廣播發(fā)射臺數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)工作原理和常見故障的分析與處理

詹勝旋

摘 要 本文簡要分析介紹了直屬發(fā)射臺配置的ACS1240系列數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)工作原理，結(jié)合工作中接收機(jī)出現(xiàn)的常見故障進(jìn)行了分析，對故障排查處理過程分別作了闡述。

關(guān)鍵詞 發(fā)射臺 節(jié)目傳輸 數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)

中圖分類號：TN948.55 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.06.012

Radio Transmitting Digital Satellite Receiver Principle and

Common Faults Analysis and Processing

ZHAN Shengxuan

（State Press and Publication Administration of Radio Qiliuyi Tai， Yong'an， Fujian 366000）

Abstract This article describes a brief analysis of the immediate launch pad configuration ACS1240 series of digital audio satellite receiver works， combined with common failures occur in the receiver were analyzed， elaborated， respectively troubleshooting process.

Key words transmitting station; program transmission; digital satellite receiver

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，音頻信號傳輸已由抗干擾性強(qiáng)、失真小、傳輸距離遠(yuǎn)、保密性強(qiáng)、沒有噪聲積累的集成化數(shù)字傳送，取代了保密性差、易被竊聽、抗干擾能力弱的模擬傳送。就數(shù)字衛(wèi)星信號而言，采用的是高符碼率傳輸，地面接收通過解碼獲取高品質(zhì)、高質(zhì)量、信噪比達(dá)標(biāo)的音頻信號;而模擬信號雖然低于門限也有信號輸出，但由于抗干擾能力弱輸出達(dá)不到所要求的信噪比。為此，數(shù)字衛(wèi)星通訊已成為當(dāng)今通訊領(lǐng)域首選。直屬發(fā)射臺節(jié)傳機(jī)房節(jié)目源為C波段衛(wèi)星70套中央廣播節(jié)目和Ku波段衛(wèi)星70套中央廣播節(jié)目。采用的接收設(shè)備是DVB數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)。在此，就DVB數(shù)字衛(wèi)星節(jié)目標(biāo)準(zhǔn)和ACS1240A系列數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)工作原理、功能、特點(diǎn)、應(yīng)用等進(jìn)行探析，希望與同行交流提高。

1 數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)工作原理

直屬發(fā)射臺節(jié)傳機(jī)房所用數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)的型號為ACS1240AT（或ACS1240A）。數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)原理框圖如圖1所示。由圖可知，數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)包括調(diào)諧器、第二中頻信號解調(diào)、信道解碼、MPGE-2傳輸流解復(fù)用、MPGE-2音頻解碼和模擬音頻信號處理。以下就各主要模塊原理及作用做簡要介紹。

1.1 信道接收模塊

C波段或Ku波段的衛(wèi)星下行信號由天線接收，經(jīng)過LNB放大和下變頻，形成第一中頻信號（頻率在950～2150MHZ內(nèi)），經(jīng)電纜送到接收機(jī)的調(diào)諧器，高頻調(diào)諧器根據(jù)所需接收的頻率，通過PLL（鎖相環(huán)）環(huán)路控制本機(jī)振蕩器頻率，把輸入信號變頻成第二中頻信號，送到正交相干檢相器分解出I、Q兩路模擬信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器再把這兩路模擬信號分別轉(zhuǎn)換成6比特的并行數(shù)字信號，進(jìn)入QPSK解調(diào)電路和信道糾錯(cuò)電路。

QPSK為四相移鍵控或四相移數(shù)字調(diào)制，載波有0+0，0+ /2，0+ ，0+3 /2四種相位狀態(tài)，0可以是0或 /4。載波的四種不同的相位分別與一個(gè)雙比特碼元相對應(yīng)來實(shí)現(xiàn)四相調(diào)相，雙比特碼常用自然碼00，01，10，11和循環(huán)碼00，01，11，10。

匹配濾波器用來完成升余弦滾降形狀的脈沖形成濾波變換（ = 0.35DVB），對通道線性失真進(jìn)行均衡，減少碼間干擾。

信道糾錯(cuò)部分包括維特比（Viterbi）卷積解碼、同步字節(jié)解碼、卷積去交織和RS解碼。Viterbi解碼可對誤碼率（BER）為10-1～10-2的數(shù)據(jù)流行進(jìn)行糾錯(cuò)，以達(dá)到BER為10-4。同步字節(jié)解碼可識別MPEG-2同步字節(jié)，為去交織提供同步信息，同時(shí)辨識出QPSK解調(diào)器的0/ 相位模糊。卷積去交織將維特比內(nèi)碼譯碼器輸出的數(shù)據(jù)流突發(fā)錯(cuò)誤字節(jié)離散化，提高RS外碼譯碼器糾正突發(fā)錯(cuò)誤能力。RS解碼主要對突發(fā)性片狀誤碼進(jìn)行糾錯(cuò)，以達(dá)到BER優(yōu)于10-10的結(jié)果。

信道解擾的作用是將加擾的數(shù)據(jù)流恢復(fù)為符合MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的傳輸流（TS），每個(gè)數(shù)據(jù)包為188個(gè)字節(jié)。

使用分組碼或卷積碼來糾錯(cuò)的前向糾錯(cuò)技術(shù)（FEC），它能使差錯(cuò)率得到顯著改善。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：維特比譯碼輸出誤碼率為2.0E-4時(shí)

當(dāng)FEC=1/2時(shí)，Eb/No 門限值≤4.5dB;當(dāng)FEC=2/3時(shí)，Eb/No 門限值≤5.0dB;

當(dāng)FEC=3/4時(shí)，Eb/No 門限值≤5.5dB;當(dāng)FEC=5/6時(shí)，Eb/No 門限值≤6.0dB;

當(dāng)FEC=7/8時(shí)，Eb/No 門限值≤6.4dB。

Eb/No： Eb為二進(jìn)制碼元信號能量;No為單位頻譜的噪聲功率。

1.2 解復(fù)用模塊

通常TS碼流是一種多路節(jié)目數(shù)據(jù)包（包含視頻、音頻和數(shù)據(jù)信息）按MPEG協(xié)議復(fù)接而成的數(shù)據(jù)流。因此，在解碼前，要先對TS流進(jìn)行解復(fù)用。根據(jù)所要收視節(jié)目的包識別碼（PID）提取出相應(yīng)的視頻、音頻和數(shù)據(jù)包，恢復(fù)出符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的打包的節(jié)目基本流（PES）。濾除傳輸包的包頭和調(diào)整段，找出有效載荷，按一定次序連接，組合成PES流。這里需注意的是：數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)不對視頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行提取，恢復(fù)的PES不含視頻信息。

系統(tǒng)時(shí)鐘為27MHZ，由壓控振蕩器（VCXO）產(chǎn)生，通過提取碼流中的節(jié)目時(shí)鐘基準(zhǔn)（PCR）控制PLL環(huán)路，使數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘和輸入節(jié)目的時(shí)鐘同步。

1.3 MPGE-2音頻解碼模塊

PES數(shù)據(jù)包送到MPEG-2音頻解碼器芯片解壓縮，生成AES/EBU音頻數(shù)據(jù)流。左右聲道的模擬信號來自解碼后的數(shù)字音頻經(jīng)另一片集成塊完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、再進(jìn)行平衡放大后的音頻信號。

2 數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)功能

ACS1240A系列數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)是發(fā)射臺配備的節(jié)目源專用衛(wèi)星廣播接收機(jī)，由北京匯迅高科電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)。在此，以此為例對數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)的各項(xiàng)功能進(jìn)行論述。圖2是ACS1240A接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖。

ACS1240A系列數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)，均可自動搜索接收DVB-S信號中的音頻節(jié)目和電視伴音節(jié)目，并將新搜索到的音頻節(jié)目參數(shù)存入到接收機(jī)中，通過手動設(shè)置調(diào)整播出節(jié)目。

ACS1240A系列中的ACS1240AT為運(yùn)行圖專用數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)，除具有一般數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)所有功能外，還具有節(jié)目運(yùn)行圖功能，接收機(jī)可按照預(yù)先存入到接收機(jī)中的節(jié)目運(yùn)行圖實(shí)現(xiàn)自動切換播出。節(jié)目運(yùn)行圖可通過監(jiān)控軟件編輯完成后提前下載到接收機(jī)存儲器中，運(yùn)行圖存入接收機(jī)后，即便接收機(jī)出現(xiàn)斷電，節(jié)目運(yùn)行圖也不會丟失。

用戶通過PC機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控ACS1240A系列音頻數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)，只要建立衛(wèi)星接收機(jī)后面板的RS232插座與計(jì)算機(jī)串口通訊即可。連接器采用孔接口，可以連接一個(gè)終端設(shè)備（如計(jì)算機(jī)等）。

ACS1240A系列數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)模擬接口最大輸出為+22dBu，平衡接口，采用兩個(gè)針連接的XLR，分別連接左右聲道。

ACS1240A系列數(shù)字音頻衛(wèi)星接收機(jī)數(shù)字輸出接口為平衡輸出，支持AES/EBU格式，滿刻度電平是對應(yīng)模擬信號電平的+22dBu，采用一個(gè)針連接的XLR輸出。

3 數(shù)字音頻衛(wèi)星廣播接收機(jī)主要指標(biāo)及主要參數(shù)的操作

（1）衛(wèi)星傳送數(shù)字廣播節(jié)目運(yùn)行主要指標(biāo)包括：主要有通路的噪聲、通路信噪比、失真度、頻率響應(yīng)等，其運(yùn)行指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 數(shù)字音頻衛(wèi)星廣播接收機(jī)主要指標(biāo)

接收機(jī)噪聲電平是接收機(jī)加電但未接入射頻信號時(shí)，輸出端測得的噪聲電平;衛(wèi)星通路噪聲電平是接收機(jī)通路在無節(jié)目信號輸出端所測的噪聲電平，它是衛(wèi)星廣播節(jié)目傳送系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)下各部分靜噪聲之總和。

（2）ACS1240A系列數(shù)字衛(wèi)星廣播接收機(jī)主要參數(shù)的操作：

本振頻率修改：按下《菜單》，輸出<主菜單>后，按▲▼鍵選擇<節(jié)目設(shè)備>，按下【確認(rèn)】，然后按▲▼選擇<修改本振頻率>，再按確認(rèn)進(jìn)入，按《菜單》則修改操作。進(jìn)入修改本振頻率菜單后，按 鍵選擇修改，按▲▼修改參數(shù)，完成后按確認(rèn)鍵確定并退出。C波段本振頻率參數(shù)顯示為：5150（單位MHZ）;KU波段本振頻率參數(shù)顯示為：11300（單位MHZ）。

節(jié)目參數(shù)的修改：按下《菜單》，彈出〈主菜單〉后，按▲▼鍵選擇〈節(jié)目設(shè)置〉，按下【確認(rèn)】，然后按▲▼鍵選擇〈修改節(jié)目參數(shù)〉，再按【確認(rèn)】進(jìn)入，按《菜單》則取消操作。

進(jìn)入修改節(jié)目參數(shù)菜單后，按 鍵移動光標(biāo)，按▲▼修改參數(shù)，修改完成后，按【確認(rèn)】鍵確認(rèn)。參數(shù)項(xiàng)目內(nèi)容顯示，節(jié)目： ZY1 stero （9個(gè)字符）; （2）下行頻率：C波段 041750 （單位 ?0.1MHz）;KU波段 126295 （單位 0.1MHz）;（3）符號率： 18000 （單位 1KSPS）（4）極化方向：在“水平/垂直”選項(xiàng)中選“垂直”;（5）22K控制：在“開/關(guān)”選項(xiàng)中選擇“關(guān)”;（6）音頻PID：0050 （16進(jìn)制）。提示：對節(jié)目名稱的修改只支持A-Z，a-z，0-9和空格共63個(gè)字符。

刪除節(jié)目操作：按下《菜單》鍵，彈出〈主菜單〉后，按▲▼鍵選擇〈節(jié)目設(shè)置〉，按下【確認(rèn)】，然后按▲▼鍵選擇〈刪除節(jié)目〉，再按【確認(rèn)】。先用▲▼選好要刪除的節(jié)目，再按 鍵，此時(shí)被選中的節(jié)目前出現(xiàn)“#”號或“X”號標(biāo)記，然后按【確認(rèn)】完成刪除操作，按《菜單》則取消操作。提示：當(dāng)執(zhí)行刪除操作時(shí)，刪除只剩最后一個(gè)節(jié)目時(shí)，則該節(jié)目不能被刪除。

4 常見故障分析

（1）故障現(xiàn)象：接收信號監(jiān)測聲音出現(xiàn)停頓現(xiàn)象。

故障原因：①由雨衰或雪衰造成信號太弱所致;②電氣連接是否接觸良好;③接收機(jī)本身故障。

故障排除：依次排查后，將此接收機(jī)斷電重啟，同步后正常。

（2）故障現(xiàn)象：C波段所有衛(wèi)星接收機(jī)無衛(wèi)星信號。

故障原因：高頻頭損壞;高頻電纜問題;功分器故障。

故障排除：更換損壞器件。

（3）故障現(xiàn)象：Ku波段衛(wèi)星接收信號全是雜音，前面板LOCK燈亮紅色。

故障原因：接收機(jī)無衛(wèi)星信號。

故障排除：檢查室外天線、高頻頭、有源功分器是否正常;更換損壞器件。

（4）故障現(xiàn)象：ACS—1240A接收機(jī)沒有信號輸出，接收機(jī)上三個(gè)指示燈中上、下兩指示燈滅，中間指示燈亮。

故障原因：接收機(jī)上指示燈為電源指示， 中間指示燈為故障指示，下指示燈為鎖定衛(wèi)星信號指示，根據(jù)上指示燈滅說明沒給接收機(jī)加電或電源不正常，下指示燈滅說明輸入信號無衛(wèi)星信號輸入或接收機(jī)內(nèi)的衛(wèi)星參數(shù)錯(cuò)誤;中間指示燈亮說明接收機(jī)有故障。

故障排除：更換接收機(jī)。

（5）故障現(xiàn)象：衛(wèi)星接收機(jī)提示“無衛(wèi)星信號”。

故障原因及排查處理：出現(xiàn)這類情況應(yīng)從以下幾方面逐項(xiàng)檢查：①天線是否對準(zhǔn)衛(wèi)星;②天線電氣連接是否可靠;③是否有LNB供電;④LNB供電電壓是否正常;⑤衛(wèi)星參數(shù)是否設(shè)置正確;⑥衛(wèi)星節(jié)目是否在正常播放;⑦下行頻率與LNB本振頻率之差是否是950～2150MHz范圍內(nèi)，如果不在的話，請選擇相對應(yīng)頻段的本振頻率;⑧是否處于下雨，日凌，下雪的時(shí)間;⑨有源功分器是否損壞。

5 結(jié)束語

綜述以上對數(shù)字音頻衛(wèi)星廣播接收機(jī)工作原理、功能及主要參數(shù)、指標(biāo)的分析介紹及常見故障分析。希望對專業(yè)從事衛(wèi)星數(shù)字廣播節(jié)目源傳輸?shù)募夹g(shù)人員，在設(shè)備使用和維護(hù)方面有一定的借鑒作用。由于水平有限文中難免存在不足之處，還望同行指正。

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