同步廣播衛星由星體、轉發器及其接收－發射天線、太陽能電源糸統、姿態控制與軌道控制糸統、遙測與遙控糸統等組成。本文只簡介核心部分轉發器及其發射天線的基本工作原理,轉發器接收地面發來的電視信號(上行信號)，將其變頻並放大到足夠的功率,大功率的功率放大管由行波管擔任。現代大功率廣播衛星C波段行波管放大器功率超過55W、Ku波段功率更高達150W以上。現代大功率衛星有數十個轉發器,通過技術處理用多工器將各頻道的下行信號遙測合併,再經環行器送到發射天線(衛星發射天線屬通信類定向天線)向地面覆蓋區轉發衛星電視信號(下行信號),為提高地面衛星信號強度,有效利用下行信號資源,發射天線的方向圖應根據地面服務區的形狀來確定。衛星發射天線按其覆蓋區的大小,可分為全球波束天線(覆蓋地球面積的42.4％)、點波束天線、區域波束(覆蓋地球面積的10％)、半球波束天線(覆蓋地球面積的20％)、賦形波束天線，衛星波束示意圖見圖1。衛星發射天線其形壯屬喇叭口饋源外加反射器形定向發射天線,其張角的大小決定波束面積的大小,對廣播衛星而言,全球波束的半功率寬度約17.4°、點波束的半功率寬度只有幾度或更小、而賦形波束天線,覆蓋區輪廓不規則,視服區的邊界而定。為使波束成形,通過修改反射器或用多個饋源從不同方向經反射器產生多波束的組合來實現。在大容量廣播衛星中往往用多副天線產生多個波束,還備用了可移動波束及波束擴展技術,提供衛星用戶還要應電視節目商的更多更便利的服務。衛星信號傳送的極化方式有兩種標準:線極化和圓極化,利用垂直極化(V)與水平極化(H)、左旋圓極化(L)和右旋圓極化(R)相互隔離之特性傳送不同的電視節目,即採用頻率復用技術以提高衛星的傳輸容量。這兩種極化有各自的優缺點。圓極化雨、雪衰減小,穿透電離層能力強,不受地球兩極磁場產生的法拉地效應,安裝調試簡單(不用調整極化)；製造性能較好的線極化LNB比圓極化容易的多,其效率較高,線極化10GHz以上頻段法拉地效應甚微,在中緯度地區廣泛套用,缺點需調整極化。這也就不難理解,新型俄星C波段用圓極化,Ku波段用線極化的原因。而我國中星九號直播衛星採用的是圓極化,一是國際規定受保護的波束、頻段、極化方式避免可能引起的干擾,二還有降低雨、雪及電離層的衰減。
廣播衛星通過轉發器-發射天線,電視信號到達地面的微波電磁波強度,技術用語定義是指波束覆蓋區中的等效全向輻射功率,簡稱場強(eirp),其功率大小值由dbw表示。由於衛星發射天線定向地面發射,功率分布並不均勻、再加“自由空間路經損失”,因此衛星覆蓋區域中心位置的功率,要大於其邊緣位置的功率。我們將這些相同與不同糸例EIRP等值線重疊在地圖上,得到一個完整的波束覆蓋圖,簡稱場強圖。
衛星電視場強圖的作用,是為接收者提供收視參考。通常我們看到的衛星場強圖都是理想值,即單一轉發器的最大功率。有些衛星場強圖提供的數據,實際收視與計算值誤差較大,這與上行、下行信號的功率有關,而影響功率的因素多多。如衛星器件的老化,高頻損失等。必須指出:數字衛星信號的強度,EIRP值小於模擬衛星信號值,在於數位訊號壓縮、打包過程對數位訊號的隔離功率損失。在使用單載波(SCPC)同一轉發器、或使用多載波(MCPC)不同轉發器,各頻點信號強度不可能一至,都有高低之分。一個轉發器的載波訊號就是一個正弦波,對單載波訊號而言,頻點載波處於正弦波峰值位置,同一轉發器頻點訊號最強,相反處於正弦波最邊緣位置,頻點訊號強度自然要差些。
