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对卫星电视接收机系统性能探索
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接收机输入端的噪声功率噪声温度是噪声功率的表示方法,表示噪声源所发出的噪声功率的量度,输入端噪声包括进入接收天线的噪声、馈线电阻损耗产生的噪声、接收机内部元件产生的噪声等。1)天线噪声:有来源于地面、工业活动等产生的射频噪声,它的频谱处于较低的频段,到卫星广播频段就不大了,再加上卫星接收天线都有一个朝天仰角,其主射束的宽度只有几度,所以地面人为噪声对卫星接收机影响不大;有来源于宇宙外空间星体的热气体所形成的噪声;太阳和各行星辐射的电磁干扰而形成的噪声;电离层和对流层吸收电波产生电磁辐射而形成的大气噪声;还有天线本身的热噪声。在C波段主要是大地和大气层的热噪声,在Ku波段这些噪声也随着频率的增加而加大。天线的噪声温度和天线的设计有关,特别是天线的方向图有关,当天线方向图无旁瓣而且波束很窄时,它接收的噪声主要是银河系的宇宙噪声和大气噪声,因此有旁瓣的天线与无旁瓣的天线比起来天线的噪声温度要增加。在实际使用中,天线的噪声温度还与天线的仰角、口径、效率有关,天线的仰角越小,噪声温度越大,这是因为仰角小时,电波穿越大气层的路程越长,大气的热噪声影响越大;天线的直径越大,噪声温度越小,这是因为直径大的天线相对的半功率角小,天线的指向性越强。2)馈线的噪声:馈线在传输信号时是有损耗的,故它会产生热噪声。特别是处于接收机系统前端的电缆,从接收天线到卫星接收机的馈线电缆不要盘绕,要尽量短,接头与电缆的装配工艺应合理,接头与插座的接触应良好,并且电缆应避免老化,不要过度弯曲。3)接收机本身产生的噪声功率:接收机内部是由晶体管、二极管、电阻、导线等大量电子元件组成,它们对电磁信号的吸收度均不为零,故要产生噪声。在晶体管内,除电阻分量产生热噪声外,载流子的分配不均匀及不规则运动引起的分配噪声和散粒噪声,以及电流和电压不规则变化而形成晶体管的热噪声,二极管混频时还要产生混频噪声。这些有源器件产生的噪声是接收机内部噪声的主要来源,由于在接收机内部所处的位置不同,所以它们在接收机输出端的反映也不一样,工程上采用等效噪声电阻法计算在输出端的总效果。对于卫星接收机本身的噪声温度可由接收机前端的低噪声放大器的噪声温度决定。
接收机输出信噪比卫星电视接收机输出信噪比与输入载噪比直接有关,同时还与调频改善度以及预加重改善度有关。1)卫星电视广播采用调频制,理论证明调频制比调幅制抗干扰能力强,但要获得这种改善度要有个前提,就是接收机输入端的载波信号必须比噪声大一定数值,或者说,载噪比必须达到某一最低数值,这个所需的最小载噪比就是调频门限。门限值的大小与调制指数有关,调制指数越大,虽然改善情况越好,但门限值提高了,这是由于加大调制指数使带宽增加,进入接收机的总噪声功率也增加,为了获得较大的信噪比的改善,又能接收弱信号,在实际通信系统中,根据具体情况选用不同的调制指数值。所以,在设计接收机时,为了可靠起见,确定接收机输入端的载噪比时应比门限值取高一些,留有门限余量。换句话说,混入载波中的噪声幅度远小于载波幅度,如果不满足这个条件,则不可能获得改善度。事实上,调制指数越大,门限值也越高,在门限余量不太大的条件下,只有减少同频带B,才能获得小的噪声输出。2)预加重改善度。当调制频率增高时,调制指数减小,这样使高音频段的信噪比下降,抗干扰能力降低,影响了高音频信号的传输质量,为了解决这个问题,改善输出信噪比,将调制信号中的高音成分有意识地预先加以提升,即利用提高高音频成分调制系数的办法来补偿因上述原因造成的调制指数的下降,这种方式就称为预加重。如果在接收机鉴频器的输出端接入特性正好相反的电路(去加重),电视图像信号将复原,只要去重于加重的规律正好相反,就不会引人任何失真,从而输出信噪比得到改善。
输出信噪比到底多大才能达到良好的图像质量呢?对于这个问题,要通过人们的眼睛对图像质量主观评价的观察统计来解决。人的眼睛在观看电视图像时,对微细的噪声难以察觉,也就是噪声中的高频成分。我们把人眼对高频成飞的噪声反映的灵敏度叫视觉加权信噪比。一般采用五级图像质量评价等级,比如五级,视觉信噪比为45.5db,图像质量极佳,十分满意;四级,视觉信噪比为36.6db,图像好,比较满意;三级,视觉信噪比为29.2db,图像一般,可以接受。卫星广播系统是一个复杂的系统,影响广播信号传输的因素也很多,我们只要对这些影响因素有了深刻的了解,不断完善,制定有效措施去克服,就能防止更多影响卫星信号接收不稳定情况的发生,不断推进卫星广播电视的发展。
