接收高频头的维修实践在工作中，有过突然水平极化节目接收不到，但垂直极化节目正常的情况，这很显然是水平极化高频头损坏。
这时把水平极化节目进入节目信息菜单，信号强度一点也没有，更谈不上信号质量，这时就必须更换高频头。
我们找到高频头，在没上天线之前先用简单方法判断高频头好坏。
正常的高频头用馈线和接收机相连（不用装在卫星天线上）看信号强度应在60dB，这样的高频头是好的。
确认高频头工作正常后，将其安装到卫星天线上，水平极化节目可以正常接收了。
对于损坏的高频头，只要损坏不严重一般都能维修，我们遇过几次这样的例子：例一：电源端稳压块损坏（7812）在维修时将高频头和卫星接收机用馈线连接好，拆开高频头盖板后侧高频头三端稳压块（7812）输入端有18V电压，输出端没有12V电源输出，断开12V 负载（即三端稳压块的输出端）测量输出端仍然没有12V输出，由此判断本三端稳压块损坏。
更换该稳压块后，该高频头用前面介绍的简单判断方法去试，发现有信号强度，为64dB。
将它上在卫星天线上，工作一切正常。
卫星电视接收机高频头的故障分析与检修
卫星电视接收机高频头的故障分析与检修摘要：高频头作为数字卫星电视接收机的重要组成部分，对信号的接收起着重要的作用。
文章对卫星电视接收机高频头常见故障原因进行了深入的分析，并结合多年实践经验探讨了检修的方法，同时对检修过程中的注意事项进行了总结，以供参考。
关键词：卫星电视；接收机；高频头；故障分析；检修前言：卫星电视接收机高频头(LNB)又称低噪声放大变频器，安装在卫星天线上，属室外单元，它由微波低噪声放大器、微波混频器、第一本振和第一中频前置放大器组成，其作用是：①提高系统的灵敏度，即在天线和接收机已选定的情况下选用合适的高频头以提高接收机解调输入信号的载噪比；②进行频率变换。
由此可见，高频头一旦出现故障将对卫星电视信号的接收质量带来很大的影响，因此，对高频头常见故障的原因进行分析并掌握一定的检修方法是十分必要的。
1.高频头故障原因分析与检修1.1 无图像、无伴音如果因高频头的原因出现无图像、无伴音故障，一般是先检查电源供电是否正常。
由于雷击或电源电压瞬间升高，造成二次稳压电路损坏，在二次稳压电路损坏的同时，还往往伴有正-负电变换电路的损坏。
检查时，先进行外观查看，看有无元件明显损坏及明显短路现象，然后由正电输入端开始向后逐项检查电源部分各元件的电压是否正常。
其次是检查低噪声放大器工作是否正常。
若不正常，则应检查偏置三极管；如正常，则应检查高频滤波电容有无短路、偏置微型电阻有无损坏以及偏置微带线有无断开现象。
若以上均正常，则应考虑检查场效应管是否损坏。
再次是检查中放各级工作点是否正常，各级偏置元件有无损坏，最后考虑中放管是否损坏。
然后检查本振有无输出。
若本振无输出，则应打开介质振荡器屏蔽盖，测量场效应管工作点是否正常，如不正常可检查偏置电路元件及振荡器。
1.2 图像、伴音质量差造成这种故障的原因可能是低噪声放大器或前置中频放大器的一级或几级偏置电路元件因受潮或进水而变质；或其他原因使放大器本身的噪声增大，造成图像质量下降。
细说高频头
细说高频头细说高频头细说高频头(一)-说起高频头来都不陌生，知道高频头这是俗称，它的正式名称为高频调谐器。
这对于从事卫星电视、卫星通信专业人员以及卫视爱好者来讲并不陌生。
高频头是卫星电视、卫星通信设备系统中甚为重要且不可缺少的一个器件。
在电视接收机中，也有一个高频头器件。
两者的名子一样，作用也相似，只是它们工作的频段不一样而已。
现在的高频头（LNB及LNBF）一般由两部分组成，一部分是无源部分又称天馈部分，一部分是有源部分即高放。
本振、混频部分。
如图一和图二所示。
天馈即天线与馈源，这一部分是由天线（振子）和放置天线的谐振波导而构成的辐射器组成。
说到这里，有些读者可能感到困惑，怎么天线竟然在高频头里？天线不是几米大的庞然大物吗，就是小型偏馈天线也要有0.6m、0.75m……这么大的天线怎么一下子跑到小小的高频头里？实际上我们常说的几米几米的大天线，那不是真正意义上的天线，而是天线的反射面或反射器。
电波通过这个几米大的反射面（器）反射并聚焦到馈源天线上去（即接收）。
或者天线上的电信号，经馈源射通过反射面（器）传播到空中去（即发射）。
因此真正意义上的天线是存在于高频头馈源里面的那个像探针一样的小小的振子，如图三其几何尺寸是远远小于天线反射面的尺寸的。
我们把这个小小的天线称为天线振子或者耦合振子简称振子，就是因为它是线性天线中最基本的谐振天线单元。
在卫星接收中，就是这个称为振子的天线将天线反射面（器）反射过来的电波吸收并耦合到高频头的高放中去，经过后面的一系列处理，从而获得完整的图像信号和伴音信号。
这个小小的振子天线的长短是与接收的电波的波长有关的。
因为它属于线性的单谐振天线的非对称型的半波天线，因此它的长度应该是它所接收的电波波长的1/4左右。
比如C 波段，频率范围在f=3.7～4.2GHz之间，它所对应的波长λ＝7.143～8.108cm。
那么C波段高频头内天线振子是1/4波长，对应的尺寸长度在1.786～2.027cm范围。
漫谈卫星电视机器接收技术(续)
漫谈卫星电视机器接收技术(续)卫星电视高频头卫星接收高频头,又叫降频器(LNB),是卫星接收系统中的一个重要有源部件（编者注：高频头学各称高频调谐器，是由高放和变频器组成。
变频器分上变频器和下变频器两种类型，其中采用下变频的高频称为降频器）。
其性能的好坏直接影响着卫星接收信号的质量。
我们对高频头的要求是尽可能低的噪声温度、高可靠性和高稳定性、在所工作的频段内,幅频特性、功率增益等符合要求。
其方框图见图1。
高频头的本振频率都很高(1GHz以上),为了保证振荡的稳定,采用的是介质谐振器,特点温度稳定性高、品质因数(Q值)高、与微带电路耦合制成微波集成电路,振荡频率稳定。
介质的缺点怕振、要防摔。
经低噪声高频放大的射频信号在混频器内混合,混频器利用高频二极管或三极管的非线性作用,将本振信号频率和射频信号频率混合产生一个新的频率成分,其射频信号频率与本振信号频率之差就是我们所需的第一中频。
高频头本振频率高于信号频率,称为高本振,反之称为低本振。
信号在混频时有损失,通过一、二级中放的放大,通过电缆与卫星接收机连接。
电源供给与中频信号输送用同一电缆,在高频头内设有高通、低通滤波器。
卫星接收机供给高频头直流电压在10～24V 间,高频头内部用三端稳压,视高频头品牌不同,稳压供电在5～8V间。
常见的高频头见图2,现在多用一体化高频头(馈源、高频头二合一)。
在高频头包装外壳或铭牌上有常用参数,见图3、图4。
下面对这些技术参数要求作一说明。
1.输入频率、本振频率、输出频率(频带宽):实际上是指高频头与下行频率、本振频率、接收机输入频率之间关系,对于选择什幺样的高频头很重要。
现在市面上的卫星数字接收机输入工作频率多为0.95～2.15GHz,早期的机型有0.95～2.05GHz,高频头的输入频率必须在这个范围内。
（编者注：输入频率数值是国家标准规定的）对C波段而言,卫星工作下行频率带宽在3.4～4.2GHz,本振频率多用5.15GHz。
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谈卫星接收的关键部件高频头
概要:本文介绍了卫星信号的种类,重点介绍了高频调谐器的结构以及分类、使用方法、电特性参数,对在不同的电磁环境下选用高频调谐器,介绍了作者本人选用、使用高频调谐器的经验。
关键词:卫星极化高频头本振
高频头是整个卫星接收链路上的关键部件,它的学名叫做高频调谐器(LNB:Low Noise Block Down Converter),高频头的好坏或者是否选择的合适会直接影响卫星信号的接收质量,它的选购和使用要根据当地的地理环境和卫星信号情况等综合而定,通常地理环境和当地电磁波情况越复杂,对技术人员选用高频头的水平要求越高。
下面本人结合自己的工作经验谈谈卫星接收的关键部件——高频头。
1 卫星信号的种类
目前用于转发广播电视信号的卫星所用转发器的频率有两个波段,一个是C波段,频率范围3.7Hz～4.2GHz;一个是ku波段,频率范围11.7Hz～12.5GHz。
为了更加充分的利用本波段的频率,转发器在转发信号时又分线极化波(水平极化和垂直极化)、圆极化波(左旋极化和右旋极化)。
所谓极化,就是指天线辐射时形成的电场强度方向与地面的相互关系或电场矢量端点的运动轨迹。
1.1 线极化波
当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为水平极化波。
这里需要指出的是由于电波的特性,决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流,极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减,而垂直极化方式则不易产生极化电流,从而避免了能量的大幅衰减,保证了信号的有效传播。
这就是有时我们感觉水平极化波好像没有垂直极化波强的原因。
C波段一般使用这种极化方式。
1.2 圆极化波
电场矢量不是固定在一个方向,而是旋转的,若电场矢量的端点以等角速度画出一个圆,就叫圆极化波。
根据电场矢量的水平分量和垂直分量间的相位差的不同,旋转的方向可以是左旋的(电场矢量方向以等角速度做逆时针方向旋转);也可以是右旋的(顺时针方向)。
2 高频头的结构和分类
(1)结构。
高频头由馈源、波导管和内电路组成。
从外观上看,圆形的部分是馈源,它是无源的部分,外形呈圆形的馈源是一个汇集电磁波的喇叭,它的任务就是把抛物面反射过来的电磁波能量收集p(2)分类(本文重点介绍C波段高频头)。
①单极化高频头。
这是工程上较早使用的一种高频头,一旦安装就只能接收一个极化的信号,要想接收另一极化的信号,就得将高频头旋转90度,它的本振频率是5150MHz,输出信号的频率范围950MHz～1450MHz。
其优点是各项指标相对较高;缺点是使用不方便。
②双极化高频头。
双极化高频头能够接收水平和垂直极化电磁波,而不需要旋转高频头的角度,它在里面安装两根振子,相互垂直,而且在波导管里还有一根隔离针,起极化隔离作用。
双极化单输出高频头,利用13/18V电压切换极化(13V垂直、18V水平),两个极化不能同时工作,同一时间只能输出一个极化信号。
因此不能用于多机接收,工程上用的少,较适于家庭接收。
其优点是用一副抛物面天线,就可接收水平和垂直极化信号;缺点是不能多机使用。
它的本振频率是5150MHz,输出信号的频率范围950MHz～1450MHz。
③双极化、双本振高频头。
双极化、双本振高频头能够同时接收水平和垂直极化电磁波,其机械结构和双极化高频头相同,只是工作原理不同。
其内部有两部分电路,一部分用于接收水平极化波,另一部分用于接收垂直极化波。
一个本振频率为5150MHz,一个本振频率为5750MHz,两个本振频率相差600MHz。
这两部分电路是同时工作的,不需要切换。
高频头内水平极化探针和垂直极化探针分别连接着一个本振。
接收到的双极化信号
分别进入两个本振,比如,水平信号对应的本振为5150MHz,则输出的中频在950MHz～1450MHz范围内;垂直信号对应的本振频率为5750MHz,输出的中频为1550MHz～2050MHz,如果把高频头转动90°,高频头两个本振输出的中频频率则刚好相反。
这样就可以把3.7GHz～4.2GHz范围内的双极化C波段信号转变为950MHz～2050MHz的中频信号同时输出,无需0/22kHz或13/18V开关切换。
这样做的目的主要是为了工程上使用的方便,因为不需使双极化馈源和两个高频头,只需一根电缆(也有双缆)就可同时输出水平、垂直双极化信号。
使用这种高频头的前提条件是:接收机的中频带宽一定要保证950MHz～2050MHz范围内,才能保证节目不遗漏。
使用两个本振频率的目的是将水平和垂直极化波,在频率上分开,以免相互干扰。
其优点是可以同时多机使用,这是目前C波段中工程上普遍使用的一种高频头。
(4)高频头的参数。
①输入频率(Input):即高频头接收卫星发射信号的下行频率。
②输出频率(Output):输入信号的下行频率经高频头内部电路降频后,再由自身端口输出的中频频率。
③本振频率:C段高频头本振频率一般为5150MHz,双本振5150MHz和5750MHz两种;Ku段本振较多,有9.75GHz、10.0GHz、10.6GHz、10.75GHz等。
了解本振频率很重要。
C波段输出中频=本
振频率－下行频率;Ku段输出中频=下行频率－本振频率。
3 高频头的选用
在整个接收系统中,高频头处于信号的最前端,其性能对系统的质量和稳定性影响最大。
(1)在电性能方面,应选择增益不低于65dB,噪声温度系数尽量低的高频头。
因为噪声温度低的高频头在相同的天线条件下可获得质量更好的图像;或在同样的图像质量下,可以采用尺寸较小的天线,从而减小体积降低造价。
也就是说高频头的增益和噪声温度系数是选择高频头的两个重要参数。
(2)高频头的另外一个重要的但又常被人们忽视的参数是其本振稳定度,质量差的高频头在不同的环境气候条件下产生频率漂移造成跑台现象。
所以选购频率稳定度高的高频头才能保证系统稳定工作。
可以肯定的一点就是,价格与性能永远成正比,工程上一定选用品牌高频头。
(3)对于电磁干扰环境下接收卫星信号,宜选用双本振、双极化高频头,我台在雷达、4G通信微波信号干扰环境下使用双本振、双极化高频头接收卫星信号多年,效果一直很好。