伴随着科学技术的发展，电视技术已进入数字电视时代。数字电视是电视传播领域中继黑白电视到彩色电视变革后的第二次彻底的变革。与此同时，知识经济浪潮带动了集成电路技术、信息处理技术、通信技术等一系列现代化技术的全面发展，并在数字电视的迅速成长中得到体现。 卫星广播电视网以其频带宽、覆盖面广的优点，为信息传播提供了非常良好的媒介。卫星广播的传输信道具有噪声恶劣、载波频率偏差大的特点，这对卫星广播的稳定接收提出了高要求；同时，支持对未知信道参数高速扫描功能也是设计卫星数字电视接收机的难点。 本文以欧洲卫星数字电视传输标准DVB-S为研究背景，从QPSK调制技术的基本原理出发，结合对卫星广播传输信道的研究，提出了适用于卫星数字电视接收系统的内接收机设计方案，包括内接收机的系统架构、定时恢复算法、匹配滤波器设计、以及在低信噪比条件下捕获大范围载波频率偏差的算法，这些均是卫星数字电视广播接收的关键所在。同时，按照ASIC设计流程，以高性能、低成本、低功耗为目标完成内接收机的VLSI实现与验证。 本文主要工作包括： (1)深入调研数字电视发展状况以及DVB标准的特点。以DVB-S标准的应用为背景，结合四相相移键控(QPSK)调制技术的原理以及前向纠错编码技术，对接收系统进行性能分析。 (2)系统分析卫星广播传输信道的特性，并对传输信道进行建模。广泛调研现有卫星数字电视广播接收系统的结构，包括天线、高频头、调谐器(TUNER)、数字卫星设备控制总线(DiSEqC)以及信道接收芯片。重点针对信道接收芯片中的内接收机进行算法级建模，其中包括信道参数高速扫描模块、抗混叠滤波器、定时恢复环路、载波恢复环路以及匹配滤波器等。 (3)利用传输信道的模型，以内接收机算法级模型为仿真平台，比较各种实现方案的性能，并定性分析各模块之间的性能影响，根据结果提出一种高性能的内接收机设计方案，并对该方案中采用的算法进行优化。该方案可在恶劣噪声下快速捕获较大的载波频率偏差，从而完成正确解调，同时充分考虑算法复杂度并优化VLSI实现结构，减小了内接收机电路面积。 (4)研究定时误差检测算法以及抛物线内插器原理，优化定时恢复环路的电路结构，同时根据设计要求提出了一种改进的数控振荡器实现方案，使定时恢复环路可正确恢复出2M～45MHz范围内的可变符号速率时钟。 (5)采用CSD编码技术表示FIR滤波器各抽头的系数，并以局部搜索方法对系数进行优化，实现了无乘法器结构的FIR滤波器，从而大大简化了电路实现复杂度。 (6)利用卫星数字电视广播系统中接收信号的频谱特性，提出一种基于离散傅立叶变换的载波恢复算法。该算法可在低信噪比的情况下捕获大范围的载波频率偏差，同时精确消除信号中的相位误差。该算法对接收信号频谱的分析为信道参数(如符号率、信道频率)的捕获提供了有效估计值，因此提出了一个快速扫描信道参数的工作流程。本文在该算法性能与实现复杂度之间权衡，减少离散傅立叶变换的计算长度并优化实现结构，使得该算法可以较小的电路面积实现。