1 硬件电路的设计

笔者设计一个信号处理模块，将高频头输出的多路信号复用到一个通路中，利用一根下行线缆传输到卫星接收机。本方案将设计好的信号处理模块封装起来，一方面用户无须自行设计多路选择线路，另一方面可避免DISEQC方案下多根下行电缆的布线繁杂问题。

信号处理模块的核心功能是单缆接口(SCIF)，对低噪声下变频器(LNB)输出的多路信号进行处理。本设计将信号处理模块与LNB集成，如图1所示。从馈源接收下来未经处理的卫星信号bank 1～bank m，经过处理复用到一条通道上，通过单根下行线缆代替DISEQC方案中的多根线缆实现下行传输，再通过功率分配器分配给多个接收机使用。

1.1 复用原理

经过高频头输出的中频信号频率范围在950～2150MHz之间，每个频道占据此频带范围的一定带宽。收看电视节目时，只需保证节目相关带宽上的信号在对信号处理的过程中不受影响。本硬件电路的功能是对输入信号进行移频和复用处理，从而达到在下行线缆中传输多路节目的目的。信道复用的原理如图2所示。

图2中的黑色方块表示用户想要收看的节目频道在 整个节目通道中所处的位置，白色矩形框表示与信道对应的传输通道，频带范围在950～2150 MHz之间，横坐标表示频率空间。bank 1～。bank 4表示高频头1～4路输出信号。此处理分2部分，信号移频和信号复用。移频由SCR芯片来完成，复用由加法器来实现。

1．2电路设计及细节分析

图3虚线后部分与图2对应。

图中4×4矩阵在实际电路中由2片HMC276芯片组成，用于选择打开bank l～bank 4中某一通路信号，供SCR芯片进行移频处理，SCR的移频工作在ST7LNB1的控制下实现，其中每个SCR芯片的中心频率不同，与图2中UBO～UB3的中心频率对应，此中心频率是由芯片固有性质决定的，常在同一系统中使用的组合有4路组合及8路组合等，它们对应的用户带宽(UB)分别为60 MHz和40 MHz。这些中心频率是由硬件确定的，但在实际使用中，是由机顶盒发送DISEQC命令检测得到。本方案中的降频参考图3分2次实现，第一次降频在图3虚线左侧实现，之后矩阵输入信号频率。

第二次降频在图3虚线右侧SCR中实现，之后SCR输出信号频带中心频率Freq_scr_output=F_SCR。需要说明的是，第二次降频由ST7LNB1控制SCR来实现，参考SCR的数据表可知，SCR可以将950～2150 MHz范围的任意信号频移到其中心频率附近的带宽范围内，这一点由机顶盒发送DISEQC命令向ST7LNB1传送相关参数信号来确定，主要是本振和SCR中心频率。Freq_down是卫星下行信号经窄滤波器滤波后的信号载频，Flo为高频头本振频率。SCR后面的带通滤波器(BPF)用于滤除用户带宽之外的信号，防止复用时信号串绕失真。BPF'的频宽和中心频率与各SCR一一对应。

2 软件支持

机顶盒软件要解决的主要问题包括检测UB数目和中心频率、信号通路的选择以及冲突避免等。

2．1 测试UB数目和UB中心频率

硬件设备配置好后，通过软件程序来控制整个系统的运行。首先是由机顶盒发送DISEQC命令检测系统UB的个数及其中心频率，检测结果反映硬件的配置情况。在检测过程中，通过示波器来观察信号通路中发送DISEQC命令时通路中的信号情况和SCIF信号处理模块反馈给机顶盒的信号。检测的方法是把示波器接入下行线缆通路中，由用户操纵机顶盒发送检测UB的DISEQC命令，观察通路中信号情况。检测到的结果如图4所示。

图中，尖锋脉冲为机顶盒发送DISEQC命令后线缆中的信号，可反映SCR中心频率的状况，4个带通范围为发送DISEQC一段时间后通路中的信号，反映此电路模块对信号的增益情况，是信号可存在的有效频带范围。经观察，上述4个脉冲对应在1210 MHz，1420 MHz，l680 MHz，2040 MHz的中心频率上，在ST7LNBl的控制下产生的。机顶盒系统发送UB_SINGAL_ON（ ）命令向SCIF模块传输一些数据信息，对ST7LNB1写入一些数据，包括所有可能存在的SCR中心频率，共12个，当这些频率与ST7LNBl中存储的与本硬件电路相关的SCR中心频率数据库相符合时，ST7LNBl会控制系统在相应频点发送反馈的脉冲信号。机顶盒捕捉到这些信号之后可获得不同SCIF模块的固有频点，同时通过查对应的数据表得到对应的UB带宽。上述4个通带是发送DISEQC命令一段时间后示波器检测到的信号，它反映了系统对白噪声的信号增益。

检测UB的相关信息是解决用户信号通路选择的关键。UB信息检测成功之后，软件系统通过用户界面菜单设置的相关参数(包括卫星、极性、本振等信息)发送参数到ST7LNBl来选择信号和控制信号所走的通路。对比上述UB的检测结果和LNB模块中所采用的SCR个数及中心频率等物理参数，本系统能够正常检测到UB通道设置的相关系统参数。

2．2信号以及信号通路的选择

用户从检测到的UB中选择一个，作为信号最终在信道中存在的频带范围。对频带(band)的选择也由用户来确定，包括卫星、极性和频带高低3个条件。以上4个条件确定后，各机顶盒对应的信号传输通路就确定了。虽然各机顶盒占用的UB不同，但对所选的卫星、极性和频带高低没有限制。此信息由软件系统以DISEQC命令参数的方式将代表这几个条件的信息发送给ST7LNB1，由ST7LNBl负责解码室内机顶盒发出的DISEQC指令。

在确定以上条件后，各机顶盒可在各自的通路上发送存储在数据库中的节目频点、数据传输速率等信息，以完成对节目信息的搜索。此过程通过对单机的通道选择来检测。若依次选择好UB、卫星、极性、本振的组合后，进行节目搜索和换台等操作，机顶盒均能够正常工作，则表明，系统可以正常选择通道并完成对信号传输。

2.3 DISEQC命令重发等待机制

由于各机顶盒使用同一根下行线缆来传输DISEOC信号和下行反馈信号，且各DISEQC命令都加载在22 kHz的频率上进行传输，当通路中同时存在多个机顶盒发送的DISEQC命令时，线缆中的信号将产生冲突而无法辨识。为解决这一问题，本方案采取命令重发方式，重发等待时间由线性反馈移位寄存器获得，如图5所示。

开机时，各移位寄存器的初始值如图5所示，其后4位的赋值是系统SCR芯片个数的二进制表示。当用户换台成功时，移位寄存器进行移位操作但不重发命令。当系统检测到发生冲突时，系统把各机顶盒所取的UB值(0～7)加1赋给移位寄存器后4位，前3位数据保持不变。此时，由移位寄存器所构成的7位二进制数对应的十进制数与27相除得到的值就是随机等待时间，单位为秒。由机顶盒将配置参数发送到ST7LNB1，由ST7LNB1根据机顶盒上传参数，控制本模块对输入信号进行处理。

3 小结

系统对常用的高频头电路进行重新设计和功能提升，使仅能处理高频／低频、水平／垂直、卫星A／B所形成的8路组合中的一路高频头电路，能根据多个用户的手动设置同时处理多路信号。一方面具备多路独立的降频处理电路，另一方面使用多个SCR芯片对多路信号进行独立的移频处理。设计中经过降频和移频处理后得到的信号频率在950～2 150 MHz范围内，不会产生频率复用重叠干扰，复用信号能被机顶盒软硬件系统正确无误地分离和处理。本设计常用于家庭多机和目前高端市场流行的PVR机顶盒。不但可节省开关器件和线缆，降低系统的安装成本和安装难度，还能保证在采用单根下行线缆时支持对各频点上节目的处理。