【文章內容簡介】 外單元，又稱之為 高頻頭，它的位置是在室外衛(wèi)星電視接收天線的饋源之后。衛(wèi)星電視接收天線接收到衛(wèi)星轉發(fā)的信號經(jīng)過了約 35786km 左右的遠距離傳輸，所以其信號極其微弱，高頻頭將天線接收到的下行微弱的電磁波信號進行放大，并將它變成頻率為 950～1450MHz（或 1750MHz，最高可達 2150MHz）的第一中頻信號，以便通過射頻電纜將它送給室內的衛(wèi)星電視接收機進行電視信號的解調。所以，整個室外單元主要任務是完成微波信號的低噪聲放大和降頻變換。 （ 2）室外單元的組成 高頻頭的內部主要有兩部分組成：微波低噪聲放大器和微波下變頻器，所 以也稱為低噪聲下變頻組件，英文縮寫為 LNB(Low Noise Block)。高頻 19 頭的基本組成框圖如圖 所示，從圖中可以看出，高頻頭由波導 — 微帶轉換器、微波低噪聲放大器、本機振蕩器、混頻器、前置中頻放大器、二次穩(wěn)壓器和直流 — 直流變換器等部分組成。 圖 高頻頭的基本組成框圖 （ 3）高頻頭處理信號的流程 ① 波導 — 微帶轉換器的作用是將波導口輸入的電磁波的場信號，轉換成微帶電路上的路信號，以便對信號進行放大和變頻； ② 微波低噪聲放大器一般有 2～ 4 級微波場效應管（ FET， Field Effect Transistor）放大器組成，提供約 20～ 40dB 的功率增益，以便將信號放大到足夠的水平，供給混頻電路進行下變頻處理； ③ 本機振蕩器一般采用介質諧振器穩(wěn)頻的場效應管振蕩器，產(chǎn)生高穩(wěn)定的固定振蕩頻率（ C 頻段為 ， Ku 頻段為 ），以便為混頻器提供所需的本振信號； ④ 混頻器一般由微波二極管或微波場效應管組成，它利用二極管或場效應管的非線性特性，產(chǎn)生輸入信號與本振的差拍信號，并通過低通濾波器選出所需的中頻信號； ⑤ 前置中頻放大器一般由 3～ 4 級硅雙極性晶體管放 大器或集成電路組成，工作與第一中頻頻率（ 950～ 1450MHz）上，提供 30～ 40dB 的功率增益，以便將信號放大到足夠的強度，在通過射頻電纜傳送到室內接收解調 20 單元； ⑥ 因為高頻頭在室外工作，它的供電由室內單元的衛(wèi)星接收機提供。為了克服不同長度電纜對直流供電產(chǎn)生不同壓降的影響，保證高頻頭各級電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定，并抑制外部干擾，在高頻頭內部要增加一個二次穩(wěn)壓電路。此外，由于高頻頭內微波場效應管電路通常需要負偏壓，故還需要一個直流 — 直流變換器，以便將正電源變換成負電源，供各級場效應管電路使用。 衛(wèi)星電視接 收系統(tǒng)的室內單元 室內單元又稱衛(wèi)星電視接收機，通常是指衛(wèi)星電視接收裝置中放置于室內的那一部分。根據(jù)其處理信號的種類，可分為模擬衛(wèi)星電視接收機和數(shù)字衛(wèi)星電視接收機。為適應衛(wèi)星電視廣播技術的發(fā)展和家庭使用的新要求，衛(wèi)星電視接收機在新功能的開發(fā)方面有了很大的進展。多頻道、多伴音、多制式、多功能的衛(wèi)星電視接收機已是發(fā)展的趨勢。下面主要介紹模擬衛(wèi)星電視接收機和數(shù)字衛(wèi)星電視接收機的基本組成和功能。 1） 模擬衛(wèi)星電視接收機 模擬衛(wèi)星電視接收機的基本功能是將室外單元通過射頻電纜送來的第一中頻信號（ 950～ 1450MHz 或 950～ 2150MHz 等），經(jīng)變換處理后得到視頻和音頻信號并提供給用戶。模擬衛(wèi)星電視接收機通常包括以下幾個部分：電子調諧選臺器、中頻放大與解調器、圖像信號處理器、伴音信號解調器和射頻調制器。其結構框圖如圖所示。 圖 模擬衛(wèi)星電視接收機的基本組成框圖 21 圖中各個部分的主要作用和信號流程簡介如下： （ 1）電子調諧選臺器 其主要功能是從室外單元通過射頻電纜送來的第一中頻信號（ 950～1450MHz 或 950～ 2150MHz 等）中選出所要接收的某一衛(wèi)星電視頻道的頻率，并將它轉換成固定的第二中 頻頻率（通常是 ），送給后面的中頻放大與解調器。 （ 2）第二中頻放大與解調器 它將輸入的固定第二中頻信號經(jīng)過濾波、 AGC 放大后，再進行頻率解調，得到包含圖像和伴音信號在內的復合基帶信號，同時還輸出一個能夠表征輸入信號大小的直流信號，用于控制前級放大電路的增益，也可用于指示信號電平的大小。 （ 3）圖像信號處理器 它從復合基帶信號中分離出視頻信號，并經(jīng)過去加重、能量去擴散和極性變換等一系列處理之后，將圖像信號還原并輸出給監(jiān)視器或電視機。 （ 4）伴音信號解調器 它從復合基帶信號中分離出伴音副載頻信號 ，并將它放大、解調后得到音頻信號，再經(jīng)過去加重、音頻放大輸出推動揚聲器。 （ 5）射頻調制器 為了使沒有視、音頻輸入接口的老式電視機能夠看到衛(wèi)星電視節(jié)目，需將輸出的圖像和伴音信號再次調制在某一個電視頻道上，以便通過電視機的射頻輸入端傳送給電視接收機。 2） 數(shù)字衛(wèi)星電視接收機 數(shù)字衛(wèi)星電視接收機是指數(shù)字衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)中放置于室內的那一部分設備，故又稱為室內數(shù)字接收單元，或稱為數(shù)字衛(wèi)星電視機頂盒（ SetTopBox），有時也稱綜合接收解碼器（ IRD， Integrated Receiver Decoder）等 。其基本功能是將室外單元通過射頻電纜傳送下來的第一中頻信號（ 950～ 2150MHz），經(jīng)本機變換器處理后輸出視頻和音頻信號，提供給用戶的電視機、監(jiān)視器或其他調制轉發(fā)設備。 與模擬衛(wèi)星電視接收機不同的是，為了適應衛(wèi)星電視廣播技術的發(fā)展、滿足開展新的數(shù)字業(yè)務的需求和方便不同用戶的使用，數(shù)字衛(wèi)星電視接收機在接收和處理數(shù)據(jù)能力上、新增的操作功能上、以及用戶交互界面的設計上都有了很大的進步。 由衛(wèi)星接收天線接收的數(shù)字衛(wèi)星電視信號，經(jīng)高頻頭進行下變頻得到頻率較低的第一中頻信號，通過射頻電纜送給數(shù)字衛(wèi)星接收機。數(shù)字衛(wèi)星電視 接收機的系統(tǒng)組成見圖。 22 圖 數(shù)字衛(wèi)星電視接收機系統(tǒng)的基本組成框圖 下面簡要介紹各部分單元電路的工作原理和信號流程： （ 1）電子調諧選臺器 其主要功能是從室外單元通過射頻電纜送來的第一中頻信號中選出所要接收的某一衛(wèi)星電視頻道的頻率，并將它變換成第二中頻或零中頻信號輸出。在早期，該模塊和模擬衛(wèi)星電視接收機的對應調諧器一樣，也是由低噪聲放大器、跟蹤濾波器、混頻器、本機振蕩器和聲表面濾波器等電路組成，輸出中頻頻率為 的第二中頻信號。但隨著技術的進步，該電路已經(jīng) 逐漸被零輸出中頻方案所替代。所謂的零中頻方案，就是在混頻時，使本機振蕩器的輸出頻率與輸入信號頻率相同，從而使混頻電路的輸出信號為零中頻的基帶信號。該基帶信號可直接送到后面的數(shù)字解調和解碼電路進行處理。其好處就是節(jié)省了中頻處理電路和聲表面濾波器等元器件，從而簡化了電路，降低了成本。 （ 2）信道解調和解碼 該模塊對應于發(fā)射系統(tǒng)的信道解碼模塊，其功能是對輸入的零中頻的 23 模擬信號進行模數(shù)轉化，并進行載頻和時鐘的恢復，校正在模數(shù)轉化過程中產(chǎn)生誤差，產(chǎn)生正確的抽樣值。該模塊的另一個作用是糾正傳輸過程中產(chǎn)生的誤碼，提高傳輸 的可靠性，為解多工復用電路提供無誤的傳輸碼流，從而保證了圖像和伴音的信號質量。 （ 3）解多工復用 該模塊對應于發(fā)射系統(tǒng)的多工復用模塊。它是根據(jù)傳輸碼流中所定義的特殊語法（主要是利用 PAT 和 PMT 表的相互關系）來進行解復用的。由于復用過程是分兩級進行的，故解多工復用過程也是兩個層次：先對傳送流解復用，得到獨立的節(jié)目流，接著對節(jié)目流進行解復用，分離出節(jié)目流中的視頻、音頻以及一些服務信息數(shù)據(jù)，送給信源解碼模塊。 （ 4）信源解碼模塊 該部分包含了視頻解壓縮和音頻解壓縮兩大部分。按照 MPEG2 的解碼算法分別對壓縮的 視頻碼流和音頻碼流進行編碼，從而得到正常的視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)碼流。 （ 5）視頻編碼和音頻數(shù)模轉換 視頻解碼器輸出的色差信號和亮度信號是數(shù)字化的碼流，它必須經(jīng)過視頻編碼器編碼產(chǎn)生 PAL 或 NTSC 制式圖像信號，以便送給普通的模擬電視機收看。音頻解碼恢復出的信號也是數(shù)字形式，也通過 D/A 變換器將它轉化成模擬的音頻信號，送給電視機重現(xiàn)伴音。 （ 6）射頻調制器 該模塊作用與模擬衛(wèi)星接收機的對應模塊一樣，將視頻和音頻信號以殘留邊頻帶調幅方式調制在 UHF 或 VHF 頻段的載頻上，以便送入電視機的天線輸入口，使不帶 AV輸入端子 的電視機也能收看到數(shù)字衛(wèi)星電視節(jié)目。 （ 7） 32 bit CPU 數(shù)字衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)是一個龐大的復雜的系統(tǒng)，各個模塊都有各自復雜的處理算法，彼此之間的數(shù)據(jù)交換十分頻繁，數(shù)據(jù)的處理和傳輸速度要求很高。此外，為了實現(xiàn)設備與用戶之間的良好的交互性，也需要功能齊全的屏幕圖形交互界面。因此，需要采用速度快、功能強大的 32 bit CPU。它所要完成的主要功能有：控制電子調諧選臺、信道解調和解碼、解多工復用、信源解碼等模塊的工作，并保證這些模塊的相互協(xié)調，隨時響應并處理用戶的操作指令。 隨著集成電路技術的發(fā)展，數(shù)字衛(wèi) 星接收機的整機構成芯片數(shù)量越來越少。從七片方案到目前的單片方案，使得數(shù)字衛(wèi)星接收機的體積不斷減小，成本不斷降低，而功能不斷增強。 24 衛(wèi)星電視接收技術的發(fā)展 略 主要內容有： C 波段向 KU波段過渡； 模擬向數(shù)字過渡； 。（ P34） 常用前端設備的基本結構和工作原理 有線電視的 前端應該稱為是有線電視系統(tǒng)的核心。前端的功能是把來自各種信號源的信號 進行處理，使其滿足射頻傳輸?shù)囊?，最終合成一路信號輸出給電纜或光發(fā)射器等干線傳輸系統(tǒng)。 前端的好壞會直接影響有線電視系統(tǒng)的 傳輸質量與收視效果。 前端作為有線電視系統(tǒng)的核心，它的 組成主要包括 電視調制器、頻道處理器、電視解調器、前端放大器、導頻信號發(fā)生器和多路混合器 等設備。根據(jù)組成的有線電視系統(tǒng)的不同 ， 有選擇的使用以上的設備來構成前端 。 一、電視調制器 調制器是將視頻和音頻信號變換成射頻電視信號的裝置 ,它常與錄像機、攝像機、衛(wèi)星接收機等配合使用。 調制器有 高頻 (直接 )調制和中頻調制 兩種方案 ,在中高檔調制器中常使用后者。 高頻直接調制方案的框圖如下圖所示。調制電路大多采用三極管高電平調制方式 ,輸出幅度大 ,失真和干擾也大。 （注 ： BPF 在通信中（ bandpass filter），即帶通濾波器 ） 中頻調制的方式如下圖示 25 二、 頻道轉換器與頻道處理器 頻道轉換器 是只進行載頻搬移而不改變頻譜結構的頻率變換器 ,主要有以下幾種 : ● UV 轉換器。將 UHF 的電視信號轉換成 VHF 的電視信號 ,在 VHF 較低頻率上傳輸 ,容易保證信號質量和降低系統(tǒng)成本。 ● UZ 轉換器。采用增補頻道進行信號傳輸時需要 UZ 轉換器。 ● VU 轉換器。在全頻道有線電視系統(tǒng)中 ,可以用 VU 轉換器把 VHF 的電視信號轉換為 UHF 的電視信號。 ● VV 轉換器。在強場強區(qū) ,為了克服空間波直接竄入高頻頭而形成前重影 ,往往采用 VV 轉換器。 頻道轉換器從工作原理上分 ,有一次變頻和二次變頻兩種。前者結構簡單、體積小 ,但存在許多干擾 ,而且涉及的品種多。后者干擾少、品種也少 ,易實現(xiàn)系列化 ,但是體積大 ,成本高。 一次變頻的頻道轉換器的原理框圖示如下。為保證頻譜不倒置 ,通常采用低本振取差頻方式 ,即 fP2=fP1fL。 26 一次變頻頻道轉換器 二次變頻頻道轉換器 頻道處理器 有兩種類型 ,即外差型和解調 調制型。與二次變頻的頻道轉換器相比 ,它主要多了中頻處理器和中頻 AGC 兩部分。因此 ,它可以在中頻將圖像與伴音進行分離 ,并進行伴音電平的調節(jié) 。然后 ,再與圖像信號進行混合。下圖為一 PAL/D178。 K 制電視頻道處理器框圖。 解調 調制型頻道處理器主要用于通過微波中繼的超大型系統(tǒng) ,而一般常用的是外差型。 頻道處理器框圖 三、電視解調器 電視解調器的作用是：把接收的開路射頻 RF 信號，經(jīng)過處理分離出音頻與視頻信號，送入電視調制器等設備 。其作用往往是用于改善原射頻信號中電視信號的品質。 四、多路混合器 多路混合器 是把兩路或多路信號混合成一路射頻輸出的設備。其主要技術 指標是 :插入損耗 (要小 )、隔離度 (要大 ,一般要求＞ 20dB)、帶外衰減 (要大 )、輸入輸出阻抗 (通常為 75Ω )。 27 混合器分為二類： 1 是寬帶傳輸線 變壓器式與 2 是濾波器式兩類。 寬帶傳輸線變壓器式的優(yōu)點是用分支器與分配器構成，頻道變化不調整，使用方便，但其插入損耗大。見教材 P40 倒二段 濾波器式混合器，優(yōu)點是插入損耗小，但調試較困難，如圖 此處應注意幾個主要的技術概念： 如什么是插入損耗、什么是相互隔離度 、等見 P41 的 五、前端放大器 前端系統(tǒng)中的放大器 ,按結構和實用性可分天線放大器、頻道放大器 和高電平輸出 (功率 )放大器等幾種。 (1) 天線放大器 對于天線放大器，輸出信號可達到 Sa≤ 57~60dBμ V ●寬帶型天線放大器 同