ABS-S直播卫星专用接收机之银河YH-2800AK
浏览:5707 发布日期:2014-07-08


2008年6月9日,我国第一颗直播卫星中星9号成功发射升空,目前正处于试运行阶段,已经有多 套节目正在播出。资料显示,“中星9号”采用旋极化方式,使用KU波段进行传输,信号可覆盖 全中国。全国圆形天线,就能直接收听、收看广播电视节目和实现卫星宽带互联网业务。
 
 虽然是卫星信号,但信号的信道编码方式与我们常见的DVB-S,DVB-S2有所不同。中星9号直播 卫星采用的是ABS-S(Advanced Broadcasting System-Satellite)技术,这是第一个拥有完全 自主知识产权的传输标准,在性能上与代表卫星通信领域最新技术发展水平的DVB-S2相当,部 分性能指标更优,而复杂度远低于DVB-S2,更适应我国卫星直播系统开展和相关企业产业化发 展的需要。在技术方面,采用先进的信道编码方案、合理高效的传输帧结构等技术,具有更低 的载噪比门限要求和更强的节目传输能力(ABS-S明显优于目前普遍使用的DVB-S系统,如在同 等信号传输能力条件下,ABS-S载噪比门限要求比DVB-S低1.5到2DB;而在同等信道条件下, ABS-S的信号传输能力高于DVB-S系统20-25%。与DVB-S2相比,载噪比门限相差约0.1-0.3分贝, 接近理论极限,而传输能力则略高于DVB-S2。同时ABS-S的复杂度远低于DVB-S2,更加易于实现 )。在适应性上,ABS-S标准提供了14种不同的编码调制方案,多种前向纠错方式可选(1/2, 3/5,2/3,3/4,4/5,5/6,13/15,9/10,较DVB-S方式多了许多),结合多种滚降系数选择( 0.2,0.25,0.35三种可以任意选择),可最好地适应不同的业务和应用需求,充分发挥系统效 率;提供高阶调制作为广播方式下的备选调制方式,同时支持专业应用,并适应卫星技术和接 收机技术的发展;解调芯片可以支持8PSK/45Msps的工作模式(提供1Msps-45Msps符号率,最高 120Msps净码率,可实现搭载15路高清卫视节目的传输。),以充分适应我国直播卫星转发 器配置。在安全性上ABS-S标准采用专用技术体制,不兼容目前国内外任何一种卫星信号传输技 术体制;机顶盒无法接收其他制式的广播电视节目,可有效防止其他信号攻击以及可对关键器 件、设备进行有效控制等安全措施与手段,以达到卫星安全的目的。另外,考虑到卫星载荷制 造技术的进步,ABS-S中提供了16APSK和32APSK两种高阶调制方式,这两种方式在符号映射与比 特交织上结合LDPC编码的特性进行了专门的设计,从而体现出了整体性能优化的设计理念。 ABS-S于DVB-S不兼容,所以现有的接收机无法正常收看,必须购买中国广电部门认证厂家生产 的专用接收机收看。目前,国内多家企业(不是所有的机顶盒制作商都可以生产,只有那些规 模大,有生产许可证的商家,才有资格制造这种专用接收机)已成功开发出了ABS-S卫星接收机 。今天要给大家介绍的就是银河公司生产的直播卫星专用机YH-2800AK。
 
 众所周知,银河在业界可以算得上一个规模较大的公司,产品包罗万象,数不胜数。YH-2800是 专为中星9号直播星设计的专用接收机,能够接收、播放采用ABS-S标准调制的标清数字电视信 号。整机外观中规中矩,外型典雅。面板和上盖均采用通用的亮银色设计。面板的左侧装有专 用的交流电源开关,开关的顶端有个键帽,键帽被设计成矩形,外壁做了适当的导角处理,没 有“棱角”,摸上去手感不错,按键周围均匀分布着2条条轮廓线也处理的恰到好处,设计独特 ;特别是与面板开孔之间的间隙的处理十分到位,既不会因为间隙大而影响外观,也不会因为 间隙小而影响键帽前后移动,造成“卡键”现象。面板中央是个圆形的门镜,内部不但藏有四 个红色的七段数码管,用来显示频道信息,而且还藏有一个红外线接收装置,可直接接收遥控 器发出的信号。卡镜的表面有覆膜保护,不过对使用者而言影响并不大,使用之前揭开即可, 并不影响使用。门镜两边分布着六个按键即“频道上/下”、“音量上/下”、“菜单或退出” 、“确定”,左右各有三个。左侧的三个按键与右侧的相对门镜完全对称,由于按键露出来的 部分面积较小,两组按键结构完全相同,旁边的文字标识也没有直接印刷在按键表面,而是印 在面板上。这样的处理并不多见,设计者追求的是整体效果,尽管都是不规则图形,但摆在一 起也挺好。面板的右侧有个卡门,上面印有整机的型号及商标等相关资料。值得注意的是,面 板的所有文字丝印均采用深灰色而不是常见的黑色,给人“独树一帜”的感觉,较为新颖。
 
 大家都知道,卡门里面藏的是IC卡,卡门的悬挂已然是使用底部半圆形的卡沟,通过面板上上 的定位圆柱做小于90度的转动(结构所限,不可能超过90度转动),而卡门的固定则是通过面 板上面的“T”形加强筋,一旦插入面板上面的定位槽,随着卡门的逐步插入,内部的限位装置 会将“T”形加强筋顶的半圆形筋顶起,“T”形加强筋产生形变,一旦半圆形筋通过限位装置 ,直到加强筋全部通过定位槽,“咔”卡门的固定就完成了。这种结构在现有带CA的机种已经 被广泛采用,并没有特殊之处。
 
 上盖和底壳及后挡板均采用防触摸镀锌板材质,除了银色烤漆处理外,在上盖正面的四个角落 都有三排(每排各有10个椭圆形)散热孔,主要用于整机的散热处理。上盖中央作局部凹陷处 理,凹陷部分形成文字“银河”,十分醒目,给人强大的震撼力。后面板的处理相对简单一些 ,后挡板最左边是调谐器的输入端,要注意的是这款调谐器只有一个输入端,并没有环路输出 。信号输入端子的右侧是RS232串口(母头),我们可以使用它进行软件升级操作。串口的顶端 是一张条码贴纸,贴纸的主要内容包括机型名称、信号、生产日期及批号等相关信息。条码是 由一组按一定编码规则排列的条、空符号,用以表示一定的字符、数字及符号组成的信息。是 迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术,更利于大规模生产。首先可靠准确,有资料可查 键盘输入平均每300个字符一个错误,而条码输入平均每15000个字符一个错误。如果加上校验 位出错率是千万分之一。其次,数据输入速度快,键盘输入,一个每分钟打90个字的打字员1.6 秒可输入12个字符或字符串,而使用条码,做同样的工作只需0.3秒,速度提高了5倍。第三经 济便宜,与其它自动化识别技术相比较,推广应用条码技术,所需费用较低。第四灵活、实用 ,条码符号作为一种识别手段可以单独使用,也可以和有关设备组成识别系统实现自动化识别 ,还可和其他控制设备联系起来实现整个系统的自动化管理。这对于大规模生产尤为重要,实 现售货、仓储和订货的自动化管理,而且通过产、供、销信息系统,使销售信息及时为生产厂 商所掌握。第五自由度大,识别装置与条码标签相对位置的自由度要比OCR大得多。条码通常只 在一维方向上表达信息,而同一条码上所表示的信息完全相同并且连续,这样即使是标签有部 分缺欠,仍可以从正常部分输入正确的信息。条码特点很多,但制作起来很容易,也可以印刷 。条码和串口的右侧是我们常说的AV输出和S端子,值得注意的是本机视频输出的是标清信号, 因此只有CVBS符合视频信号和由Y亮度信号和C色度信号组成的S端子。2组AV信号输出内容完全 相同的,只是简单的备份。让笔者感到奇怪的是后挡板右侧的QS标志(标识是使用双色印刷方 式直接印在机壳上面,而并没有使用带背胶的贴纸)。众所周知,QS认证是质量安全Quality safety的英文缩写,它是我国最新实施的食品安全标志,它是国家质检总局按照国务院批准的 三定方案确定的职能,依据《中华人民共和国产品质量法》、《中华人民共和国标准化法》、 《工业产品生产许可证试行条例》等法律法规以及《国务院关于进一步加强产品质量工作若干 问题的决定》的有关规定,,制定的对食品及其生产加工企业的监管制度。我们可以市场上销 售的食品包装上面找到它。机顶盒做QS认证还是第一次看到,至于为何要做这个认证,笔者百 思不得其解,可能是有新的规定,笔者少见多怪罢了。电源线的固定方式较为特殊,结构比较 复杂,可见设计者的功力不同一般。大多数的机顶盒在电源线的处理都较为简单,在后挡板上 面开圆形孔,然后使用线扣将电源线固定在其中,然后推入后挡板上面的孔,最终固定。这种 方式简单快捷,可靠性方面也不错。剩下多数会在电源线上面做文章,即在电源线上面增加线 挡,线挡中央掏槽,后挡板上面开槽,这样两个“槽”嵌套在一起,电源线的固定就完成了, 但不同的机壳材料是不同的,拿金属材料来说就有很多种,0.6毫米、0.8毫米、1毫米都有,而 塑料机壳就更厚了,一般都在2毫米左右,所以使用同一料号的电源线是不可能的,增加不同种 类的电源线的库存对厂商也是不利的,因此设计一种通用的电源线挡已经是势在必行。增加线 挡上面开槽的宽度,同时在后挡板开槽的三个边加折弯处理,折弯部分的厚度略小于线挡开槽 的宽度,这样就可以搭配不同厚度的后挡板了。底壳的处理仍然不免俗套。脚垫的处理不可缺 少,四个橡胶脚垫分布在底壳的四个角落,固定方式已然采用中间增加定位销,定位销插入脚 垫中部的孔造成脚垫内部型变,从而达到固定的目的。为了减少盒子内部的信号向外辐射,底 壳两侧安装定位螺钉的地方增加凸台结构,与上盖内壁同样的结构,实现充分接地。同时在靠 近面板的一侧增加了向上的折弯处理,由于这个“折弯”强度不能保证,只能在两侧使用铆钉 加以固定,这样做结构强度是足够了,但毕竟太简单了。这种固定方式笔者并不推荐,毕竟还 有其它方式可以做到更好,具体我在前面的杂志中已经谈过,这里就不再老调重谈了。靠近两 侧面板的地方也做了二次折弯处理,与普通折弯操作不同的是,这里的折弯是按照斜线折弯, 而且折弯距离很短,同时折弯处也不做切断处理,这样做不但要求模具的吨位够大(要使用很 大的压力才可以冲了这样的效果),同时在冲的过程中折弯处很容易折断。不过这种固定面板 结构是笔者看过的最为牢固的。上面我们介绍面板的时候曾经提到过,交流电源开关是装在显 示板上面的,因此在折弯处开一个异形孔,以方便电源开关的插座可以垂直通过折弯。细心的 读者可以发现电源上面的端子连接有四条线,其中两条是直接焊上的而外两条则使用电源端子 直接接在上面。为什么不直接焊四条线或是使用四个电源端子呢?笔者想了半天,终于发现了 其中的奥秘,使用端子固定固然可靠,可是价格;较高,从成本方面考虑并不是上上之策,而 全部使用焊接的方式成本大大降低,但是在组装的过程中却带了困扰(要先将按键插入,然后 在补焊电源开关上面的端子,焊好后再套上热缩套管,并使用电吹风将热缩管紧贴端子。这样 做很费工时,流水线也会因此而无法正常工作,流水线流不起来,有的工位忙死,有的工位无 事可作,生产效率大大降低)。所以选用焊接和端子相结合,结果也是最理想的。
 
 整机共有三块电子半成品,显示板、电源板和主板。显示板是固定在面板内部,采用的是通用 的动态扫描方式,结构与其它的机顶盒差不多,所选芯片为HC164的方案。线路简单,以前曾经 介绍过了,现在就一笔带过。电源部分采用的是典型的单端反击设计,所选方案这是仙童(也 有叫飞兆或者快捷)公司的FPS电源设计,核心芯片选择DM0265。仙童公司的电源设计在机顶盒 的应用中最为常见,例如几年前的0380等等,而0265系列正是0380的低成本替代品。芯片内部 有一个具有电流检测功能的场效应管,可以对通过场效应管上面的电流进行取样和监测。有一 个电流型的PWM(脉宽调制)控制器,脉冲宽度(也可以称作占空比)可以调节,最大67%。芯 片内部设有多种保护电路,首先是短路保护,这个功能依靠侦测场效应管漏极到源极的电流来 实现保护,同时具有自恢复功能,当短路解除后可以自动恢复。其次是过压保护,侦测反馈控 制回路,一旦侦测到反馈回路异常,引起芯片电源电压过高,芯片自动进入保护模式。第三是 过热保护,主要针对环境温度异常以及电路本身失效引起温度上升即使进行保护,设定值被设 定为140度。芯片内置振荡电路,工作频率以固定在67KHz左右,不可调节。各种各样的保护电 路,振荡电路记特殊的控制电路线路大大简化,电源设计也趋于简单。外围器件很少这样做会 导致EMI(传导)电路干扰以及损耗,特殊的驱动电路可以使场效应管开关速率得到优化降低 EMI,提高效率。独特的频率抖动也会降低EMI。此外,在交流转直流的电源中,开机上电瞬间 ,次级整流滤波电容是空的,PWM占空比会拉得很高,导致流过场效应管的电流极大,影响电源 的可靠性,因此现在的电源设计中都增加了软启动功能。接通电源时,使得功率变换电路缓慢 达到稳定状态输出可以从较低电压输出并延时一段时间(0265的所需要的时间仅为15毫秒)后 逐渐升至额定值,即占空比的增加是逐渐展开的,流过场效应管的电流也会逐渐增加。减小启 动冲击和浪涌电流。电源的其它部分包括噪声滤波电路,尖锋吸收电路及有TL431盒光藕形成的 反馈回路,以前已经介绍的够多了,这里就不一一介绍了。
 
 下面谈谈主板,主板的设计可分成三部分,即中央处理单元、调谐器单元及音视频电路。中央 处理单元主要包括中央处理器也就是我们常说的CPU、用于程序存储的非易失性存储单元FLASH 及易失性存储单元。CPU选用的是国芯公司生产的GX3001②,GX3001是面向DVB-C/DVB-S/DVB-T 市场推出的一款低成本(据所其成本也是为业界最低的)高性能机顶盒解码芯片。包含32位 RISC CPU,8Kbytes的指令Cache和8Kbytes的数据Cache,最高主频216KHz,支持JTAG工具进行 调试。3个PID过滤器,每个PID过滤最多支持32个通用通道数,每个通道过滤深度为16Byte,支 持CA、数据广播、浏览器、NVOD、EPG、Loader;四层图形显示:背景层、静态图片层、视频层 、OSD层;支持16位真彩色,强大的2D图形加速及抓屏引擎(支持九画面显示)。视频解码器支 持ISO/IEC13818-2 MP@ML,并向下兼容ISO/IEC11172-2,支持错误保护及错误掩盖。高性能的 视频缩放及去隔行性能,特别是支持逐行输出,并支持各种PAL制、NTSC制电视制式,并可以实 现相互转换。视频部分集成四路视频数模转换单元,支持输出2CVBS/S-Video、CVBS/YbCr、 CVBS/RGB、YPbPr、RGB(逐行)等多种接口模式;音频解码器支持ISO/IEC11172-3 Layerl/II ,ISO/IEC13818-3 Layerl/II,支持SPDIF及I2S格式输出,不过都不是模拟信号,不能直接放 大输出。FLASH使用的这是SPANSION公司的2MB的29AL016D70TF102③,采用3.3V电源,230纳米 工艺,数据传输速度70纳秒,支持扇区保护,防止软件补非法复制,在机顶盒内部主要用于存 贮全部的程序及节目信息,较普通的卫星机顶盒(前几年卫星机顶盒因为要降成本,FLASH的容 量一降再降,最后缩到只有512KB)上面的FLASH大了3倍。SDRAM使用的是现在代公司(HYNIX) 的256M比特的HY57V561620 ④,使用行列地址线进行访问,内部设有4个独立的存储单元,每个 单元共有4兆空间,每个空间可存储16比特数据,因此总的空间就是4*4M*16=256M。整机的串口 输出并没有使用芯片,采用的是使用电阻、电容。晶体管等分立元件搭的电平转换线路。呵呵 ,省钱可省到家了。调谐器单元由调谐器,信道解调单元,LNB电源供电线路组成。调谐器使用 的是夏普公司的产品,其型号BS2S7HZ6306⑥,这款调谐器是专为ABS-S制作的单输入产品,中 频信号输入范围950~2150兆赫兹。输入阻抗为75欧姆,可直接与目前市场上销售的高频头配合 直接使用。内部锁相环芯片采用IX2470,该芯片有4个12C地址,由于硬件已经固定,所以地址 只有一个即0XC1。基准频率为4MHz,使用3.3V单一电源。内部设有13种I/Q基带滤波器,带宽从 10MHz~34MHz进行调整,步进2MHz。卫星机顶盒采用零中频解调模式,本机振荡器共分为9段, 每段频率范围并不相同,成非线性分布。内部设有基带放大器,放大器的增益是可调的,不过 这个增益实际上是将信号做衰减,一共有3种模式: 不衰减、衰减2dB、衰减4dB。主要的参数 设定采用12C模式,速度最高支持400KHz。还有一个有意思的事情,这款调谐器LNB电流最高支 持500MA,这个参数一般做调谐器的厂商基本上是不坐标注的,也许直播卫星的高频头需要的电 流肯定不会超过500MA吧,笔者还没有找到更好的解释。信道解调单元使用的是国芯公司另一款 产品GX1121⑤,GX1121是目前支持ABS-S标准的信道解调接收芯片两种芯片中的一种(另一种芯 片是中天联科公司的AVL1108,后面的文章我再给大家作介绍),采用具有自主知识产权的专利 技术,具有业界领先的抗回波干扰、低接收门限和低功耗性能。支持ABS-S标准的QPSK/8PSK调 制和LDPC信道纠错码,支持0.35/0.25/0.20三种滚降因子,支持0.5MBaud~60.0MBaud的宽符号 率范围。内部集成高精度双10bit模数转换模块,准确的信号强度和信号质量指示方便卫星天线 调整。芯片功能强大,但功耗较低,最大850毫瓦,电源电压采用3.3V,核心电压采用1.2V。音 视频单元线路方面相对简单,上面介绍CPU的时候有介绍过,模拟视频信号可有CPU直接输出, 而音频信号没有模拟信号,输出的只是SPDIF信号及符号12S模式的数字音频信号,因此需要在 外部增加一个音频数字转模拟的芯片,而芯片必须满足12S格式(相对于普通模式而言,数据的 时钟信号基本相同,但数据传输的时序存在加大差异,所以许多低成本音频转换芯片都只能用 于其中一种方式,不做兼容处理,我们常见的CS4334和SC4335就是针对不同的格式而采用的不 同方案,CS4334只支持12S格式的音频数据,而CS4335则只支持左对齐方式的)。本机的音频数 模转换芯片(那个八条腿的贴片元件⑦)被多个电解电容环抱,具体型号笔者并没有搜索到相 关信息,但从多方面判断(实际上用示波器量一下就全明白了)这就是完成数模转换功能的, 配有左侧的运算放大器4558⑧将模拟音频信号进行放大,然后从AV端直接输出LNB电源使用稳压 器件LM317及相关配套电路,线路的结构和特点大家应该很熟了,这里就不再多说了。
 
 机顶盒的软件较为人性化,菜单结构较为简洁,选项不多,所有信号参数(因为是ABS-S专用接 收机,预存了中星9号上面的信号)都已经预存,不能编辑和修改也不能增加,用户的操作只有 改变音量大小和更换频道了,简单可靠,更使用于广大农村市场及接收不到信号的地区。

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