中波臺數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)原理及構(gòu)造

高峻

摘 要 在中波臺執(zhí)行廣播播出任務(wù)中，高品質(zhì)且信號強(qiáng)度大的信號是中波臺篩選信號源的關(guān)鍵所在，信號源的接收更是成為整個工作的首要步驟，也是尤為重要的一步?，F(xiàn)代社會，各種信號源的接收都離不開數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)。以中波臺所使用的數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)為例，從原理和硬件構(gòu)造上，分析數(shù)字衛(wèi)星信號接收機(jī)的三大模塊，即電源模塊、調(diào)諧輸出模塊（主板）、控制顯示模塊，將數(shù)字衛(wèi)星信號接收機(jī)的分析結(jié)論應(yīng)用到中波臺實際工作中，更好地保證了中波廣播的安全優(yōu)質(zhì)播出。

關(guān)鍵詞 接收機(jī)；中波廣播；信號；構(gòu)造

中圖分類號 G2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）174-0064-03

中波廣播發(fā)射技術(shù)，是通過無線傳輸信號的形式，為公眾提供地區(qū)廣播服務(wù)，在我國被廣泛應(yīng)用。中波臺執(zhí)行中波廣播播出任務(wù)的整體流程大致分為4個步驟：信號接收設(shè)備接收信源—對信源進(jìn)行音頻變換處理—將音頻輸入發(fā)射機(jī)進(jìn)行調(diào)制—經(jīng)過天線將信號發(fā)送。如果要讓中波臺正常完成播出任務(wù)，不僅高品質(zhì)且信號強(qiáng)度大的信號是中波臺篩選信號源的關(guān)鍵所在，信號源的接收更是成為整個工作的首要步驟，也是尤為關(guān)鍵的一步。正因如此，一臺設(shè)計精確、程序完整的數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)，是信源準(zhǔn)確、高品質(zhì)接收的保證，從而在中波臺完成廣播播出任務(wù)中起到重要作用。本文從電路工作原理以及硬件構(gòu)造方面，對數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)做相關(guān)闡述。

1 數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)的重要性

目前，中波臺的信源接收方式主要是光纖接收、衛(wèi)星接收、微波接收3類，且采用衛(wèi)星接收方式提供備用信源。數(shù)字衛(wèi)星信號需要通過數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)，被解碼并轉(zhuǎn)換成模擬信號再送往發(fā)射機(jī)。數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)的使用，為中波臺的安全優(yōu)質(zhì)播出提供了保障。

2 數(shù)字衛(wèi)星信號的接收過程與接收機(jī)的組成原理

2.1 數(shù)字衛(wèi)星信號的接收過程

首先，如圖1所示，數(shù)字衛(wèi)星信號通過雷達(dá)接收至高頻頭，再通過傳輸電纜送入數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)。

2.2 數(shù)字衛(wèi)星信號接收機(jī)的組成及原理

一臺數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)，由伴音信號解調(diào)器、調(diào)諧選臺器、面板指示器、中頻AGC放大與解調(diào)器、電源電路、圖像信號處理器組成。

2.2.1 伴音信號解調(diào)器

伴音信號解調(diào)器可以對伴音副載波信號進(jìn)行放大、解調(diào)處理，從而獲得所需的伴音信號。其中，被處理的伴音副載波信號，是從復(fù)合基帶信號中解調(diào)出的。

2.2.2 調(diào)諧選臺器

數(shù)字衛(wèi)星信號接收機(jī)接收的信源頻率范圍是950MHz～1 450MHz。調(diào)諧選臺器的作用是，從中篩選出需接收的廣播頻道頻率，然后將之轉(zhuǎn)換為此調(diào)諧選臺器預(yù)設(shè)的中頻頻率，最后傳送給中頻AGC放大與解調(diào)器。

2.2.3 面板指示器

面板指示器對中頻放大解調(diào)器尾端送來的直流電平信號，進(jìn)行進(jìn)一步放大處理后，通過指針式電平表、數(shù)碼顯示器或發(fā)光二極管陳列式電平表，來顯示接收機(jī)輸入信號的大小和品質(zhì)高低。

2.2.4 中頻AGC放大與解調(diào)器

中頻AGC放大與解調(diào)器的功能是，濾波、放大并頻率解調(diào)所輸入的固定中頻信號，以獲得含有伴音信號和圖像的復(fù)合型基帶信號。并同時獲得一個可以表示說明輸入信號大小的直流分量，將其輸出并傳送至電平指示電路。

2.2.5 電源電路

電源電路是將市電經(jīng)變壓、整流、穩(wěn)壓最后得到的多組低壓直流穩(wěn)壓電源，為接收機(jī)機(jī)各部分及高頻頭供電。

2.2.6 圖像信號處理器

圖像信號處理器通過能量去擴(kuò)散、加重和極性變換等方式，對復(fù)合基帶信號中解調(diào)出的視頻信號進(jìn)行一系列數(shù)據(jù)處理，最后還原圖像信號并輸出。

數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)的組成構(gòu)造如圖2，數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)從整體框架上看由硬件、軟件兩大部分組成。硬件又可以分為電源供給、前端、后端、輸出、顯示與控制等部分組成。工作時，將功分器或高頻頭接收來的950MHz～1 450MHz信號送入接收機(jī)前端部分進(jìn)行調(diào)諧處理，從中選出特定信號頻率，變頻成調(diào)諧選臺器預(yù)設(shè)的中頻頻率。再經(jīng)過模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)正交相移鍵控信道解調(diào)、信道傳輸碼流糾錯處理，最終輸出一個達(dá)到MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的（TS）傳輸碼流給接收機(jī)的后端部分。接收機(jī)的后端部分，也稱為解復(fù)用模塊，可以將前端送來的TS碼流經(jīng)解擾、解復(fù)用，依據(jù)包識別號（PID）可以提取出相應(yīng)的視頻、音頻、數(shù)據(jù)包，恢復(fù)打包節(jié)目基本流PES。在MPEG-2解碼器中，解壓縮PES數(shù)據(jù)包，然后生成PCM音頻數(shù)據(jù)流和視頻數(shù)據(jù)流，再分兩路一路送去音頻P/A轉(zhuǎn)換器、一路送去視頻編碼器，就可以形成視頻信號和音頻模擬信號，再經(jīng)輸出部分輸出[ 1 ]。顯示與控制部分用于完成接收的控制以及顯示接收機(jī)的工作狀態(tài)。電源部分用來提供接收機(jī)本身及高頻頭的工作電壓；軟件部分的主要作用則是硬件驅(qū)動、軟件驅(qū)動和實時的系統(tǒng)操作。

3 硬件模塊構(gòu)造分析

從硬件構(gòu)造上，將數(shù)字衛(wèi)星信號接收機(jī)分成三大模塊進(jìn)行系統(tǒng)分析，即電源模塊、調(diào)諧輸出模塊（主板）、控制顯示模塊。

3.1 電源模塊分析

所有衛(wèi)星接收機(jī)用的電源都是開關(guān)電源，甚至不同廠家用的電源都是大同小異，這里我用海信的FSDL0165RN開關(guān)電源控制芯片進(jìn)行電源模塊的分析。

3.1.1電源模塊的電路分析

電源模塊的電路圖如圖3所示。

該電路的核心元件是5L0380R，功能有振蕩過壓保護(hù)、過流保護(hù)等。整個開關(guān)電源電路功耗低、工作穩(wěn)定、清晰簡潔。

該電路的工作原理是：交流電壓220V經(jīng)過電源開關(guān)、保險絲，再到由CX1、LEM1、CX2組成的抑制干擾濾波器，再經(jīng)過D1～D4所組成的橋式整流，C6濾波輸出一個300V左右的直流電壓。當(dāng)電源接通的瞬間，+300V左右的直流電壓加在R18、R4、R3上，給電源塊U1（5L0380R）的引腳③一個啟動電壓[2]。由于它內(nèi)部的開關(guān)管處在微導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)致U1的②引腳通過微小的電流，并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢于開關(guān)變壓器①～②繞組，感應(yīng)電動勢耦合至反饋繞組③～④上，經(jīng)整流濾波然后注入到U1的③腳，使開關(guān)管瞬間進(jìn)入飽和導(dǎo)通的狀態(tài)。因為開關(guān)管飽和，流過開關(guān)變壓器的電流就不再增加，那么感應(yīng)電動勢的正方向?qū)⒁兓?，并?jīng)整流濾波的正反饋電壓促使開關(guān)管由飽和導(dǎo)通迅速地進(jìn)入到截止?fàn)顟B(tài)，從而完成了開關(guān)電源從啟動到飽和再到截止這樣一個振蕩周期。經(jīng)過變壓器的電壓分別通過各元件組成的支路將電壓分成5V、3.3V、12V、22V、30V的直流電壓來供給調(diào)諧輸出模塊（主板）的正常工作。

3.1.2 電源模塊實物

電源模塊的實物圖如圖4所示。

3.2 調(diào)諧輸出模塊（主板）分析

調(diào)諧輸出模塊，也就是數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)的主板，此模塊也是數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)設(shè)計的核心所在，所有的數(shù)據(jù)編程以及信息解碼過程都在此模塊中完成。

3.2.1 調(diào)諧輸出模塊（主板）的電路分析

HN4LSR0942M2EE，這是調(diào)諧輸出模塊的主控芯片，內(nèi)部集成了CPU、視頻編碼、音頻編碼等電路；0001G2A355.1TA06.0943，這是信道處理芯片；EF0912S16004LK6TK是RAM隨機(jī)存取存儲器，該存儲器具有存儲速度快的特點，且存儲內(nèi)容可隨意的存入或取出。這種RAM存儲器主要用于存儲短時間使用的程序，是因為在斷電時將丟失其存儲內(nèi)容。

其電路圖如圖5所示。

調(diào)諧輸出模塊的功能是：開關(guān)電源輸出電壓為模塊供電，高頻頭將衛(wèi)星信號傳送給調(diào)諧器并篩選出想要接收的信號，對之進(jìn)行一系列變頻、QPSK解調(diào)、A/D變換、信道糾錯、解擾處理，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的TS傳輸碼流，傳送給解調(diào)復(fù)用器。根據(jù)所需接收電視節(jié)目的PID包識別符，解調(diào)復(fù)用器可提取出對應(yīng)的音頻、視頻及數(shù)據(jù)包，還原出達(dá)到MPDG-2標(biāo)準(zhǔn)的打包的PES節(jié)目基本碼流[3]。將PES碼流送至MPEG-2解碼器，MPEG-2解碼器芯片對PES數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓縮處理，產(chǎn)生符合CC IR601格式要求的音頻數(shù)據(jù)流和視頻數(shù)據(jù)流，分別送至音頻D/A轉(zhuǎn)換器和視頻編碼器，D/A轉(zhuǎn)換器和視頻編碼器根據(jù)規(guī)定的電視制式（中國是PAL制式）生成并輸出音、視頻信號。

3.2.2 調(diào)諧輸出模塊實物

其模塊實物圖如圖6所示。

3.3 控制顯示模塊分析

控制顯示模塊主要由微處理器、控制電路、LCD或LED顯示器件、紅外傳感器以及遙控器構(gòu)成。它能夠通過8段數(shù)碼顯示，簡易地將接收機(jī)的工作狀態(tài)顯示出，也方便了用戶對接收機(jī)各功能的控制與使用，用戶只需通過面板按鍵或是遙控器就可對接收機(jī)發(fā)出各種指令，以實現(xiàn)所需功能。

3.3.1 控制顯示模塊工作原理

涉及控制模塊的編程，由于程序過于繁瑣這里就不具體介紹，此模塊我就其工作原理做簡要說明。如圖7所示。

3.3.2 控制顯示模塊的設(shè)計實物

圖8為控制顯示模塊實物圖。

以上就是將數(shù)字衛(wèi)星信號接收機(jī)按硬件構(gòu)造分為三大模塊進(jìn)行的分析，最后將電源模塊、調(diào)諧輸出模塊、控制顯示模塊進(jìn)行連接，構(gòu)成整體的衛(wèi)星接收機(jī)，其組成框圖如圖9所示。

4 結(jié)論

在整個通信網(wǎng)絡(luò)中，其網(wǎng)絡(luò)的核心無疑是發(fā)送與接收設(shè)備。為了更好地完成信息的發(fā)送和接收，現(xiàn)代電路技術(shù)以及數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生。

總的來說，要使基帶信號得到有效而可靠的傳輸，就必須在傳輸網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置發(fā)送與接收設(shè)備。發(fā)送與接收設(shè)備可以對基帶信號進(jìn)行相關(guān)處理，并使之適用于信道的傳輸特性。所以一個好的接收設(shè)備往往得益于其巧妙的設(shè)計以及完整穩(wěn)定的硬件構(gòu)造。數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)的構(gòu)造上，采用的是整體集成設(shè)計。從個人角度講，筆者對數(shù)字域的接收機(jī)較為熟悉了解。從信道編碼、信號解碼、A/D轉(zhuǎn)換等相關(guān)理論出發(fā)，分析了數(shù)字衛(wèi)星信號接收機(jī)的電源模塊、調(diào)諧輸出模塊、控制顯示模塊這3個模塊的原理和構(gòu)造；從實際工作角度講，數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)在中波臺執(zhí)行廣播的播出任務(wù)中，起著接收信號源的關(guān)鍵作用。筆者將數(shù)字衛(wèi)星信號接收機(jī)的分析結(jié)論應(yīng)用到中波臺實際工作中，更好地保證了中波廣播的安全優(yōu)質(zhì)播出。

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