Unicable技术在卫星接收方案设计中的应用

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对于unicable技术的介绍文章，最初发表在中国电力出版社2010年4月出版、笔者编著《数字高清电视接收DIY》一书的第8章。现根据国外的最新的接收器材，重新进行了编辑整理。从Unicable技术简介、Unicable高频头、Unicable开关、Unicable卫星接收机、Unicable接收方案其它配件、Unicable接收方案应用这六大方面详细介绍Unicable技术在卫星接收方案设计中的应用。

在欧洲和北美地区，随着日益增长的卫星电视用户对多媒体内容和高清电视易用性的要求，使得卫星高清接收机以及多调谐器的数字视频录像机（DVR）在家庭的广泛采用。

不过，在传统的直播卫星（DBS）安装中，面对装有多个高频调谐器的卫星接收机或者是多个卫星接收机，为了使DBS户外单元（ODU，Out-door Unit）与这些调谐器相连，需要多根独立的电缆，这种方案大大的增加了安装的复杂程度，并付出很高的电缆敷设成本。而Unicable技术的推广，利用已敷设好的一根同轴电缆配合Unicable器件，就解决了多调谐器的连接问题，使安装变得简便，成本也得以降低。

Unicable技术简介

Unicable技术是以欧洲著名卫星运营商SES Astra公司为首开发通过一条同轴电缆传送和分发Ku波段卫星信号的技术。大家知道，DiSEqC（Digital Satellite Equipment Control，数字卫星设备控制）是一个开放的标准，它定义了在卫星接收机与卫星外设之间只使用现有的同轴电缆通信的标准化总线协议。

2004年9月，意法半导体（ST）公司与SES Astra公司合作，了欧洲Cenelec EN61319-1标准规定的DiSEqC标准的扩充协议，这个被广泛采用的标准允许卫星电视接收机控制与同轴电缆相连的外设，使接收机能够管理基于ST公司的SCR（Satellite Channel Router，卫星信道路由器）芯片SaTCR-1的高频头（LNB），即Unicable LNB。

2007年3月，Unicable技术正式成为欧洲行业标准Cenelec EN50494。该标准英文全称为“Satellite signal distribution over a single coaxial cable in single dwelling installations”，其意是“在单栋建筑物通过一根同轴电缆将卫星信号分发到各个房间”，这从“Unicable”（单电缆）字面上就可以反映出来。

如今，Unicable技术已在欧洲各个国家里广泛使用，注有“Unicable Technology ready”这种Unicable标志（图1）的高频头（LNB）、复合开关（multiswitch）、卫星接收机等新型卫视接收器材层出不穷，形成了卫星接收方案设计有的Unicable技术。

Unicable高频头

1. 基本原理

Unicable高频头接收Ku波段卫星信号和传统（Legacy）的 LNB方式类似，只是增加了SCR、MCU芯片，它们分别为意法半导体（ST）公司于2004年9月推出的SaTCR-1、ST7LNB1芯片，Unicable LNB工作基本原理如图2所示。

载有卫星频道的垂直极化/低本振（V/L）、垂直极化/高本振（V/H） 、水平极化/低本振（H/L）和水平极化/高本振（H/H）四个不同频段进入低噪声放大器放大，以确保接收信号的高灵敏度，再通过BPF（Band Pass Filter，带通滤波器）滤除杂波后，与高、低本振信号（LO）混频转换为L波段；然后各个信号在4×2或4×3矩阵（Matrix）电路中混合后送到各个SCR芯片。

信号在SCR芯片里进一步降频，转变成频率固定的中频信号，再经BPF产生一个窄子带输出信号。安装几个SCR芯片，就会产生相应数量的子带，最后这些子带通过混合后形成复合频带。这个复合频带是由不同频段输出的不同的、独立的频道组成，由Unicable接口（该接口又称SCIF，Single Cable Interface，一根电缆接口）输出，并通过一条同轴电缆传送。

在Unicable LNB里，通过一个8位MCU（单片机）可实现对SCR的控制，这个预编程的MCU可以解码卫星接收机发出的DiSEqC命令，通过一条双线PC接口就可以控制SCR芯片。可编程的MCU还支持7个预定义的LNB应用，确保卫星接收机无需更新硬件就可以利用SaTCR-1驱动的LNB的功能。

以卢森堡Inverto 公司的IDLP-40UNIQD+S的UniCable LNB为例，将高本振频率/水平极化、高本振频率/垂直极化、低本振频率/水平极化、低本振频率/垂直极化这四路信号混频到950～2150 MHz 中频范围内的SCR3（2040 MHz）、SCR2（1420 MHz）、SCR1（1680 MHz）、SCR4（1210 MHz）这四个频率段里，如图3所示。

使用Unicable LNB后，需要接收的卫星转发器就被转换成“用户频带（User band）”，再分配给Unicable卫星接收机接收。Unicable卫星接收机发出的具体命令使得Unicable LNB切换卫星转发器转向自己的“用户频带”。这样使用常规的一根同轴电缆传输，配合四台Unicable接收机的级联，根据接收机需要提取相应频率段的信号，就能够实现一根同轴电缆无干扰地接收卫星信号。

2. 应用方案

Unicable LNB最多支持在不同房间的四台接收机，图4所示的是四台Unicable接收机的级联方案。

在德国Dream Multimedia（梦幻多媒体）公司推出了DM800系列卫星高清接收机就支持这种级联，将四台DM800接收机的LNB IN、LNB OUT接口依次串联起来一样，不管是哪台接收机切换频道，还是彻底断电都不会影响到下一台机器的正常工作，因为DM800机器所采用BSBE2-401A DVB-S2调谐器（Tuner）支持在待机或是断电情况下，LNB IN和LNB OUT两个端口始终保持连通，这样就保证了Unicable LNB发出的复合频带在同轴电缆中的级联传送。

如果进行Unicable软件升级的机器在Tuner硬件上不支持这种级联（注：即没有LNB环路输出接口），则需要配合Unicable Splitters（功分器）解决，图5为IDLP-40UNIQD+S的UniCable LNB和功分器，图6为采用四分配器为四台接收机提供Ku波段全信号接收。

Unicable开关

1. 基本原理

Unicable开关是一种复合开关（multiswitch），其原理和Unicable LNB类似，只不过是将SCR和MCU电路部分从Unicable LNB分离出来做成单独的器件，并添加了地面电视VHF/UHF波段的混合接口，使之成为一个Unicable开关。

随着芯片集成技术的不断进步，目前Unicable器件的内部SCR和MCU芯片已被信道堆叠开关（Channel Stacking Switch，CSS）集成芯片所替代。无论是Unicable LNB，还是Unicable开关，都已采用这种CSS 芯片（图7），如2006年5月，美国圣地亚哥的RF Magic公司的推出的CSS 芯片RF5210、RF5220等。图8为由两片RF5210构成的Unicable开关结构框图。

RF5210芯片含有一个整体集成式6×4交叉点HF开关结构，以及三个独立的HF译码器，可连接三个输入端，能将任意输入信道的信号转换到输出信道中。如果两个RF5210芯片串联，就能够对一颗卫星4个波段的全频带进行处理，两个堆叠（Stacking）端共输出6个信道，如图9所示。图10为由两片RF5210构成的Unicable六输出开关内部电路板实物图。

又如RF5220芯片具有两个输入端和两个堆叠输出端。两片RF5210串联，可对一颗卫星4个波段的全频带进行处理，输出4个堆叠信号。这种CSS芯片在LNB和多路开关中可以有其他的结合方式，构成通过一条电缆将3个卫星的全部4个输入频带和12个以下的堆叠输入信道传输到用户家中。

2. Unicable开关SUM928简析

实际上，Unicable开关的工作原理和我们曾经介绍的混合（分波）器类似，只不过混合（分波）器仅仅是卫星和UHF/VHF信号两个频段，而Unicable开关在卫星信号里又分出多个信道。目前一个Unicable开关最多可以分成八个信道，合并后通过一条电缆线输出供八台Unicable卫星接收机接收，连接到该电缆线上的每一台支持Unicable功能的卫星接收机，只要设置好各个频道参数，就能够无干扰地接收卫星信号。

SUM928是德国DCT Delta公司于2007年推出的一款两路八输出Unicable开关，外观如图11所示，接口功能如图12所示，原理框图如图13所示。

SUM928内部采用最新的控制芯片和SMD工艺，内部电路板如图14、图15所示。具有输出1、2和地面信号输入的电位器，可用于信号增益控制调节。电路板上还内置了三个贴片LED发光二极管，指示相应的工作状态。另外，在电路板上还设置了三个跳线，其中跳线1和2为地面信号的有源供电开关，跳线3为四输出Ku波段高频头的22kHz的控制开关。

SUM928 Unicable开关可为8×2个房间提供无干扰的接收卫星和地面信号，采用星型拓扑结构，配置方案简洁，具体方案见后，不过这种多路输出的Unicable开关售价较贵，国外网站报价为730～810欧元。

Unicable卫星接收机

Unicable开关需要配合具备Unicable功能的卫星接收机，才能正常工作。Unicable技术提供了开放式软件平台，只要是卫星接收机能够接收950～2150MHz正常范围内中频频率，并具有DiSEqC的支持功能，然后修改软件程序，就能成为Unicable接收机，并兼容常规LNB的非Unicable接收。如卫星接收机通过简单的软件升级（如空中下载新软件）方式，就能够成为支持Unicable接收的机器。

对于Unicable卫星接收机Unicable设置，同样以DM800卫星接收机采用Gemini2-410版本为例，从【主菜单】【设置】【节目搜索】【调谐器配置】进入【配置模式】的“高级”界面，在【LOF】项目上就有一个“Unicable”设置选项，有“Unicable User defined”（用户自定义）、“Unicable LNB”（单开关）和“Unicable Matrix”（复合开关）三个子选项。

设置时，如果我们采用Unicable LNB接收，例如型号为“IDLP-40UNIQD+S”，只要在【LOF】上，选择“Unicable”，增加的【Manufacture】（制造商）项目上找到“Inverto”，【Type】（类型）、【频道】、【频率】都不用设置，最后将【DiSEqC模式】设置“无”即可（图16）。

设置时，如果我们采用Unicable开关接收，例如型号为“IDLP-UST11O-CUO1O-8PP”，只要在【Manufacture】项目上找到“Technisat”，在【Type】项目上找到“TechniRouter 5/1×8 K”即可（图17）。

不过，从Gemini2-420版本起，取消了Unicable高频头和开关的内置参数，只保留一个“Unicable User defined”用户自定义选项，因此应该根据所用Unicable器件的具体参数进行设置，例如只提供SatCR 1～SatCR 4四个信道，那么应将SatCR 5～SatCR 8的频率设置为“0000”，并且检查SatCR 1～SatCR 4默认的频率是否和器件提供的参数相同，如果不同，则需要修改。另外也要设置好高频头的低、高本振频率【LOF/L】、【LOF/H】项目（图18）。

Unicable接收方案其它配件

目前采用Unicable接收方案主流的应用配置是：Ku四输出高频头＋Unicable开关＋专用墙壁开关＋Unicable卫星接收机，其中Unicable开关和Unicable卫星接收机上面已介绍过，下面简单介绍一些Ku四输出高频头和专用墙壁开关。

1. Ku四输出高频头

Unicable接收方案中的Ku 波段高频头必须是通用（Universal）的LNB，并且具有水平和垂直极化信号分开输出接口。一般采用 Ku波段四输出高频头（Quattro LNB），其低频端（L）和高频端（H）的信号各自分成水平（H）和垂直（V）两个端口，共具有V/L、V/H 、H/L和H/H四个输出端口，图19为我国台湾地区生产的台扬AP84-XT2双极性双本振高频头。

2. 专用墙壁开关

Unicable接收方案可以采用专用的墙壁开关，它是在普通面板上增加一个卫星信号输出接口（图20），解决了卫星和地面信号的分配以及该电缆由此房间传输到下一个房间的问题。图21～图23为国外SEA2400Q墙壁开关的结构图。

Unicable接收方案应用

1. IDLP-UST11O-CUO1O-8PP Unicable开关方案

图24为采用Unicable开关，通过一根电缆为8户共享一颗卫星信号和一个地面信号的方案示意图。其中Unicable开关为卢森堡Inverto 公司的IDLP-UST11O-CUO1O-8PP型号（图25），具有LNB0 V/L（13V/0Hz）、LNB1 V/H（13V/22kHz）、LNB2 H/L（18V/0Hz）和LNB3 H/H（18V/22kHz）四个卫星中频接收端和四个向下级联端口，还有一个传统的地面VHF/UHF天线接收和级联端，开关采用外接20V直流供电。

安装时，Unicable开关靠近卫星接收天线端，通过四根同轴电缆连接到Unicable高频头上。而Unicable开关的Unicable输出口只需要一根电缆就可以将卫星和地面信号提供给8个房间的接收机使用。

如果多于8个房间的接收，可以再添加一个IDLP-UST11O-CUO1O-8PP开关，和上面的Unicable开关的LNB0、LNB1、LNB2、LNB3及天线输出端口作级联，可为8×2个房间提供无干扰的接收卫星和地面信号（图26）。也可以采用双输出口的Unicable开关，配合两个2分配器，提供4×4户接收方案（图27）。

如果需要多于16个房间的接收，可以采用三个八通道Unicable开关，图28为4×2＋2×4＋8×1接收方案。

2. 9701复合开关方案

比利时的Unitron公司推出了OLT（One Liner Technology，一线通技术）开关，实际上是和Unicable开关兼容的，同样采用了ST、RF Magic公司的SCR、CSS解决方案。如9701复合开关，具有4个卫星信号、1个地面信号输入接口，两个3信道的用户频带输出（图29）。

该公司还推出了一个9712混合器（图30），可针对普通的复合开关的三个输出端口，经该混合器变频处理后，生成1280MHz、1382 MHz、1484MHz三个用户中频，再通过一根同轴电缆输出，供三台Unicable卫星接收机使用，具体如图31所示。用户只要在接收机的Unicable模式下，设置好相应的SatCR频率即可。

3. SUM928 Unicable开关方案

图32为采用一个SUM928 Unicable开关为12个房间提供无干扰的接收卫星和地面信号实际接收方案配置，可以看出该方案采用了两只Ku波段四输出高频头、一只二功分器、一只四功分器、八只墙壁开关以及12台卫星接收机。

对于接收机中的Unicable选项SatCR频率具体设置可参考图33标注的频率分配，这也是和表1中的设置参数严格对应的，这样才能确保各个房间的用户正常地接收到卫星节目。

而图34中的设置则是错误的，其中标注：（1）为SatCR频道设置错误，1864MHz对应的频道应该设置为“CH6”；（2）接收机的SatCR频率应该从高到低排列，即从左到右，频率从2096MHz到1284MHz；（3）为SatCR频道和频率设置错误，应该设置为“CH7 1980MHz”。