CN1185259A - 用于"直接到家庭"的电视广播接收系统的适配器模块 - Google Patents

Abstract

用于直接广播电视系统的适配器(11)使现有碟形天线的拥有者能接收通过C－波段卫星的当前的模拟电视广播和新的数字电视广播。适配器包括用于在模拟和数字电视之间切换的同轴开关(21),用于在C－波段卫星上的转发器之间有选择地切换的可调谐解调器(23),用于从由解调器输出的比特流中选择由用户指定的信道的信道选择器单元(25),用于解压视频信号的信道扩展器(20),以及用于接受用户命令和控制接收信号极化、TVRO天线(1)的操纵、解调的转发器频率与多路分离的信道的控制单元(29)。从不同卫星和不同转发器上可提供的多个信道中选择用户信道的能力允许根据系统有效性考虑对电视信道进行动态重新分配。适配器能同时提供模拟和数字TV给有线和TVRO以及C－波段小天线,并且,只用一个盒子就能平稳而无接缝地转换到数字C－波段接收机。适配器可有利地连同C－波段和Ku－波段卫星通信系统一起使用,这种系统使用相对较小的接收天线,同时在当前的FCC指定的带宽内工作和使用现有的卫星配置。

Description

用于“直接到家庭”的电视广播接收 系统的适配器模块

发明背景

本发明一般地涉及用于“直接到家庭(DTH)”卫星广播接收系统的转换器，更具体地涉及用于接收C-波段广播的DTH卫星广播电视系统的转换器。

当前，在美国约有四百万个家庭使用大型“只接收电视(TVRO)”卫星碟形天线来接收C-波段电视广播节目。这些天线接收来自C-波段同步地球卫星星群的以模拟格式的发射，这些卫星把来自地面站的电视节目中继给TVRO碟形天线。现有的C-波段广播系统使用设置于电视机附近的转换器(或接收机)，以便把观众所指定的电视信道的节目输出到电视机或(盒式)录象机(VCR)。转换器通过长同轴电缆被连接到TVRO碟上，该长电缆是从转换器连到安装在室外靠近TVRO碟形天线的设备(称作为室外单元)上。同轴电缆另外可以和其它电缆和信号相组合，其中至少一根电缆载送控制信号给天线来选择RF(射频)信号的极化，因为从卫星发射的RF信号或者是垂直极化或者是水平极化。同轴电缆也可以和载送控制信号给天线的一根电缆相组合，以便从室内操纵天线。因为这些TVRO碟形天线很大，所以通常使用自动操纵以避免爬上屋顶的不方便性，以及如果想要接收来自不同卫星的广播则要重新操纵天线。

虽然数字技术已在电信领域中使用了一段时间，但直到最近以前，它的使用大多数限于话音和数据应用。把话音类型信号变换成数字格式相对比较容易，而有效地使视频信号数字化的任务存在着大得多的技术挑战。

数字化了的但未压缩的视频信号需要很高的比特速率。因此，它们使用的RF频谱带宽和它们试图替换的模拟格式的带宽相等，甚至更宽。虽然从简单地变换模拟视频信号为数字视频信号会带来其它的好处，例如改进的质量，但是由于此变换造成的带宽和耗电的增加会使卫星花费大大地增加。

数字芯片技术和高级的视频数据压缩算法的出现使得广播工作者有可能把数字视频信号压缩到窄得多的频谱带宽。多个藉使用这些数据压缩算法被压缩的视频信号现在可适合于保留给单个模拟视频信号用的带宽。这样，因为对每个视频传送只需要较小的带宽，就减少了卫星分配的化费。因此，数字电视正在或不久将提供给公众。对于大的TVRO卫星天线的所有者来说，不幸的是数字电视的出现可能使他们的TVRO碟形天线成为废弃的，即他们现在必须购买新的天线和系统用来接收新的数字电视，当前它正在以频率不同于这些TVRO天线所设计的工作频率进行广播。这些碟形天线的所有者在他们的系统上投资多达2500美元，多半很少会再投资同样数量的资金到一个新的系统。因此，从模拟TV到数字TV的过渡对于这些TVRO碟形天线所有者来说将表明是一项昂贵的建议。

所以，本发明针对开发一种在直接广播电视系统中使用的转换器的问题，该转换器将允许同时接收新的数字C-波段电视和当前的模拟电视信号，而不需要通过TVRO卫星天线接收模拟电视的当前的用户进行较大的投资。所以，本发明针对开发一种接收模拟和数字TV的双转换器的问题，这样从模拟到数字TV的平稳和不昂贵的过渡将是可能的。而且，本发明针对提供这样一种转换器的问题，该转换器当分配卫星资源时可提供充分的灵活性给广播系统的经营者，也将提供从模拟C-波段电视到数字C-波段电视的平稳过渡。

发明概述

本发明藉提供一种转换器来解决这一问题，该转换器接收新的数字电视信号制式，使现有的模拟电视信号传送给现有的接收机以及把想要的TV信号输出给电视机，而不需要用户安装新的卫星天线，也不需要他放弃其当前的系统。

本发明的转换器被连接在视频装置(例如电视机或VCR)和用于接收现有的模拟C-波段广播电视信号的接收机之间。转换器允许藉使用单一接收天线同时接收现有模拟电视信号和数字C-波段广播电视信号。为做到这一点，转换器包括具有两个工作模式的控制单元。控制单元接受来自用户的模式命令，以便把转换器或者切换到模拟工作模式以接收现有的模拟电视信号，或者切换到数字工作模式以接收数字C-波段广播电视信号。控制单元接收来自观众的表明在数字工作模式时哪个数字电视信道应当被输出的数字信道选择命令，并输出数字信道选择信号和转发器选择信号。转换器采用一个开关，它带有一个连接到室外单元的输入端，用于接收由室外单元输出的中频(IF)信号，一个连接到接收机的输出端，以及一个连接到控制单元的控制输入端，藉此控制单元通过控制输入端控制开关，这样，在数字工作模式时IF信号被输出到第二输出端，及在模拟工作模式时IF信号被输出到第一输出端。转换器还包括连接到开关的第二输出端的解调器，该解调器在数字工作模式时接收IF信号，接收来自控制单元的转发器选择信号，并以由转发器选择信号规定的载波频率从IF信号解调出所发送的比特序列转换器还包括信道选择器，它从解调器接收比特序列，从控制单元接收数字信道选择信号，并且把比特序列进行多路分离，以形成选择的压缩数字电视信号。转换器还包括信道扩展器，它接收选择的压缩数字电视信道及解压选择的压缩数字电视信号，以形成选择的数字电视信号。数字-模拟转换器接收选择的数字电视信号及把选择的数字电视信号变换为模拟电视-准备妥当的信号。例如连接到视频装置的输出耦合器在数字工作模式时从数字-模拟转换器接收模拟电视-准备妥当的信号(例如NTSC格式信号)，以及在模拟工作模式时从用于接收现有的模拟C-波段广播电视信号的接收机接收另外的模拟电视-准备妥当的信号，并且在数字工作模式时输出来自数字-模拟转换器的模拟电视-准备妥当信号，以及在模拟工作模式时输出另外的模拟电视-准备妥当的信号。

本发明的有利实施例规定，控制单元输出极化选择信号给用于接收现有模拟C-波段广播电视信号的接收机，以改变由天线接收的RF(射频)信号的极化。

本发明的另一个有利的精练改进例规定，信道选择器把在每个转发器上发送的数据管理信道输出给控制单元，该数据管理信道包含有关在所有发送C-波段广播电视信号的卫星和转发器上的所有数字电视信道上可提供的节目的信息。数据管理信道还包括由网络ID识别的将来节目的菜单以及内容识别符。内容识别符提供对节目的说明。被提供给观众的信道“名称”和卫星转发器、极化与帧等有联系。

还有一个有利实施例规定，若干个数字电视信号藉使用最小偏移键控调制技术被调制在每个转发器载波信号上，以及解调器藉使用最小偏移键控解调技术解调RF(射频)信号。

本发明的再一个有利的实施例规定，若干个数字电视信号由每个C-波段卫星上的每个转发器使用一种极化而被发送，以及其它的数字电视信号由在所述的每个C-波段卫星上的另外的转发器以相同的射频频谱使用与第一种极化正交的另一种极化而被发送，控制单元根据从用户处接收到的数字信道选择命令发送极化选择信号给用于接收现有C-波段广播电视信号的接收机，该极化选择信号确定由天线接收的RF信号包含哪种极化。

另一个有利的实施例规定，包括有若干个数字电视信号的第一RF信号由一个C-波段卫星发送，及包括有其它的数字电视信号的第二RF信号由另一个C-波段卫星发送，控制单元根据从用户处接收到的数字信道选择命令发送卫星操纵控制信号给接收机，该卫星操纵控制信号确定由天线接收第一RF信号还是接收第二RF信号。

另一个有利的实施例规定，正在广播数字电视信道的每个C-波段卫星可动态地重新分配每个数字电视信道给在所述每个C-波段卫星上使用任何极化和在其多路复用方案中的任何信道位置上的任何转发器，控制单元根据包含在数字管理信道中的节目“网络”识别信息动态地修改极化选择信号、数字信道选择信号、和转发器选择信号，以使信道选择器单元输出由观众通过数字信道选择命令的“网络”名称所规定的数字电视信道。

另一个有利的实施例规定，控制单元包括存储单元，它存储在所有卫星和所有转发器上可提供的每个数字电视信道的缺省值和未来节目单。缺省值包括卫星指示符、转发器指示符、极化指示符、和比特帧分配以及节目时间。控制单元根据包括在数据管理信道中的信息定期地更新这些缺省值。

另一个有利的实施例规定，包括有被连到控制单元的字幕产生器。字幕产生器从控制单元接收文本消息信号，输出代表文本消息的视频文本信号。图象组合器被连到字幕产生器和信道扩展器，该组合器接收来自字幕产生器的视频文本信号和来自信道扩展器的选择的数字电视信号，并把视频文本信号和数字电视信号组合成组合的文本和视频信号。

另一个有利的实施例规定，包括有被连到控制单元的显示器，它用于显示所选择的数字电视信道号给观众。

本发明还说明了一种藉使用单一接收天线、一个接收模拟C-波段卫星广播电视信号的现有装置、和一个被连到接收天线与现有装置的适配器模块来接收现有的模拟C-波段卫星广播电视信号和数字C-波段卫星广播电视信号的方法，其中第一组多个数字电视信道被多路复用成第一比特序列，第二组多个数字电视信道被多路复用成第二比特序列，第一比特序列被调制在第一载波信号上，并从特定的C-波段卫星上的第一转发器藉使用第一极化被发送，第二比特序列被调制在第一载波信号上，并从该特定的C-波段卫星的第二转发器藉使用第二极化被发送，第一和第二比特序列还包括为所有可供使用的数字电视信道(包括从其它C-波段卫星发送的数字电视信道)规定卫星、载波频率、极化和比特帧分配的数据管理信道。该方法包括以下步骤：(a)根据来自观众的模式接收命令把适配器模块切换到模拟接收模式或数字接收模式；(b)在模拟接收模式：(i)控制在适配器模块中的开关把从接收天线接收到的包含有模拟C-波段卫星广播电视信号的RF信号连接到现有装置；(ii)接收来自现有装置的电视-准备妥当的信号；以及(iii)提供电视-准备妥当的信号作为从适配器模块的输出；和(c)在数字接收模式：(i)接受来自观众的数字电视信道选择命令，规定要作为从适配器模块的输出提供的特定数字电视信道；(ii)根据包含在数据管理信道中的信息，确定对于特定数字电视信道的载波频率、极化、和比特帧分配；(iii)控制接收天线，以使接收天线输出具有特定极化的极化RF信号；(iv)控制该开关，以使相应于该极化RF信号的IF信号被耦合到解调器；(v)控制解调器，以使解调器对于在该特定载频的IF信号进行解调以形成比特序列；(vi)控制信道选择器，以使信道选择器根据特定的比特帧分配从解调器输出的比特序列多路分离出压缩的数字电视信道(vii)把压缩的特定的数字电视信道恢复成特定的数字电视信道；以及(viii)把特定的数字电视信道变换成电视-准备妥当的信号。

本发明的方法的精心改进例规定，现在的和未来的节目的缺省值在从模拟接收模式到数字接收模式的第一切换时被使用于极化、转发器载波频率、和比特帧分配，以及通过藉使用缺省值来读出数据管理信道以确定对于所选择的数字电视信道的极化、转发器载波频率和比特帧分配的正确值来达到更新。在本精心改进例中，对于极化、转发器载波频率和比特帧分配的缺省值被存储在适配器模块中。在从模拟接收模式到数字接收模式的第一切换时，控制单元以包含在数据管理信道中的信息动态地更新缺省值，只要适配器模块保持在数字接收模式。

本发明的另一个方法允许从模拟C-波段电视业务到数字C-波段电视业务、然后到用小接收天线的数字C-波段电视业务的平稳过渡。按照本发明的方法，首先只有几个转发器被转换到数字业务。每个转发器发送多个压缩的数字电视信道以及一个数据管理信道。数据管理信道(DMC)包含有关在数字业务中可供使用的全部信道的信息，例如卫星、转发器、极化和帧分配、以及在每个数字TV信道上可提供的现在和未来的节目。具有现有TVRO抛物面天线的那些用户如果像前面所讨论的那样使用适配器，那么他们就能接收这些信号。为了过渡到用小天线的数字C-波段业务，必须降低在每个转发器上的数据速率。为了做到这一点又不减小数字TV信道的总数，把附加的转发器转换到数字业务。藉助于简单地移动一些信道到新的转发器和更新DMC，用户不受这种变动的影响。这样，就可能有从模拟C-波段业务到数字C-波段业务的平稳过渡，以及到小天线的数字C-波段业务的平稳过渡。

附图简述

图1描绘了用于C-波段卫星通信系统的天线；

图2描绘普通的三英尺抛物面天线接收来自工作在C-波段的电视广播卫星的当前星群的信号时的典型天线方向图；

图3描绘了当到目标卫星的方向位于沿抛物面天线的主轴时从激励喇叭到反射面到目标卫星的所有射线行进的距离；

图4描绘了当到目标卫星的方向没有位于沿抛物面天线的主轴而是沿偏离主轴的一条路径时，从激励喇叭到反射面到目标卫星的所有射线行进的距离；

图5描绘了从天线顶视图看到的、在C-波段天线表面上的接收的信号的信号强度；

图6示出了从离中心卫星2.24°的卫星到达C-波段天线的能量的投影图；

图7示出了从离中心卫星4.48°的卫星到达C-波段天线的能量的投影图；

图8示出了从离中心卫星6.72°的卫星到达C-波段天线的能量的投影图；

图9描绘了从偏离C-波段天线的轴的卫星接收的信号强度；

图10描绘了工作在C-波段的卫星通信系统的卫星部分；

图11描绘了卫星通信系统的地面站部分；

图12描绘了C-波段天线的截面及其相应的接收信号强度；

图13描绘了C-波段天线的概貌；

图14a-14c是图13的抛物面天线沿F′-E-F(或G′-E-G)的截面图，即侧视图、正视图和右视图；

图15描绘了接收信号和把该信号重新发送回地球的卫星；

图16描绘了采用本发明的适配器的系统，藉使用现有的室外单元与部分的现有的室内单元接收模拟和数字两种C-波段电视；

图17描绘了如图16所示的本发明的适配器的一个实施例的方框图；

图18描绘了本发明的适配器模块的后视图；

图19描绘了本发明的适配器模块的前视图。

详细说明

本发明揭示了用于藉现有的TVRO抛物面碟形天线发送和接收模拟和数字两种C-波段电视的系统。另外，系统的结构允许系统的经营者在可供使用的资源中间动态地分配数字电视信道以最佳地使用这些资源。通过提供简单的和不昂贵的适配器以允许现有的TVRO碟形天线接收数字电视广播，本发明允许从模拟C-波段电视到数字C-波段电视，以及到用小接收天线接收的数字C-波段电视的平稳过渡。允许这些优点的特性为如下所述。

                模拟电视(TV)广播系统

当前，对于美国的大约4百万个TVRO碟形天线的所有者，有18个C-波段地球同步轨道卫星广播模拟电视信道。这些卫星中的每个卫星使用C-波段(3.7GHz到4.2GHz下行链路频段)上的24个转发器(2种极化，每种极化为12个)，每个转发器信号被具有36MHz带宽的电视信号调制。对那些要被发射的卫星的替代卫星将有36个转发器(2种极化，每种极化为18个)，因为联邦通信委员会(FCC)已允许使用更大的频带宽度。每个已调的载波信号包含一个模拟电视信道。卫星使用一个馈源辐射具有一个极化形式的RF信号，例如左旋圆极化或垂直极化，以及使用另一个馈源辐射具有与另一个极化正交的极化的另一个RF信号，例如分别为右旋圆极化或水平极化。因此，将有潜在地可供使用的约432(18×12×2)个模拟电视信道供这些TVRO碟形天线接收。

模拟电视广播信号格式的具体细节不需要在这里加以详细描述。只要说明对于C-波段电视广播信号的现有的接收机把这些信号变换成电视-准备妥当的信号，通常是NTSC格式信号，就足够了。

在模拟接收模式时，本发明规定，由现有的TVRO碟形天线接收的RF信号将被中继，而不用修改现有的设备。由现有设备输出的结果的电视信号然后将被中继到电视机，也不用修改。这部分的细节将在下面参照图16加以描述。

                数字电视(TV)广播系统

美国专利申请No.08/259,980，此处被整体引用以供参考，描述了一个发明，该发明认识到数字压缩技术允许在每个卫星转发器发送的电视信道数和接收天线尺寸之间作出合理的折衷。最近开发的视频压缩算法允许可以在当前供模拟电视用的带宽中发送的数字电视信道的数目以可能的十倍的增加。虽然提供给用户以十倍的电视节目的选择在表面上似乎是合乎需要的，但是观众可能被淹没在这样的系统的可提供的选择数目之中。例如，简单地检阅在4320个信道的系统中可提供的选择会花费几个小时。因此，为了其它某种好处而在可能的电视信道数的增加所作某些折衷可能不是没有道理的。事实上，藉减少在同一个带宽中发射的电视信道数，即在同一个带宽上分布较少的信息比特，有可能使接收天线的灵敏度降低。

这种在接收灵敏度方面的降低的一种表现形式是地面天线的表面积的减小。因此，在美国专利申请No.08/259,980中所描述的系统允许C-波段接收天线具有三英寸的抛物面天线的表面积。在此处被整体引用以供参考的美国专利申请No.08/259,980中，对小的接收天线的公开的内容说明如下。

                减小尺寸的接收天线的背景

电视已从本地广播的概念发展到观众可接收来自各种各样的源的电视信号的系统。今天，电视观众从几种不同方法中的至少一种方法接收节目，例如从本地电视台的直接“空中”广播，通过地面电缆的传输，即有线电视(CATV)，通过微波系统的传输，以及经过卫星的“直接到家庭”(DTH)广播。

电视观众可藉购买家用卫星碟形天线设备来接收DTH卫星广播，然而，当前的卫星电视通信系统用相对较大的接收天线工作，例如，对于当前的C-波段抛物面天线，直径为10英尺量级或更大。在更低的卫星频率上，接收的碟形天线甚至会更大。

大的接收天线的后果影响了通过卫星所提供的业务类型的本性。大的碟形天线由于天线重量需要水泥支座，大的空间位置，由训练有素的技术人员安装以及复杂的定位机构，所有这一切转化为初始安装的高花费。高的安装花费直接影响了销售，因为许多消费者承受不了这样高的安装花费。

虽然花费是一个大的因素，但它决不是现有DTH卫星业务的唯一缺点。许多消费者从美学上不喜欢座落在他们院子中的大的卫星碟形天线。因此，许多要不然是能够买得起当前的DTH业务的消费者并不订购它，因为他们不想在他们的院子里放置一个大的抛物面天线。由于这些天线不美观，房屋开发中的严格契约常常禁止房主安装这些天线。

这些天线的高花费和低美观性的结合限制了与当前的CATV提供者直接进行竞争的DTH卫星广播的吸收力，因此由于缺乏有效的竞争而使CATV的成长相当火爆。然而，由于CATV在农村地区的高的安装花费，它可能决不是对所有消费者都可供使用的。而且，CATV安装的高花费意味着许多第三世界国家在许多年内将达不到CATV，即使有了的话。因此，对于DTH卫星业务多半将总有市场。

即使花费和美观问题解决，但大天线总是不实际的。虽然大的碟形天线可适用于某些应用，但它们对于一般家庭消费者使用，或至少对于大多数家庭使用来说，实在太大。这个问题在城市地区特别尖锐，在那里由于空间限制，每个人使用这样的大天线将是不实际的。结果，CATV在城市地区的电视业务上成为独家垄断。

在世界的某些地区，被称作“为直接广播业务”(DBS)的其它的DTH业务是可供使用的。这些系统的主要优点在于，它们以比C-波段频率高的Ku-波段频率发送信号。较高的发射频率允许较小的接收天线，对于Ku-波段的系统，该天线直径平均约为3英尺。

虽然较高频率的信号允许较小的接收天线，但即使这样的天线对于其空间是非常珍贵的某些应用来说也会是太大的。这样，就需要减小电视天线的尺寸，特别是在较低的卫星频率，例如C-波段频率或更低频率。

另外，对卫星电视业务的需求已使联邦通信委员会(FCC)批准同步轨道上(在地球赤道上空约22,000英里)的更窄的间距。±2°间距的使用允许许多卫星提供电视业务给美国市场。随着越来越多的DTH业务成为可供使用的，需求将造成卫星间距的进一步减小，从而使来自相邻卫星的干扰问题变得更尖锐。

先前据信C-波段卫星因为其功率限制和在同步卫星轨道上的紧密的间距(约±2°)而被限制为接收天线直径至少为8英尺，且在大多数地区，直径通常为10英尺至15英尺。这些大天线是今天通常使用的，以及在整个美国安装了四百万以上的这样的天线。这些天线接收来自多到18个卫星的电视节目。如果卫星间距进一步减小，那么将需要更大的接收天线，在想要的卫星和它最靠近的相邻卫星之间进行鉴别。

在美国专利申请No.08/259,980中公开的发明之前，为把用于DTH系统的接收天线尺寸减小到直径约小于3英尺的唯一方法是使用更高的射频波段，例如Ku-波段(约17GHz)，它是由FCC分配给直接广播业务(DBS)用的。在该射频波段，FCC允许更高功率的卫星发送，它转化为所需要的天线尺寸的减小。由于在波束宽度和射频频率之间的关系，较高的频率还导致较小的天线灵敏度波束宽度。例如，工作在Ku-波段频率的二到三英尺直径的天线，使用约1.3°到1.5°的波束宽度，典型地可得到足以隔离来自离目标卫星±2°的卫星的信号的天线灵敏度方向图。

然而，移到更高的频率带来了对甚至更高的发射功率的要求的花费，这是由于降雨在这些更高频率上的吸收。降雨对通过它的无线电波有两种影响。雨会散射能量，这样使较少的能量到达接收机，并且雨辐射热能，它到达接收机，这样就增加了干扰接收信号的随机噪声。由散射造成的吸收和增加的热噪声的总量对于更高射频频率的无线电信号、因而对于更短波长的信号更为严重。降雨损耗的总影响取决于预期的降雨量和对业务所需要的可靠度。对于DTH业务的典型的可靠度级别，在Ku-波段，必须增加辐射功率10倍，以分配给雨损耗。大约三分之一的增加是由于所增加的噪声，而三分之二是由于雨吸收。对于较低的频段，例如C-波段，对于相同级别的可靠度的相应功率增加的分配只相当于30％。

藉助于把卫星发射频率提高到Ku-波段，可从卫星发射更高的功率，并且较小的天线就能达到对于±2°的卫星间距所需的隔离。例如，工作在Ku-波段的3英尺天线具有约1.8°的波束宽度。然而，Ku-波段还需要发射功率增加10倍(1000％)以克服由于降雨造成的损耗。在C-波段，对于雨损耗典型地只需要30％的增加。这样，仅仅移到较高频率不一定能解决天线尺寸的所有问题。

另外，实现使用现有C-波段卫星的小的接收天线似乎会违反对功率和波束隔离的基本限制。对总的卫星功率的限制由PCC设置为到达地面的功率流量密度为每4KHz带宽的-152dBW/m²。FCC的这种限制随频率而改变。在Ku-波段频率允许较高的功率。事实上，对于Ka-波段的频率不存在限制。FCC限制被计划来保护地面微波中继设备免受卫星发射的干扰。显然，外国政府有它们自己的对辐射功率的限制。现在的C-波段卫星以高到约36dB EIRP的辐射功率工作，它在到达地面时正好低于FCC限制。达到地面站天线面积减小的正常方法是增加卫星功率一个相等的量。从9或10英尺卫星天线减小到3英尺天线通常需要卫星功率的10倍增加，这就大为超过FCC所加的限制的约10倍。

减小天线尺寸和增加发射功率，即使FCC允许，也不能完全解决问题，因为小的接收天线具有更大的定向接收范围。正常设计的更小天线将接收来自感兴趣的卫星的信号，但也将接收来自星群的其它卫星的干扰信号，例如，至少像在C-波段系统中当前配置的那样。这样，接收的信号将被失真，以致影响正常的译码和接收。

这样，天线尺寸减小的其它障碍是接收天线波束宽度的相应增加。当前的8英尺C-波段天线的波束宽度典型为1.8°，这对于在轨道上相隔±2°的卫星之间进行分辨是足够的。通常的3英尺天线的波束宽度约为4.9°，这对于分辨离目标卫星±2°的卫星是不够的。

功率和波束宽度限制是主要障碍，它们阻止工业界不能为电视业务提供在C-波段的小天线，这又限制了DTH工业的成长。为了为DTH业务提供C-波段小天线，必须同时解决功率和波束宽度问题。

这样，所揭示的发明是针对解决为减小卫星通信系统的接收天线尺寸所必须的功率和波束宽度限制的问题。所揭示的发明还针对开发一种卫星通信系统的问题，该卫星通信系统允许使用相对较小的接收天线，并在当前的FCC功率限制范围内和以现有的卫星配置进行工作，该系统将至少在C-，Ku-，S-，L-和Ka-波段工作。所揭示的发明还针对开发一种用于上述通信系统的地面天线的问题，该天线相当小，并允许从现有的卫星通信系统进行接收而不需要改变FCC卫星发射功率的限制或改变卫星的轨道位置。最后，所揭示的发明针对开发用于上述通信系统的部件。

                减小尺寸的接收天线的总结

在美国专利申请08/259,980中所揭示的发明藉使用以下的组合解决了这些问题，(1)孔径合成，以便在天线方向图上产生零点，它相应于预期有潜在干扰的轨道位置；(2)频谱成形技术，以便减小发射功率流量密度和干扰；以及(3)视频压缩技术，以便减小为发送视频信息所必须的功率。如此处所使用的术语零点，还指天线方向图中的最小点，即天线方向性达到最小值的位置。这三种技术的组合允许使用在C-波段频率其接收面积等于3英尺天线面积的天线，以及其接收面积大大小于对于Ku-，S-，L-和Ka-波段频率以及其它频段上当前可供使用的天线的接收面积的天线。

事实上，所揭示的发明允许天线接收面积可从对于卫星星群中的一个卫星发射的任何信号当前可供使用的天线面积加以减小，特别是在接收天线面积的减小会使接收天线不能在星群中的卫星之间进行分辨的情况下。而且，所揭示的发明允许接收天线在想要的信号和潜在的噪声源相互之间具有预定的物理位置的情况下，在想要的信号和潜在的噪声源之间进行分辨。

孔径合成技术的精确实现在不同的频段系统中稍有变化，而视频压缩技术和频谱成形技术总是保持同样的。每种技术将被分开加以描述，然后也在用于特定的应用，例如C-，Ku-，Ka-，L-和S-波段的实施例中加以陈述。

                    视频压缩

相同的视频压缩技术应用到此处所描述的所有系统，因为所使用的视频压缩使所需要的数据速率减小到十分之一(因子10)，所以，视频压缩允许发射功率减小到十分之一(因子10)，而与发射频率无关。虽然在卫星通信系统中所使用的视频压缩技术本身并不构成所揭示的发明的部分，但它结合孔径合成和频谱成形的使用，以及从这样的使用所得出的部件，都是精巧的。所揭示的发明使用了Scientific Atlanta(科学亚特兰大公司)提供的商用视频数据压缩器。所需要的压缩技术不一定是这样精密的产品，但可以是在数据速率上至少达到同样减小的任何技术。显然，随着压缩技术的改进，有可能进一步减小发射功率，因而能够使天线尺寸相应地减小，或使辐射功率减小，或者或许使发送的信道数增加。

                    频谱成形

在美国专利申请08/259,980中所揭示的发明的另一个组成部分，允许快速实现小天线业务，它是对频谱不经济的调制的审慎的选择。数字压缩的视频的数据速率是每秒3到5兆比特(3-5MBPS)，这种数据速率可很容易地以5MHz或更小的射频带宽藉使用有效的调制选择、例如正交相移键控(QPSK)或正交调幅(QAM)而被发送。然而，由于这些调制方案的高的频谱密度，QPSK或QAM的使用对于某些C-波段卫星会违反由FCC设置的功率流密度的限制。另外，QPSK或QAM的使用还可能打乱为避免卫星间的干扰在现在由工业界所使用的卫星之间所作的协调。

所揭示的发明使用了成形频移键控(SFSK)调制方案，以保持转发器能量在卫星转发器的带宽上平滑地扩展，例如对于当前的C-波段卫星转发器，在30MHz的范围内扩展。藉使用SFSK调制技术把带宽从5MHz扩展到30MHz，使功率密度处在FCC限制以下。频谱，即使有的话，比现有的卫星中的频谱平滑，因而将对附近卫星的其它转发器的用户造成更小的干扰。藉使用SFSK调制，在与视频压缩相结合，通信系统的辐射功率满足FCC功率流密度的限制。然而，所揭示的发明还允许从使用现有转发器的当前业务到所揭示的发明的系统的快速而简单的过渡，而不增加对其它用户的干扰，也不需要发射新的卫星。

藉选择最佳的解调技术，所揭示的发明的接收机还不易受来自相邻卫星的干扰，不管其它卫星是载送不同于所揭示的发明的SFSK信号的信号，还是载送与所揭示的发明的SFSK信号相同的信号。SFSK信号本身具有“编码增益”(或防护)，约等于转发器带宽除以数据速率。这就算出在3和10之间的防护因子，它取决于在一个卫星转发器中的所揭示的发明的电视信号数。

例如，当数据速率在3-5MBPS之间及可供使用的带宽为30MHz时，增益为： $G=\frac{B\left(\mathrm{Hz}\right)}{r\left(\mathrm{bitsper}\sec \right)}=\frac{30\mathrm{MHz}}{3\mathrm{MBPS}}=10$  (1) $G=\frac{B\left(\mathrm{Hz}\right)}{r\left(\mathrm{bitsper}\sec \right)}=\frac{30\mathrm{MHz}}{5\mathrm{MBPS}}=6$

这个编码增益并不是频谱扩展增益，而主要涉及前面的频率协调技术。它基本上由香农(Shannon)定理确定，即，由下式把数据速率r和调制信号的带宽B联系起来： $\frac{r}{B}\≤{\log }_2(\frac{C}{N}-1)---\left(2\right)$

其中，C/N是为了接收信号所需要的载波功率与噪声功率的比值。单独地使用SFSK调制是不足以防止受到相邻卫星干扰的，但是藉减小天线灵敏度零点深度的需求和小天线的所需要的指向精度，它确实构成所揭示的发明的总的防护的一部分。

有三种不同的SFSK调制形状可供使用，取决于所揭示的发明的转发器是使用一个、两个还是三个信道，这又取决于转发器中可供使用的辐射功率。辐射30-31dB EIRP的转发器可藉使用一种特定的SFSK形状发射一个电视信道；辐射31-33dB EIRP的转发器可藉使用一种不同的SFSK形状发射两个信道；以及辐射35dB或35dB以上的EIRP的转发器藉使用不同于其它两种形状的第三种形状发射三个信道。选择具体的SFSK形状可确保本发明不干扰现在卫星的用户，也不干扰自己。

虽然SFSK调制是已知的及它并不单独地构成所揭示的发明的部分，但SFSK调制、视频压缩和孔径合成的结合是新颖的。

在藉助于通过选择SFSK调制而提供附加的防护来保持带宽不变和自动考虑到发射功率的减小的同时，用EIRP调整数据速率也是新颖的。对于相同的带宽减小辐射功率而同时减小数据速率，可有效地提高“编码增益”。这样，所揭示的发明自动提供对干扰信号的附加防护。结果是，对于给定尺寸的天线但不相等的卫星EIRP情况，达到最大的信道容量。例如，具有35dB的辐射功率的干扰卫星会以大三倍的功率干扰具有30dB EIRP的卫星，但用于30dB的卫星的接收机编码增益会有三倍的编码增益来补偿。

                        孔径合成

美国专利申请08/259,980的发明使用孔径合成技术允许小天线在卫星星群内的卫星之间进行分辨，而不管其天线波束宽度比星群中的卫星间隔宽这样的事实。孔径合成是指使天线成形为不是圆形而是一种不规则的形状，它可在天线方向图中精确地相应于预期会发出干扰信号的轨道位置的方向上设置零点。

所揭示的发明的孔径合成技术在天线表面上设置隙缝，以使从除目标卫星外的卫星来的信号被它们自己抵消掉，同时增强非干扰的信号。天线的精确设计对于所实施的每个频段将是不同的，然而，基本概念保持一样。藉助于使接收天线上的隙缝与来自相邻卫星的信号将影响接收天线的位置相匹配以使干扰的信号抵消它们自己，天线在其波束宽度中干扰卫星所处的位置上有效地安置凹陷。

使用孔径合成在接收天线中产生零点以使天线消除来自相邻卫星的干扰信号是新颖的，这构成所揭示的发明的一部分。这种孔径合成技术的附加的细节将在下面加以描述。

              C-波段卫星通信系统和天线

所揭示的发明的C-波段卫星通信系统只需要一个天线其面积等同于3英尺或更小的直径的抛物面天线的面积，适当地接收来自在卫星当前配置中的现有C-波段卫星的信号，仍符合FCC对到达地面的来自卫星的辐射功率的功率限制。为满足在相对较小接收天线中的在C-波段频率(3.9-6.2GHz)约36dB EIRP的功率限制，所揭示的发明采用以上的视频压缩和频谱成形技术的结合。藉压缩数据，所需要的接收功率被减小到十分之一。这样，在对来自卫星的4KHz带宽中的-152dBW/m²的辐射功率的相同功率限制范围内，可以使用以十分之一面积的天线。

C-波段卫星通信系统包括小的接收天线以接收传统的C-波段卫星发射。然而，由于以上三种特性的结合使用，所揭示的发明的天线所具有的面积可以是3英尺直径碟形天线的面积的量级，它比所知道的今天正在用于接收电视的任何C-波段卫星天线的面积小得多。

通过减小天线直径，通常会增大波束宽度。把直径从8英尺减小到3英尺，会使波束宽度从1.8°增大到4.9°。结果是较小的天线通常不再能在卫星的当前轨道配置中的相邻的C-波段卫星之间进行分辨。

所揭示的发明藉设计在天线方向图中相应于潜在的干扰卫星所处的那些轨道位置的方向上具有零点的接收天线来解决波束宽度问题。这些零点对于C-波段频率是特定的，且位于离波束中心±2°到±4°的轨道方向，即相邻卫星所处的位置上。

为产生想要的零点，所揭示的发明利用了上述的孔径合成技术，即把天线成形为不是圆形，而是一种不规则的形状，它可在天线方向图中精确地相应于预期会发出干扰信号的轨道位置的方向上设置零点。对于C-波段卫星间距所独有的特定位置上的零点以允许在业务提供方面作出突破的方式解决了C-波段电视工业的特定问题。无论如何，所揭示的发明并不限于C-波段的实现方案，而是可用来对于任何的卫星频率和卫星间距的情况大为减小天线尺寸。

允许用小天线快速实施DTH业务的所揭示的发明的第三个组成部分是审慎选择以上讨论的频谱不经济的调制技术。所揭示的发明使用SFSK调制方案以保持转发器的能量在卫星转发器的带宽(约30MHz)的范围内平滑分布。藉使用SFSK调制，所揭示的发明满足FCC功率流密度的限制，并允许在现有的转发器中实现本发明而不增加对其它C-波段用户的干扰。这样，从当前的DTH业务切换到本发明的新业务可很容易地完成。藉选择最佳调制方法，所揭示的发明的接收机还更少受到来自相邻卫星的干扰，而不管其它卫星载送通常的C-波段通信业务还是所揭示发明的信号。藉选择数据速率和随每个卫星的功率电平而改变的电视信道数目，干扰在卫星之间被均衡，以及对于地面上的给定天线面积使信道数最佳化。

虽然SFSK信号本身单独地有编码增益，它约等于转发器带宽除以数据速率，但SFSK增益不足以防护对抗±2°间距的相邻卫星。然而，藉助于减小天线灵敏度零点深度的要求和小天线所需要的指向精度，它确实构成所揭示的发明的总的防护的一部分。

由于视频压缩而得到的减小的数据速率和由SFSK调制所提供的编码增益的结合降低了为达到天线尺寸的显著减小所需要的天线零点的深度。无论如何，仍旧需要相当大的零点。在每干扰卫星的方向上需要至少10dB的零点，以达到想要的信号对干扰卫星信号的必要的隔离。这里所描述的孔径合成技术完成了在每个干扰卫星的方向上所需要的10dB零点。

用于减小总的功率需求的数字电视压缩，用于凹陷消除来自卫星星群中的相邻卫星、例如在当前C-波段配置中同步轨道上相隔±2°和±4°位置的相邻卫星的卫星干扰的天线波束合成，以及用于减小系统间干扰的SFSK调制的结合，允许卫星电视DTH业务、特别是在C-波段上得到显著改进。所揭示的发明允许对小孔径用户天线提供电视节目，而不改变现有的C-波段卫星。这就允许提供直接广播卫星业务(DBS)的等同业务，而不用发射新的卫星。随着C-波段DTH用户的发展，当前的卫星可从当前业务切换到所揭示的发明的系统上，一次切换一个转发器，而不中断现有的业务。这种不需要任何新卫星发射的平滑过渡为所揭示的发明的系统提供了较大的经济上的优点。事实上，任何卫星发射所固有的花费和延迟妨碍实现许多其它的DBS系统设计。藉助于从先前的业务到所揭示的发明的业务的快速过渡而不用卫星发射的巨大花费，所揭示的发明的系统可很快在市场上实施。而且，所揭示的发明的C-波段系统保持了减小的雨损耗使所需的卫星转发器功率减小十倍的永久性优点，以及在和Ku-波段DBS现有业务的竞争时所揭示的发明的C-波段系统的持续的较大的花费方面的优点。

这三个技术的结合允许C-波段天线设计为其面积等同于3英尺直径的碟形天线的面积，和现有的C-波段天线相比，后者的直径在8英尺和10英尺之间变动。由于天线的小尺寸，所揭示的发明的C-波段系统不需要专业化的安装来安装天线或支撑天线的水泥支座。最后，天线的美观性藉允许用户把天线安放在无论哪里都使天线到卫星的视线不被遮挡的方便的位置，如房顶、窗口等，而得到改善。这样，所揭示的发明降低了消费者起始投资的花费并改善了美观性，这就允许DTH系统可在城市地区和现有的CATV系统进行有效的竞争，也包容了在CATV难以行得通的农村地区的用户。因此，所揭示的系统把DTH系统的优点，即，可接入农村用户，带有CATV系统的优点，对于城市地区相对较低花费的安装，结合在一起。事实上，如果卫星是现已存在的话，所揭示发明的系统的安装花费比CATV系统低。

                Ku-波段卫星通信系统和天线

相同的一般的技术对于Ku-波段卫星通信系统和天线是可能的。通常，其问题类似于C-波段系统中的问题。Ku-波段频率(15.35-17.25GHz)被用于直接广播电视。由于所涉及的频率，在卫星的轨道间距和所允许的FCC功率限制方面存在着某些差异。Ku-波段的FCC功率限制比C-波段时高，然而，由于降雨吸收引起的损耗和热噪声在Ku-波段的频率时也较高。因此，在Ku-波段，为了使用比当前正在用的天线(直径约为2到5英尺)小的天线通常将需要更高的辐射功率。由于FCC限制，这是不可能的。然而，当对于Ku-波段环境设计时，用上述的把视频压缩、频谱成形和天线设计技术相结合的方法，对Ku-波段天线的等效尺寸节省是可能的。

实质上，对于上述相隔为±2°间距的同一卫星星群天线尺寸按各自波长的比值减小。天线上的隙缝保持在和C-波段系统相同的比例位置上。例如，为把天线从C-波段修改到Ku-波段上，缩减比值为： $\frac{{\mathrm{\λ}}_C}{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Ku}}}=\frac{f_{\mathrm{Ku}}}{f_C}=\frac{16.3\mathrm{GHz}}{5.05\mathrm{GHz}}=3.23---\left(3\right)$

这样，Ku-波段天线可以按约3.23的因子直接从C-波段型式按比例缩小而成。由于C-波段天线具有面积约等于3英尺直径的碟形天线面积，所以K-波段天线的面积约等于1英尺直径碟形天线的面积或稍小些，隙缝处在和C-波段系统同样的比例位置。例如，令“x”表示隙缝所处的位置离天线中心的距离，那么x/3.23就表示在所揭示的发明的Ku-波段型式的天线上隙缝的位置。当前的Ku-波段抛物面碟形天线的直径约为3英尺，因此，所揭示的发明允许此波段的天线也有一个显著的减小。

        L-，S-和Ka-波段通信系统和天线

对于其它频段，例如L-波段(0.390-1.550GHz)，S-波段(1.55-5.20GHz)和Ka-波段(33-36GHz)，也有可能采用同样的方法减小接收天线尺寸。为减小天线尺寸要求减少单位带宽的数据量，这是藉数据压缩技术解决的。在涉及电视信号的情况下，视频数据压缩技术允许数据很显著地减小，大约90％(即已压缩的数字信号是未压缩信号的信息速率的约1/10)。这种数据压缩单独地不足以显著地减小在现有卫星配置下的天线尺寸。当和用于减小功率流密度的调制技术相结合，提供了某些增益并允许发射功率增加时，接收天线可在尺寸上大为减小。

接收天线也必须按照所揭示的发明来设计，以允许接收天线能在卫星群中多个卫星的发射照射区中工作，还能在感兴趣的卫星和与感兴趣的卫星相邻的卫星之间进行分辨。此处所描述的相同技术在S-，L-和Ka-波段中也能用。对于工作在S-，L-和Ka-波段的唯一特殊的考虑是，为获得在天线方向图中所需要的零点而对天线成形、在轨道上的卫星之间的特定间距、以及包括压缩和雨吸收的影响在内的所需要的卫星功率。按照基本的C-波段系统描述中所说明的步骤，对于每个波段进行波束成形、天线成形、调制成形和每个转发器的电视信道数的独特的结合是适当的。

如前面那样，对于上述相隔为±2°间距的同一卫星星群，天线尺寸按各自波长的比值减小。天线上的隙缝保持在和C-波段系统相同的比例位置上。例如，为把天线从C-波段修改到L-波段上，扩大比值为： $\frac{{\mathrm{\λ}}_C}{{\mathrm{\λ}}_L}=\frac{f_L}{f_C}=\frac{0.97\mathrm{GHz}}{5.05\mathrm{GHz}}=\frac{1}{5.2}---\left(4\right)$

这样，L-波段天线可以按约5.2的因子直接从C-波段型式按比例扩大而成。由于C-波段天线具有的面积约等于3英尺直径的碟形天线面积，所以L-波段天线的面积约等于15.6英尺直径碟形天线的面积，隙缝处在和C-波段系统同样的比例位置。例如，令“x”表示隙缝所处的位置离天线中心的距离，那么5.2x就表示在本发明的L-波段型式的天线上隙缝的位置。现有的L-波段抛物面碟形天线直径约为三倍，因此，所揭示的发明允许L-波段实现方案的接收天线也有一个显著的减小。

例如，为把天线从C-波段修改到S-波段上，扩大比值为： $\frac{{\mathrm{\λ}}_C}{{\mathrm{\λ}}_S}=\frac{f_S}{f_C}=\frac{3.375\mathrm{GHz}}{5.05\mathrm{GHz}}=\frac{1}{1.5}---\left(5\right)$

这样，S-波段天线可以按约1.5的因子直接从C-波段型式按比例扩大而成。结果，由于C-波段天线具有的面积约等于3英尺直径的碟形天线面积，所以S-波段天线的面积约等于4.5英尺直径碟形天线的面积，隙缝处在和C-波段系统同样的比例位置。例如，令“x”表示隙缝所处的位置离天线中心的距离，那么1.5x就表示在本发明的S-波段型式的天线上隙缝的位置。现有的S-波段抛物面碟形天线直径约为三倍，因此，所揭示的发明允许S-波段实现方案的接收天线也有一个显著的减小。

例如，为把天线从C-波段修改到Ka-波段上，缩减比值为： $\frac{{\mathrm{\λ}}_C}{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Ka}}}=\frac{f_{\mathrm{Ka}}}{f_C}=\frac{34.5\mathrm{GHz}}{5.05\mathrm{GHz}}=6.8---\left(6\right)$

这样，Ka-波段天线可以按约6.8的因子直接从C-波段型式按比例缩小而成。结果，由于C-波段天线具有的面积约等于3英尺直径的碟形天线面积，所以Ka-波段天线的面积约等于0.44英尺直径碟形天线的面积，隙缝处在和C  波段系统同样的比例位置。例如，令“x”表示隙缝所处的位置离天线中心的距离，那么x/6.8就表示在所揭示的发明的Ka-波段型式的天线上隙缝的位置。现有的Ka-波段抛物面碟形天线直径约为3倍，因此所揭示的发明允许Ka-波段实现方案的接收天线也有一个显著的减小。

在使用美国专利申请NO.08/259,980中所揭示的发明的设计方法时，如果面积大约为想要的面积，例如，如果由于卫星功率限制或雨损耗，那么在东-西尺寸上的隙缝可保持像先前一样，但是在南-北尺寸上的宽度可缩放到想要的面积。例如，南-北尺寸可以加倍，使面积为2倍，而不改变东-西轨道位置上天线零点的位置。

        对于C-波段系统的天线的描述

图1描绘了用于C-波段卫星通信系统的在美国专利申请No.08/259,980中所揭示的发明的接收天线的实施例。如图1所示，天线包括主反射体1和两个侧端反射体2与3，以及一个天线馈源4。主反射体1和两个侧端反射体2与3都具有抛物形表面。图1所示的天线的实施例从馈源4到主反射体表面1的半径是F1，约为20.0英寸。从馈源4到侧端反射体的半径是F2，约为28.8英寸。天线具有一个夫累涅尔(Fresnel)台阶，等于F1-F2即约为8.8英寸。从一个侧端反射体2的外沿到另一个反射体3的天线长度是57.5英寸。侧端反射体2与3的宽度或水平尺寸是19.2英寸，及主反射体的宽度或水平尺寸是13.3英尺。主反射体的垂直尺寸约为10.55英寸，而侧端反射体的垂直尺寸约为5.48英寸。

所揭示的发明的天线使用在障板上的挡片来阻止来自天线后面的地面的热能使它不能到达馈电喇叭。如图1所示，在障板上的挡片6位于外反射体的外沿。

所揭示的发明的C-波段天线的孔径合成被设计为，对于在同步轨道上一个位置处的卫星提供正常的增益，而对于在同步轨道上偏离±2°，±4°，±6°和±8°处的卫星提供低增益的零点。零点的深度可变动，但必须是至少10dB以阻止干扰。这样，天线被设计为，一次只从星群中的一个卫星进行接收，而同时禁止从星群中的其余卫星、特别是从直接相邻于目标卫星的那些卫星进行接收。禁止从这些卫星进行接收的理由为，由于它们以几乎相同的射频发射，但它们的信号包含不同于来自目标卫星的信号的节目，所以它们是单一最大的潜在干扰源。这些干扰信号将使接收信号严重失真，并阻止正常的译码，除非用天线方向图来抑制它们。

在所揭示的发明的C-波段天线型式中，所需要的零点的真实位置实际上略宽于±2°的间距，因为在地球表面上的天线比地球中心更靠近卫星星群，如图2所示。图2描绘了用于接收来自工作在C-波段范围的电视广播卫星的当前星群的信号的3英尺接收天线的典型方向图。在图上的箭头代表干扰的卫星11，13，15，19，21和23。目标卫星17被对中于接收天线的最大增益处。

接收天线的3dB截止频率是离中心约5.68°。36″的直径约等于91厘米。在C-波段，即约4GHz中，代表性信号的波长由下式决定： $\mathrm{\λ}=\frac{C}{f}=\frac{3\×{10}^8\mathrm{meters}/\sec }{4\×{10}^9{\sec }^{-1}}=0.075\mathrm{meters}---\left(7\right)$ 3dB截止角度α典型地由下式决定。这样，在4GHz时，α为：

离±2°间距的差值可以从±2.35°的最大值、即当卫星是在与地面天线相同的经度以上时，到±2.11°，即当卫星是在该位置的东或西60°时。这些变动可藉把隙缝设计在这些值的平均位置处来加以考虑，以及在接收天线位于极端时，提供足够的零点深度而加以考虑。

在分析天线性能时，把问题作为射线跟踪问题来处理是最有用的。天线增益可藉助于跟踪从天线馈电喇叭4或中心功率收集器到反射体1的表面的射线和从那里向外到远距离、或在特定方向的“无穷远”的射线而被找到。当该方向位于沿抛物面天线的主轴时，从馈电喇叭到反射体到远距离点的所有射线行进的距离是相同的，如图3所示。行进了那些路径的所有功率增量将以相同的延时到达，因为Lw＝Lo＝Le。所以，在该方向的场将以同相接收所有的能量增量，互相加强以达到最大增益。

相反地，对于偏离主轴若干度的方向，(如图4所示)从抛物形反射体1的不同部分反射的能量行进了不同长度的路径。从接近主轴方向的反射体侧端(近侧端)反射的能量lw行进路径比从反射体中心反射的能量的路径lo短，所以lw＜lo＜le。结果，从近侧端来的能量比从中心来的能量相位上领先到达；及从远侧端来的能量比从中心来的能量相位上滞后到达。当从全部反射体来的能量在远处组合时，某些增量加到整体中，某些增量从整体中减去，总计起来，其总和比在天线主轴上的能量的总和小。当从反射体中心到反射体边缘的距离的差值达到射频波长的一半时，从边缘来的能量就直接从由中心来的能量中减去。这时，天线直径由以下关系式给出： $\frac{D}{2}\sin {\mathrm{\φ}}_{1/2}=\frac{\mathrm{\λ}}{2}\mathrm{where\λ}=\frac{C}{f}---\left(9\right)$

对于正常的反射体馈源设计，在2倍φ1/2的角度处，从边缘来的能量延迟了一整个波长的长度，与从中心来的能量又回到同相。这将使得在2φ1/2处的能量又被加强，造成天线方向图上的较次要的峰值。

在方向图上真实零点和次峰值出现的地方的值精确地取决于照射反射体的馈电喇叭方向图的形状、反射体的形状和由一些结构、例如馈电喇叭及其支撑等对能量的遮挡。对于典型的天线设计，为在C-波段，f＝4GHz，λ＝0.076m，对于±2°的卫星间距使增益减小到合理的防护水平所需要的直径是约8.5英尺。在所揭示的发明的天线中，即使数字电视压缩和频谱成形能允许天线直径小到3英尺，但是在±2.24°，±4.48°等处的卫星干扰妨碍了标准的小碟形天线的使用。

所揭示的发明藉使用其面积被分成块状的抛物面段而这样地控制到达在±2.24°，±4.48°等方向的能量的相位，以便精确地在卫星轨道上这些位置造成零点或最大衰减，从而解决了这一问题。基本的抛物面指向想要的感兴趣的卫星(称作为目标卫星)而在指向干扰卫星的方向上的所有场分量以不同的相位角相加以造成精确的抵消。

图1描绘了所揭示的发明的一个实施例。天线的顶视图示出保留有三段的通常的抛物面，沿着平行于地球赤道的东-西方向的中心段和两个侧边段。沿南-北方向的段的宽度可被调整从而增加或减小在任何东-西位置上的能量总量。例如，天线的外轮廓具有不规则的形状而不是光滑的曲线以增加或减去天线面积，以便按需要增加或减去到达天线的能量。南-北尺寸可以被减小到零，即通过安放在两段之间的隙缝以完成想要的零点，或南-北尺寸可以被加宽，以增加在想要的方向上的能量。

图6示出到达离中心卫星2.24°的卫星的能量投影。参考相位是从反射面中心到达的能量的相位。图上所画的是在这个中心能量和从偏离轴的位置来的能量之间的相位角的余弦值。随着能量从更远离中心处传来，投影减小，经过零值并变成负值。在主反射体1和两个侧端反射体2与3之间存在有隙缝7。

图7示出同样的投影，但这次是对于到达离中心卫星±4.48°处的能量。可以看到同样的现象，但现在零点出现在离中心要接近两倍的地方。

图8示出对于在±6.72°的卫星的同样情况。类似的图还可以对±8.96°等作出。

为了找到在2.24°处的场强，图6的阴影区可在反射面上进行积分。更精确地，每个反射体单元的物理面积应当进一步以在反射体单元方向上馈电喇叭天线的增益来加权。

在图6的例子中，选择反射面积和隙缝，以说明其原理。隙缝尺寸和位置被选择成使来自正的中心段的能量用对于两个边缘段的负相位抵消。这就造成在偏离中心卫星的轴±2.24°处的零点。

在这个特定例子中，如图7所示，在±4.48°处的能量将没有精确地抵消，正如可藉在孔径和隙缝上综合图7所看到的。然而，为改善在±4.48°处的抵消，可在某些点通过增加或减小主反射体的南-北宽度上增加或减去面积。在图6-8中，该方向进入纸内。如果在图6上2.24°曲线通过零的区域增加面积，那么对±2.24°的抵消将没有变化，而±4.48°的抵消将被改善。

同样地，在±4.48°曲线通过零的区域可在宽度上增加或减小天线面积，以改进在±2.24°和±6.72°处的零点，而不影响在±4.48°处的零点。由于在方向图将保持在所需要的电平以下之前只有四组零点需要被抵消，所以问题是不定解，即有许多可以进行的不同的精细调整南-北尺度上的宽度来抵消在±2.24°，±4.48°，±6.72°和±8.90°位置上的信号。

因为超出8°的天线增益有规则地是在所需要的水平以下，所以只需要藉使用所揭示的发明的步骤来平衡在±2.24°，±4.48°，±6.72°和±8.96°处的抵消。在设计上有着比为产生在天线的东-西方向图上所要求8个零点所必须的大得多的自由度。存在着许多种对于馈电喇叭增益、隙缝尺寸、与南-北宽度选择的组合来产生所要求的凹陷。图中所说明的实施例采用了在卫星方向上的投影轮廓是长方形的孔径，被馈电喇叭遮挡的中心面积，以及从馈源点看避开了在主反射体和侧端反射体之间的隙缝。

图5示出由图1所示天线形成的天线方向性。在图5顶视图中的数字代表馈电喇叭在天线表面上的场强。选择了隙缝和南-北尺度来完成所想要的抵消。如图5所示，在中心段上的“0”代表馈电喇叭的遮挡；B代表外反射体的宽度；Bc代表内反射体的宽度；以及W是天线宽度。图上只示出一半天线。图5上的数字描绘了在具体坐标上在天线上的信号强度。例如，25mv是在东-西方向上28英寸和南-北方向上约5英寸处天线的电场强度。点代表信号强度实际上为零的位置。图9示出在不同角度处的天线增益，表明在想要的位置上的想要的零点。这样，图9描绘了天线的偏离轴线的性能。

图1还示出所揭示的发明的天线的第二改进方案。在中心段和侧端段之间的全隙缝允许使用所谓夫累涅尔(Fresnel)透镜的改良方案。只要天线反射面是抛物面，就将在主方向上得到增益。对于不同的抛物面可以使用一个馈源。靠近中心，使用短焦距的抛物面，靠近边缘，使用长焦距的抛物面。只要每个抛物面与参考焦距相差半波长的整数倍，主射束中的能量将全部以同相相加，就好象它们是从单个抛物面来的那样。这就允许用物理上较薄的天线近似得出同样的性能。在抛物面之间的台阶被做成陡峭的，因边缘效应引起一点损耗，但在某些设计中也给出某些机械强度的改进。在本实施例中，夫累涅尔台阶是F1-F2。

在所揭示的发明的天线中，通过把中心段做成比边缘段短的焦距的抛物面而实现有利的实施例。本实施例有三个优点。第一，它使结构做得更小和更坚固。第二，它通过使抵消所需要的隙缝占用了处在从馈电喇叭看到的阴影中的面积而改进了天线效率。第三，它使得馈电喇叭方向图容易实现，因为想要的中心反射体在南-北尺寸上比边缘反射体小。理想的馈源通常有一个哑铃形的方向图，在中间被压紧而在侧边较宽。把中心反射体移向馈源，增加了馈源在中心段处的理想波束宽度，使得它更接近于椭圆形和可用更标准的馈电喇叭来实现。

图1的实施例中所示的馈电喇叭在东-西尺寸上是22.5英寸，和在南-北尺寸上是8英寸。由这种结构形成的馈电喇叭方向图是椭圆形的。它在东-西尺寸上宽和在南-北尺寸上窄。馈电喇叭的另一种可能的设计是采用传统的长方角锥喇叭。采用椭圆开口而不用长方形开口的馈电喇叭设计也能满足需要。

在天线的中心部分和外边部分之间的夫累涅尔台阶因而增加了馈电喇叭的效率而不损害在想要的零点位置处的性能的天线实际面积。虽然本实施例描绘了从主反射体到侧端反射体焦距增加的具体的夫累涅尔台阶，但在替换的实施例中可能有多种不同的台阶的任选方案。

这样，所揭示的发明的天线被设计来使馈源方向图和反射体面积成形，以产生在干扰卫星位置处的零点。实现这一点的方法已在上面说明。虽然已详细地说明和描述了一个实现方案，但可能有许多变例。

一般方法中增加的一种特别方法是在实际分开的段上使用不同焦距的抛物面。这种结构可改善馈源效率以及机械设计。

图12描绘了半个天线的截面。FL＝焦距。图12的底部表明了所揭示的发明的天线的孔径分布。E(n)代表在给定的东-西位置上对于全部南-北尺寸的天线的总的信号强度。这样，E(n)是在特定的东-西位置上信号强度的积分，积分是在南-北尺寸上从一个边缘到另一边缘沿一个带条进行的。在4GHz下，中心反射体相对于外面的反射体提高3个波长。

天线的物理设计将描述如下。天线包含四个部分：中心段1，两翼2和3，以及构架8，如图13所示。图13是天线的总貌图。构架的形状此处以示意地给出，可采取任何适当的形式。

中心碟形部分是焦距为19.95英寸的抛物面的13.28″×13.28″方形截片(图13上的H-H′-J′-J)，其中心位于抛物面的顶点附近。

在水平面上测量的径向距离r(以英寸为单位)处，表面高于顶点的高度可表示为r²/79.8。例如，在正方形每条边的中心处，高于顶点的高度是6.64×6.64/79.8＝0.553英寸；在角上，高度是1.106英寸。

表I给出高于在水平面内两个方向上以1英寸间距的网格点上的表面高度。表上只列了方形的四分之一部分。正方形的其余部分可根据天线的对称性确定。

图14a-14c是碟形天线沿图13的F′-E-F(或G′-E-G)的截面图。左上方的图描绘了天线的侧视图；左下方的图描绘了天线的平面图；右下方的图描绘了天线的右视图。该图描绘了天线的中心段高于中心段的中心点E的高度。

边缘	0	1	2	3	4	5	6	6.64
									0	E0	1	5	11	20	31	45	F55
1	1	3	6	13	21	33	46	56
									2	5	6	10	16	25	36	50	60
3	11	13	16	23	31	44	56	66
									4	20	21	25	31	48	51	65	75
5	31	33	36	43	51	63	76	87
									6	45	46	50	56	65	76	90	100
6.64	55G’	56	60	66	75	87	100	110H’

            表I.中心碟形天线的表面高度

每个翼是焦距为28.8英寸的抛物面的长方形截片(图13上的C-D-D ′-C)。在水平面上实测的内边沿CC′，位于离中心碟形天线轴14.0英寸的距离处。相对于图14a-c上所表示的(x，y，z)坐标系统，有代表性的点的位置如表II给出。

在水平面上测量的离中心方碟形天线轴的径向距离r(以英寸为单位)处翼表面的高度可表示为r²/115.2。例如，在图14b的A点，在水平实测，它离E点是14.01英寸，其高度为14.01×14.01/115.2＝1.704英寸(比较表II的第一行)。

点l	x	y	z
				A	14.01	0	1.7
B	28.76	0	7.18
				C	14.01	9.59	2.5
D	28.76	9.59	7.98
				E	0	0	8.95
F	6.64	0	9.4
				G	0	6.64	9.94
H	6.64	6.64	9.95

            表II，有代表性的点的坐标

表III给出了翼相对于通过四个角点C，D，D′和C′的平面的深度。表上只列了长方形的一半。

边缘l		2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	15.74
																		A85	97	108	117	124	129	133	135	136	135	132	128	122	115	106	95	86	BC/L0
85	97	107	116	123	128	132	134	135	134	131	127	121	114	105	94	85	1
																		82	94	104	113	120	126	129	132	132	131	129	124	118	111	102	91	82	2
77	89	100	108	115	121	125	127	128	127	124	120	114	106	97	88	77	3
																		71	83	93	102	109	114	118	121	121	120	118	113	107	100	91	88	71	4
62	74	85	93	101	106	110	112	113	112	109	105	99	92	82	72	63	5
																		52	64	75	83	90	96	100	102	103	102	99	95	89	81	72	61	52	6
48	52	62	71	78	84	88	90	91	30	27	83	77	69	60	49	40	7
																		26	38	49	57	64	70	74	76	77	76	73	69	63	55	46	35	27	8
10	22	33	42	49	54	58	60	61	68	57	53	47	40	31	20	11	9
																		0C’	12	23	31	39	44	48	50	51	50	47	43	37	29	20	10	0D’	9.53

            表III.翼表面高度(以0.01英寸为单位)

模型表面是导电的和一般是平滑的。本实施例和列表值的均方根差值不大于0.15英寸。

非导电性材料的构架以表III中的相对于彼此之间的位置托住碟形天线和两翼，在±0.05英寸的精度范围内。构架应当是坚硬、坚强和便携的。有可能附上其它的元件，特别是馈源支撑托架或多个托架和电缆。

虽然以上的说明是指在特定位置上设置窄的零点，但是如果要在这些相同的位置由宽的衰减代替零点，所揭示的发明也能工作。全部所需要的是，把信号强度充分地减小到低于门限值，在门限值时干扰信号会影响接收。虽然这个门限值随每个实现方案而改变，但把信号衰减10dB应当是足够的。

而且，虽然以上的描述藉把隙缝安放在主反射体和两个侧端反射体之间而产生这些零点，但任何有效的隙缝也能满足需要。有效的隙缝在这里被定义为其天线的面积大为减小但并未减到零的地方。这样，在主反射体和两个侧端反射体中的每个反射体之间会存在“瓶颈”，但不是隙缝。这样的设计可能具有特别的有利性质，例如制造的简易性。

另外，以上的天线设计描述了对称天线。非对称天线也能满足需要，只要把干扰信号的信号强度降低到以上的门限值之下。

最后，所揭示的发明的天线可工作在其基本数据不同于电视的另外系统的应用。天线将适用于任何这样的系统，其中用户想要把天线尺寸减小到这样的程度，以致其波束宽度不再只复盖一个卫星，而现在还可接收来自在感兴趣的卫星附近的卫星的干扰信号以及想要的信号。

最后，虽然电子的相位抵消技术是熟知的，但由于所涉及的设备复杂，它们是非常昂贵的。所揭示的发明可以不利用复杂电子设备带来的好处而完成其孔径合成。

                频谱成形技术的描述

在美国专利申请No.08/259,980中所揭示的发明使用带宽扩频技术以便把功率密度减低到对于每个系统的FCC门限值以下。这种技术还减小了干扰信号对接收信号的影响。

所揭示的发明使用了成形移频键控(SFSK)调制方案，以便把转发器能量平滑地扩展在卫星转发器的带宽上，在C-波段系统的情况下它把信号扩展在当前的C-波段卫星转发器的30MHz上。移频键控(FSK)是通常熟知的调制技术。最小偏移键控(MSK)是一种这样移位的FSK信号，它使频率扩展最小化。我们说“SFSK”是指频率对时间的图形的很多种形状中的任一种形状，它将占用更宽的带宽而不损失功率效率。藉使用SFSK调制技术，把带宽从5MHz扩展到30MHz，可把功率密度减低到FCC限制以下。

SFSK信号本身具有“编码增益”，它约等于转发器带宽除以数据速率，是一种对于任何功率的经济调制方案所得到的防护。这就算出在3和10之间的防护因子，它取决于在一个卫星转发器中所揭示的发明的电视信号的数目。

有三种不同的SFSK调制形状可供使用，取决于所揭示的发明的转发器是使用一个，两个还是三个信道，这又取决于转发器的功率。以30-31dB EIRP辐射其信号的转发器可藉使用一种特定的SFSK形状发送一个电视信道；以31-33dB ElRP辐射其信号的转发器可藉使用一种不同的调制发送两个信道；以35dB或35dB以上EIRP辐射其信号的转发器可藉使用第三种调制发送三个信道。

所揭示的发明的这个方面的一个可能实施例使用曼彻斯特(Manchester)编码法用于三个信道的实现。例如，如果信息数据率是每信道每秒5Mbit(MBPS)，那么总的信息数据率成为15MBPS。通过藉使用曼彻斯特编码法把信息比特编码为两个发送的比特，15MBPS的信号将被变换为30MBPS的信号，它容易地占用转发器的30MHz带宽。

对于两信道的实现，即10MBPS的信号必须被变换为30MBPS的信号。这可藉使用每个信息比特3个数据比特，即三倍冗余度，而被完成。如前面那样，所形成的30MBPS信号可容易地占用卫星转发器上可供使用的30MHz带宽。

对于一个信道的实现，即5MBPS的信号将被变换为30MBPS的信号，它可藉使用每个信息比特6个数据比特而被完成。所想要的调制可藉使用像上面那样的数字比特扩展而被完成，后面接着进行频谱成形，或替换地，对于发射机在后面接着多种成形滤波器之一，并且，对于接收机在后面接匹配的滤波器。

除了如上所述的修改频谱以占用可供使用的全部带宽之外，所揭示的发明还取决于在所选择的卫星上可供使用的转发器EIRP修改信道数。例如，如果卫星转发器只有31dB EIRP可供使用，那么所揭示的发明的系统将通过该卫星只发送一个信道。所以，藉助于所形成的编码增益，例如它是30MHz/5MBPS，即因子6，自动提供了附加防护。例如，如果卫星转发器只有33dB EIRP可供使用，那么所揭示的发明的系统将通过该卫星发送两个信道。所以，藉助于所形成的编码增益，例如它是30MHz/10MBPS，即因子3，自动提供了附加防护。最后，如果卫星转发器有35dB或35dB以上EIRP可供使用，那么所揭示的发明的系统将通过该卫星发送三个信道。不需要附加防护。

对于给定的卫星EIRP，对信道数的调整均衡系统的干扰性能。通常，辐射较强信号(例如35dB EIPR)的卫星会对例如来自相邻卫星的以30dB的较弱信号提供3倍的干扰。结果，来自较高功率卫星的信号将需要三分之一的编码增益，以便保护它不干扰来自较弱卫星的信号。在辐射较弱信号的卫星上只使用一个电视信道可自动提供在保护较弱卫星上所需要的改善。审慎地进行对SFSK调制类型和每个转发器的信道的选择，以均衡天线方向图和电视解调器所需要的防护，而不管在不等功率的卫星星群中正在接收哪个卫星。

                    视频压缩技术描述

所揭示的发明引用现有的数据压缩技术。全部所需要的是把数据减少约为10的因子的数据压缩算法。所揭示的发明的实施例使用了由Scientific Atlanta提供的商用产品，以提供所需要的视频数据压缩。这同一产品在所有实施例，即C-，S-，L-，Ku-和Ka-波段系统中，将是满足需要的。

                C-波段和Ku-波段通信系统描述

图10描绘了用于发送所揭示的发明的信号的系统的基本实施例。当系统被改变到不同的波段，例如Ku-，Ka-，L-或S-波段，一般的方框图将不改变。唯一改变发生在现在以不同的RF频率辐射信号给卫星的卫星发射机117和天线118。

系统如下地运行。图10描绘了所揭示的发明的地面发射机。视频信号110藉模拟-数字转换器111被转换为数字信号112。数字信号112藉已在上面描述过的数据压缩器113被变换为压缩的数字信号114。压缩的数字信号114藉SFSK调制器115使用上述的调制技术而被调制成宽带模拟SFSK上行链路信号116。地面站发射机117藉使用地面站天线118发射该宽带模拟SFSK信号，把RF信号119辐射到卫星。在图15上所描绘的卫星转发器130用天线131接收输入的宽带模拟SFSK信号119，把它送到接收机132，接收机输出SFSK信号到频率转换器133，它把该信号移频到想要的下行链路频率，例如，C-波段的频率，它不同于上行链路频率以防止干扰。发射机134以该频率输出宽带模拟SFSK信号并把RF信号136向地球辐射。

RF信号构成了以卫星转发器的载频为中心的宽带信号，该载频在C-波段系统约为4GHz。链路的细节被阐述如下。

图11描绘了所揭示的发明的实施例的地面部分。具有以上所述类型的天线120接收由卫星发射的RF信号136，连同干扰信号和噪声。天线120输出所接收的信号到SFSK解调器121，它把所接收的信号变换为压缩的数字信号122，它近似于图10上的压缩的数字信号114。SFSK解调器输出此压缩的数字信号122到数据恢复器或解压缩器123，它把压缩的数字信号122变换为数字信号，它近似于图10的数字信号112。数据解压缩器把数字信号124送到数字-模拟转换器125，它把数字信号124转换为视频信号126，它类似于图10中的视频信号110。因此，系统就把从图10所示地面发射机发的视频信号经过卫星转发器130传送到在地面上能采用具有接收面积等于直径为3英尺或更少的碟形天线面积的天线的用户，而该卫星并不违反FCC关于发射功率的控制。总数据率较低的附加的控制和数据传输信号可被加到发射机与接收机以管理收费和传递附加信息给用户。典型地，数据压缩和扩展包括加密技术以保护专有权资料。而且，纠错和检错技术也可被采用而不影响所揭示的发明。下面将在链路方程中阐述精确的RF信号电平。

规定在发射的卫星射频功率和碟形天线尺寸之间关系的物理方程通常被称为“链路方程”。在通常的代数表示式中，它们定义了所接收的信号功率Pr与所接收的噪声功率Pn的比值。所接收的信号功率由下式确定： $P_r=\frac{P_s{G}_s\mathrm{\η}{A}_r}{4\mathrm{\π}{R}^2{A}_b}---\left(10\right)$ 其中：Ps＝发射的卫星功率；

Gs＝卫星天线增益，把功率聚焦到正好是所服务的国家的能力；

ηA_r＝接收天线的有效面积；

π＝3.1415927；

R＝典型地从卫星到地面站的距离；

A_b＝由于雨和大气的吸收因子。

由天线接收的噪声功率是温度的函数，它可由下式确定：

        P_n＝kT_rB                     (11)其中：K＝1.38×10^-23，波尔茨曼(Boltzman)常数，是有关“黑体”辐射的温度的物理常数；

T_r＝接收站的有效辐射温度；

B＝所接收的信号的带宽。

以各种不同形式的电视具有不同的带宽，对于普通的广播为4.7MHz，对于卫星为FM电视的30MHz，以及对于压缩的数字电视，从1MHz到8MHz。

所需要的性能由从式(10)所确定的接收信号功率Pr与从式(11)所确定的噪声功率Pn的最小比值(C/N)给出。这样，C/N为： $\frac{C}{N}=\frac{P_r}{P_n}\frac{P_s{G}_s\mathrm{\η}{A}_r}{4\mathrm{\π}{R}^{2}k{T}_{r}B{A}_b}---\left(12\right)$

所需要的比值(C/N)由所需要的电视传输模式确定，它随着从普通的广播电视到卫星FM电视中继以及到新的数字电视广播而改变。由于传输模式的选择同时限定了带宽B和所需要的(C/N)，所以这两个参量通常被放在一起： $B\frac{C}{N}---\left(13\right)$

所需要的卫星功率(Ps)可藉式(12)的一些项分解因子而通过其它的系统选择来规定。 $P_s=\frac{\frac{C}{N}B\left(4\mathrm{\π}{R}^2\right)A_b{T}_{r}k}{G_s\mathrm{\η}{A}_r}---\left(14\right)$

式(14)包含了有关对在两个频段(C-波段和Ku-波段)所提供的卫星TV业务所作的比较的信息。卫星功率，Ps，是主要的空间分割花费因素，因为稀少的太阳能电池功率必须在对于每个转发器所需要的功率之间被分配，这确定了每个信道在总的卫星花费中占多少份额。

式(13)中所示的两个因子仅由对所使用的TV调制类型的选择来确定。最恰当的类型是普通广播TV，卫星FM-TV(这是C-波段卫星中当前使用的类型)，以及压缩的视频。下面的表IV列出了对于这三种TV传输类型的数值。

TV类型	B	C/N	B·C/N
				广播TV	4.6MHz	3000	1380×107
卫星FM-TV	30MHz	8	24×107
				压缩的图象	5MHz	4	2.0×107

                表IV调制参量，B.C/N

普通的广播电视需要从卫星来的功率比FM电视大20倍以上。虽然某些信息机构曾提议从卫星直接发射到家用电视机，但对于二十倍的卫星功率的需要已被证明是不实际的。

标准的卫星FM电视已作为C-波段和Ku-波段卫星的基本技术被使用了多年。直到最近以前，使所需要的卫星功率最小化还是最好的可供使用的方法。新的数字信号处理器(DSP)的出现使压缩的数字电视成为现实的。压缩使B·C/N参量以等于10的因子减小，这意味着，系统中不作任何其它的改变，藉简单地改变到新的电视系统卫星功率或天线面积就可以以等于10的因子减小。性能改进适用于Ku-和C-波段，以及S-，L-和Ka-波段。

到地球同步卫星的距离，R，典型地是40,000km。结果，因子4πR²成为2×10¹⁶m²，这对于Ku-波段和C-波段是一样的。

卫星的增益Gs完全取决于被复盖的国家的面积。对于对美国的正常的复盖，可达到约25dB的增益，也就是代数项中的300。卫星增益被地理复盖面积限制到300，不管使用C-波段还是Ku-波段。为达到这个增益值，Ku-波段必须使用较小的卫星天线，这可使卫星上重量有所节省，但不足以很大地影响卫星的花费。

卫星上的总功率还正比于接收站天线的有效面积ηAr。对于效率为60％的天线，有效面积为： $\mathrm{\η}{A}_r=\frac{0.60\mathrm{\π}{d}^2}{4}---\left(15\right)$

直接有关的参量是天线增益，由下式给出： $G=\frac{4\mathrm{\π\η}{A}_r}{{\mathrm{\λ}}^2}---\left(16\right)$

表V给出了几个可能的天线实施例的有效面积。有效面积也和Ku-波段或C-波段频率选择无关。有关的增益取决于所选择的频段。

天线直径(英寸)	(米)	60％面积	增益，在4GHz
				18	0.46	0.1m2	23.5dB
36	0.92	0.4m2	29.5dB
				72	1.8	1.6m2	35.5dB

            表V.60％效率时的有效天线面积

其余的两个参量，Tr和Ab，强烈地依赖于对C-波段或Ku-波段频率的选择。C-波段几乎不受雨的影响，而Ku-波段频率是和雨吸收有密切关系的频率，因而降雨时坏得多。许多统计数据已被收集来确定所需要的余量，下面所使用的数值是在极限值之间的中间值。C-波段频率时的雨余量典型地是0.8dB，或代数项时1.20。在Ku-波段时同样降雨率的雨余量是8dB，即代数项时为6.3的因子。这些吸收因子直接乘以所需要的卫星功率。C-波段传输需要1.2倍的功率来克服雨损耗，而Ku-波段传输需要6.3倍来克服雨损耗。

附加影响来自于由于雨本身的噪声辐射。没有吸收时，接收机具有的温度在C-波段比Ku-波段提供的好一点。C-波段典型地是50°K，而Ku-波段高一点，典型地是80°K。然而，两者的噪声温度都受雨的附加辐射的影响。关系式被给出为：

Tr是晴空时的接收机温度，对于C-波段是50°K，对于Ku-波段是80°K。A_b是对于不同频率的以代数项的吸收因子，对于C-波段是1.2，对于Ku-波段是6.3。结果为：

C-波段：

Ku-波段：

于是，这些数值可被用于式(14)中，以确定对于对调制天线尺寸和频段的给定的选择所需要的卫星功率(Ps)。对第一个例子，我们将选择C-波段发送用6-英尺接收机的卫星FM-TV。

C-波段FM TV，6英尺天线： $P_s=\frac{(24\×{10}^7)\×(1.38\×{10}^{-23})\×(2\×{10}^{16})\×1.2\×98}{300\×1.6}=16.2\mathrm{watts}---\left(20\right)$

Ku-波段FM TV，6英尺天线： $P_s=\frac{(24\×{10}^7)\×(1.38\×{10}^{-23})\×(2\×{10}^{16})\×6.3\×324}{300\×1.6}=281\mathrm{watts}---\left(21\right)$

以上表明，C-波段进到6英尺天线需要每个转发器为16瓦，而Ku-波段进到同样尺寸的接收机需要281瓦，如果都考虑了降雨裕量的话。

功率电平可使用下式以有效的各向同性辐射功率(EIRP)来表示：

        EIRP＝10log₁₀(P_s×G_s)            (22)

对于Gs＝300的复盖(在美国)，这两种情况为：

FM TV：C-波段：6英尺接收机：EIRP＝36.8dBW

FM TV：Ku-波段：6英尺接收机：EIRP＝49.2dBW

如果接收较弱的卫星，则在C-波段使用的碟形天线典型地大于6英尺，在信号更弱的边缘地区，使用的天线为8英尺，10英尺甚至15英尺。

在美国，早期的Ku-波段卫星使用高达300瓦的Ku-波段发射机，导致高的空间分割花费以及发射机的寿命经常较短。在欧洲，其每个国家比较小，允许较大的Gs，在Ku-波段使用100瓦的管子。某些系统使用了较小的Ku-波段天线，但是，当降雨时信号受到损耗。

式(22)可对于上面讨论的天线和调制类型的任何组合情况而被使用。在表VI中，给出了对于所述的选择对象的组合情况。

波段	调制	B·C/N	Ant.	ηAr	Tr’	Ab	W	EIRP
									C-波段	FM-TV	24×107	72″	1.6	98	1.2	16.2	36.8
		24×107	36″	0.4	98	1.2	64.8	42.8
											24×107	18″	0.1	98	1.2	259	48.9
Ku-波段FM-TV		24×107	72″	1.6	324	6.3	281	49.2
											24×107	36″	0.4	324	6.3	1124	55.2
		24×107	18″	0.1	324	6.3	4500	61.3
									C-波段	数字TV	2.0×107	72″	1.6	98	1.2	1.62	26.8
		2.0×107	36″	0.4	98	1.2	6.48	32.8
											2.0×107	18″	0.1	98	1.2	25.9	38.9
Ku-波段数字TV		2.0×107	72″	1.6	324	6.3	28.1	39.2
											2.0×107	36″	0.4	324	6.3	112.4	45.2
		2.0×107	18″	0.1	324	6.3	450.0	51.3

                表VI.EIRP调制，波段和天线

可供C-波段和Ku-波段使用的接收机对于压缩的视频可比以上假定的参量B·C/N略好一点，形成以比表VI所列的EIRP低1或2dB的接收。改善来自于允许较低的B·C/N的纠错解调、因而来自于较低的B·C/N。

然而，最好的情况出现在对于一个压缩的视频信道以约31dB EIRP时使用36″的天线面积。这可允许所有的现有卫星都被使用。

如果多个信道是在同一个转发器上组合成的，那么参量B·C/N将直接正比于信道数而增加。两个信道使数据速率和卫星功率增加一倍。三个信道使数据速率和卫星功率为三倍。

所揭示的发明的这个实施例使用以下的设计目标：

压缩的视频C-波段EIRP：

31dBW	1个信道
		34dBW	2个信道
35.7dBW	3个信道

随卫星EIRP而增加的信道数对于在天线干扰零点上具有不同卫星的给定尺寸的天线具有均衡性能的作用。以其主波束接收31dBW的卫星的天线(但是在离开2°的轨道上有35.7dBW的干扰卫星)需要的防护比起干扰卫星是相等功率(即31dBW，EIRP)时需要的防护是三倍的关系。所揭示的发明的调制对这种情况可自动补偿，因为如果中心卫星只有一个信道，则其编码增益，即由调制给出的防护，要好三倍，如同所需要的那样。

                    有利的实施例

用于接收来自包括一个中心卫星和多个以离中心卫星正常间距间隔开的卫星的一个卫星星群发送的信号的天线的一个有利的实施例包括两个重大衰减，它们和星群中紧靠着中心卫星的至少两对卫星相匹配，其中这两个重大衰减阻止来自至少两对相邻卫星的信号干扰由中心卫星发射的信号。

用于接收来自在包括一个中心卫星和多个以离相对于天线的中心卫星的正常角度间距间隔开的卫星的一个卫星星群中的中心卫星的信号的那个天线的另一个有利的实施例包括：中心反射体；第一侧端反射体；第二侧端反射体；在中心反射体和第一侧端反射体之间的第一有效隙缝，第一有效隙缝具有相对于中心反射体面积和第一侧端反射体面积的显著减小的面积；以及在中心反射体和第二侧端反射体之间的第二有效隙缝，第一有效隙缝具有相对于中心反射体面积和第二侧端反射体面积的显著减小的面积，其中第一和第二有效隙缝产生至少两个在接收能量上的零点，该两个零点禁止在卫星星群中紧靠着中心卫星的至少两对卫星所发送的信号。

用于接收来自在包括一个中心卫星和多个以离相对于天线的中心卫星的正常角度间距间隔开的卫星的一个卫星星群中的中心卫星的信号的那个天线的另一个有利的实施例包括：中心反射体；第一侧端反射体；第二侧端反射体；在中心反射体和第一侧端反射体之间的第一有效隙缝，第一有效隙缝具有相对于中心反射体面积和第一侧端反射体面积显著减小的面积；以及在中心反射体和第二侧端反射体之间的第二有效隙缝，第二有效隙缝具有相对于中心反射体面积和第二侧端反射体面积的显著减小的面积，其中第一和第二有效隙缝产生至少两个在接收能量上的重大衰减区域，该两个重大衰减区域禁止在卫星星群中紧靠着中心卫星的至少两对卫星所发送的信号。

以上天线的另一个有利的实施例包括在物理上和中心反射体分离的第一和第二侧端反射体。

用于接收来自包括一个中心卫星和多个以离相对于天线的中心卫星的正常角度间距间隔开的卫星的一个卫星星群发送的信号的那个天线的另一个有利的实施例包括：具有不规则形状轮廓的反射面，以提供对来自中心卫星的信号的正常增益和对来自多个卫星的信号的低增益零点，其中低增益零点阻止从多个卫星发射的信号干扰从中心卫星发送的信号。

用于接收来自包括一个中心卫星和多个以离相对于天线的中心卫星的正常角度间距间隔开的卫星的一个卫星星群发送的信号的一个有利的方法包括以下步骤：用接收天线中的中心反射体增强从中心卫星发送的信号；藉在接收天线中的中心反射体和两个侧端反射体中的每个侧端反射体之间设置隙缝来禁止从多个卫星发射的干扰信号；以及选择隙缝宽度和中心反射体与两个侧端反射体的宽度，以使得来自射到主反射体的干扰信号的能量抵消掉来自射到两个侧端反射体的干扰信号的能量。

用于接收来自一个卫星星群发送的信号的另一个有利的方法，该卫星星群包括至少一个中心卫星，离中心卫星以一个相对于地面接收天线的第一角度间距间隔开的第一相邻卫星，离中心卫星以等于第一角度间距两倍的第二角度间距间隔开的第二相邻卫星，以及离中心卫星以等于第一角度间距三倍的第三角度间距间隔开的第三相邻卫星，该方法包括以下步骤：用接收天线中的中心反射体增强从中心卫星发送的信号；抵消来自第一，第二和第三相邻卫星的干扰信号，藉助于(i)在接收天线中的中心反射体和两个侧端反射体中的每个侧端反射体之间设置隙缝；和(ii)选择相对于侧端反射体东-西尺寸的主反射体东-西尺寸，以使得射到主反射体的干扰信号的能量以射到侧端反射体的干扰信号的能量抵消。

用于接收来自一个卫星星群同时发送的信号的另一个有利的方法，该卫星星群包括至少一个中心卫星，离中心卫星以一个相对于地面接收天线的第一角度间距间隔开的第一相邻卫星，离中心卫星以等于第一角度间距两倍的第二角度间距间隔开的第二相邻卫星，以及离中心卫星以等于第一角度间距三倍的第三角度间距间隔开的第三相邻卫星，该方法包括以下步骤：用接收天线中的中心反射体增强从中心卫星发送的信号；抵消来自第一相邻卫星的第一干扰信号，藉助于(i)在接收天线中的中心反射体和两个侧端反射体中的每个侧端反射体之间设置隙缝；和(ii)选择相对于侧端反射体东-西尺寸的主反射体东-西尺寸，以使得射到主反射体的第一干扰信号的能量以射到侧端反射体的第一干扰信号的能量抵消；抵消来自第二相邻卫星的第二干扰信号，藉助于(i)选择相对于侧端反射体的面积的主反射体面积，以使得射到主反射体的第二干扰信号的能量以射到侧端反射体的第二干扰信号的能量抵消而不改变在第二步骤中对第一干扰信号的抵消；以及抵消来自第三相邻卫星的第三干扰信号，藉助于选择侧端反射体的南-北尺寸，以使得射到主反射体的第三干扰信号的能量以射到侧端反射体的第三干扰信号的能量抵消而不改变在第二或第三步骤中对第二或第一干扰信号的抵消。

前面方法的一个有利实施例出现在第三抵消步骤进一步包括下列步骤时：(ii)控制馈电喇叭的增益，以使得射到主反射体的第二干扰信号的能量以射到侧端反射体的第二干扰信号的能量抵消。

前面方法中的一种方法的一个有利实施例出现在第二抵消步骤进一步包括下列步骤时：(ii)控制馈电喇叭的增益，以使得射到主反射体的第二干扰信号的能量以射到侧端反射体的第二干扰信号的能量抵消。

用于从地面发射机经过卫星星群内的一个主卫星发送代表视频信号的大量数据到地面天线的有利的方法，该卫星星群包括与主卫星相邻并离主卫星以相对于地面天线的正常角间距间隔开的至少两对相邻卫星，该方法包括以下步骤：压缩该大量数据，以构成压缩的大量数据；把压缩的大量数据调制成宽带功率有效的信号，它把压缩的大量数据扩展到地面发射机的宽的带宽上，以使宽带功率有效的信号具有3到8dB的编码增益；把宽带功率有效的信号从地面发射机发射到主卫星；从该卫星再发射宽带功率有效的信号；用地面天线接收宽带功率有效的信号；为从主卫星再发射的宽带功率有效的信号提供地面天线增益；以及禁止与从主卫星发射的信号无关的、从至少两对相邻卫星发射的信号。

前面方法的一个有利实施例出现在当第七禁止步骤进一步包括下列步骤时：在地面天线上在中心反射体和两个侧端反射体之间提供隙缝，其中隙缝宽度和两个侧端反射体宽度和至少两对相邻卫星的正常角间距相匹配。

用于从地面发射机经过一个卫星星群发送视频信号到地面天线的有利的方法，该卫星星群包括一个中心卫星和多个离中心卫星以相对于地面天线的正常角间距间隔开的卫星，该方法包括以下步骤：把视频信号变换为大量数字数据；压缩该大量数字数据，以构成压缩的大量数字数据；把压缩的大量数字数据调制成带宽功率有效的信号，它把压缩的大量数字数据扩展到地面发射机的宽的带宽上，以使宽带功率有效的信号具有3到8dB的编码增益；把宽带功率有效的信号从地面发射机发射到主卫星；从主卫星再发射宽带功率有效的信号；用地面天线接收宽带功率有效的信号；用地面天线的中心反射体增强从中心卫星发送的宽带功率有效的信号；藉在接收天线上在中心反射体和两个侧端反射体中的每个侧端反射体之间设置隙缝，禁止从多个卫星发送的干扰信号；以及选择隙缝宽度和两个侧端反射体宽度以使来自射到中心反射体的干扰信号的能量抵消掉来自射到两个侧端反射体的干扰信号的能量。

用于从地面发射机经过一个卫星星群发送视频信号到地面天线的有利的方法，该卫星星群包括至少一个中心卫星，离中心卫星以一个相对于地面天线的第一角度间距间隔开的第一相邻卫星，离中心卫星以等于第一角度间距两倍的第二角度间距间隔开的第二相邻卫星，以及离中心卫星以等于第一角度间距三倍的第三角度间距间隔开的第三相邻卫星，该方法包括以下步骤：把视频信号变换为大量数字数据；压缩该大量数字数据，以构成压缩的大量数字数据；把压缩的大量数字数据调制成宽带功率有效的信号，它把压缩的大量数字数据扩展到地面发射机的宽的带宽上，以使宽带功率有效的信号包含3到8dB的编码增益；把宽带功率有效的信号从地面发射机发射到卫星星群；从卫星星群再发射宽带功率有效的信号；用地面天线接收来自卫星星群的宽带信号；用地面天线的中心反射体增强从中心卫星发送的宽带信号；以及抵消来自第一、第二和第三相邻卫星的干扰信号，藉助于步骤：(i)在地面天线中的中心反射体和两个侧端反射体中的每个侧端反射体之间设置隙缝；和选择相对于侧端反射体东-西尺寸的主反射体东-西尺寸，以使得射到主反射体的干扰信号的能量以射到侧端反射体的干扰信号的能量抵消。

用于从地面发射机经过一个卫星星群发送视频信号到地面天线的有利的方法，该卫星星群包括至少一个中心卫星，离中心卫星以一个相对于地面天线的第一角度间距间隔开的第一相邻卫星，离中心卫星以等于第一角度间距两倍的第二角度间距间隔开的第二相邻卫星，以及离中心卫星以等于第一角度间距三倍的第三角度间距间隔开的第三相邻卫星，该方法包括以下步骤：把视频信号变换为大量数字数据；压缩该大量数字数据，以构成压缩的大量数字数据；把压缩的大量数字数据调制成宽带功率有效的信号，它把压缩的大量数字数据扩展到地面发射机的宽的带宽上，以使宽带功率有效的信号包含3到8dB的编码增益；把宽带功率有效的信号从地面发射机发射到卫星星群；从卫星星群的每个卫星再发射宽带功率有效的信号；用地面天线接收宽带功率有效的信号，用地面天线的中心反射体增强从中心卫星发送的主要的宽带功率有效的信号；抵消来自第一相邻卫星的第一干扰信号，藉助于以下步骤：在地面天线中的中心反射体和两个侧端反射体中的每个侧端反射体之间设置隙缝；选择相对于侧端反射体东-西尺寸的主反射体东-西尺寸，以使得射到主反射体的第一干扰信号的能量抵消射到侧端反射体的第一干扰信号的能量；和抵消来自第二相邻卫星的第二干扰信号，藉助于选择相对于侧端反射体面积的主反射体面积，以使得射到主反射体的第二干扰信号的能量以射到侧端反射体的第二干扰信号的能量抵消而不改变在第八步骤中对第一干扰信号的抵消；以及抵消来自第三相邻卫星的第三干扰信号，藉助于选择侧端反射体的南-北尺寸，以使得射到主反射体的第三干扰信号的能量以射到侧端反射体的第三干扰信号的能量抵消而不改变在第八或第九步骤中对第二或第一干扰信号的抵消。

用于从地面发射机经过卫星星群内的一个主卫星发送视频信号到地面天线的有利的系统，包括：地面发射机，它包括：(i)把视频信号变换为数字信号的模拟-数字转换器；(ii)连接到模拟-数字转换器的数据压缩器，用于压缩数字信号以构成压缩的数字信号；(iii)连接到数据压缩器的宽带调制器，用于把压缩的数字信号调制成宽带模拟成形移频键控(SFSK)信号，它包含3到8dB的编码增益；(iv)连接到宽带调制器的卫星发射机，用于输出宽带RF信号；以及(v)卫星天线，用于以这样的功率电平把宽带RF信号辐射到主卫星，以使得当宽带RF信号被主卫星再发射和到达地球表面时宽带RF信号的功率电平处在对卫星传输地面电平的FCC限制以下；地面天线，具有的直径使得该地面天线的波束宽度包容了卫星星群中不止是主卫星而是更多个卫星，用于接收宽带RF信号和输出所接收的信号；连接到地面天线的宽带解调器，用于把接收的信号解调成接收的压缩的数字信号；连接到宽带解调器的数据解压器，用于把接收的压缩的数字信号变换成接收的数字信号；以及连接到数据解压器的数字-模拟转换器，用于把接收的数字信号变换成接收的视频信号。

前面系统的有利的实施例出现在当地面天线进一步包括以下部件时：中心反射体；第一侧端反射体；第二侧端反射体；在中心反射体和第一侧端反射体之间的第一隙缝；和在中心反射体和第二侧端反射体之间的第二隙缝，其中第一和第二隙缝产生至少两个在接收能量上的零点，该两个零点禁止卫星星群中的至少两对相邻卫星所发送的信号。

前面系统的有利的实施例出现在中心反射体具有第一抛物反射面和第一与第二侧端反射体具有第二抛物反射面时。

前面系统的有利的实施例出现在当地面天线在中心反射体和第一与第二侧端反射体之间进一步包括夫累涅尔台阶时。

前面系统的有利的实施例出现在当确定第一抛物反射面的第一抛物线具有的第一焦距短于确定第二抛物反射面的第二抛物线的第二焦距时。

前面系统的有利的实施例出现在当地面天线进一步包括馈电喇叭时，其中第一和第二隙缝处在馈电喇叭接收来自中心卫星的信号的被遮挡的区域。

前面系统的有利的实施例出现在中心反射体宽度在南-北或垂直尺寸上小于第一和第二边缘反射体时。

前面系统的有利的实施例出现在第一和第二侧端段在物理上和主段是分开的时。

用于接收通过卫星以宽带功率有效的信号广播到地面天线的视频信号的有利的接收机，包括：连接到地面天线的宽带解调器，用于解调从地面天线输出的接收的宽带功率有效的信号，接收的宽带功率有效的信号包含3到8dB的编码增益，及宽带解调器把接收的宽带功率有效的信号变换成接收的压缩的数字信号；连接到宽带解调器的数据解压器，用于把接收的压缩的数字信号解压成接收的数字信号；以及连接到数据解压器的数字-模拟转换器，用于把接收的数字信号变换成类似于视频信号的信号。

用于接收通过卫星星群广播到地面用户的宽带功率有效的信号的地面站，包括：接收从卫星星群广播的宽带RF信号的地面天线，它输出接收的宽带功率有效的信号，它具有的直径使得该地面天线的波束宽度包容了卫星星群中的目标卫星以及卫星星群中与目标卫星相邻的至少两对卫星；连接到地面天线的宽带解调器，用于把从地面天线输出的接收的宽带功率有效的信号解调成接收的压缩的数字信号；连接到宽带解调器的数据解压器，用于把接收的压缩的数字信号解压成接收的数字信号；以及连接到数据解压器的数字-模拟转换器，用于把接收的数字信号变换成类似于由卫星广播的视频信号的信号。

用于接收通过卫星星群广播到地面用户的宽带功率有效的信号的地面站，包括：接收从卫星星群广播的宽带功率有效的RF信号的地面天线，它输出接收的成形移频键信号(SFSK)，它具有的直径使得该地面天线的波束宽度包容了卫星星群中的目标卫星以及卫星星群中与目标卫星相邻的至少两对卫星；连接到地面天线的成形移频键控(SFSK)解调器，用于把从地面天线输出的接收的SFSK信号解调成接收的压缩的数字信号，其中接收的SFSK信号包含3到8dB的编码增益；连接到SFSK解调器的数据解压器，用于把接收的压缩的数字信号解压成接收的数字信号；以及连接到数据解压器的数字-模拟转换器，用于把接收的数字信号变换成类似于从卫星广播的视频信号的信号。

用于接收从卫星星群中的主卫星以宽带功率有效的RF信号广播的电视信号的地面站，该卫星星群包括离主卫星以相对于地面站的正常的角度间距间隔开的至少两对靠近主卫星的相邻卫星，该地面站包括：接收宽带功率有效的RF信号的地面天线，它输出接收的信号，它具有的直径使得该地面天线的波束宽度包容了主卫星和至少两对相邻卫星；连接到地面天线的宽带解调器，用于把接收的信号解调成接收的压缩的数字信号；其中接收的信号包含3到8dB的编码增益；连接到宽带解调器的数据解压器，用于把接收的压缩的数字信号变换成接收的数字信号；以及连接到数据解压器的数字-模拟转换器，用于把接收的数字信号变换成接收的电视信号。

前面地面站的有利的实施例出现在地面天线进一步包括以下部件时：中心反射体；第一侧端反射体；第二侧端反射体；在中心反射体和第一侧端反射体之间的第一隙缝；在中心反射体和第二侧端反射体之间的第二隙缝，其中第一和第二隙缝产生至少两个在接收能量上的零点，该两个零点禁止从至少两对相邻卫星广播的信号。

前面地面站的有利的实施例出现在中心反射体具有第一抛物反射面和第一与第二侧端反射体具有第二抛物反射面时。

前面地面站的有利的实施例出现在地面天线在中心反射体和第一与第二侧端反射体之间进一步包括夫累涅尔台阶时。

前面地面站的有利的实施例出现在确定第一抛物反射面的第一抛物线具有的第一焦距短于确定第二抛物反射面的第二抛物线的第二焦距时。

前面地面站的有利的实施例出现在确定第一抛物反射面的第一抛物线具有第一焦距、而它不同于确定第二抛物反射面的第二抛物线的第二焦距时。

前面地面站的有利的实施例出现在地面天线进一步包括馈电喇叭时，其中第一和第二隙缝处在馈电喇叭接收来自中心卫星的信号的被遮挡的区域。

前面地面站的有利的实施例出现在中心反射体宽度在南-北或垂直尺寸上小于第一和第二边缘反射体时。

前面地面站的有利的实施例出现在第一和第二侧端段在物理上和主段是分开的时。

用于接收通过在卫星星群内的主卫星以宽带功率有效的RF信号广播到地面用户的视频信号的地面站，该卫星星群包括至少两对与主卫星相邻的以相对于地面用户的正常角度间距间隔开的卫星，该地面站包括：接收宽带功率有效的RF信号和输出接收的信号的地面天线，它包括不规则成形的轮廓，以对于从主卫星来的信号提供正常增益和对于从至少两对卫星来的信号提供低增益的零点，其中低增益零点阻止从至少两对卫星来的信号干扰从主卫星发射的信号；连接到地面天线的成形移频键控(SFSK)解调器，用于把接收的信号解调成接收的压缩的数字信号；连接到SFSK解调器的数据解压器，用于把接收的压缩的数字信号变换成接收的数字信号；以及连接到数据解压器的数字-模拟转换器，用于把接收的数字信号变换为供用户使用的接收的视频信号。

用于再发射信号给地面天线的在卫星星群内的卫星，该地面天线具有的直径使得该地面天线的波束宽度包容了在卫星星群内的该卫星及其它卫星，该卫星包括：接收由地面发射机发射的成形移频键控(SFSK)信号的卫星接收机，该SFSK信号包含3到8dB的编码增益；连接到卫星接收机的卫星发射机，用于再发射SFSK信号；以及卫星天线，它以这样的功率电平辐射宽带RF信号，以使得当宽带RF信号到达地球表面时，该宽带RF信号处在FCC对卫星辐射功率在地面的电平的限制以下。

用于发射C-波段信号到地面天线的地球同步卫星星群内的一个地球同步卫星，该地面天线具有的直径使得该地面天线的波束宽度包容了该地球同步卫星以及也正在发射C-波段信号的卫星星群内的其它地球同步卫星，该卫星包括：接收来自地面发射机的宽带功率有效的RF信号的卫星接收机，该宽带功率有效的RF信号包含3到8dB的编码增益；连接到卫星接收机的卫星发射机，用于输出在C-波段频率上的宽带功率有效的RF信号；以及卫星天线，用于以等于或小于3dBEIRP的功率电平辐射宽带功率有效的RF信号。

用于发射Ku-波段信号到地面天线的地球同步卫星星群内的一个地球同步卫星，该地面天线具有的直径使得该地面天线的波束宽度包容了该地球同步卫星以及也正在发射Ku-波段信号的卫星星群内的其它地球同步卫星，该卫星包括：接收来自地面发射机的宽带功率有效的RF信号的卫星接收机，该宽带功率有效的RF信号包含3到8dB的编码增益；连接到卫星接收机的卫星发射机，用于输出在Ku-波段频率上的宽带功率有效的RF信号；以及卫星天线，用于以等于或小于48dB EIRP的功率电平辐射宽带功率有效的RF信号。

用于发射电视信号到用来广播回到地球上地面天线的卫星星群内的一个卫星的设备，该设备包括：模拟-数字转换器，用于把电视信号变换为数字电视信号；连接到模拟-数字转换器的数据压缩器，用于把数字电视信号压缩为压缩的数字信号；调制器，用于把压缩的数字信号调制成宽带功率有效的信号，它包含3到8dB的编码增益；连接到调制器的RF发射机，它以这样的RF功率电平发射宽带功率有效的信号到卫星，以使得当宽带功率有效的信号从卫星再发射和到达地球时，该宽带功率有效的信号处在FCC对卫星辐射在地面电平的限制以下。

前面设备的有利实施例出现在RF发射机以这样的功率电平发射宽带功率有效的信号到地球同步卫星、以使得该地球同步卫星在C-波段频率以等于或小于36dB EIRP的功率电平再发射宽带功率有效的信号时。

前面设备的有利的实施例出现在RF发射机以这样的功率电平发射宽带功率有效的信号到地球同步卫星、以使得该地球同步卫星在Ku-波段频率以等于或小于48dB EIRP的功率电平再发射宽带功率有效的信号时。

                    与本发明的关系

对于可供使用的电视信道数的小量减少的地面天线表面积的减小明显地超过可能的电视信道数的任何减小。事实上，此处所描述的和美国专利申请No.08/259,980中所描述的数字电视系统提供的数字电视信道比当前模拟电视系统多。例如，对于数字电视，用现有的TVRO碟形天线可容纳每个转发器8-12信道，而用小天线可容纳每个转发器3-4信道。这就导致了可供使用的信道数从432个增加到约为1296-1728(3到4×18×24)个。最大可能的信道数约为3456-5184(8到12×28×24)个。因此，在提供天线尺寸减小的同时，将为观众提供可供使用的信道数的增加。这样，对于在较少可能的信道的天线尺寸的这种减小的花费实际上观众决不会感觉出来。

虽然此处描述的和美国专利申请08/259,980中所描述的调制和压缩技术是为上述小接收天线设计的，但在现有C-波段卫星广播时所形成的信号将很容易地由更大的更灵敏的天线、特别是现有3米TVRO抛物面碟形天线来接收。这些天线不会遇到接收来自相邻卫星的干扰信号的问题，因为它们具有更加定向的接收方向图使它一次只包容一个C-波段卫星。这些大天线将简单地具有比设计系统时的小天线给出的更大的信噪比(SNR)以供余量使用。因此，本发明提供了适配器模块，用于把数字电视信号变换成TV准备妥当的信号和用于在模拟电视和数字电视之间进行切换以便可接收这两种类型的电视信号。结果是有可能从模拟C-波段电视到数字C-波段电视的平稳过渡，而不需要用户拆除他们当前的系统。

在美国专利申请No.08/259,980中所描述的发明提供了用于发射数字电视信号的独特格式，它可用上述小天线接收或用现有的TVRO碟形天线接收。由现有的C-波段卫星发射的数字TV广播RF信号D的格式是最小偏移键控(MSK)信号，也称为成形频移键控(SFSK)信号，以载频fc为中心和具有32MHz的带宽。载波频率处在3.75GHz和4.25GHz之间。每个C-波段卫星包括多个转发器；有些卫星有多到24个转发器(2种极化，每种极化12个)，因此每个转发器以不同的载频发射，以防止与卫星上的相邻转发器发生干扰。每个转发器以唯一的载频和2种极化中的一种极化通过使用高到36MHz的宽带发射其MSK信号，该带宽并不和该C-波段卫星的其它转发器重叠。每个信号的数据速率处在36Mb/s以下。因此，来自每个转发器的信号载送2-12个压缩的数字电视时域统计复用(TDM)信道。数字电视信号藉使用熟知的视频压缩技术，例如MPEG-1或MPEG-2被压缩。最低的信道数适合于从C-波段卫星星群的最低功率的转发器发射到以上所述的和美国专利申请No.08/259,980中所述的新的卫星接收天线的信号，此专利申请的描述在此引用以供参考，而最大的信道数适合于由最高功率的转发器发射到现有的大的TVRO碟形天线的信号。

图16描绘了本发明的一个实施例，它包括室外单元2和室内单元4.室外单元包括所有的现有设备，即现有的TVRO卫星天线1，操纵控制器6，极化选择器3，低噪声放大器(LNA)5，块转换器9和控制分离器7。

射到抛物面碟形天线的来自同一卫星的两个不同的RF信号，一个信号具有一种极化，及另一个信号具有与第一种极化正交的一种极化。例如，如果卫星发射圆极化信号，那么RF信号或者是左旋圆(LHC)极化或者是右旋圆(RHC)极化。如果卫星发射线极化信号，那么RF信号或者是垂直极化或者是水平极化。大多数美国C-波段模拟TV信号是线极化的，而许多海外系统藉使用圆极发射信号。无论哪一种类型的极化都可容易地被包容在本发明中。

为接收想要的RF信号，位于馈电喇叭中的振子天线通常在用于接收垂直极化信号的位置和用于接收水平极化信号的位置之间旋转。极化选择器3接受来自室内单元4的控制信号，它使得极化选择器3旋转振子天线(图上未示出)以输出想要的RF信号A。替换地，可在馈电喇叭中安装两个振子(图上未示出)，并可使用电子的或机械的开关来选择想要的极化。

由于极化选择器3的作用，极化的RF信号B被输出到LNA5，它放大RF信号B。放大的RF信号C然后被输出到块转换器9，它把RF发送的信号变换成中频(IF)。块转换器9然后输出中频信号D到控制分离器7，它把来自室内单元2的控制信号(E和F)与去到室内单元4的IF信号D分离开，送到操纵控制器6(控制信号F)和送到极化选择器3(控制信号E)。控制分离器7然后输出中频信号D到同轴电缆8，同轴电缆8包括附加同轴电缆或附加双线以便载送控制信号E和F。

                    适配器模块

如图16所示，室内单元4包括按照本发明的适配器模块11；现有的控制器13，它包括信道选择、极化选择和天线操纵的功能；现有的译码器17；现有的电视机15和按照本发明的遥控器19。适配器模块11接受来自控制分离器7的中频信号D。适配器模块11以两种模式中的一种模式即模拟接收模式或数字接收模式工作。

在模拟接收模式，适配器模块11把IF信号D传送到控制器13，它输出所选择的模拟TV信道G到译码器17。译码器17然后完成所有必要的功能，把接受的信号G变换成电视准备妥当的格式化的信号H，例如，译码器17对信号G解密。信号H是处在VHF波段的信道3或信道4，或者处在基带。译码器17然后输出TV-准备妥当的信号H到适配器模块11，它在模拟接收模式下仅仅是把信号H作为信号I传送到电视机15。

本发明的遥控器19允许用户选择电视信道，或否则控制现有的模拟TV系统。当用户在模拟接收模式下选择一个模拟信道时，遥控器19输出一红外(IR)信号L(或等效的信号)，它同时被发送到适配器模块11和控制器13。如图19所示，IR接收机31(图17)在适配器模块11的前面41有一个区域42用来接收IR信号L。

在模拟接收模式，适配器模块11略去IR信号L，及控制器13完成想要的功能，例如，调谐信道选择器到想要的信道。替换地，适配器模块11能够把IR信号L传送到控制器13，它简化了用户进行的系统操作。

另外，如果控制器13需要改变极化或操纵天线1，那么控制器13输出控制信号(E和F)到适配器模块11，它把这些信号(E和F)经过同轴电缆8传送到室外单元2。

在数字接收模式，适配器模块11完成所有的功能，把IF信号D变换成TV准备妥当的信号I，并输出此信号I到电视机15。适配器模块11还接收来自遥控器19的IR信号L，该信号L包含用户指定的信息。根据此信息，适配器模块11输出所需要的控制信号E和F来改变极化或操纵天线1。

图17描绘了适配器模块11内的功能模块的方框图，以及它到现有设备的连接。适配器模块11通过同轴电缆8接受来自室外单元2的IF信号D。适配器模块11还通过同样的同轴电缆8发送操纵控制信号F和极化选择信号E到室外单元2，该同轴电缆8可以有附加引线或是在电缆内的同轴电缆。

在模拟接收模式，适配器从现有的控制器13接受极化选择信号E和操纵控制信号F，并把这些信号(E和F)传送到室外单元2，如上所述。适配器模块11在模拟接收模式时还把IF信号D传送到控制器13。现有的译码器17然后把TV准备妥当信号H返回送到适配器模块11，它在模拟接收模式时把TV准备妥当信号H传送到电视机15。

                    同轴开关

适配器11具有开关装置40(图18)，它控制适配器11的工作，即开关调整位置确定适配器11工作在哪一个工作模式下。开关调整位置可以是手动开关40，如图18所示，或通过IR遥控器19发送到适配器11的用户特定命令，该遥控器19发送IR信号L到适配器11。事实上，两种开关都可被用来提供完全的灵活性给用户。控制单元然后通过控制信号x来控制开关21的位置。

一旦开关调整位置被设定，同轴开关21就确定信号是流进适配器11还是从适配器11流出。同轴开关21是熟知的器件，因此其工作不需要在此加以详细描述。在模拟接收模式，同轴开关21把来自同轴电缆8的IF信号D耦合传送到控制器13，及通过同轴电缆8把来自控制器13的控制信号E和F耦合到室外单元2。在数字接收模式，同轴开关把来自同轴电缆8的IF信号D耦合到可调谐的解调器23，及通过同轴电缆8把来自控制单元29的控制信号E和F耦合到室外单元2。

对于第一实施方案的可能的替换例是缓冲放大器，从第一同轴输入端允许输入信号同时去到模拟和数字路径。

                    可调谐的解调器

适配器还包括可调谐的解调器，它在数字接收模式时解调以由控制单元29通过信号M规定的载频的数字IF信号D。由C-波段卫星发射的数字TV广播RF信号D是以上描述的MSK信号，中心为载频fc在3.75和4.25GHz之间，并具有32MHz的带宽。每个C-波段卫星包括多个转发器，有些卫星有多到24个转发器，因此每个转发器以不同的载频和两种极化中的一种极化发射，以防止和卫星上的相邻转发器发生干扰。每个转发器以唯一的载频通过使用高到32MHz的带宽发射其MSK信号，该带宽并不和该C-波段卫星上的其它转发器重叠。每个信号的数据速率处在36Mb/S以下。因此，来自每个转发器发的信号载送2-12个压缩的数字电视时域调制(TDM)信道。

来自控制单元29的控制信号M确定可调谐解调器23的载频。解调MSK信号是熟知的，因此不再有必要在此作进一步描述。一旦载频通过控制信号M被加以规定，可调谐解调器输出藉使用MSK调制被调制在载波上的比特序列J。

对于每个转发器，被调制在载波上的比特序列J包含数据管理信道(DMC)，它说明了有关数字C-波段电视系统提供所有内容的节目信息。例如，DMC包含有关可提供的每个信道的信息，甚至是其它转发器或其它卫星，或在同一转发器上使用其它极化正在进行广播的信道。DMC也包含当前在所有信道上播送的节目，以及在不久的将来的某个时间在可提供给用户的所有信道上播送的所有节目。因此DMC对于每个转发器是相同的。在每个转发器上提供DMC允许用户看到可提供的节目表，而不用再调谐天线或操纵天线对准其它卫星。另外，接收机可再调谐到新的信道，而不需要观众的输入。

DMC包括正在发射每个信道的卫星，所使用的极化，所使用的转发器，以及对于每个信道的时隙分配或比特帧分配。这就允许由系统经营者动态地再分配这些参量。例如，系统经营者可能希望再分配特定的体育信道到非体育节目时隙，每当播放体育谈话节目而不是体育比赛时。体育节目由于其高度运动的内容不能像电影那样充分压缩，因此它们比其它信道占用更多的系统资源。所以，在数字系统中系统经营者可能希望为体育节目分配特定的信道，以防止卫星转发器过载。例如，可以对于每Y个信道分配一定比例的x个体育信道(x＜Y)，以保持每个转发器的最大的比特速率。然而，即使专供体育节目用的信道也不总是载送需要较高比特速率，即体育比赛的节目。所以，为保持有效的使用，可能希望只分配实际载送体育比赛的信道给较高比特速率信道分配。事实上，这就允许广播工作者为较高质量的节目(例如“超级碗”(美式足球总决赛)或在定级别周的期间内的将来的电影)选择支付额外费用。DMC允许系统经营者在动态地包容这些有关内容方面的完全灵活性，使得这样改变对观众是透明的。

                    信道选择器

解调的比特序列J然后被提供给信道选择器25，它接收由用户通过遥控器19规定的信道。信道选择器输出用户选择的信道K到解密和FEC单元27，并输出DMCU到控制单元29。

信道选择器把时域复用压缩的数字电视信道多路分离成单个的电视信道(2-12)和DMC。信道藉使用统计多路复用而被复用，这是熟知的技术，因此在此不需要加以详细描述。

                解密和前向纠错(FEC)

由信道选择器25输出的用户指定的信道K被提供到解密和前向纠错(FEC)单元27，它对所选择的信道K完成解密和前向纠错(FEC)。所使用的解密算法可随应用而改变，且仅为完整性而被示出。信道加密允许系统对未为特定信道付费的观众加锁，而提供该信道给已为该特定信道付费的观众。例如，可对按次付费的信道加密，然后把解密代码送到已付费的每个用户。所使用的FEC算法也可随应用而改变，且仅为完整性而被示出。所需要的最小容量为约10^-4的误码率是可纠错的。这个比率由对于压缩的电视信号可接受的误码率来确定，而压缩的电视信号对误码是很敏感的。因为在压缩的电视信号中的每个比特都包含了重要的信息量，所以压缩的电视信号的质量，比起模拟信道来说，随增加的误码率急剧下降。超过此限值的误码率会导致系统失效，即，不在电视信号上出现显著的人工产物就不能恢复接收的信号。存在着提供带有合理的开销比率的必要容量的算法。相应的编码器和译码器也是可供使用的。所形成的纠正的和解密的并压缩的数字电视信号Q然后由解密和FEC单元27输出到信道扩展器20。

                    信道扩展器

然后信道扩展器藉使用无论哪种被用来压缩信号的算法来完成对压缩的数字电视信号Q的必要的解压。例如，如果电视信号是藉使用MPEG-1或MPEG-2压缩技术而被压缩的，则该信道扩展器20就完成该过程的逆过程。对于MPEG-1或MPEG-2完成此功能的译码器是熟知的，所以，在此不需要它们如何工作的细节。信道扩展器然后输出被恢复的数字电视信号。

                    图象组合器

由于本发明的系统是数字电视系统，所以该系统具有在供用户观看的数字电视上迭加上文本消息的能力。一个实例是出现在屏幕底部的文本消息。另一个实例是出现在屏幕角上的文本消息。为提供这种能力，本发明包括图象组合器22，它把由控制单元29输出的文本消息O组合到字幕产生器24，并由它产生重叠信号P。该重叠信号P然后在图象组合器22中与数字电视信号R相组合，以构成复合的数字视频信号S。图象组合器和字幕产生器是熟知的，因此在此不需要提供更进一步的细节。一种可能的有效率的选项可以是把字幕产生器作为信道扩展器软件的组成部分引入。

                数字-模拟转换器

本发明提供标准的数字-模拟(D/A)转换器26，把由图象组合器输出的数字视频信号S变换成模拟的电视-准备妥当的信号T。由于本发明采用了标准的D/A转换器，所以此处不需要提供进一步的细节。

                    分路器

本发明采用了标准的分路器28或缓冲器，以提供从模拟TV系统来的TV-准备妥当信号H或从数字TV系统来的TV-准备妥当信号T给电视机15。如果观众选择模拟电视接收模式，那么适配器11将不提供来自D/A转换器26的信号，而译码器17将输出信号H，它不加改变地传送到电视机15。如果观众选择数字电视接收模式，那么适配器输出来自D/A转换器26的信号T。由于IF信号D在数字接收模式时未被提供到控制器13，所以从译码器17不应当输出信号H。然而，如果由于现有模拟设备的特定实现而使该信号H包含了不需要的噪声，那么可在适配器上提供电源插头33(图19)，而现有模拟设备的电源插头33可连接到适配器上。这样，当用户选择数字接收模式时，适配器模块11可简单地关掉供到模拟电视系统的电源，藉此，阻止噪声出现在通常出现信号H的分路器28上。

                        控制单元

本发明提供了遥控器19，它允许观众选择模拟或数字接收以及想要的信道。因为观众并不在乎知道有关每个信道的极化或其它细节，所以一旦观众选择一个信道观看，控制单元29就输出想要的极化选择信号E，想要的天线操纵信号F，转发器选择信号M和信道选择信号N。这种能力允许系统广播工作者改变系统的这些细节的任何部分(也许除了卫星以外)而不通知观众，因为这些改变将是透明的。重新操纵天线直到天线操纵到适当的位置将花费几秒钟，这将造成出现在屏幕上的信号损失。因此，这种变化就会呈现给观众。

体育节目比起电影常常需要每秒更多的比特。因此，负责把信道分配给特定转发器的系统控制器可改变体育节目和其它节目的混合，以保持以动态方式对带宽的有效使用，所有这些对观众是透明的。事实上，系统能够自动地确定当前的混合是低效率的，并把这种混合修正为一种效率高的混合，这一过程对观众是透明的。由于广播者为发射的每比特信息付费，所以任何广播系统必须注意使用发送的容量以使容量不在一个转发器中被浪费和在另一个转发器里受限制。本发明会允许这样的动态修改资源分配，藉此保持系统花费尽可能地低。

这种灵活性会允许相对较快地转换到数字电视。例如，系统会提供最初每个转发器6到10个数字信道，快速地把有线和TVRO转换到数字，接着返回到3到4个信道，以适应小天线和更多的卫星。

为了提供完全的灵活性，本发明的控制单元29包括一个存储器，用来存储对于可供使用的每个数字电视信道的缺省值。例如，下面的表VII提供了可能存储在控制单元中的内容的例子。

节目信道名称*

卫星

极化

转发器频率

比特分配

续53页表格

3″Net 1″	银河系I	垂直	3.7GHz	1
					4″Net 2″	银河系I	水平	3.718GHz	2
5″Net 3″	银河系II	垂直	3.736GHz	3
					6″Net 4″	先锋	垂直	4.17GHz	7

                            表VII

*名称“Net1”，“Net2”，……打算用来指定网络的大众化名字。另外，对于比如说两周内按每半个小时的节目说明也会被存储，例如“蓝精灵的故事”，“米老鼠去聚会”等等。

起初，控制单元29用系统预计分配每个信道的缺省值来安排节目。当适配器模块11被第一次接通电源并被调谐到特定的数字电视信道时控制单元29输出存储在其缺省值库中的该信道的参量。由于数据管理信道(DMC)在每个转发器上被发送，所以适配器模块11一接收到任何信号就将接收到DMC。当适配器模块11接收DMC时，它就更新其缺省值库，使得任何改变立刻都被包容了。因此，当观众后来再调谐到不同的信道、或开始信道漫游时，模块将完成必要的控制以确保把观众所选择的信道输出到电视机15，即使该信道已从其缺省值移开。在最坏的情况下，当第一次接通适配器模块时，观众可能会遇到一个短暂的延时，虽然适配器模块根据所接收到的当前DMC更新了缺省值。然而，如果电视机也在同时被接通电源，那么在电视图象第一次出现之前适配器模块将容易地完成其对缺省值库的修改。

存储在适配器模块中的库包含可供使用的信道和不久将来的节目的表。由于这些数据已被存储，所以用户可随时调用这些数据，也可以管理它们。例如，用户建立数据子集，代表他通常只观看的那些信道。这允许用户快速扫视他喜爱的具有感兴趣的节目的信道。用户还能建立代表各种信道类型的数据集，例如，体育，喜剧，网络等，使得他可快速扫视这些信道的内容。这样，适配器模块包括了用户可修改的存储器，使用户能建立这些信道表，即数据子集。

例如，100Kb/s的数据速率可容易地包容在全部400个左右信道以1/2小时递增的约两周的节目。对于每1/2小时间隙的两句话的说明可容易地被包括在其中。然而，通过遥控器，用户可提取信道表，从表中选择或去除信道，并把所形成的表以一个名字，例如Bruce表，存储到存储器中。每次他希望仔细阅该表时，他可通过遥控器调用他所存的表。用户可以以最常观看的、按类别的、按字母的(即大众化名字)次序或任何次序来指定信道。在控制单元29中，存储器以RAM形式或用户可修改的存储器形式被提供。用户的表可简单地作为文本从控制器输出，或重叠在所观看的无论什么图象上。这允许用户快速扫视他的选择，而不是像在当前的系统那样等待信息进行滚动。

                        显示器

本发明提供一种显示器，其上可把简单的信息，诸如正在工作的哪种模式和正在输出哪个信道等，发送给用户。例如，在模拟模式时在当前设备上多半显示正在观看的信道。在数字模式时，这种信息必须提供给用户。另外，用户可能希望知道设备当前被设置在哪个接收模式。

本发明使用了在适配器模块11的前面板41上的发光二极管(LED)43，以显示表明系统正在以数字电视模式工作。另一个LED44显示表明系统正在以模拟电视模式工作。第三个LED显示系统电源。数字显示器46显示了由适配器模块输出的数字电视信道。该显示器46包含至少三个字符位置，允许显示多到1000个信道。第四个LED可允许要被显示的10000个信道。

                红外(IR)接收器和发射器

本发明提供红外遥控器19，用于发送用户选择到系统。红外(IR)接收器31接收IR信号L并把它变换成电信号W，IR接收器31把电信号输出到控制单元29。IR发送器可被用来发送来自用户的命令，以便来修改信道和以用户规定的名字来存储/调用存储器中新的表。

                适配器模块机械设计

适配器模块11被装在单个机箱内。图18描绘了适配器模块11。适配器模块11的后面板包含同轴输入端34，用于接受来自室外单元2的RF信号D。另一个同轴输入端35被提供来用于接受来自译码器17的TV准备妥当信号H。第三个同轴输入端37被提供来用于接受来自控制器13的控制信号(E和F)。

提供了一个同轴输出端用来输出控制信号(E和F)到室外单元2。还提供了两个其它的同轴输出端，一个同轴输出端38用来连接到电视机15，和另一个用来把IF信号D耦合到控制器13。

在适配器模块顶部上的手动开关40允许用户从模拟TV模式手动切换到数字TV模式，或反过来。在适配器模块11的侧面装有冷却风扇32，图18只描绘了其中的一侧。电源插头33被提供来允许用户插入现有的模拟变换器，以使得当必要时可由适配器模块把电源从该变换器处去掉。

                        系统信号

下面在表VIII中列出了系统中所规定的每个信号，连同它们的相应的说明

信号	说明
		A.	由现有的天线1输出，它是模拟TV RF信号或新的数字TV RF信号，它们是由TVRO天线1所对准的C-波段卫星上的所有转发器广播的。这个信号包含垂直极化和水平极化的RF信号。
B.	由现有的极化选择器单元3输出，它选择由TVRO天线1对准的C-波段卫星上的所有转发器发射的垂直的或水平的极化。
		C.	由LNA5输出的信号B的放大后的型式。
D.	信号C从RF信号被变换成中频。
		E.	由现有系统提供的极化选择控制信号，以选择垂直的或水平的极化信号。在数字接收模式时，如果需要选择垂直或水平极化的信号，也从控制单元29发送。
F.	由现有系统提供的操纵控制信号，以操纵TVRO天线1对准特定卫星。在数字接收模式时，如果需要操纵TVRO天线1对准想要的卫星，也从控制单元29发送。
		G.	从控制器13来送到译码器17的信号。(非本发明的部分)
H.	来自译码器17打算给电视机15的模拟TV准备妥当的信号。
		I.	来自分路器28的以NTSC格式的模拟或数字

续56页表格

	TV准备妥当的信号。
		J.	来自可调谐的解调器23的解调的比特序列，它包含在特定卫星的一个转发器上发射的全部比特序列。这就包含了DMC以及统计地复用在一起的2-12个TDM压缩的数字电视信道。
K.	信道选择器25输出的单个压缩的数字电视信道。
		L.	遥控器19输出的IR信号，该信号包含给控制单元29的用户命令。
M.	控制单元29输出的控制信号，以选择TVRO对准的卫星上的特定转发器。
		N.	控制单元29输出的控制信号，以选择在所选择的转发器上可提供的、用户通过遥控器19指定的特定信道。
O.	控制单元29输出的文本消息，用于重叠到在电视屏幕上所显示的视频上。
		P.	根据从控制单元29发送的文本消息O，由字幕产生器24输出的字幕。
Q.	由解密和FEC单元27输出的压缩的解密的纠错的数字电视信号。
		R.	信道扩展器20输出的恢复的数字电视信号。
S.	数字电视信号R与由字幕产生器24产生的字幕P的组合。
		T.	在数字接收模式时由D/A转换器输出的TV准备妥当信号。
U.	由信道选择器25输出的送到控制单元29的数据管理信道(DMC)。DMC包含有关数字电视广播系统提供所有内容的节目信息。例如，DMC包含有关可提供的每个信道的信息，甚至是其它转发器或其它卫星或在同一转发器上使用其它极化正在进行广播的信道。DMC也包

续57页表格

	含当前在所有信道上播送的节目，以及在将来的某个时间在可提供给用户的所有信道上播送的所有节目。DMC对于每个转发器是相同的。
		V.	从控制单元29发送到显示器30的显示信号。
W.	来自IR接收机31的、为遥控器19发送给控制单元29的IR信号L的电型式。
		x.	用于切换同轴开关位置的控制信号

                        表VIII

本发明允许广播经营者以无接缝方式从模拟C-波段业务过渡到数字业务而不破坏到现有用户的业务。首先，新的数字业务可采用每个转发器的8到12个数字电视信道。这就允许现有的TVRO碟形天线所有者接收这些广播。为了过渡到小天线，必须减少每个转发器的数字信道数。所以，附加的转发器必须被转换到数字电视以包容同样的信道数。藉简单地更新DMC，适配器模块可更新信道参量而不用用户干预。因此，这种过渡将对现有的用户没有影响，而使新用户能用小天线来接收新的数字电视广播。这样，快速而无接缝地过渡到数字电视是可能的。

最初，数字电视业务可能只使用几个转发器，每个转发器载送8-12个压缩的数字电视信道和DMC。为了过渡到用小天线的数字业务，必须减小每个转发器的数据速率。为了避免遗漏信道，某些附加转发器必须被转换到数字业务，这意味着信道必须被移动。因此，用户的接收机将根据DMC中的信息跟踪这些改变。为了从一个转发器转移信道到另一个转发器，对于该信道的接收机参量必须被同时更新。接收机然后再调谐到适当的信道。这允许对于大的TVRO天线的从模拟电视到数字电视、以及然后最终到小C-波段数字业务的平稳过渡。

本发明所允许的灵活性允许广播工作者根据所发射的当前数据动态地修改系统资源。例如，广播的地面站可自动监视每个转发器的比特速率。当转发器比特速率超过某个门限值时，系统会在可供使用的转发器之间再分配信道以进行补偿，然后简单地更新DMC以反映这个改变。这就防止一个转发器过载。如果正在使用的转发器上没有裕量可供使用，那么系统经营者会被通知，以便使附加的转发器可被提供的，或者使信道可被再分配到不同的卫星。由于必须操纵天线，故用户需要得知，何时信道从一个卫星移到另一个卫星，所以，这类修改应当在尽可能少的次数内完成。无论如何，系统在分配资源上有完全的灵活性，甚至有能力自动做到这一点。

Claims (42)

1.一种用于把模拟C-波段广播接收系统转换为用于同时接收模拟C-波段广播电视信号和数字C-波段广播电视信号的系统的设备，其中模拟C-波段广播接收系统包括天线和用于把接收的信号变换成由用户选择的电视-准备妥当信号的模拟接收机，该设备被连接在天线与模拟接收机之间、以及模拟接收机与视频装置之间，所述设备包括：

a)具有数字工作模式和模拟工作模式的控制单元，它接收来自用户的模式命令，用来把设备切换到用于接收模拟C-波段广播电视信号的模拟工作模式或切换到用于接收数字C-波段广播电视信号的数字工作模式；接收来自用户的数字信道选择命令，该命令表明在数字工作模式时应当输出哪个数字电视信道；输出数字信道选择信号；以及输出转发器选择信号；

b)开关，具有连接到天线的用于接收信号的输入端，具有连接到所述模拟接收机的第一输出端，具有第二输出端，具有连接到控制单元的控制输入端，藉此，控制单元通过控制输入端控制该开关，以使得在数字工作模式时接收的信号被输出到第二输出端以及在模拟工作模式时接收的信号被输出到第一输出端；

c)连接到开关第二输出端的解调器，它接收在数字工作模式时的接收的信号，接收来自控制单元的转发器选择信号，以及解调来自以转发器选择信号规定的载频的接收信号的比特序列；

d)信道选择器，接收来自解调器的比特序列，接收来自控制单元的数字信道选择信号，以及多路分离该比特序列以构成选择的压缩的数字电视信号；

e)信道扩展器，接收选择的压缩的数字电视信道及解压选择的压缩的数字电视信号以构成选择的数字电视信号；

f)数字-模拟转换器，接收选择的数字电视信号及把选择的数字电视信号变换成模拟的电视-准备妥当信号；以及

g)连接到视频装置的输出耦合器，在数字工作模式时接收来自数字-模拟转换器的模拟的电视-准备妥当信号和在模拟工作模式时接收来自所述模拟接收机的附加模拟的电视-准备妥当信号，以及在数字工作模式时输出来自数字-模拟转换器的模拟的电视-准备妥当信号和在模拟工作模式时输出附加模拟的电视-准备妥当信号。

2.按照权利要求1的设备，其特征在于，其中控制单元提供极化选择信号给天线以改变由开关接收的接收信号的极化。

3.按照权利要求1的设备，其特征在于，其中信道选择器输出数据管理信道给控制单元，该数据管理信道包含有关在发射数字C-波段广播电视信号的所有卫星和转发器上的所有数字电视信道上可提供的节目的信息。

4.按照权利要求1的设备，其特征在于，其中若干个数字电视信号藉使用最小偏移键控调制技术被调制在每个转发器载波信号上以及解调器藉使用最小偏移键控解调技术解调接收的信号。

5.按照权利要求1的设备，其特征在于，其中第一组多个数字电视信号被每个C-波段卫星上的每个转发器藉使用第一极化发射以及第二组多个数字电视信号被所述每个C-波段卫星上的每个所述转发器藉使用第二极化发射，以及控制单元根据从用户处接收的数字信道选择命令发送极化选择信号给所述天线，该极化选择信号确定：由开关接收的接收信号究竟包含来自天线对准的卫星和来自由控制单元通过转发器选择信号规定的转发器的第一组多个数字电视信号、还是第二组多个数字电视信号。

6.按照权利要求1的设备，其特征在于，其中包含第一组多个数字电视信号的第一RF信号由第一C-波段卫星发射，包含第二组多个数字电视信号的第二RF信号由第二C-波段卫星发射，以及控制单元根据从用户处接受的数字信道选择命令发送卫星操纵控制信号给所述天线，该卫星操纵控制信号确定究竟由天线接收第一RF信号还是第二RF信号。

7.按照权利要求5的设备，其特征在于，其中正在广播数字电视信道的每个C-波段卫星可动态地再分配每个数字电视信道给在所述每个C-波段卫星上使用任何极化和在其多路复用帧内的任何信道位置上的任何转发器，及所述控制单元根据包含在数据管理信道中的信息相应地动态地修改极化选择信号、数字信道选择信号和转发器选择信号，以使信道选择器单元输出由用户通过数字信道选择命令所规定的数字电视信道。

8.按照权利要求7的设备，其特征在于，其中控制单元进一步包括存储单元，存储在所有卫星和所有转发器上可提供的每个数字电视信道的多个缺省值。

9.按照权利要求8的设备，其特征在于，其中多个缺省值包括卫星指示符、转发器指示符、极化指示符、和比特帧分配。

10.按照权利要求9的设备，其特征在于，其中控制单元根据包含在数据管理信道中的信息定期地更新多个缺省值。

11.按照权利要求1的设备，其特征在于，其中控制单元包括存储单元，存储用户规定的数据集，它代表用户组织的可供使用信道的表。

12.按照权利要求1的设备，其特征在于，进一步包括图象组合器，它具有连接到控制单元的输入端和连接到数字-模拟转换器的输出端，把由控制单元输出的文本消息信号转换成文本重叠信号，把文本重叠信号重叠在选择的数字电视信道上以及输出文本重叠的电视信号到数字-模拟转换器。

13.按照权利要求12的设备，其特征在于，其中控制单元进一步包括存储单元，控制单元根据要这样做的用户命令输出所有可提供的数字信道的主信道表，该主信道表被图象组合器重叠在选择的数字电视信道上，以及控制单元根据由用户发送的一系列命令产生可提供的数字信道的子集和把此表以用户命名的文件存储在存储器中。

14.按照权利要求13的设备，其特征在于，其中控制单元根据来自用户的要这样做的命令检索用户命名的文件并把它输出到图象组合器。

15.按照权利要求1的设备，其特征在于，进一步包括：

a)连接到控制单元的字幕产生器，其中字幕产生器接收来自控制单元的文本消息信号，并输出代表文本消息的视频文本信号；以及

b)连接到字幕产生器和信道扩展器的图象组合器，它接收来自字幕产生器的视频文本信号，接收来自信道扩展器的选择的数字电视信号以及把视频文本信号和数字电视信号组合成组合的文本和视频信号。

16.按照权利要求1的设备，其特征在于，进一步包括连接到控制单元的显示器，用于显示所选择的数字电视信道号给用户。

17.一种用于藉使用单一接收天线、一个用于接收模拟C-波段卫星广播电视信号的装置和一个连接到接收天线和该装置的适配器模块来接收模拟C-波段卫星广播电视信号和数字C-波段卫星广播电视信号的方法，其中第一组多个数字电视信道被复用  成第一比特序列，第二组多个数字电视信道被复用成第二比特序列，第一比特序列被调制在第一载波信号上，并从特定的C-波段卫星上的第一转发器藉使用第一极化被发送，第二比特序列被调制在第一载波信号上，并从该特定的C-波段卫星的第一转发器藉使用第二极化被发送，第一和第二比特序列还包括为所有可供使用的数字电视信道(包括从其它C-波段卫星发送的数字电视信道)规定卫星、载波频率、极化和比特帧分配等的数据管理信道，所述方法包括以下步骤：

a)根据来自用户的模式接收命令把适配器模块的模式切换到模拟接收模式或数字接收模式；

b)在模拟接收模式，包括以下步骤：

i)控制在适配器模块中的开关以便把从接收天线接收到的包含有模拟C-波段卫星广播电视信号的RF信号耦合到该装置；

ii)接收来自该装置的电视-准备妥当信号；

iii)提供电视-准备妥当信号作为从适配器模块的输出；以及

c)在数字接收模式，包括以下步骤：

i)接收来自用户的数字电视信道选择命令，该命令规定要作为从适配器模块的输出提供的特定的数字电视信道；

ii)根据包含在数据管理信道中的信息，确定对于特定数字电视信道的特定载波频率、特定极化和特定比特帧分配；

iii)控制接收天线，以使得接收天线输出具有特定极化的极化的RF信号；

iv)控制该开关，以使得相应于该极化的RF信号的中频信号被耦合到解调器；

v)控制该解调器，以使得解调器对处在该特定载频的中频信号进行解调以形成比特序列；

vi)控制信道选择器，以使得信道选择器根据特定的比特帧分配从由解调器输出的比特序列多路分离数字电视信道的压缩型式；

vii)把特定数字电视信道的压缩型式恢复成特定数字电视信道；以及

viii)把特定数字电视信道变换成电视-准备妥当信号。

18.按照权利要求17的方法，其特征在于，其中数字接收模式进一步包括以下步骤：

ix)在从模拟接收模式到数字接收模式的第一次切换时，对于特定极化、转发器载波频率和比特帧分配使用缺省值；以及

x)藉使用缺省值读出数据管理信道从而确定对于特定数字电视信道的特定极化、特定转发器载波频率和特定比特帧分配。

19.按照权利要求17的方法，其特征在于，其中数字接收模式进一步包括以下步骤：

ix)把对于特定极化、转发器载波频率和比特帧分配的缺省值存储在适配器模块中；

x)在从模拟接收模式到数字接收模式的第一次切换时，对于特定极化、转发器载波频率和比特帧分配使用缺省值；以及

xi)只要适配器模块保持在数字接收模式，以包含在数据管理信道中的信息动态地更新缺省值。

20.按照权利要求19的方法，其特征在于，其中数字电视信道至少在多个C-波段卫星适配器、所有可供使用的极化和所有可供使用的比特帧分配之间被动态地重新分配，该方法进一步包括以下步骤：

xii)无论何时对于特定数字电视信道的缺省值被在步骤(ix)中所述的更新改变时，重复步骤c)(iii)和c)(v)到c)(viii)。

21.一种用于耦合到模拟卫星电视接收机的转换器，该模拟卫星电视接收机包括被耦合到卫星天线的室外单元和用于耦合到电视机或其它视频装置的室内单元，其特征在于，所述转换器包括：

a)同轴开关，具有连接到室外单元用于接收极化的中频(IF)信号的第一输入端，具有连接到室内单元用于接收操纵控制信号的第二输入端，具有连接到室内单元用于接收极化选择信号的第三输入端，具有用于接收第二操纵控制信号的第四输入端，具有用于接受第二极化选择控制信号的第五输入端，具有用于在第一位置和第二位置之间切换开关的控制输入端，具有连接到室内单元用于提供极化的IF信号到室内单元的第一输出端，具有连接到室外单元用于提供操纵控制信号到室外单元的第二输出端，具有连接到室外单元用于提供极化选择信号到室外单元的第三输出端，以及具有用于极化的IF信号的第四输出端，其中在第一位置，同轴开关把第一输入端连接到第一输出端，把第二和第三输入端分别连接到第二和第三输出端，以及在第二位置，同轴开关把第一输入端连接到第四输出端，把第四和第五输入端分别连接到第二和第三输出端；

b)可调谐解调器，具有连接到同轴开关第四输出端用于接收极化的IF信号的第一输入端，具有用于接收转发器选择信号和提供比特序列作为输出的第二输入端，该比特序列藉使用最小偏移键控调制技术被调制在载波频率上；

c)多路分离器，具有连接到可调谐解调器输出端的第一输入端，具有第二输入端，用于接收比特帧分配以确定在从可调谐解调器接收的比特序列内哪个压缩的数字电视信道要被输出，提供压缩的数字电视信号作为第一输出，和提供数据管理信道作为第二输出，该数据管理信道包含为接收在特定可视区中的从C-波段卫星广播的所有可供使用的数字电视信道所必须的信息；

d)视频解压器，具有连接到多路分离器输出端的输入端，及提供压缩的数字电视信号的恢复型式的信号；

e)数字-模拟转换器，具有连接到视频解压器的输入端，把压缩的数字电视信号的恢复型式变换成视频信号和提供视频信号作为输出；

f)分路器，具有连接到室内单元用于接收选择的模拟电视信号的第一输入端，具有连接到数字-模拟转换器输出端用于接收视频信号的第二输入端，和具有用于连接到电视机或其它视频装置的输出端；以及

g)控制器，具有连接到多路分离器用于接收数据管理信道的第一输入端，具有用于接收来自用户的命令的第二输入端，具有连接到同轴开关第四输入端用于发送第二操纵控制信号到同轴开关的第一输出端，具有连接到同轴开关第五输入端用于发送第二极化选择控制信号到同轴开关的第二输出端，具有连接到同轴开关控制输入端用于控制同轴开关位置的第三输出端，具有连接到可调谐解调器第二输入端用于发送转发器选择信号到可调谐解调器的第四输出端，具有连接到多路分离器第二输入端用于发送比特帧分配的第五输出端，其中在接收到来自用户的输出特定数字电视信号的命令以后，控制单元通过控制输入端把同轴开关切换到第二位置，根据包含在数据管理信道的信息来确定用于操纵控制信号的第一值、用于极化选择信号的第二值、用于转发器选择信号的第三值、和用于比特帧分配的第四值，以及输出第一、第二、第三和第四值分别作为第一、第二、第四和第五输出。

22.按照权利要求21的转换器，其特征在于，进一步包括解密器单元，它具有连接到多路分离器第一输出端的输入端、和具有连接到数字-模拟转换器的输出端，其中压缩的数字电视信号具有加密形式，及解密器对压缩的数字电视信号解密并提供解密的压缩的数字信号作为输出。

23.按照权利要求21的转换器，其特征在于，进一步包括纠错单元，它具有连接到多路分离器第一输出端的输入端、和具有连接到数字-模拟转换器的输出端，其中纠错单元纠正在压缩的数字电视信号中的错误，并提供纠正的压缩的数字信号作为输出。

24.按照权利要求21的转换器，其特征在于，进一步包括文本重叠装置，具有连接到控制单元用于接收来自控制单元的文本消息的第一输入端，具有用于接收压缩的数字电视信号的恢复型式的第二输入端，并提供组合的文本和视频数字电视信号作为到数字-模拟转换器的输出。

25.一种用于从模拟C-波段电视业务转换到数字C-波段电视业务而不中断到用户的业务的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)藉把第一组多个压缩数字电视信道和数据管理信道调制到第一转发器的第一载频上，从而把卫星上的第一转发器转换到数字电视业务，其中数据管理信道包含用于数字C-波段电视业务所提供的所有信道的信息，该信息包括为接收第一组多个压缩数字电视信道中的每个信道所必须的接收机参量：

b)在适配器模块中根据来自用户的业务选择信号在模拟C-波段电视业务和数字C-波段电视业务之间进行切换；

c)藉按照包含在数据管理信道中对于由用户选择的数字电视信道的接收机参量修改数字接收机，从而接收由用户选择的数字电视信道；

d)藉把第二组多个压缩数字电视信道和数据管理信道调制到对于第二转发器的第二载频上，把卫星上的第二转发器转换到数字电视业务；

e)更新在数据管理信道中的信息，以提供为接收在第一和第二组多个数字电视信道中的每个压缩的数字电视信道所必须的更新的接收机参量；以及

f)按照更新的接收机参量修改数字电视机。

26.按照权利要求25中的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

g)在同时执行转换的步骤d)时，把在第一组多个压缩的数字电视信道中的信道子集移到第二组多个压缩的数字电视信道。

27.按照权利要求26的方法，其特征在于，其中在执行移动步骤g)后在第一组和第二组多个压缩的数字电视信道中的信道数是和在步骤g)和d)被执行前在第一组多个压缩的数字电视信道中的信道数相同。

28.按照权利要求25的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

g)在按照转换步骤d)转换的转发器数目增加的同时，同时地减少在第一组多个压缩的数字电视信道中的信道数，从而使得由数字电视业务提供的压缩的数字电视信号的总数永不减少。

29.按照权利要求28的方法，其特征在于，其中步骤e)和f)被连续地执行，使得当步骤g)被执行时不需要用户干预。

30.一种用于连接到C-波段卫星广播接收系统的TVRO天线和室内单元以允许接收模拟C-波段电视节目和数字C-波段电视节目的适配器，所述适配器包括：

a)用于在用于接收模拟C-波段电视节目的第一模式和用于接收数字C-波段电视节目的第二模式之间进行切换的装置；

b)用于在第一模式时把模拟C-波段电视节目传送到室内单元的装置；

c)用于在第二模式时接收数字C-波段电视节目的装置；以及

d)用于根据观众意愿控制切换装置和接收装置的装置。

31.一种用于把模拟C-波段接收机转换到模拟和数字C-波段接收机的设备，包括：

a)第一输入端，用于接收包含有模拟信号或数字信号的电视信号；

b)第二输入端，用于接收表明观众已选择数字电视信道或模拟电视信道的观众信道选择信号；

c)第一输出端，用于当观众信道选择信号表明观众已选择模拟电视信道时输出电视信号，所述第一输入端用于连接到所述模拟C-波段接收机；

d)第二输出端，用于输出电视-准备妥当信号，所述第二输出端用于连接到视频装置；

e)第三输入端，用于接收来自模拟C-波段接收机的电视-准备妥当信号；

f)当观众信道选择信号表明观众已选择数字电视信道时，数字C-波段接收机把数字信号变换成第二电视-准备妥当信号和输出第二电视-准备妥当信号到第二输出端，其中所述第二输出端取决于观众已选择模拟或数字电视信道从而分别输出第一或第二电视-准备妥当信号。

32.一种用于接收模拟和数字C-波段电视广播的系统，包括：

a)天线；

b)连接到天线的室外单元，用于把接收的RF信号变换到IF信号；

c)具有两个位置的开关，连接到室外单元；

d)连接到开关的第一位置的模拟接收机，把IF信号变换到TV-准备妥当信号；

e)连接到开关的第二位置的数字接收机，把IF信号变换到TV-准备妥当信号；

f)控制器，用于根据用户意愿调整开关的位置。

33.一种用于接收从包括一个中心卫星和多个距离中心卫星以正常间距间隔开的卫星的一个卫星星群发射的信号的天线，所述天线包括：

两个零点，它们和星群中紧靠着中心卫星的至少两对卫星相匹配，其中两个零点阻止来自所述至少两对相邻卫星的信号干扰从中心卫星发射的信号。

34.一种用于接收来自在包括一个中心卫星和多个距离中心卫星以相对于天线的正常角度间距间隔开的卫星的一个卫星星群中的中心卫星的信号的天线，其特征在于，所述天线包括：

a)中心反射体；

b)第一侧端反射体；

c)第二侧端反射体；

d)在中心反射体和第一侧端反射体之间的第一隙缝；以及

e)在中心反射体和第二侧端反射体之间的第二隙缝，其中所述第一和第二隙缝产生至少两个在接收能量上的零点，该两个零点禁止在卫星星群中紧靠着中心卫星的至少两对卫星所发射的信号。

35.一种用于接收从包括一个中心卫星和多个距离中心卫星以相对于接收天线的正常角度间距间隔开的卫星的一个卫星星群所发射的信号的方法，所述方法包括以下步骤：

a)提供对于从中心卫星发射的信号的增益；以及

b)禁止那些从多个卫星发射的、与从中心卫星发射的信号无关的信号。

36.一种用于从地面发射机经过一个卫星发送代表视频信号的大量数据到地面天线的方法，所述方法包括以下步骤：

a)压缩该大量数据，以构成压缩的大量数据；

b)把压缩的数据量调制成宽带功率有效的信号；

c)把宽带功率有效的信号发射到卫星；

d)从卫星再发射宽带功率有效的信号；

e)用地面天线接收宽带信号；以及

f)使在地面天线的天线方向图上的零点与潜在干扰源相匹配，其中零点阻止来自所述干扰源的信号干扰在步骤d)中再发射的宽带信号。

37.一种用于经过卫星星群内的一个主卫星发射视频信号到地面用户的系统，该卫星星群包括与主卫星相邻并距离主卫星以相对于地面用户的正常角度间距间隔开的至少两对卫星，所述系统包括：

a)把视频信号变换为数字信号的模拟-数字转换器；

b)连接到模拟-数字转换器的数据压缩器，用于压缩数字信号，以构成压缩的数字信号；

c)连接到数据压缩器的成形移频键控(SFSK)调制器，用于把压缩的数字信号调制成宽带模拟成形移频键控信号，它包含3到8dB的编码增益；

d)连接到SFSK调制器的卫星发射机，用于输出宽带RF信号；

e)卫星天线，用于辐射宽带RF信号到卫星星群内的主卫星，该宽带RF信号被主卫星再发射回到地球；

f)地面天线，用于接收宽带RF信号和输出所接收的信号，它所具有的直径使得该地面天线的波束宽度包容了在卫星星群中的主卫星和至少两对相邻卫星；

g)连接到地面天线的SFSK解调器，用于把接收的信号解调成接收的压缩的数字信号；

h)连接到SFSK解调器的数据解压器，用于把接收的压缩的数字信号变换成接收的数字信号；以及

i)连接到数据解压器的数字-模拟转换器，用于把接收的数字信号变换成可供用户使用的接收的视频信号。

38.一种用于经过卫星星群内的一个主卫星发射视频信号到地面用户的系统，该卫星星群包括与主卫星相邻并距离主卫星以相对于地面用户的正常角度间距间隔开的至少两对卫星，所述系统包括：

a)把视频信号变换为数字信号的模拟-数字转换器；

b)连接到模拟-数字转换器的数据压缩器，用于压缩数字信号，以构成压缩的数字信号；

c)连接到数据压缩器的成形移频键控(SFSK)调制器，用于把压缩的数字信号调制成宽带模拟成形移频键控信号，它包含3到8dB的编码增益；

d)连接到SFSK调制器的卫星发射机，用于输出宽带RF信号；

e)卫星天线，用于辐射宽带RF信号到主卫星，该宽带RF信号被主卫星再发射回到地球；

f)地面天线，用于接收宽带RF信号和输出所接收的信号，它具有的直径使得该地面天线的波束宽度包容了在卫星星群中的主卫星和至少两对相邻卫星，以及包括不规则成形的轮廓，以便为来自该主卫星的信号提供正常增益和为来自至少两对相邻卫星的信号提供低增益零点，其中低增益零点阻止从至少两对相邻卫星发射的信号干扰从主卫星发射的信号；

g)连接到地面天线的SFSK解调器，用于把接收的信号解调成接收的压缩的数字信号；

h)连接到SFSK解调器的数据解压器，用于把接收的压缩的数字信号变换成接收的数字信号；以及

i)连接到数据解压器的数字-模拟转换器，用于把接收的数字信号变换成可供用户使用的接收的视频信号。

39.一种用于接收通过卫星以宽带功率有效的信号广播到地面天线的视频信号的接收机，包括：

a)连接到地面天线的成形移频键控(SFSK)解调器，用于把从地面天线输出的接收的SFSK信号解调成接收的压缩的数字信号；

b)连接到SFSK解调器的数据解压器，用于把接收的压缩的数字信号解压成接收的数字信号；以及

c)连接到数据解压器的数字  模拟转换器，用于把接收的数字信号变换成类似于从卫星广播的视频信号的信号。

40.一种用于接收从卫星星群中的主卫星以宽带功率有效的RF信号广播的电视信号的地面站，该卫星星群包括与主卫星相邻并离主卫星以相对于地面站的正常的角度间距间隔开的至少两对相邻卫星，所述地面站包括：

a)地面天线，用于接收从卫星星群广播的电视信号和输出接收的信号，它具有的直径使得该地面天线的波束宽度包容了主卫星和至少两对相邻卫星；

b)连接到地面天线的成形移频键控(SFSK)解调器，用于把接收的信号解调成接收的压缩的数字信号，其中接收的信号包含3到8dB的编码增益；

c)连接到SFSK解调器的数据解压器，用于把接收的压缩的数字信号变换成接收的数字信号；以及

d)连接到数据解压器的数字-模拟转换器，用于把接收的数字信号变换成接收的供用户使用的电视信号。

41.一种用于再发射信号给地面天线的卫星星群内的卫星，该地面天线具有的直径使得该地面天线的波束宽度包容了在卫星星群内的该卫星和其它卫星，所述卫星包括：

a)接收来自地面发射机的宽带功率有效的RF信号的卫星接收机，其中宽带功率有效的信号包含3到8dB的编码增益；以及

b)连接到卫星接收机的卫星发射机，它以这样的功率电平再发射宽带功率有效的RF信号，以使得当宽带功率有效的RF信号到达地球时，该宽带功率有效的RF信号处在对卫星发射的FCC限制以内。

42.一种用于发射电视信号到用来广播返回地球而到地面天线的卫星星群内的卫星的设备，所述设备包括：

a)模拟-数字转换器，用于把电视信号变换为数字电视信号；

b)连接到模拟-数字转换器的数据压缩器，用于把数字电视信号压缩为压缩的数字信号；

c)调制器，用于把压缩的数字信号调制成宽带功率有效的信号，该信号包含3到8dB的编码增益，并同时选择多个信道配合EIRP进行发射以便自动提供必要的编码增益；

d)连接到调制器的RF发射机，用于以这样的RF功率电平发射宽带功率有效的信号到卫星，以使得当宽带功率有效的信号从卫星再发射和到达地球时，该宽带功率有效的信号处在对卫星传输时地面电平的FCC限制以内。

43.一种用于从地面站发射信号到用来再发射信号回地球的具有不同EIRP的卫星系统的方法，所述方法包括以下步骤：

a)对于具有较低EIRP的卫星降低信号数据速率；

b)对于具有较高EIRP的卫星提高信号数据速率；以及

c)保持信号的宽带不变，以使得当信号从其中一个具有较弱EIRP的卫星再发射时，该信号相对于从其中一个具有较高EIRP的卫星再发射的同样信号具有增加的编码增益，从而，在带有给定的尺寸的天线但不相等的卫星EIRP的情况下达到最大的信道容量。

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