广播电视的不足

　　从原理上讲，卫星电视与广播电视非常相似。它是直接向观众家中传送电视节目的无线系统。广播电视和卫星电台都是通过无线电信号传输节目（有关无线电广播的更多信息，请参见无线电工作原理）。

　　广播电台使用一种功能强大的天线将无线电波发射到周围区域。观众可以用一根小得多的天线接收信号。广播电视最大的限制是范围。用于广播电视的无线电信号以直线方式从广播天线中发射出去。为了接收这些信号，必须处于天线的直接“视距”中。小的障碍物如树或小型建筑不成问题，但是像地球这样的大型障碍物将会影响这些无线电波。

　　如果地球非常的平坦，那么可以接收到离发射源上千公里远的广播电视。但是因为地球是曲面的，它会隔断信号的“视线”。广播电视的另一个问题是信号常常会失真，即使是处于收视范围内。要想获得像有线电视那样清晰的信号，必须距离广播天线非常近，并且中间没有太多的障碍物。

　　卫星电视解决方案

　　卫星电视解决了范围和失真的问题，途径是通过从围绕地球旋转的卫星传输广播信号。因为卫星在很高的天空中，它的视线范围可以容纳更多的观众。卫星电视系统使用一种称为卫星碟形天线的特制天线来发射和接收广播信号。

　　卫星在天空中比电视天线要高，因此它们具有大得多的“视距”范围。

　　电视卫星全部位于地球同步轨道中，即它们停留在天空中同一个相对于地球的位置。每颗卫星以大约每小时1。1万公里的速度发射到空中，到达地球上空约3。57万公里的位置。以此速度和高度，卫星将围绕地球每24小时旋转一周——与地球完成自转的周期相同。换言之，卫星与我们这颗正在运动的行星完全同步。这样，只需要将碟形天线一次性对准卫星，至少在一切运行正常后，它就不需要任何调整而接收信号。（有关卫星轨道的更多信息，请参见卫星工作原理。）

　　卫星电视的基本原理就是这些。我们在下一节将会了解，从原创节目源到电视还要经过几个重要的步骤。

　　卫星电视的整个系统

　　早期的卫星电视观众是多样性的追求者和探索者。他们使用昂贵的碟形天线来搜寻非大众收看的独特节目。借助碟形天线和接收设备，他们可以收看外国电视台、不同电视台的联合直播节目、NASA探测活动和其他许多用卫星转播的事件。

　　一些卫星拥有者现在仍然自己搜索这种节目，但如今大多数电视观众都是通过直播卫星（DBS）提供商（如DirecTV或Dish Network）来收看节目。提供商选择节目并以固定套餐形式向用户提供收视服务。提供商的目标主要是将几十个甚至上百个频道发送到您的电视机上，形式与竞争对手有线电视类似。与早期的节目不同，提供商的广播完全是数字的，图像和声音品质都要比以往好得多（有关详细信息，请参见数字电视工作原理）。早期的卫星电视以C频带无线电——3。4兆赫（GHz）到7-GHz频率范围的无线电进行广播。数字广播卫星以Ku波段（12GHz到14GHz）传输节目。

　　在直通家庭（DTH）卫星系统主要包括五个组成部分：节目源、广播中心、卫星、卫星碟形天线和接收器。在下一页，我们将详细了解每个组成部分。

　　卫星电视的组成部分

　　节目源就是提供广播节目的频道。提供商本身并不制作原创节目，他们只是付费给其他公司（如HBO或ESPN）以获得可以通过卫星传播节目的权利。这样，提供商就有点像是您与实际节目源之间的代理。（有线电视公司是同样的性质。）

　　广播中心是系统的网络中心。在广播中心，电视提供商接收各种节目源的信号，并向静地轨道中的卫星发射广播信号。

　　卫星接收从广播电台发送的信号，并将它们再次向地面传播。

　　观众的碟形天线接收来自卫星（或同一天空中多个卫星）的信号，并将信号转发给观众家里的接收器。

　　接收器处理信号并传送到标准的电视机上。

　　在下面几节中，我们将更详细地介绍该过程的每一个步骤。

　　卫星电视节目

　　卫星电视提供商有两个主要的节目源：全国巡回频道（如HBO、ESPN和CNN）以及各个地方频道（NBC、CBS、ABC、PBS 和各地区的Fox联营公司）。大多数巡回频道也提供有线电视节目，而地方频道通常通过广播电视传播他们的节目。

　　巡回频道通常有一个发布中心将他们的节目发射到静地卫星。广播中心使用大型卫星碟形天线来接收这些来自多个节目源的模拟和数字信号。

　　大多数地方台不会向卫星传播他们的节目，因此提供商必须以其他方式获取。如果提供商提供某个地区的地方台节目，它将会设立一个由几组通信设备组成的小型地方台发射装置。该设备直接通过光纤电缆或天线从广播装置接收地方信号，然后再将它们传输到广播中心。

　　广播中心将此全部节目转换为高品质、非压缩的数据流。在这一点上，数据流包含大量的数据——大约每个频道每秒270兆位（Mbps）。为了传输这样的信号，广播中心必须将其压缩。否则，对于卫星而言数据太大而无法处理。在下一节，我们将了解信号压缩的方法。

　　卫星电视节目

　　美国的两家主要的提供商使用的是MPEG-2压缩视频格式——与DVD上的存储格式相同。使用MPEG-2压缩，提供商可以将270-Mbp的数据流缩减到大约5或10Mbp（根据节目的类型而定）这是使DBS服务成功的关键步骤。使用数字压缩，一般的卫星可以传输200个频道。如果没有数字压缩，则只可以传输30个频道。

　　在广播中心，视频的高品质数据流通过MPEG-2解码器，将节目转换为适当大小和格式的MPEG-2视频，供家中的卫星接收器接收。

　　MPEG解码器分析每个帧并确定如何对其进行解码。 解码器消除冗余或不相关的数据，并从其他帧上外推信息，以此来缩减文件的总体大小。帧的编码方式有以下三种：

　　作为内帧——内帧包含该帧的完整图像数据。此编码方式的压缩比率最小。

　　作为预测帧——预测帧包含足够的信息告诉卫星接收器如何基于最近显示的内帧或预测帧来显示当前帧。即该帧包含的数据只需表明图像较前一帧有何改变即可。

　　作为双向帧——要显示双向帧，接收器必须具备前后内部帧或预测帧的信息。使用相邻前后帧的数据，接收器对每个像素的位置和颜色进行插值计算。

　　此过程有时候会产生“伪影”——视频图像中小的脉冲干扰——但大多数会生成清晰、鲜艳的图片。

　　压缩率取决于节目的性质。如果编码器转换的是新闻广播，会使用很多预测帧，因为大多数场景在从一个帧到下一帧时都是相同的。如果是其他类型的节目，如动作电影和音乐视频，从一个帧到下一帧场景变化很快，那么编码器必须创建更多的内部帧。结果，新闻广播类节目通常会比动作电影类节目压缩得小得多。

　　数字信号的加密和传输

　　视频压缩之后，提供商需要将其加密以防人们不收费就可以接收到。加密将数字数据以某种方式弄乱，接收器只具备正确的解密算法和安全密钥才能解密（转换成有用的数据）。

　　将信号压缩并加密之后，广播中心直接将其发射到某个卫星上。卫星用上面的碟形天线接收信号、放大信号并使用另一个碟形天线将信号发射回地球，由观众接收。

　　数字信号的加密和传输

　　卫星碟形天线是一种特殊的天线，用于收集特定的广播源。标准的碟形天线由抛物面（碗状）和中央的馈电喇叭组成。要传输信号，控制器通过馈电喇叭发送，碟形天线将信号集中到一道较窄的波束中。

　　曲面碟形天线从馈电喇叭反射能量，产生一道窄波束。

　　接收端的碟形天线无法发射信息；只可以接收信息。接收天线的工作方式与发射天线正好相反。电波到达曲面碟形天线时，抛物面将无线电信号向里反射到一个点，就像凹面镜将光聚焦到一个点一样。

　　曲面碟形天线将发射进来的无线电波聚集到馈电喇叭上。

　　在这种情况下，该点是碟形天线的馈电喇叭，用于将信号传送到接收设备。在理想设置中，卫星和碟形天线之间没有大的障碍物，这样碟形天线就可以接收到清晰的信号。

　　在有些系统中，碟形天线需要同时从两个或更多的卫星接收信号。这些卫星有可能离得很近，因而只有一个馈电喇叭的常规碟形天线能同时接收两个卫星的信号。这多少会影响到接收质量，因为碟形天线没有直接对准一个或多个卫星。一种新的碟形天线设计使用两个或多个馈电喇叭来接收不同卫星的信号。从不同卫星发射的电波到达曲面碟形天线时，它们的反射角不同，因此一道波束反射到一个馈电喇叭，另一道波束反射到另一个馈电喇叭。

　　馈电喇叭的核心元件是低噪音降频器或LNB。LNB放大从碟形天线反射出来的无线电信号，并过滤掉噪音（不携带节目的无线电信号）。LNB将放大的、过滤掉噪音的信号传送到用户家中的卫星接收器上。

　　卫星电视接收器

　　整个卫星电视系统的终端组件是接收器。接收器有四项主要工作：

　　将加密的信号进行解码。为了解密这些信号，接收器需要相应节目的解码器芯片。提供商可以使用芯片通过卫星信号通信，对其解码程序做出必需的调整。 提供商有时会发送用于阻断非法解码器的信号，作为防范非法使用者的电子治理措施 （ECM）。

　　接收器获取数字MPEG-2信号并将其转换成标准电视可以识别的模拟格式。在美国，接收器将数字信号转换到模拟NTSC格式。一些碟形天线和接收器设置还可以输出高清电视信号。

　　从较大的卫星信号中提取单个频道。当改变接收器上的频道上，就只向电视机发送该频道的信号。因为接收器同一时间只能接收一个频道，所以不能同时录一个节目而看另一个节目。也不能在连着同一接收器的两台电视上观看两个不同的节目。要像普通有限电视那样做到这一点，您就需要再购买一个接收器。

　　它跟踪付费点播节目，并定期向提供商总部的计算机报告收费信息。

　　接收器还有许多其他的功能。它们可以从提供商接收节目表信号，将此信号显示在屏幕上的节目导视中。 许多接收器有家长锁定选项，而有些还有内置数字录像机 （DVR），您可以录制现场直播节目或将它记录在硬盘驱动器上。

　　虽然数字广播卫星服务仍缺少传统有线电视的一些基本功能（例如，可以方便地分开不同的电视和 VCR 的信号），但是它的高品质图像、丰富的节目以及扩大的服务区域使它成为一些人很好的选择。 随着数字有线电视的发展，有线电视同样也能改进图像品质以及增加频道选择，这样电视大战又要开始了。 各电视提供商之间的竞争使得未来10年里充满变数。