卫星接收机原理

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1、卫星接收机原理卫星接收机原理卫星接收机的作用是将高频头送来的-25-30dBm 的第一中频（频率为 950 MHz2150MHz)调频信号进行变频、放大、并解调出视频和音频基带信号。 一、主要性能指标要求一、主要性能指标要求）输入信号频率范围：950 MHz2150MHz）输入信号电平：-30-60dBm）解调门限值：dB）输出电平：视频p-p ，；音频+dBm， 平衡输出）图像信噪比：）伴音信噪比：）能量扩散消除比dB）镜像干扰抑制比dB 二、组成原理二、组成原理 卫星数字电视接收系统一般由接收天线接收天线( (包括馈源包括馈源) )、低噪声下变频器、低噪声下变频器( (高频头高频头 LNB

2、)LNB)和和 卫星数字电视接收机卫星数字电视接收机三部分组成：其中天线、高频头称室外单元：卫星数字电视接收机称 室内单元，或称综合解码接收机(即 IRD)，是当代计算机技术、数字通信技术和微电子技 术融合的结晶。1 1、 IRDIRD 的功能框图的功能框图 IRD 的一般功能框图如图 1 所示。由图可知，一个典型的 IRD 包括：调谐器、第二中 频信号解调、信道解码、MPEG-2 传输流解复用、MPEG-2 音视频解码和模拟音视频信号 处理。2 2、信信道道接接收收模模块块 波波 段段 或或K K u u 波波段段的的卫卫星星下下行行信信号号由由天天 线线接接收收，经经过过L LN NB B

3、 放放大大 和和下下变变频频，形形成成9 95 50 0 2 21 15 50 0 M MH Hz z 第第一一中中频频信信号号，经经电电缆缆送送到到I IR RD D 的的调调谐谐器器，高高频频调调谐谐器器根根据据所所需需接接收收的的频频率率，通通过过P PL LL L( (锁锁相相环环 ) ) 环环路路控控制制本本机机振振荡荡器器频频率率，把把输输入入信信号号变变频频成成第第二二中中频频 ( (4 47 79 9. .5 5M MH Hz z) )信信号号，送送到到正正交交检检相相器器分分解解出出I I、 Q Q 两两路路模模拟拟信信号号，经经过过 A A D D 转转换换器器再再把把这这

4、两两路路模模拟拟信信号号分分别别转转换换成成6 6 比比特特的的并并行行数数 字字 信信 号号 ， 进进 入入Q Q P P S S K K 解解 调调 电电 路路 和和 信信 道道纠纠错错电电路路。Q QP PS SK K 解解调调器器的的核核心心部部分分起起到到载载波波恢恢复复、寻寻址址、位位同同 步步、反反混混叠叠、匹匹 配配滤滤波波和和自自动动增增益益控控制制( (A AG GC C) )作作用用。 Butterworth 型匹配滤波器用来 完成升余弦滚降形状的脉冲形成滤波 变换 (=O 35DVB 或 =O.20D S S ， D V B 数 字 视 频 广 播 ，D S S 数 字

5、 卫 星 业务 )。信道纠错部分包括：Viterbi 卷积(12，23，34，56，67 和 78，K=7) 和 RS 解码(204、188DVB)。Viterbi 解码可对误码率 (BER)为 10-410-2 的数据 流进行纠错，以达到RFR 为 10-4。 RS 解码主要对突发性片状误码进行纠错， 以达到BER 优于 10-10 的结果，最后输出符合MPEG-2 标准的传输流(TS)， 每个数据包为 188 个字节。早期的信道接收模块由两片集成电路完成，如国产的 xowJ1 型 IRD 由集成电路 STV0190 完成双路 AD 变换，由集成电路 sTV0196 完成 QPSK 解调及前

6、 向纠错 FEc，目前已将上述两块集成电路功能合成到一块芯片，如：STVD0199，ODM8511 等。3 3、解解复复用用模模块块 TS 码流是一种多路节目数据包(包含视频、音 频 和 数 据 信 息) ， 按 MPEG 协议复接而成的数据 流 。 因 此 ， 在解码前，要先对Ts 流进行 解复用，根据所要收视节目的包识别号(PID)提取出 相 应 的视频、音频 和数据包，恢复出符合MPEG 标准的打包的节目基本流(PES)。 解 复 用 芯 片 内 部 集 成 了3 2 个用户可编程的P I D 滤 波 器 。 其 中 1 个用于视频PID， 1 个用 于 音 频P I D ， 余 下的

7、30 个可用于节目特 殊信息 (PSI)、服务信息(SI)和专用数据的滤波。 PID 处理分两个步骤：(1)PID 预处理：仅进行PID 匹配选择，过滤掉那些PID 值不 匹配的包，挑出所需收视节目的数据包。(2)PID 后处理 ： 进行传输流(TS)层错误检查(包括包丢失、 PID 不连续性等)，同时滤除传输包的包头和调整段， 找出有效载荷，按一定次序连接，组合成FES 流。系统时钟为 27MHz，由压控振荡器(VC。XO)产生，通过提取码流中的节目时钟基准 (PCR)控制 PLL 环路，使 IRD 的系统时钟和输入节目的时钟同步。 芯片内部还嵌有 RISC CPU，它具有很强处理能力，与系

8、统软件一起，能处理 IRD 复杂 的系统任务，如：传输字幕、屏幕显示 (OSD)、图文 电视、电子节目指导(EPC)等。 DRAM 控制器支持16MB DRAM(动态随机存储器)，由 CPU、传输和其他功能 所共同分享。解复用芯片有 CL9110、ST20TP2 等。、M MP PF FG G- -2 2 解解码码模模块块 符合 CCIR601 格式 的视频数据流和PCM 音频数据流，分别送到视频编码 器和音频 DAC(数模转换器 )按一定电视制式 (PAL 或 NTSC)生成模拟电视信号， 供电视机接收。一般MPEG-2 解码器的结构如图2 所示。目前开发的MPEG-2 解码模 块将系统解复

9、用模块集成到一起，有时称为单片机， 如：ST 公司(法国汤姆逊公司 )的 sTi5500、5505、5512、5518，Hyundai 公司的 ODM8211，富士通公司的 MB87L2250 及 LSI 公司的 SC2000 等，北京海尔 公司也研 制了可商品化的MPEG-1 解码芯片，命名为 “爱国者一号 ”。卫星数字电视接收机是将卫星传输的数字电视信号，经过信道、信源解码，将传 送的数字码流转换到原来压缩前的形式，再经D/A 转换和视频编码后送到普通电视 接收机。信源解码已从早期的 QPSK 数字解调和 FEC 前向译码两块芯片集成到一块 芯片；而信源解码也将系统解复用、视频解码和音频解

10、码以及视频编码器和 RISC（精简指令 CPU）集成到一块功能强大的芯片上。所以，现在卫星数字电视接收 机的集成芯片数量越来越少，功能越来越完善，集成度越来越高，并由单一收看电视 节目向多功能方面发展，如交互式电视、IP 广播服务等。卫星数字电视接收机的功能框图，如图 3-11 所示。由图 3-11 可知，一个典 型的卫星数字电视接收机包括一体化调谐器、MPEG-2 传输流解复用、 MPEG-2 音/视 频解码和模拟音 /视频信号处理等电路。TDQBS001F 一体化调谐器以零中频调谐集成电路SL1925 和 STV0299QPSK 解调 芯片组成，其内部组成方框图，如图调谐器第二本振的可变频

11、率范围在 1429.5 2 629.5MHz，它与输入的第一中频 （950 ）的 RF 信号差频后，形成第二中频 479.5MHz，其带宽一般设定为 36 MHz，然 后再进行零中频变换，即第三本振频率也为 479.5MHz。经 90相移器正交相干解调，分离 出 I 与 Q 基带模拟信号。Q 信号超前 I 信号 90，且当第一中频输入为 951 MHz 时，I/Q 输出频率为 1 MHz。调谐器一般采用载波跟踪锁相环技术，以确保 479.5MHz 载波频率的 精确性。零中频正交解调由集成电路 SL1925 完成，其内部结构框图，如图 3-13 所示。解调出来的模拟基带 I/Q 信号送至 QPSK 解调芯片 （STV0299A） ，经由 A /D 转换、 QPSK 解调、Viterbi 解码、解交织、RS 解码、能量解扰、最后生成。