中波臺數字衛星接收機原理及構造

高峻

摘 要 在中波臺執行廣播播出任務中，高品質且信號強度大的信號是中波臺篩選信號源的關鍵所在，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。現代社會，各種信號源的接收都離不開數字衛星接收機。以中波臺所使用的數字衛星接收機為例，從原理和硬件構造上，分析數字衛星信號接收機的三大模塊，即電源模塊、調諧輸出模塊（主板）、控制顯示模塊，將數字衛星信號接收機的分析結論應用到中波臺實際工作中，更好地保證了中波廣播的安全優質播出。

關鍵詞 接收機；中波廣播；信號；構造

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

中波廣播發射技術，是通過無線傳輸信號的形式，為公眾提供地區廣播服務，在我國被廣泛應用。中波臺執行中波廣播播出任務的整體流程大致分為4個步驟：信號接收設備接收信源—對信源進行音頻變換處理—將音頻輸入發射機進行調制—經過天線將信號發送。如果要讓中波臺正常完成播出任務，不僅高品質且信號強度大的信號是中波臺篩選信號源的關鍵所在，信號源的接收更是成為整個工作的首要步驟，也是尤為關鍵的一步。正因如此，一臺設計精確、程序完整的數字衛星接收機，是信源準確、高品質接收的保證，從而在中波臺完成廣播播出任務中起到重要作用。本文從電路工作原理以及硬件構造方面，對數字衛星接收機做相關闡述。

1 數字衛星接收機的重要性

目前，中波臺的信源接收方式主要是光纖接收、衛星接收、微波接收3類，且采用衛星接收方式提供備用信源。數字衛星信號需要通過數字衛星接收機，被解碼并轉換成模擬信號再送往發射機。數字衛星接收機的使用，為中波臺的安全優質播出提供了保障。

2 數字衛星信號的接收過程與接收機的組成原理

2.1 數字衛星信號的接收過程

首先，如圖1所示，數字衛星信號通過雷達接收至高頻頭，再通過傳輸電纜送入數字衛星接收機。

2.2 數字衛星信號接收機的組成及原理

一臺數字衛星接收機，由伴音信號解調器、調諧選臺器、面板指示器、中頻AGC放大與解調器、電源電路、圖像信號處理器組成。

2.2.1 伴音信號解調器

伴音信號解調器可以對伴音副載波信號進行放大、解調處理，從而獲得所需的伴音信號。其中，被處理的伴音副載波信號，是從復合基帶信號中解調出的。

2.2.2 調諧選臺器

數字衛星信號接收機接收的信源頻率范圍是950MHz～1 450MHz。調諧選臺器的作用是，從中篩選出需接收的廣播頻道頻率，然后將之轉換為此調諧選臺器預設的中頻頻率，最后傳送給中頻AGC放大與解調器。

2.2.3 面板指示器

面板指示器對中頻放大解調器尾端送來的直流電平信號，進行進一步放大處理后，通過指針式電平表、數碼顯示器或發光二極管陳列式電平表，來顯示接收機輸入信號的大小和品質高低。

2.2.4 中頻AGC放大與解調器

中頻AGC放大與解調器的功能是，濾波、放大并頻率解調所輸入的固定中頻信號，以獲得含有伴音信號和圖像的復合型基帶信號。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變壓、整流、穩壓最后得到的多組低壓直流穩壓電源，為接收機機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散、加重和極性變換等方式，對復合基帶信號中解調出的視頻信號進行一系列數據處理，最后還原圖像信號并輸出。

數字衛星接收機的組成構造如圖2，數字衛星接收機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信號送入接收機前端部分進行調諧處理，從中選出特定信號頻率，變頻成調諧選臺器預設的中頻頻率。再經過模擬信號到數字信號的轉換，然后經正交相移鍵控信道解調、信道傳輸碼流糾錯處理，最終輸出一個達到MPEG-2標準的（TS）傳輸碼流給接收機的后端部分。接收機的后端部分，也稱為解復用模塊，可以將前端送來的TS碼流經解擾、解復用，依據包識別號（PID）可以提取出相應的視頻、音頻、數據包，恢復打包節目基本流PES。在MPEG-2解碼器中，解壓縮PES數據包，然后生成PCM音頻數據流和視頻數據流，再分兩路一路送去音頻P/A轉換器、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的工作狀態。電源部分用來提供接收機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動、軟件驅動和實時的系統操作。

3 硬件模塊構造分析

從硬件構造上，將數字衛星信號接收機分成三大模塊進行系統分析，即電源模塊、調諧輸出模塊（主板）、控制顯示模塊。

3.1 電源模塊分析

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

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、過流保護等。整個開關電源電路功耗低、工作穩定、清晰簡潔。

該電路的工作原理是：交流電壓220V經過電源開關、保險絲，再到由CX1、LEM1、CX2組成的抑制干擾濾波器，再經過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]。由于它內部的開關管處在微導通狀態，導致U1的②引腳通過微小的電流，并產生感應電動勢于開關變壓器①～②繞組，感應電動勢耦合至反饋繞組③～④上，經整流濾波然后注入到U1的③腳，使開關管瞬間進入飽和導通的狀態。因為開關管飽和，流過開關變壓器的電流就不再增加，那么感應電動勢的正方向將要變化，并經整流濾波的正反饋電壓促使開關管由飽和導通迅速地進入到截止狀態，從而完成了開關電源從啟動到飽和再到截止這樣一個振蕩周期。經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 調諧輸出模塊（主板）分析

調諧輸出模塊，也就是數字衛星接收機的主板，此模塊也是數字衛星接收機設計的核心所在，所有的數據編程以及信息解碼過程都在此模塊中完成。

3.2.1 調諧輸出模塊（主板）的電路分析

HN4LSR0942M2EE，這是調諧輸出模塊的主控芯片，內部集成了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隨機存取存儲器，該存儲器具有存儲速度快的特點，且存儲內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容。

其電路圖如圖5所示。

調諧輸出模塊的功能是：開關電源輸出電壓為模塊供電，高頻頭將衛星信號傳送給調諧器并篩選出想要接收的信號，對之進行一系列變頻、QPSK解調、A/D變換、信道糾錯、解擾處理，產生標準的TS傳輸碼流，傳送給解調復用器。根據所需接收電視節目的PID包識別符，解調復用器可提取出對應的音頻、視頻及數據包，還原出達到MPDG-2標準的打包的PES節目基本碼流[3]。將PES碼流送至MPEG-2解碼器，MPEG-2解碼器芯片對PES數據包進行解壓縮處理，產生符合CC IR601格式要求的音頻數據流和視頻數據流，分別送至音頻D/A轉換器和視頻編碼器，D/A轉換器和視頻編碼器根據規定的電視制式（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成。它能夠通過8段數碼顯示，簡易地將接收機的工作狀態顯示出，也方便了用戶對接收機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發出各種指令，以實現所需功能。

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 控制顯示模塊的設計實物

圖8為控制顯示模塊實物圖。

以上就是將數字衛星信號接收機按硬件構造分為三大模塊進行的分析，最后將電源模塊、調諧輸出模塊、控制顯示模塊進行連接，構成整體的衛星接收機，其組成框圖如圖9所示。

4 結論

在整個通信網絡中，其網絡的核心無疑是發送與接收設備。為了更好地完成信息的發送和接收，現代電路技術以及數字信號處理技術應運而生。

總的來說，要使基帶信號得到有效而可靠的傳輸，就必須在傳輸網絡中設置發送與接收設備。發送與接收設備可以對基帶信號進行相關處理，并使之適用于信道的傳輸特性。所以一個好的接收設備往往得益于其巧妙的設計以及完整穩定的硬件構造。數字衛星接收機的構造上，采用的是整體集成設計。從個人角度講，筆者對數字域的接收機較為熟悉了解。從信道編碼、信號解碼、A/D轉換等相關理論出發，分析了數字衛星信號接收機的電源模塊、調諧輸出模塊、控制顯示模塊這3個模塊的原理和構造；從實際工作角度講，數字衛星接收機在中波臺執行廣播的播出任務中，起著接收信號源的關鍵作用。筆者將數字衛星信號接收機的分析結論應用到中波臺實際工作中，更好地保證了中波廣播的安全優質播出。

參考文獻

[1]蔣玉玲，謝子常.MPEG-2在衛星數字廣播電視的傳輸系統中的應用[J].福建電腦，2006（8）：156-157.

[2]鄭秀峰.數字機電源故障檢修實例[J].衛星電視與寬帶多媒體，2006（4）：59.

[3]武士勇.衛星數字電視接收機原理及故障排除[J].數字化用戶，2013（10）.