浅谈卫星电视数字 接收机

浅谈卫星电视数字 接收机 模拟电视信号简介 说卫星电视数字接收机,得先从模拟电视信号谈起。模拟黑白电视出现在上世纪三十年代中期，彩色电视在后五十年代初产生，区域的不同派生了彩电的三大制式(NTSC、PAL、SECAM),由于视频带宽和伴音制式不同又派生了数种制式。模拟信号存在许多缺点,信号在传输中继过程中畸变累积和掺入杂波累积,最终使模拟信号品质下降,模拟信号带宽占用卫星转发器量大。模拟信号最终会被数字信号替代是必然趋势,我国模拟信号终止在2015年,在我们周边国家,俄罗斯、印度都关闭了卫星模拟信号,我国也仅存几套卫星模拟信号在亚太VI号卫星播出。(现在亚太上空卫星上所有模拟信号都关闭了)。地面微波、有线电视也逐步走向大数子化。 模拟电视信号数字化简介 对模拟电视信号进行模数转换就能形成数字电视信号,另外数字摄像机和数字录像机输出的信号本身就是数字信号。模拟电视信号经过采样、量化和编码就变成了数字式电视信号，在这里编码用二进制数字表示。为了便于数字信号国际间交换,制定了数字信号格式,即数字演播室的4:2:2和普通4:2:0格式。 经过以上处理的数字信号,存在着大量数据,必须对这些数据通过数码压缩,普通卫星电视采用的是国际MPEG-2/DVB压缩编码技术。其简单原理包括视频、音频信号编码、打包，再通过复用器供硬盘、光盘存储，或通过复用器用电缆供卫星、地面广播用。现在的卫星数字广播实际上用数字传输手段来传输模拟电视信号。 数字电视特点 数字电视(或数字视频),相对模拟电视有以下优点: 就具体技术而言, (1)可以多次中继、编辑、复制、存储不会引起杂波积累; (2)采用压缩编码技术压缩码率,节省信道及存储空间; (3)采用纠错编码技术,提高抗干扰能力; (4)采用大规模集成电路,可使设备功耗降低,体积减少、重量减轻、可靠性提高、测试维修简便,降低成本; (5)易于与通信线路及计算机联网,提供新业务。 值得指出的是模拟信号传输图象声音质量的劣化是渐变的。而数字信号质量是突变的,数字信号传输只能有以下三种模式:门限值以上,图象声音质量不受影响、门限值附近,图象声音断续停顿、门限值以下完全无图象声音。 卫星数字视频广播(DVB-S)系统 欧洲DVB是一个国际组织机构,我国是该组织的会员。DVB的重要标准是针对卫星电视(BVB-S)电缆电视(BVB-C)、普通电视的地面广播(DVB-T)和高清电视(HDTV)广播与传输制定的,数字广播技术通用的国际标准。推进广播电视技术的国际交流、合作与发展。 DVB标准其系统原理是:节目源的视频、音频信号及相应的数据分别在编码器中将其压缩到所需码率,然后按标准将视频、音频及数据复接成一个传输数据流,如果有多套节目的数据再行复接之后送到信道编码及调制器。卫星广播中采用QPSK(正交相移键位)调制,在发送端为付费电视需求还加入了加扰及有条件接收的处理部分。BVB系统框图见图1。一般来说在一个数据包中节目套数的多少、符码率的高低及纠错码影响图象质量。当视频压缩码率到6-10Mb/s才有优质图象,当压缩码率达8Mb/s可达演播室标准,当压缩码率达4Mb/s时,与目前的PAL/NTSC电视节目相同。图1中的信道编码又叫纠错编码,在数字传输中防止误码,用来降低误码率,是在信号数码中加入一定的控制误差用数码以组成具有纠错能力的码,采用前向误码校正(FEC)方法,在BVB标准中,规定了5种纠错比率(即1/2、2/3、3/4、5/6、和7/8)。 DVB-S卫星上应用较多,现在卫星传送数字高清多数采用DVB-S2制式,我国的村村通直播采用的是具有自主知识产权的ABS-S制式。 数子压缩卫星电视接收机 数字压缩卫星电视接收机,又称QPSK综合解码接收器(简称IRD),是当代计算机技术、数字通讯技术和微电子技术融合的结晶,由硬件组成,软件支持,协调工作。 数字卫星接收机种类繁多,其称谓不少,按基于功能称简称"数字卫星接收机"、"数字接收机"、"数字机";按其核心技术称"数字综合解码卫星电视接收机"或简称"数字解码器"(IRD);按其结构特点又称"数字卫星接收机顶盒",又广告也称"机顶盒"(STB)。按其用途,又有数字工程机和数字家用机之分;按其类型又分免费数字机(简称FTA)和有条件接收机(简称CA),有条件接收机又分单系统机和多系统机,有条件接收还有模块机(CI)。有条件接收加密系统常见有:法国电信Viaccess、以色列的爱迪德Irdeto、美国的NDS、瑞士的NagraVision(梦幻)系统,这些加密系统分布在我国上空数颗卫星上,接收这些加密卫视需要专用解码器和相应的智能卡。 数字压缩卫星电视接收机接收原理和发射是恰恰相反,它是将所接收的数字压缩卫星电视信号,先进行解调后再送入综合解码器解码、数模转换等一系列变换后得到解压后的视频和音频信号的过程。数字压缩卫星电视接收机电路复杂,集成度高,其原理如图2所示。它由宽带调谐器、QPSK解调器(高频头)、内码 、MPEG-2解码器、视频解压缩、系统控制电路和前面板等部分组解码器(FEC) 成。 数字卫星电视接收机有很多的技术参数,主要有接收机门限值(Eb/No)、卫星接收系统的载噪比(C/N)、接收天线系统品质因数(Q)、电视视频信噪比(S/N)。接收机门限是指可收到的最差信号,用载噪比(C/N)来表示。卫星接收系统的载噪比是指包括门限值以上的有用数字信号幅度值,是数字接收系统的重要参数。电视视频信噪比(S/N),在模拟系统中衡量信号质量的视频标准,在数字系统中表示电视视频质量。以上值都用分贝(db)表示。 我国卫星电视对数字卫星接收机制定的技术要求,限于篇幅,只介绍重点。符合MPEG-2解压缩和QPSK解调格式。输入频率950~2150MHz(可降低至950~1750MHz)、输入电平:-65dbm~-30dbm、具有垂直极化(14V)和水平极化(18V)切换电压、可用于单载波(SCPC)和多路载波(MCPC)方式、符码率能达2Mb/s~30Mb/s或2Mb/s~45Mb/s标准。功能要求:面板按键控制,接收信号强度 显示,C/Ku波段兼容、中文菜单及立体声输出等。Eb/No门限值规定了当前误码校正FEC=3/4时,门限值?5.5db,另外当FEC=1/2(4.5db)、FEC=2/3(5.0db)、FEC=5/6(6.0db)、FEC=7/8(6.4db)。对视频图象、音频系统都有具体的系统指标,专业机型要求还要高些。 而一般用户对数字卫星电视接收机的要求相应简单的多,要求质量可靠,故障率低,图象声音要好,门限要低。发烧友对数字机还要求要严格的多,除以上最低要求外,必须具有22K、DiSEqC等多星切换功能、信号强度、讯噪比显示灵敏,符码率足够高,大小通吃、节目参数兼容性好、存储参数多,最好具有升级接口等。 对数字卫星电视接收机技术指标进行全面检测,需要一大堆专业仪器设备,要拥数字视频信号发生器、噪声发生器、信道发射机、频谱分析仪、音频分析仪、视频分析仪、视频监视器、波形监视器、示波器等附件。对载噪比及其门限余量测试,也要有频谱仪,拥有频谱仪的发烧友可检测,连接图见图3,还要通过计算才能答出载噪比及其门限余量。 九十年代最早玩数字机,如帝霸201、高斯贝尔5000型机,就只有信号强度百分比条显示,功能单一,好的是这些机型信号强度对有信号频率反映灵敏,调星看讯号强度显示也能找准卫星。本世纪初,一批新机型出现,不但有百分比信号强度显示,还有讯噪比用分贝(db)显示,有的机型用百分比讯号质量显示,其两位小数(或百分比),比看频谱议幅度直观。带信号质量屏显的机型可以不接显示器调星(看数字机窗口屏讯号质量),给调星工作带来极大方便。看信号强度搜寻卫星,当找准卫星过门限讯噪比值会自动显示,在无邻星干扰时,调至讯噪比值最大即可,同时也知过门限值有用数字信号的多少。图4是帝霸901的显示菜单,此机在我制作卫星参数时,对盲扫参数(容错宽)进行标准参数(频率、符码率)校正,自动侦寻纠错码(FEC)。此机不足之处符码率最高只能达42Mb/S,2Mb/S以下符码率寻星反映特慢。寻星时还发现,对俄星老频率367533483信号不能识别下载。 数字接收机主要是用来解调图象和声音,看卫星数字电视。在业余(非专业)条件下并不是人人都拥有专业测试仪器,能否利用卫星接收机自带的调星功能作简易测试仪器用,只要误差不是太大就行了。当我用上带有分贝讯噪比显示数字机后,我一直在揣摩这数字机显示分贝与我们常见到的卫星信号场强、卫星天线 增益、高频头噪声系数、载噪比、门限值这些用分贝表示的参数是否有关,其显示值是否比较准确?如果显示分贝比较准确的话,可当简易分贝仪使用,与这些分贝相关的参数均可作简易测量,对调星寻星取得的数据用分贝记载,免除用信号强度等用百分比显示值带来的误差,无疑是普通发烧友的福音。这些前几年我做过,也发表过稿文《帝霸机讯噪比应用几例》(注4)和《门限载噪比C/N及其应用》(注5)。验正测试是一项极细致工作,要求精确到0.1db以下对不断跳动的讯噪比正确观察确是不易,稍有偏差将导致较大误差,使得验正结果误差较大。这些年我又反复多次用多面天线测量,最后得到较准确的数据,数字机讯噪比(帝霸901类机型)分贝与天线增益分贝是等值关系。从链路计算公式得知,当载噪比是定值时,卫星场强与天线增益成反比,场强分贝与天线分贝表示单位值是一样的,同理高频头的噪声系数分贝值也是一样。 数字接收机讯噪比值最大显示15db,用作测试13db以下信号有1%准确度,13db~15db段显示间隔跳跃不大准确。我用讯噪比测试过几种数字机门限值,其门限值误差在0.5db左右,表10是帝霸901纠错码(FEC)门限值实测结果,与国家规定的纠错码(接收机门限6db)参考值相差不大(差值在于接收机门限高低)。假定收视某一卫星参数纠错码FEC=3/4(标准纠错码),讯噪比显示为10.2db,可视此值就是我们在数字机里常提及的载噪比(C/N),此时C/N=10.2db,减去FEC=3/4门限值Eb/No=5.2db,其收视余量为5db。我用讯噪比值调试2.4米极轴天线,Ku极轴轨道各星误差可小于0.3db,不过高精度准确调试较大Ku极轴天线相当费时。 表1帝霸901用信噪比实测纠错码(FEC)门限值 纠错码(FEC1/22/33/45/67/8 国家标准(db)4.55.05.56.06.4 信噪比值(db)3.94.55.26.27.2 我也验正过带信号质量的机型与讯噪比显示间的关系,其显示信号质量为100%,用两种机型用22K切换器切换测量对比,得出信号质量与讯噪比间的换算关系,信号质量X0.2=讯噪比,即信号质量上升1%换算成讯噪比为0.2db。如收视亚S3凤凰卫视(FEC=7/8),其信号质量门限在36%,与讯噪比显示7.2db相符。 信号质量显示机型也有个别数字间隔跳跃,如信号质量36%直向上跳跃到39%,没有37%、38%的显示值。两种显示比较:信号质量显示值较稳定,讯噪比显示总有0.3db左右值的跳动;信号质量显示值要宽的多,讯噪比显示刚好到14.0~15db,而信号质量显示在70%左右,到100%还有30%的余量,换句话说信号质量显示机型显示值要比讯噪比机型多出6db,按标准码FEC=3/4值计算,讯噪比机型显示C/N?15db,较能准确反映门限余量值在8db左右;信号质量显示机型C/N?20db,门限余量值高达15db左右,在没有可变衰解器情况下,用于大天线测量卫星信号强度有极大好处。 今日卫星电视接收机今非惜比,10年刚出现数字机时价格上万,前几年价格还高高再上,当今FTA机比VCD还便利的百元机型都有,虽然这些FTA机画质一般,质量并不上乘,对并不挑剔经济不富裕的边远乡民电视收视难的地区,却圆了卫星电视收视梦。 我们常提到卫星电视的画质,在卫星上找寻画质良好的频道节目。其实影响卫星电视画质因数很多。信号节目源方面,在卫星上FTV节目源高画质的节目不多。首先上星前制作的节目信号源画质要好,上星后频带宽度足够,才能得够保证优质画质。一个36MHz的转发器要达到广播级的标准,5套节目最合适,如果 由于频带宽度不够,再好的节目源画质也会变差。其次是卫星接达10来套节目, 收机,卫星接收机要达高画质,在硬件上要选用优质的元器件,良好的电路,可靠的软件支持,成本自然升高,自然价格不会便利,通常画质高的机型门限值偏高,是保证了卫星接收机足够的中频带宽所致。而普通FTV机选用一般元器件,又要达到较低门限值,通常采用适当压缩中频带宽,牺牲部分画质来保证较低门限值。 对于卫星接收机的品质,现代技术的发展的确有所提高,新机型不断推出,知名高品质的卫星接收机也有不少。可惜在国内市场上,恶性的价格竞争,有些名机说好听点,几经OEM后,除软件外,硬件品质也面目全非,导致名机品质严重下降,摩机成了发烧友时髦专利,可谓是小字辈胆敢挑战大专家。10多年前的诺基亚9500,一再被发烧友软硬兼施,烧的峰峰火火,大有可能再烧几年的架势,可见名机的品质随现代科技进步不会落伍太快。现在的国内多数低价位FTV机,单片一体板,机内就两部分电源和主板,的确给生产厂家制造带来了方便,即便不具备生产数字机的厂家,也可以进主板组装卫星接收机。有的机型是过于省成本品质 下降太多,故障率奇高。笔者从事电器工作多年,并不赞同以目前利益省去或降低一些附属元件从成本上去价格竞争,导致品质下降。如过小的主板热量集中,导致故障率升高。高频电路设计防干扰屏蔽很重要,也认为金属外壳也不能省,金属外壳屏蔽至少可减低电磁向外幅射干扰,或其它干扰源进入数字机内影响解调数据。生产厂商而要从长远利益创建自己的卓越品牌才是出路,知名品牌的接收机,从不把高频头集成在主板上,打开外壳,主板与机身相符,没有剩余空间。多数ETV一体板机,外观漂亮,腹内空空。 最后简介一下数字高清电视(HDTV)卫星电视的基本情况,在发烧界是热门话题,也是未来发展的潮流和方向。在亚洲上空目前只有几颗卫星上有数字高清节目播出,归纳一下有三种格式。在70.5?EEutelsatW5、91.5?EMeasat3有免费的采用DVBMPEG-4/HD格式播出。在78.5?EThaicom5、87.5?EChinaStar1、116.0?EKoreasat3、122.2?EAsiaSat4有加密采用DVBMPEG-2/HD格式播出。110.0?EBSAT2A、N-Sat110日星采用ISDB/HD播出。我国的数字高清电视在中卫1号和亚洲4号上实验加密播出(注:8月份开始转鑫诺三号和中星6B),具悉要想看国内卫星数字高清电视,初装费、年收视费用并不低廉,实验播出节目也 还有一段漫长路程。 不丰富。看来卫星数字高清进入普通百姓家, 本文就数字接收机作一简单叙述,由于笔者纯属业余爱好,也不可能全面接触了解市面数字机型,可能不太全面。要全面了解理论上还得去读数字电视丛书及数字卫星电视接收机的有关章节。文中讯噪比机型是帝霸901，讯号质量机型是海克威版机型。有的机型显示的信号质量或讯噪比可能与文中所测参数有误差,敬请注意参考们修正。 数字电视机顶盒共享器,机顶盒共享器;数字电视机顶盒共享器,机顶盒共享器批发;数字电视机顶盒共享器,机顶盒共享器代理; 承接北京、山东、广东、四川、江西、安徽数字电视机顶盒共享器改造工程、浙江、甘肃、辽宁、吉林、天津数字电视机顶盒共享器批发、云南、贵州、陕西、湖北、湖南数字电视机顶盒共享器代理、福建、黑龙江、内蒙古、新疆、重庆、上海数字电视机顶盒共享器