[科普中国]-荧光屏卫星

简介

前苏联1976年10月26日发射了首颗荧光屏系列的卫星，这颗荧光屏系列卫星的发射，是为了将处于欧洲的莫斯利一中央电视台的信号通过卫星传送到相差8个时区的西伯利亚的苏联远东地区。这要比原来通过万余公里的微波电路的传输既省事、又安全、传输质量又好。这颗荧光屏卫星覆盖了包括前苏联的东部、亚洲西伯利亚地区外，它的漏场强还覆盖了包括中国在内的前苏联的邻国。加之荧光屏卫星的信号很强，自然在中国大部分地区，也能接收到荧光屏卫星的电视信号。

荧光屏卫星是前苏联三大地球同步静比轨道系列卫星之一的轨道系列卫星轨道3号文卫星的具体名称，轨道系列卫星原计划要发射若十颗，但由于种种原因计划没有实现。轨道3号卫星选用的荧光屏卫星是个小型卫星，只有2个转发器，使用寿命也很短，只有2-3年，定位于99°E轨位上，到现在己在此位置上发射了十余颗荧光屏卫星了。最近发射的一颗，可能也是荧光屏卫星系列的最后一颗卫星“荧光屏一M18"卫星是2001年发射的，到今天，这颗卫星仍在超期服役的工作。

荧光屏卫星采用L波段工作，卫星电视为FM- FM即调频—调频制，也就是说图像和伴音都使用模拟调频制，彩色制式为SECAM制式。荧光屏卫星有2个36 MHz的转发器，一主一备。很长一段时间，它只使用一个转发器工作，工作在L波段，它的下行中心频率是714MHz，这就是我们常说的714，人们常把它的下行频率714当成荧光屏卫星的代名词。那段历史也就成了714历史。荧光屏卫星的另一个36MHz转发器，在作了若十年的备份转发器后，也开始传送节目，这个转发器的下行中心频率为754MHz2。

2001年4月1日，M18荧光屏卫星作为荧屏系列的最后一颗替代星、接替了当时出现严重故障的M15卫星。M18荧光屏卫星设计寿命是3年，到2004年以后该星仍然良好的工作，原估计到2006年问便会寿终，然而目前己时至2007年2月下旬，该卫星仍在正常运行。笔者近期曾对该星作了全天候的收视观察，其电视声像和伴音载频中的原灯塔广播电台的广播均}一分清晰、悦耳。下行信号强度没有明显的减弱，说明星上的太阳能电池以及储电系统工作非常好，保证了卫星超期服役。我们}-分关心这颗古老的714荧光屏卫星，是因为它造就了中国大地上的第一批卫星电视爱好者，是它伴随着我们走过了卫星电视的L波段、C波段、Ku波段和从标清到高清的时代。和人的生命一样，714荧光屏卫星总会消逝的，但我们会永远怀念它的3。

主要参数卫星发射机采用的中心频率为714兆赫，天线输入端的功率为200瓦，天线增益为33.5分贝。在场强为29微伏/米及服务区边缘的天线增益为26分贝时，可向服务区边缘提供预定的接收质量。服务区边缘的功率通量密度为-116.5分贝瓦/米2。

接收机分两种类型：第一种向大区的电视中心广播节目；第二种向小区的小功率电视转播台或电缆分配网络广播节目。

卫星转发器及其它分系统的能源均由功率为2千瓦的太阳电池阵供电。卫星的三轴稳定系统能够保证使刚性固定在星体上的天线精确地指向地球，并使太阳电池阵定向太阳。

姿控系统用小型液体燃料发动机保持卫星的轨道位置；温控系统用主动和被动方式维持星上温度。卫星由地面主控站无线电指令系统进行控制。

荧光屏卫星系统的主要参数

卫星天线输入端上的发射功率发射天线增益：200瓦

最大：33.5分贝

服务区边缘：26分贝

服务区边缘场强：29微伏

地面接收站增益：

第一类站：30分贝

第二类站：23分贝

接收机输出功率：

第一类站：106分贝瓦

第二类站：113分贝瓦

接收机输入端噪声：

第一类站：20.8分贝

第二类站：13.8分贝

接收机输出端加权信噪比：

第一类站：55分贝

第二类站：18分贝

接收机输出端伴音信噪比：

第一类站：56分贝

第二类站：49分贝1

地面发射站电视和伴音信号先从奥斯坦基诺，中央电视台用无线电中继线发给莫斯科附近的地面发射站，然后再从这里发给荧光屏卫星。地面发射站设有一台5千瓦发射机，其工作频率为6200兆赫，另外还设有一副12米抛物面反射天线。

这台发射机有一个70兆赫调频器，一个上变频器、一个大功率放大器、控制和监听系统。大功率放大器是一个多腔速调管，采用水冷却系统。该地面发射站备有两套发射机：一套在工作，另一套作备份。在调频输入端上，可用电键式方法把输入信号转接到工作的或备用的发射机上。实际上，这两套发射机都在工作：当工作的发射机向天线馈送信号时，备用的发射机则在波导负载仁用水进行冷却。当发射机的输出功率减到3分贝或接近标称值时，波导开关则自动地切换发射机的输入。

第一类接收设备有一个可用作基准的输入参量放大器。该放大器不是采用冷却式，而是采用反馈式，其噪声温度约为80K。此外，中频放大器输入端的信号电平还可用作发射天线指向精度的基准。

卡塞格伦发射天线安装在一个底座上，可用驱动方式使之沿着方位角和仰角移动。其指向方式有三种：(1)手动式，由控制台上的换向传动装置按基准接收机接收最大信号电平的原理来控制天线的指向；(2)程序控制，由一个卫星轨道参数程序控制装置控制天线的指向；（3）综合式控制，用手动式或通过自动跟踪系统自动接收的最大信号电平来纠正天线的指向。

一台控制辐射信号质量的控制装置，相当于一台卫星转发器。它通过一个定向藕合器接收发射机输入端的6200兆赫信号。该信号先在这台控制装置里变换成714兆赫信号之后，再馈送到基准接收机的输入端。整个收发设备的工作能力均可同时受到检验1。

接收系统第一类接收系统天线是八木型天线，由32个3米、5米天线阵帘构成。每个阵帘激励器是一截很短的圆柱形螺线，由一条同轴电缆馈送。天线反射器有4个线性单元，固定在一种十字结构的顶端上，每个单元与底座形成T型。30个交叉导向偶极子的构型是由一根管状支杆同三角形线对连在一起的。嶂形天线支杆中间部分未被利用。

天线结构可使阶式天线和圆滑天线在0。-70。仰角范围内发生变化，不工作状态的方位角方向在士180。范围内。半工作状态的方位角方向在相对于任一选定方向的士7。范围内。天线支架是一根800 X 800毫米2网状桅杆，安装着若干个3米阵帘。天线的平均高度取决于3米阵帘的数量，可取E米、9米、12米和15米。

第一类接收设备有两台完全相同的调频接收机，其中一台工作，另一台备用。每台各由一个独立的12.6伏整流器供电。每台接收机的输入端都设有一个晶体管低噪声放大器，其噪声温度为950 K，增益为18分贝。

变频器采用了几个隧道二极管和一个本机晶体振荡器。信号主要是在一个70兆赫中频放大器里进行放大的。

第一类接收设备既要同地方的电视中心又要同一个附有视频和伴音调制器的大功率转发器互连，因此，接收机采用两个输出端输出视频和伴音信号。此类接收机的体积为340X700 X 1390毫米3，重量约为60公斤。

第二类接收机的天线是一个同相天线阵，由与第一类接收机相同的4个八木天线单元组成。天线阵帘分为两层，每层两个，这样可使交叉部分垂直于主天线轴线的天线阵帘形成一个正方形的反射点。为了达到最大的增益和最小的旁瓣电平，天线阵帘之问的间隔应为125厘米。

第二类接收设备是一台简单的调频接收机。由于调频信号无需变换成标准的AM-VSB视频和伴音信号，因此，只要把伴音载这颗功率较大的大型卫星只有5个电视信道，虽造价昂贵，却很受英国政府和英国服务设备供给商欢迎。大型卫星经过改进，可发展成7.5千瓦级卫星，大约是当前最佳卫星的5-6倍，可以为各种小型地面站提供宽频带业务；它有两个直播电视信道：一个信道用一副常规天线覆盖意大利；而另一个信道则用一副可控环形天线按需要覆盖欧洲的任一部分，观众用直径小于70厘米的天线就能收看到彩色电视节目。

大型卫星还有一组截抛物面天线和转发器，可提供5种大功率波束的方向图。该方向图可按整个欧洲的波束组合来调整，欧洲商业和工业财团可用屋顶上和停车场上的小型地面站(直径约3米)直接进行办公室之间和停车场之间的通信联络。这项业务使用的带宽和功率足以开展电话、声频和传真业务。此外，大型卫星还可提供30/20千兆赫大功率业务。

增大卫星功率并在大型卫星上安装复杂的大型天线阵一事，说明了英国近年来的卫星技术有了很大的进展。到本世纪末，类似这样的大型卫星一定会象当前的中小型卫星一样普遍存在。这些卫星的通信容量将达到“百万”条话路1。

卫星的使命在五、六十年代，地面电视广播一般传输距离很近，最远为4050公里，所以人们只能收看当地的电视台广播的节目。后来微波通信的发展，为电视节目的远距离传送提供了条件。但是要传送几千公里甚至更远，那么就要建立很多很多微波站，这样传输的成木不仅很高，信号的质量也会受到影响，人们在六、七十年代便把远距离传输电视寄托于卫星。当年的前苏联为了将莫斯利-的电视广播传送到他的远东的西伯利亚地区，便设计了通过荧光屏卫星的传送系统。荧光屏卫星转发器的幅射功率有200W，这在当时来讲己经是不小了。它使用L波段，在覆盖区波束中心场强EIRP值可达49dBm，饱和通量密度SFD大于-100dBw/m2。在西伯利亚的远东地区，前苏联建立了数百个接收小站，使得西伯利亚的远地区能够看到莫斯利一的电视广播，这对于当时的前苏联来说是个举足轻重的大事。

在荧光屏主波束覆盖外，有一部分荧光屏幅射的主波和溢波覆盖到了中国的广大地区，这便在八十年代形成了我国的专业技术人员和卫视爱好者接收714的浪潮2。