中波台数字卫星接收机原理及构造

高峻

摘 要 在中波台执行广播播出任务中，高品质且信号强度大的信号是中波台筛选信号源的关键所在，信号源的接收更是成为整个工作的首要步骤，也是尤为重要的一步。现代社会，各种信号源的接收都离不开数字卫星接收机。以中波台所使用的数字卫星接收机为例，从原理和硬件构造上，分析数字卫星信号接收机的三大模块，即电源模块、调谐输出模块（主板）、控制显示模块，将数字卫星信号接收机的分析结论应用到中波台实际工作中，更好地保证了中波广播的安全优质播出。

关键词 接收机；中波广播；信号；构造

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）174-0064-03

中波广播发射技术，是通过无线传输信号的形式，为公众提供地区广播服务，在我国被广泛应用。中波台执行中波广播播出任务的整体流程大致分为4个步骤：信号接收设备接收信源—对信源进行音频变换处理—将音频输入发射机进行调制—经过天线将信号发送。如果要让中波台正常完成播出任务，不仅高品质且信号强度大的信号是中波台筛选信号源的关键所在，信号源的接收更是成为整个工作的首要步骤，也是尤为关键的一步。正因如此，一台设计精确、程序完整的数字卫星接收机，是信源准确、高品质接收的保证，从而在中波台完成广播播出任务中起到重要作用。本文从电路工作原理以及硬件构造方面，对数字卫星接收机做相关阐述。

1 數字卫星接收机的重要性

目前，中波台的信源接收方式主要是光纤接收、卫星接收、微波接收3类，且采用卫星接收方式提供备用信源。数字卫星信号需要通过数字卫星接收机，被解码并转换成模拟信号再送往发射机。数字卫星接收机的使用，为中波台的安全优质播出提供了保障。

2 数字卫星信号的接收过程与接收机的组成原理

2.1 数字卫星信号的接收过程

首先，如图1所示，数字卫星信号通过雷达接收至高频头，再通过传输电缆送入数字卫星接收机。

2.2 数字卫星信号接收机的组成及原理

一台数字卫星接收机，由伴音信号解调器、调谐选台器、面板指示器、中频AGC放大与解调器、电源电路、图像信号处理器组成。

2.2.1 伴音信号解调器

伴音信号解调器可以对伴音副载波信号进行放大、解调处理，从而获得所需的伴音信号。其中，被处理的伴音副载波信号，是从复合基带信号中解调出的。

2.2.2 调谐选台器

数字卫星信号接收机接收的信源频率范围是950MHz～1 450MHz。调谐选台器的作用是，从中筛选出需接收的广播频道频率，然后将之转换为此调谐选台器预设的中频频率，最后传送给中频AGC放大与解调器。

2.2.3 面板指示器

面板指示器对中频放大解调器尾端送来的直流电平信号，进行进一步放大处理后，通过指针式电平表、数码显示器或发光二极管陈列式电平表，来显示接收机输入信号的大小和品质高低。

2.2.4 中频AGC放大与解调器

中频AGC放大与解调器的功能是，滤波、放大并频率解调所输入的固定中频信号，以获得含有伴音信号和图像的复合型基带信号。并同时获得一个可以表示说明输入信号大小的直流分量，将其输出并传送至电平指示电路。

2.2.5 电源电路

电源电路是将市电经变压、整流、稳压最后得到的多组低压直流稳压电源，为接收机机各部分及高频头供电。

2.2.6 图像信号处理器

图像信号处理器通过能量去扩散、加重和极性变换等方式，对复合基带信号中解调出的视频信号进行一系列数据处理，最后还原图像信号并输出。

数字卫星接收机的组成构造如图2，数字卫星接收机从整体框架上看由硬件、软件两大部分组成。硬件又可以分为电源供给、前端、后端、输出、显示与控制等部分组成。工作时，将功分器或高频头接收来的950MHz～1 450MHz信号送入接收机前端部分进行调谐处理，从中选出特定信号频率，变频成调谐选台器预设的中频频率。再经过模拟信号到数字信号的转换，然后经正交相移键控信道解调、信道传输码流纠错处理，最终输出一个达到MPEG-2标准的（TS）传输码流给接收机的后端部分。接收机的后端部分，也称为解复用模块，可以将前端送来的TS码流经解扰、解复用，依据包识别号（PID）可以提取出相应的视频、音频、数据包，恢复打包节目基本流PES。在MPEG-2解码器中，解压缩PES数据包，然后生成PCM音频数据流和视频数据流，再分两路一路送去音频P/A转换器、一路送去视频编码器，就可以形成视频信号和音频模拟信号，再经输出部分输出[ 1 ]。显示与控制部分用于完成接收的控制以及显示接收机的工作状态。电源部分用来提供接收机本身及高频头的工作电压；软件部分的主要作用则是硬件驱动、软件驱动和实时的系统操作。

3 硬件模块构造分析

从硬件构造上，将数字卫星信号接收机分成三大模块进行系统分析，即电源模块、调谐输出模块（主板）、控制显示模块。

3.1 电源模块分析

所有卫星接收机用的电源都是开关电源，甚至不同厂家用的电源都是大同小异，这里我用海信的FSDL0165RN开关电源控制芯片进行电源模块的分析。

3.1.1电源模块的电路分析

电源模块的电路图如图3所示。

该电路的核心元件是5L0380R，功能有振荡过压保护、过流保护等。整个开关电源电路功耗低、工作稳定、清晰简洁。

该电路的工作原理是：交流电压220V经过电源开关、保险丝，再到由CX1、LEM1、CX2组成的抑制干扰滤波器，再经过D1～D4所组成的桥式整流，C6滤波输出一个300V左右的直流电压。当电源接通的瞬间，+300V左右的直流电压加在R18、R4、R3上，给电源块U1（5L0380R）的引脚③一个启动电压[2]。由于它内部的开关管处在微导通状态，导致U1的②引脚通过微小的电流，并产生感应电动势于开关变压器①～②绕组，感应电动势耦合至反馈绕组③～④上，经整流滤波然后注入到U1的③脚，使开关管瞬间进入饱和导通的状态。因为开关管饱和，流过开关变压器的电流就不再增加，那么感应电动势的正方向将要变化，并经整流滤波的正反馈电压促使开关管由饱和导通迅速地进入到截止状态，从而完成了开关电源从启动到饱和再到截止这样一个振荡周期。经过变压器的电压分别通过各元件组成的支路将电压分成5V、3.3V、12V、22V、30V的直流电压来供给调谐输出模块（主板）的正常工作。

3.1.2 电源模块实物

电源模块的实物图如图4所示。

3.2 调谐输出模块（主板）分析

调谐输出模块，也就是数字卫星接收机的主板，此模塊也是数字卫星接收机设计的核心所在，所有的数据编程以及信息解码过程都在此模块中完成。

3.2.1 调谐输出模块（主板）的电路分析

HN4LSR0942M2EE，这是调谐输出模块的主控芯片，内部集成了CPU、视频编码、音频编码等电路；0001G2A355.1TA06.0943，这是信道处理芯片；EF0912S16004LK6TK是RAM随机存取存储器，该存储器具有存储速度快的特点，且存储内容可随意的存入或取出。这种RAM存储器主要用于存储短时间使用的程序，是因为在断电时将丢失其存储内容。

其电路图如图5所示。

调谐输出模块的功能是：开关电源输出电压为模块供电，高频头将卫星信号传送给调谐器并筛选出想要接收的信号，对之进行一系列变频、QPSK解调、A/D变换、信道纠错、解扰处理，产生标准的TS传输码流，传送给解调复用器。根据所需接收电视节目的PID包识别符，解调复用器可提取出对应的音频、视频及数据包，还原出达到MPDG-2标准的打包的PES节目基本码流[3]。将PES码流送至MPEG-2解码器，MPEG-2解码器芯片对PES数据包进行解压缩处理，产生符合CC IR601格式要求的音频数据流和视频数据流，分别送至音频D/A转换器和视频编码器，D/A转换器和视频编码器根据规定的电视制式（中国是PAL制式）生成并输出音、视频信号。

3.2.2 调谐输出模块实物

其模块实物图如图6所示。

3.3 控制显示模块分析

控制显示模块主要由微处理器、控制电路、LCD或LED显示器件、红外传感器以及遥控器构成。它能够通过8段数码显示，简易地将接收机的工作状态显示出，也方便了用户对接收机各功能的控制与使用，用户只需通过面板按键或是遥控器就可对接收机发出各种指令，以实现所需功能。

3.3.1 控制显示模块工作原理

涉及控制模块的编程，由于程序过于繁琐这里就不具体介绍，此模块我就其工作原理做简要说明。如图7所示。

3.3.2 控制显示模块的设计实物

图8为控制显示模块实物图。

以上就是将数字卫星信号接收机按硬件构造分为三大模块进行的分析，最后将电源模块、调谐输出模块、控制显示模块进行连接，构成整体的卫星接收机，其组成框图如图9所示。

4 结论

在整个通信网络中，其网络的核心无疑是发送与接收设备。为了更好地完成信息的发送和接收，现代电路技术以及数字信号处理技术应运而生。

总的来说，要使基带信号得到有效而可靠的传输，就必须在传输网络中设置发送与接收设备。发送与接收设备可以对基带信号进行相关处理，并使之适用于信道的传输特性。所以一个好的接收设备往往得益于其巧妙的设计以及完整稳定的硬件构造。数字卫星接收机的构造上，采用的是整体集成设计。从个人角度讲，笔者对数字域的接收机较为熟悉了解。从信道编码、信号解码、A/D转换等相关理论出发，分析了数字卫星信号接收机的电源模块、调谐输出模块、控制显示模块这3个模块的原理和构造；从实际工作角度讲，数字卫星接收机在中波台执行广播的播出任务中，起着接收信号源的关键作用。笔者将数字卫星信号接收机的分析结论应用到中波台实际工作中，更好地保证了中波广播的安全优质播出。

参考文献

[1]蒋玉玲，谢子常.MPEG-2在卫星数字广播电视的传输系统中的应用[J].福建电脑，2006（8）：156-157.

[2]郑秀峰.数字机电源故障检修实例[J].卫星电视与宽带多媒体，2006（4）：59.

[3]武士勇.卫星数字电视接收机原理及故障排除[J].数字化用户，2013（10）.