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高频头的工作原理、组成及其应用研究
郝翔
（国家广搭电影电视总局五六四台，北京100000）
科技论坛
摘要：主要研高频头的工作原理、组成及其应用，对高频头的工作原理和基本结构进行了讨论，并对高频头在广电VSAT网络中的应用以及单片数字卫星接收机高频头方案的应用进行了研究。
关键词：高频头：电磁波；卫星
卫星接收机使用同轴电缆和天线高频头连接，通过高频头将卫星进行了测站，在测站过程天线反射信号发送给卫星接收机，高频头作为卫星接收机的前端设备，
对卫接收系统性能有着直接的影响。高频头除了和同轴电缆连接端口之外再不和其他设备连接，固此在卫星接收系统中处于特殊的位置。
1高频头的工作原理与组成
1.1工作原理。高频头是电视机接收高频信号以及解调视频信息的装置，现阶段高频头以数字信号高频头为主，模拟信号高频头正在逐渐退出市场。高频头可以理解为电视信号调谐器和高频信号放大器，内部有低票大器和下变频器两部分，分别实现低噪放大和变颠功能，放大
馈源输出4GHz信号，并将其降频为950-2150MHz第
中额信号，在
卫星信号接收器中的作用是放大表减严重的视频信号，同时处理传输
不稳是造成的图
扰间，由于高频头对电磁波干扰比较授
感，因此内置电视卡往往将高频头包裹在金属层内，屏蔽电磁波。数字高频头能够接收数字电视高频信号，同时进行频道选择和高频信号的放大与变处理，基至能够实现中频信号放大与高颠数字信号解调，输出以颠为单位的数字信号传输流。面模拟高频信号电路需要经过复杂
的调整才能够
整机要求，难以通过高频头同时实现信号的接收，方
大、解调等功能，所以模拟高频头主要用于选择预道和降，将高频信
导降低到中
般在38MHz左
中频信号的频率对于
视频频率仍然过高，需要经过同步分离、亮色信号分离等技本术，完成中频信号中声音和视频信号的解调，一般都采用同步检波的形式进行，不会产生过大的包络失真，解调之后分别输出视预和音题信号，视顾信号还要经过进一步的彩色信号解码才能够形成RGB彩色信号，现阶段，数字电视已经逐渐流行起来，模拟电视正在逐渐退出市场。除了数字信号和模拟信号高频头，零中频解调高频头作为新型高颠头，在卫星信号接收器中的应用也越来越多，这一类高颠头采用零中频的电路结构 QPSK模拟解调在中频频率上进行，输出I、Q两路正交基带输出。零中颠方案中，混期时本机振荡器输出频率和输人信号保持一致，将混颠器输出的信号直接作为零中频基带信号，该信号可以直接用于数学解调和解码处理，无需进行中频处理和声表面波滤波，简化了高颠头的结构，降低了高顺头的生产成本，
1.2结构组成。高频头主要有混频器、中放、本振、电源稳压装置几部分。天线接收到卫星信号之后，经馈源和耦合装置输送给高频头：高颠头中的低媒大器对低噪进行放大，放大后信号送入混颠电路，将其与本振信号混频，混颠器非线性电路发送的信号和天线信号混颠之后将生成不回显率的中频信号，根据选频网络来选择，全部中频信号颠率都要降至卫星接收系统第一中频范围内，并接受中频放大获得足够电平，借助同轴电缆将其传送给卫星接收机，因此高频头的主要功能是放大低噪，并将其混合为中颠，其主要结构组成如图1。
2高频头的应用
2.1在广电VSAT网络中的应用。高频头技术有着技术性能优异、结构简单可靠、制造成本低、调试工作相对简单的优势，因此在卫星广播电视领域的应用比较广泛。不同种类卫星信号接收系统对高频头频率稳定性有着不同的要求，宽频信号广播对频率稳定度需求不高，因为传送信号带宽较大，接收器的自动频率调谐范围比较宽，而案颠信号广播对颠率稳定度的要求较高，需要使用锁相环高频头便于接收器锁定信号。不同的高频头类型中，外参考锁相环高频率的频率稳定度较高，对环境温度和相位票声不敏感，抗性较好，但是在特定电磁环境下局限性较大。许多VSAT卫星站建设初期，系统采用的是MF-TDMA技术，采用常频宽数学信号，全部卫星站点都使用外参考锁相环高频头，然而随者通信站的建设，部分VSAT站存在者信号不稳定的情况，偶尔会发生无增掉网的间题，更换设备不能解决间题，而且替换下的设备在其他站点内工作正常。为了解决这个间题，在建站过程中往往对全部站点都
中往往测量了星上干扰和地面干扰，往往不能找到干扰通信网络的频率信号，大量的排查之后，最终认为站点工作不稳定的原因是系统干扰。在实测中发现播出短波街
ane
图1高频头结构组成
中国
往在10MHz左右，根据VSAT厂家提供的设备参数，认为可能是播出频率和外参考锁相环参考信号接近，短波电台高发射功率调幅信号可能从调颠头电缆接头位置进人调频头电路，干扰参考源，产生过大的相位噪声，导致断网。因此，为了解决断网故障，选择了屏蔽特性更好的电缆，并将电缆安置在铁盒中，对设备进行接地处理，解决了信号中断的间题。高频头对电磁波比较授感，设计应用中需要做好密封和屏蔽措施，避免产生严重干扰。
22单片数字卫星接收机高颠头方案的应用。意法半导体公司生产的STV0399最早实现了零中颠调谐，明显缩小了高频头的体积，节省了生产成本，是一种属于未来的高频头技术方案。零中频调谐高题头的全部信号处理都在单芯片上实现，需要的电阻、电容等相关元器件数量大大减少。低噪放大器通过两个增益可控放大器优化信号信噪比，第一级放大器提供24dB控制混频器输出在合适范围内，第二季放大器提供 235dB的放大范围，自动增益控制通过软件根据混频器信号测量强度实现，配合双平衡混颠器，减少本地时钟的干扰。本振部分是二阶频率
合成器组成的，以27MHz晶振为时钟基准，其中
个频率合成器生成
200-400MHz高额谱信号，另一个锁相环将信号借额4借或5倍，全面
覆盖低颠和高
出缓冲器敏大后滤
文频器（）信号经
波，低通滤波器根据寄存器设置选择截止频率，
一共七种。调制通信中，
发送端通过低通滤波器降低码间串扰，接收器借助低通滤波器抑制白噪声，这种情况下可以使用平方根升余弦滤波器，应用直流滤波器消除 IQ信号的残余直流分量。实际电路中正交解调器本振信号并非天线信号中的相干载颠，而是来自额率合成器，因此信号频率偏移和高频率本振偏移会造成实际载频和标准载频之间的相位抖动，这种情况下，电路需要一个和数据同步的时钟，用以矫正取样点误差，而QPSK数字解调模块自带模拟正交解调输出附带载频偏移量消除功能，降低了抽样判决输出赠最低误码率，获得了信号传输的最佳性能
结束语
高频头是卫星信号接收系统中十分关键的元件，是卫星信号接收系统中唯一在室外的有源器件，直接影响卫星信号接收系统的性能和信号传输质量，在卫星信号接收系统中的重要性不言而喻，对高频头的工作机理进行深入研究，进行高频头工作原理和设计制造创新，是进一步提高高频头工作性能的必要措施。
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