便携式寻星器

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很多朋友都很难忘记第一次调星的经历：站在烈日炎炎的屋顶上挥汗如雨，手脚并用还不够，嘴里还不停地重复：“有了吗？还没有？现在有了吗？”如果幸运的话，经过几个小时的不断调整，信号就找到了。否则，一两天都不一定找得到。这样的场景我想大家都不会陌生吧，由于早期我们没有现在用的寻星工具，调整天线完全依靠罗盘、半圆仪（即我们上学用的量角器）等工具，外加足够的耐心和对卫星参数、地理位置等等相关资料的了解，使用者要对卫星的经度、所在地区的经纬度、天线的仰角大小等参数掌握得非常清楚。

目前市场上销售的寻星器从功能上可分为两种。第一种是指针式，以杰士美公司的SF-95为代表。通过指针的摆动和内置蜂鸣器音量的大小表示信号的强弱，简单实用。上面有个灵敏度调节旋钮可进行信号强度调节，信号被锁定后可以通过它做细微调节。信号太强，指针停在最大值处保持不动；反过来，信号过低，指针停在最小值处保持不动，不能进行实时的信号监测。当接收模拟信号时，灵敏度较高，但如果是数字信号，反应较为迟钝，数字机都锁住信号了，指针往往还没有反应。这种寻星器工作时要串在接收机和高频头之间使用，有方向性，输入输出都有标识，接错了就不能正常工作了。它是一个有源器件，需要接收机供电，用起来不方便，不过价格最便宜。第二种是有频谱指示的寻星器，以PBI生产的SV系列为代表。这种寻星器的主要特点是具有频谱显示功能，可以显示卫星信号的频谱，由此可直观地看出卫星频谱在频带内的分布,利用不同卫星的频谱排列,很容易区分出各个不同的卫星，无论是模拟还是数字信号，全部一览无余。这种寻星器内部还装有模拟信号的接收模块，可以解调出模拟电视节目，在显示屏上面播放。通过这个功能，使用者就可以判断目前接收的卫星是哪颗。早期的卫星节目是模拟的，而且大部分都是免费的，因此可以通过将节目的台标和正确的频道表对比来判断是哪颗卫星。现在模拟的节目在卫星上面已经几乎找不到了，因此PBI公司推出新的SV-3000、SV-4000系列，保留了模拟部分的寻星功能，还增加了数字寻星功能，判断卫星名称就变得更加容易，同时也可以根据信号强度和信号质量进行细调，非常实用。寻星器内部装有蓄电池，不用外接电源，针对不同的高频头及不同的接收方案，配备有13/18V极化电压输出及0/22kHz切换功能，不用外加接收机也可以独立控制。5寸的监视器（早期的是普通的5英寸CRT监视器，后期的SV-3000、SV-4000则采用5英寸的液晶屏），既可以做频谱显示，也可以显示图像，因此更适用于室外操作（不需要外加电源）。唯一的缺点是电池容易损坏，反复充电后使用时间会变短。这里我教大家一个小窍门，使用一段时间后，如果长时间不用，要将电池的电放掉：使用水泥电阻做个负载装在寻星器的LNB IN端子上，打开电源开关就可以放电了。要用之前提前12小时充电即可。这样做会延长电池的使用寿命。这种寻星器功能强大，操作简单，可称为调星法宝，不过价格方面较指针式寻星器高很多，大多数朋友都会望尘莫及，以现有的经济状况可能很难接受。

今天要给大家介绍的是有频谱显示的寻星器（见题头图，因为没有型号标识，以下简称样机）。虽然都有频谱显示，但是和上面介绍的有些出入，不过其工作原理都是一样的，所以归为同一类产品。样机的体积较小，外型比烟盒略大一些，通体呈亮银色，没有任何说明文字（属于较为典型的三无产品）。正面有两个琴键开关（带自锁装置的，一按就锁住，再按就可以弹回）的键帽，可分别实现13/18V和0/22kHz切换功能。左侧的是0/22kHz切换开关，右侧的是13/18V切换开关。在开关两侧有一个直流电源插座（样机配有一个直流输出为12V的适配器），一个RCA端子，可输出视频信号，直接通过监视器进行信号监测。背面中部有两个F头，不用说大家也知道，一个是卫星信号输入端子，另一个是信号输出端子。靠近机壳上沿有9个发光二极管，用来显示信号强度。机壳全部采用为铝合金材料，机壳本体采用拉丝工艺（左右对称，很容易加工），两侧各增加了10个突出的脊，既增加了散热面积，同时也起到防滑的作用。在机壳的顶部和底部装有挡板加以隔离，并使用4个机制沉头螺丝做固定处理。关于机壳内部的具体结构，与前几期我介绍过的“微型机”的机壳内部结构相同（即前后挡板的固定主板导槽结构），这里就不做说明了。

打开盖子，去掉固定两个F头的螺母，就可以将主板从导槽中抽出。主板上面的元件布局较为紧凑，线路比较复杂，线路板正反两面都有元件，加工起来较为繁琐。就功能而言，可分为降频器单元、视频信号合成单元、13/18V电路22kHz信号产生器四部分。下面就为大家逐一点评一下各部分。

1、降频器单元由TUNER及相关的配套线路组成。TUNER使用的是早期的模拟TUNER，现在已经很少见到，其工作原理与现在我们看到数字机上面的TUNER完全不同（图1）。早期的模拟卫星信号采用调幅的方式进行传输，视频信号是调幅调制，而音频是先调频再与视频信号一起调幅，通常音频选择的调频频率为5.58M、5.62M（立体声）或6.5M（单声道），占用较大的转发器带宽。但由于当时的卫星资源较为丰富，上星节目较少，因而一直沿用到上个世纪90年代中期。模拟的TUNER与数字TUNER既有相同之处也有不同之处。相同的地方是内部都有降频器，都设有锁相环单元进行频率控制；不同的是变频使用的L0（本振）控制，模拟TUNER使用的是电压调谐（也有特例，最新的模拟TUNER已经兼容I2C总线），而数字TUNER采用I2C总线调谐，但调谐电压仍然保留（例如保留30V电源，不过现在很多一体化的调协器均采用DC-DC的方式，在TUNER内部将5V转成30V，以减少电源种类）。模拟TUNER再变频的过程中采用2次变频，先将中频信号通过可控制的L0，将信号变成第一中频（通常使用的是479.5MHz），为滤除带外干扰和镜像干扰再通过16MHz/27MHz（可选）的声表面波滤波器，最后经过AM解调后输出基带信号（又称Base Band信号），所有转换过程中的信号全部都是模拟信号。数字TUNER首先做的是“0”中频解调，即L0频率和所要接收的信号频率相同，并不存在第一中频，变频后的信号经过不同的处理（一个不经过处理，一组经过90度相移），转成I，Q信号，再通过A/D转换后变成TS流送给CPU做处理，前半程的处理都是模拟信号，和后面全部都是数字信号了。此外信号强度的读取方式也不完全相同，两种TUNER内部都是通过AGC方式控制前级中频放大器的增益（有正相和反相之分，正相表示信号的强弱与AGC数值成正比。信号强则AGC的数值就大，反之则称为反相AGC），但反映出来的结果不同，模拟的是检测AGC脚（TUNER有专用的输出管脚）的电压输出，并将其进行AD转换。而数字TUNER内部有寄存器，CPU通过I2C总线就可以读取当前的AGC状态，我们通常看到的信号强度就是AGC。信号强度是作为参考的，信号质量才是重点，即BER的数值越小，则表示信号越强。样机采用的TUNER就是模拟TUNER，除了上面介绍的不同外，在样机上的应用还具有其他特点：

（1） TUNER 的调谐电压、信号强度显示

上面我们谈过，模拟TUNER可以通过电压调谐控制LO的变化，样机采用的是在短时间内（例如50Hz或60Hz，这与要输出的视频信号的制式有关）进行全频段扫描，即在调谐电压输入端给出一个梯形波，波谷电压对应低端中频频率（例如900MHz），而波峰电压对应高端中频频率（例如2150MHz），在扫描的同时将AGC的数值取出，通过两个393组成的电压比较器（图2，每个芯片有4个运放单元，通过输入反向端设定的参考电压不同，来判断AGC电压的大小），控制8个发光二极管的亮灭。大家仔细看，相邻的发光二极管有一个是装有热缩套管的，笔者认为其目的是为了挡光，怕光辐射到相邻的二极管上，换句话说就是，有一个二极管A亮了，相邻的另一个B并没有亮，A的光线会通过B的孔透出来，就会造成使用者发生误判。

（2） 基带信号的处理

对于模拟TUNER，最终的产物是基带信号，是包含视频、数据信号（例如图文信号，需要进行2次处理）和调频的音频信号的综合产物。样机所显示的频谱实际上是由基带信号经过二极管检波再叠加在视频信号上而产生出来的。因此基带信号的幅度决定我们看到的频谱上信号电平的高低。也就是说基带信号的幅度大，对应的频谱的幅度就高一些。为了方便灵敏度的调节（按常理应该将灵敏度调的越大越好，为的是更容易发现信号。但是信号找到了要开始细调了，由于频谱已经很高，有的已经超出显示范围，这样就不好判断细调的结果），设计者在基带信号输出端增加了一个电位器，以通过人工调节，达到粗调和细调结果的均衡。

（3） 电源处理

TUNER的电源部分可分为3种：13/18V高频头供电电压、30V调谐电压和芯片和放大器工作电压5V。调谐电压的特点上面已经谈过了，13/18V我们下面再谈，现在谈谈5V。TUNER的电源要求精度较高，通常使用稳压块进行稳压，常见的有78系列的稳压块。我们今天谈的样机的电源是采用12V供电的，如果使用7805的话就太热了：输出和输入的压差有7V，如果通过稳压块的电流是250mA的话，耗散功率就是1.75W，这部分功率要转换成热量释放，但如果散热处理不好，会导致元件温度过高，使元件寿命大大降低。设计者可能是因为这个原因，使用了LM2575-5的典型设计（图3）。LM2575系列开关稳压集成电路是美国国家半导体公司生产的1A集成稳压电路，它内部集成了一个固定的振荡器，内部振荡频率为52kHz，只需极少器件（典型应用是4个），便可构成一种高效（效率可达75%～88%）的稳压电路，可大大减小散热片的体积，而在大多数情况下不需散热片；芯片内部有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等；芯片还可提供外部控制引脚，实现电源通断控制。虽然功能强大，但是最大稳压误差为4%，也就是±0.2V呀。相对其它稳压块，输出电压精度方面还是差了一些。

2、视频信号合成单元

众所周知，视频信号由行信号和场信号组成，将两个信号经过特定的混合，就变成我们常见的CVBS信号了。样机使用的是可以产生行场信号的芯片（图4），可以产生出50Hz的场信号（如图5）和15kHz的行信号（如图6）。芯片表面已经被磨得面目全非，具体型号笔者就不清楚了，但应该是单片机或者是专用于行场分离的芯片。基带信号（如图7）通过检波电路，叠加在行信号上面（如图8），并与场信号混合，就产生所谓的“频谱”信号（如图9）了。

3、13/18V线路

13/18V是提供高频头电源，本机使用12V直流电源，通过整流二极管和电解电容组成的生压电路直接升压到13V/18V，使用琴键开关进行切换，按下输出电压为18V，弹起则输出13V电压。线路部分较为简单。这里就不详细介绍了。

4、22kHz信号产生器

22kHz信号是一个控制信号，是随13V/18V电压一起输出到高频头、切换器或其它中频分配单元，用来切换高频头本振或控制中频信号的输出状态。样机使用的是分频的方式来产生这个信号。首先晶振产生频率为6MHz的信号，经过分频IC（图10，应该是较为简单的门电路芯片，例如4017等等）做30分频处理，输出20kHz信号直接通过琴键开关串电容耦合在13/18V信号上。也许有人会问了，不是22kHz吗？这与20kHz信号有何关系？在实际使用中我们不难发现，高频头对于22kHz信号的要求不是很严格，频率差个2kHz影响不大，只是我们在使用中没有注意罢了。我们遇到的22kHz信号输出功能通常是加在数字机上面的，通常的22kHz信号都是从TUNER内部产生，精度很高。

各部分线路的特点就介绍到这里，现在我们看看整个系统的工作流程。当电源被打开，行场信号和高频头电源就产生了，极化电压从TUNER的信号输入端送到高频头，这样高频头就开始工作了。依靠加在TUNER的调谐电压上面的梯形波信号对高频头输出的中频信号进行扫描，扫描到信号时有基带信号产生出来（否则，只能看到噪声。因为幅度小，并不反映在频谱上），经过检波后叠加在行信号上面，再与场信号进行混合，最后通过RCA端子输出视频信号。

样机设计小巧，线路处理较为简洁，但笔者认为还存在一些缺点：

（1） 外型没有任何丝印，操作起来很不方便，特别是两个头和两个琴键开关，外表看起来相同，很容易接错，每次操作都要先看看说明书，然后才进行实际操作。如果各部分加上丝印说明就太好了。琴键开关的键帽如果改成一个红色一个白色，操作起来就会更加得心应手。

（2） 没有高频头供电的短路保护功能。通常在使用中，热插拔电缆是不可避免的，很容易将TUNER输出电源对地短路，内部元件很容易烧掉。笔者也遇到过这种情况：带电插拔电缆，发现频谱没有信号显示了，同时寻星器内部有糊味产生，打开一看，电阻烧了。更换电阻后，故障排除。

（3） 频谱显示不明确，无法判断扫描出来的频谱对应的频点是哪个？不能进行全段扫描，笔者测了一下，该寻星器的带宽大约有800MHz可以覆盖950～1800MHz的频率范围。内部虽有电位器可以调整，但不能将带宽变宽，而是整体平移，有点拣到芝麻，丢了西瓜的感觉。

最后用一句话作个总结：样机本身的功能已经足够，但我认为有些地方还需稍加处理，以完善整机性能，提高性价比。希望厂家可以加以参考。

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