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單纜實現(xiàn)多星多機接收的系統(tǒng)設計

作者: 時間:2007-10-17 來源:網絡 收藏
1引言

數(shù)字衛(wèi)星多星多機方案的發(fā)展源于人們要充分使用衛(wèi)星資源的想法。通常使用2種方式:一是用單個高頻頭配合可轉動天線,采用DISEQC1.2來控制轉動衛(wèi)星天線對多星下行信號的;二是用多個固定高頻頭,采用DIsEQC1.0或DISEQC2.0配合DISEQC開關選擇通路多星接收。前者常用于單機多星接收的場合;后者可用于多機接收,但每個接收機要用一條獨立的下行電纜,連接DISEQC開關到機頂盒之間的通路。

按照衛(wèi)星數(shù)字電視標準衛(wèi)星下行信道通帶范圍內有大量空閑頻帶存在。從衛(wèi)星接收到的電磁波匯聚到高頻頭的饋源上轉換成的電壓信號,供高頻頭進行變頻處理,在這種情況下,高頻頭降頻后的中頻信號在沒有復用的情況下,中頻信號帶寬也有大量空閑頻帶存在。這使得信號的復用成為可能。

2硬件電路的

筆者一個信號處理模塊,將高頻頭輸出的多路信號復用到一個通路中,利用一根下行線纜傳輸?shù)叫l(wèi)星接收機。本方案將好的信號處理模塊封裝起來,一方面用戶無須自行設計多路選擇線路,另一方面可避免DISEQC方案下多根下行電纜的布線繁雜問題。

信號處理模塊的核心功能是接口(SCIF),對低噪聲下變頻器(LNB)輸出的多路信號進行處理。本設計將信號處理模塊與LNB集成,如圖1所示。從饋源接收下來未經處理的衛(wèi)星信號bank 1~bank m,經過處理復用到一條通道上,通過單根下行線纜代替DISEQC方案中的多根線纜下行傳輸,再通過功率分配器分配給多個接收機使用。

2.1 復用原理

經過高頻頭輸出的中頻信號頻率范圍在950~2150MHz之間,每個頻道占據此頻帶范圍的一定帶寬。收看電視節(jié)目時,只需保證節(jié)目相關帶寬上的信號在對信號處理的過程中不受影響。本硬件電路的功能是對輸入信號進行移頻和復用處理,從而達到在下行線纜中傳輸多路節(jié)目的目的。信道復用的原理如圖2所示。

圖2中的黑色方塊表示用戶想要收看的節(jié)目頻道在 整個節(jié)目通道中所處的位置,白色矩形框表示與信道對應的傳輸通道,頻帶范圍在950~2150 MHz之間,橫坐標表示頻率空間。bank 1~。bank 4表示高頻頭1~4路輸出信號。此處理分2部分,信號移頻和信號復用。移頻由SCR芯片來完成,復用由加法器來實現(xiàn)。

2.2電路設計及細節(jié)分析

圖3虛線后部分與圖2對應。

圖中44矩陣在實際電路中由2片HMC276芯片組成,用于選擇打開bank l~bank 4中某一通路信號,供SCR芯片進行移頻處理,SCR的移頻工作在ST7LNB1的控制下實現(xiàn),其中每個SCR芯片的中心頻率不同,與圖2中UBO~UB3的中心頻率對應,此中心頻率是由芯片固有性質決定的,常在同一中使用的組合有4路組合及8路組合等,它們對應的用戶帶寬(UB)分別為60 MHz和40 MHz。這些中心頻率是由硬件確定的,但在實際使用中,是由機頂盒發(fā)送DISEQC命令檢測得到。本方案中的降頻參考圖3分2次實現(xiàn),第一次降頻在圖3虛線左側實現(xiàn),之后矩陣輸入信號頻率Freq_martrix_input=|Freq_down_Flo|。第二次降頻在圖3虛線右側SCR中實現(xiàn),之后SCR輸出信號頻帶中心頻率Freq_scr_output=F_SCR。需要說明的是,第二次降頻由ST7LNB1控制SCR來實現(xiàn),參考SCR的數(shù)據表可知,SCR可以將950~2150 MHz范圍的任意信號頻移到其中心頻率附近的帶寬范圍內,這一點由機頂盒發(fā)送DISEQC命令向ST7LNB1傳送相關參數(shù)信號來確定,主要是本振和SCR中心頻率。Freq_down是衛(wèi)星下行信號經窄濾波器濾波后的信號載頻,F(xiàn)lo為高頻頭本振頻率。SCR后面的帶通濾波器(BPF)用于濾除用戶帶寬之外的信號,防止復用時信號串繞失真。BPF'的頻寬和中心頻率與各SCR一一對應。

3 軟件支持

機頂盒軟件要解決的主要問題包括檢測UB數(shù)目和中心頻率、信號通路的選擇以及沖突避免等。

3.1 測試UB數(shù)目和UB中心頻率

硬件設備配置好后,通過軟件程序來控制整個的運行。首先是由機頂盒發(fā)送DISEQC命令檢測UB的個數(shù)及其中心頻率,檢測結果反映硬件的配置情況。在檢測過程中,通過示波器來觀察信號通路中發(fā)送DISEQC命令時通路中的信號情況和SCIF信號處理模塊反饋給機頂盒的信號。檢測的方法是把示波器接入下行線纜通路中,由用戶操縱機頂盒發(fā)送檢測UB的DISEQC命令,觀察通路中信號情況。檢測到的結果如圖4所示。

圖中,尖鋒脈沖為機頂盒發(fā)送DISEQC命令后線纜中的信號,可反映SCR中心頻率的狀況,4個帶通范圍為發(fā)送DISEQC一段時間后通路中的信號,反映此電路模塊對信號的增益情況,是信號可存在的有效頻帶范圍。經觀察,上述4個脈沖對應在1210 MHz,1420 MHz,l680 MHz,2040 MHz的中心頻率上,在ST7LNBl的控制下產生的。機頂盒系統(tǒng)發(fā)送UB_SINGAL_ON( )命令向SCIF模塊傳輸一些數(shù)據信息,對ST7LNB1寫入一些數(shù)據,包括所有可能存在的SCR中心頻率,共12個,當這些頻率與ST7LNBl中存儲的與本硬件電路相關的SCR中心頻率數(shù)據庫相符合時,ST7LNBl會控制系統(tǒng)在相應頻點發(fā)送反饋的脈沖信號。機頂盒捕捉到這些信號之后可獲得不同SCIF模塊的固有頻點,同時通過查對應的數(shù)據表得到對應的UB帶寬。上述4個通帶是發(fā)送DISEQC命令一段時間后示波器檢測到的信號,它反映了系統(tǒng)對白噪聲的信號增益。

檢測UB的相關信息是解決用戶信號通路選擇的關鍵。UB信息檢測成功之后,軟件系統(tǒng)通過用戶界面菜單設置的相關參數(shù)(包括衛(wèi)星、極性、本振等信息)發(fā)送參數(shù)到ST7LNBl來選擇信號和控制信號所走的通路。對比上述UB的檢測結果和LNB模塊中所采用的SCR個數(shù)及中心頻率等物理參數(shù),本系統(tǒng)能夠正常檢測到UB通道設置的相關系統(tǒng)參數(shù)。

3.2信號以及信號通路的選擇

用戶從檢測到的UB中選擇一個,作為信號最終在信道中存在的頻帶范圍。對頻帶(band)的選擇也由用戶來確定,包括衛(wèi)星、極性和頻帶高低3個條件。以上4個條件確定后,各機頂盒對應的信號傳輸通路就確定了。雖然各機頂盒占用的UB不同,但對所選的衛(wèi)星、極性和頻帶高低沒有限制。此信息由軟件系統(tǒng)以DISEQC命令參數(shù)的方式將代表這幾個條件的信息發(fā)送給ST7LNB1,由ST7LNBl負責解碼室內機頂盒發(fā)出的DISEQC指令。

在確定以上條件后,各機頂盒可在各自的通路上發(fā)送存儲在數(shù)據庫中的節(jié)目頻點、數(shù)據傳輸速率等信息,以完成對節(jié)目信息的搜索。此過程通過對單機的通道選擇來檢測。若依次選擇好UB、衛(wèi)星、極性、本振的組合后,進行節(jié)目搜索和換臺等操作,機頂盒均能夠正常工作,則表明,系統(tǒng)可以正常選擇通道并完成對信號傳輸。

3.3 DISEQC命令重發(fā)等待機制

由于各機頂盒使用同一根下行線纜來傳輸DISEOC信號和下行反饋信號,且各DISEQC命令都加載在22 kHz的頻率上進行傳輸,當通路中同時存在多個機頂盒發(fā)送的DISEQC命令時,線纜中的信號將產生沖突而無法辨識。為解決這一問題,本方案采取命令重發(fā)方式,重發(fā)等待時間由線性反饋移位寄存器獲得,如圖5所示。

開機時,各移位寄存器的初始值如圖5所示,其后4位的賦值是系統(tǒng)SCR芯片個數(shù)的二進制表示。當用戶換臺成功時,移位寄存器進行移位操作但不重發(fā)命令。當系統(tǒng)檢測到發(fā)生沖突時,系統(tǒng)把各機頂盒所取的UB值(0~7)加1賦給移位寄存器后4位,前3位數(shù)據保持不變。此時,由移位寄存器所構成的7位二進制數(shù)對應的十進制數(shù)與27相除得到的值就是隨機等待時間,單位為秒。由機頂盒將配置參數(shù)發(fā)送到ST7LNB1,由ST7LNB1根據機頂盒上傳參數(shù),控制本模塊對輸入信號進行處理。

4 小結

系統(tǒng)對常用的高頻頭電路進行重新設計和功能提升,使僅能處理高頻/低頻、水平/垂直、衛(wèi)星A/B所形成的8路組合中的一路高頻頭電路,能根據多個用戶的手動設置同時處理多路信號。一方面具備多路獨立的降頻處理電路,另一方面使用多個SCR芯片對多路信號進行獨立的移頻處理。設計中經過降頻和移頻處理后得到的信號頻率在950~2 150 MHz范圍內,不會產生頻率復用重疊干擾,復用信號能被機頂盒軟硬件系統(tǒng)正確無誤地分離和處理。本設計常用于家庭多機和目前高端市場流行的PVR機頂盒。不但可節(jié)省開關器件和線纜,降低系統(tǒng)的安裝成本和安裝難度,還能保證在采用單根下行線纜時支持對各頻點上節(jié)目的處理。



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