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        對一款二手Ku高頻頭的探討

        2005-04-29 00:00:00StanleyJing
        衛(wèi)星電視與寬帶多媒體 2005年6期

        前幾日,在廣州陶街市場淘寶,看到一只牌子為OXFORD(牛津)的二手雙本振雙極化Ku波段高頻頭。銘牌標(biāo)識全是英文,品牌OXFORD,型號TE401,右上角有“CE”標(biāo)志,品牌Logo下標(biāo)明是通用LNB。技術(shù)指標(biāo)如下:

        INPUT 10.7~11.7GHz LO:9.75 GHz

        INPUT 11.7~12.75GHz LO:10.6 GHz

        NOISE 0.85dB

        外殼為一體鑄鋁,外殼上下蓋接縫處配合密封緊密,表面噴涂黑色漆,色澤黑亮,未見漆膜脫落。重量較常見的Ku高頻頭重,制造商產(chǎn)地不詳(估計是英國產(chǎn))。揭開饋源口防水罩,它的饋源很精致,內(nèi)表面光潔,饋源是四環(huán)結(jié)構(gòu),外環(huán)直徑52mm,波導(dǎo)管內(nèi)直徑12mm。兩個銅質(zhì)極化振子比其它國產(chǎn)品牌的粗很多。極化隔離捧也為銅質(zhì)。由于店家不保證此高頻頭完好,售出后不予退換。且現(xiàn)場無法測試。但由于價格便宜,手感重量十足,加之前時在此購買的加洲(California)、嘉頓(Gardiner)等二手高頻頭,雖然它們外觀不佳,但指標(biāo)優(yōu)異,性能穩(wěn)定。用后十分滿意,于是抱著碰碰運氣的念頭把這只二手高頻頭欣然買下。

        回來后,將高頻頭裝上已對準(zhǔn)衛(wèi)星的天線測試,這只高頻頭有噪聲電平輸出(接收機有信號強度值),用手或金屬板蓋住饋源口,輸出電平有變化,這說明高頻頭的電源、高放等可能正常,但水平、垂直極化在高、低兩本振條件下始終都無法收到衛(wèi)星信號,懷疑本振頻率偏移過大,反復(fù)調(diào)節(jié)高頻頭高、低本振微調(diào)螺絲也無法收到信號。證實此Ku高頻頭確實有故障。

        雙本振雙極化Ku波段高頻頭工作原理分析

        TE401雙本振雙極化Ku波段高頻頭電原理圖(實物測繪,原PCB元器件無標(biāo)號,原理圖所有元器件標(biāo)號均為筆者所加)見Fig 3。

        幾點說明:

        高放管和本振混頻集成電路型號不詳;

        所有電容未拆下測量,故圖中電容容量均未標(biāo)明;

        所有阻容元件均為0805封裝,TL074和75HCT14D為SOP14封裝,7806為TO-220封裝,BAV99W和BS62為SOT-23封裝。

        該高頻頭主要由以下幾部分單元組成:

        1、供電單元

        接收機饋送到高頻頭的13/18V直流電壓經(jīng)由U3(7806)穩(wěn)壓變成+6V供給各單元電路; U2:A、R201、C204構(gòu)成一多諧振蕩器,振蕩脈沖送入由U2:B、U2:C、U2:D三門并聯(lián)構(gòu)成的緩沖器,在其輸出腳輸出幅度為0~5V、頻率為1.67MHz、占空比約為50%的方波脈沖,經(jīng)雙二極管D201倍壓整流,電容C201和C202濾波產(chǎn)生約-2.6V直流電壓,供給高放級負偏置(offset)電壓和TL074負工作電壓。

        2、高頻放大單元

        Q1、Q2分別對由H、V兩組相互垂直的極化振子輸入的衛(wèi)星信號進行低噪聲高頻放大,放大后的信號經(jīng)鏡頻抑制濾波器濾波,抑制鏡頻噪聲,再送入Q3放大,然后送到本機振蕩混頻單元。Q4、Q6、Q8分別為Q1、Q2、Q3三只高放場效應(yīng)營提供適合的柵極偏壓,保證高放管工作點的穩(wěn)定,也是噪聲最低、最佳的工作狀態(tài)。

        3、本機振蕩器切換單元

        對于雙極化雙本振單輸出高頻頭(LNB)而言,兩個不同頻率的本機振蕩電路是不允許同時工作的,必須用本振切換電路來執(zhí)行切換。本高頻頭本振切換由U1(TL074)四運算放大器擔(dān)任。

        當(dāng)接收機設(shè)定22K ON時,送入高頻頭的13/18V工作電壓上迭加有22KHz脈沖信號“包絡(luò)”,通過U1:C、C205、C206、R204組成的22KHz 有源帶通濾波器選出22K脈沖,送入二極管D202作倍壓整流,經(jīng)C208濾波產(chǎn)生約+1V的直流電壓(此電壓高低與接收機輸出的22K脈沖幅度有關(guān))。該電壓進入U1:D與由R208和R209分壓產(chǎn)生的約+0.36V電壓進行比較,由于TL074電源腳分別接+6V和-3V,故電壓比較器輸出高電平為+6V,低電平為-3V。U1:D輸出為+6V,U1:D輸出再分別送入由U1:B和U1:A兩電壓比較器進行電壓比較,U1:B輸出為+6V,經(jīng)D203電平鉗位輸出約0.6V至高本振,高本振工作;U1:A輸出為-3V,低本振停止工作。

        當(dāng)接收機設(shè)定22K OFF時,有源帶通濾波器輸出沒有22K脈沖,D202整流輸出為0V,U1:A輸出為+6V,經(jīng)D204電平鉗位輸出約0.6V至低本振,低本振工作;U1:B輸出為-3V,高本振停止工作。

        4、極化切換單元

        Q1、Q2兩個不同極化的高頻放大電路同樣也是不允許同時工作的,也必須用本振切換電路來執(zhí)行切換。該高頻頭極化切換由U2(74HCT14D)六施密特反相器中的U2:E和U2:F兩非門和Dz201(14V穩(wěn)壓二極管)及R202構(gòu)成。

        當(dāng)接收機設(shè)為垂直極化,送入高頻頭的直流電壓為13V,Dz201反偏不導(dǎo)通,U2:F的輸入腳(13腳)為“0”,其輸出腳(12腳)為“1”, Q5截止,Q1失去D極電壓而停止工作;U2:E的輸出腳(10腳)為“0”,Q7飽合導(dǎo)通,Q2得到D極電壓,處于放大工作狀態(tài)。高頻頭處于V極化信號接收狀態(tài)。

        當(dāng)接收機設(shè)為水平極化,送入高頻頭的直流電壓為18V,超過Dz201反向擊穿電壓(14V),Dz201導(dǎo)通,U2:F的輸入腳(13腳)為“1”(在工作電壓5V時,74HCT14D輸入高電平閾值約為2V),其輸出腳(12腳)為“0”,U2:F的輸出腳(12腳)為“1”,與上述情況相反,Q1處于放大狀態(tài),而Q2處于停止工作狀態(tài)。高頻頭處于H極化信號接收狀態(tài)。從而實現(xiàn)極化切換選擇。

        5、本振混頻單元

        本振混頻單元由U4(型號不詳,表面印有UN3)、空腔介質(zhì)諧振腔、PCB等構(gòu)成。

        高頻放大單元送來的高頻信號送入U4 RF INPUT腳,高、低本振分別接入High OSC、Low OSC 兩腳?;祛l后的中頻信號經(jīng)R401、R402、C402及微帶濾波器送至F頭,輸出至室內(nèi)接收機。

        維修過程

        拆開高頻頭蓋,見其本振諧振腔與屏蔽蓋是一體的,將高放、本振、混頻全部罩住。拆下諧振腔,發(fā)現(xiàn)諧振腔和外殼的壁很厚,難怪重量十足,且外殼上下蓋接縫處密封很嚴(yán)。

        PCB為雙層板,但反面僅是地線和電源。

        目視檢查,未發(fā)現(xiàn)有元器件明顯的燒毀痕跡。因擔(dān)心高頻頭過流燒毀衛(wèi)視接收機LNB供電電路,遂用通用3A可調(diào)穩(wěn)壓電源調(diào)至13V由F頭端子處送入高頻頭。通電后U3 7806輸出電壓正常,整機電流近100mA,較正常高頻頭電流稍低。

        用示波器測量U2 74HCT14D 2腳無振蕩脈沖輸出,U2的14腳無電壓,測R203(100Ω)開路,換新后通電R203很快冒煙燒毀,判斷U2損壞。由于沒有74HCT14D,找一塊74HC14貼片電路焊上,更換R203,U2的2腳已有振蕩脈沖輸出,但數(shù)分鐘后振蕩器停振,U2發(fā)熱燙手,U2再次損壞。再查發(fā)現(xiàn)Dz201正反向阻值為“零”,已擊穿短路。將Dz201和U2更換,通電后U2的2腳振蕩脈沖輸出正常,-3V正常。Q1、Q2的D極電壓可隨輸入的13V/18V直流電壓切換變化。檢測高頻頭工作電流,約120mA,正常。接上衛(wèi)星接收機,改變接收機22K 開/關(guān)狀態(tài),兩本機振蕩器切換也正常。

        經(jīng)分析,認為可能是由于雷擊高壓沿饋線進入高頻頭,擊穿Dz201和U2,導(dǎo)致R203過流燒斷。更換U2后,未檢查Dz201,通電后13V/18V電壓直接加到U2第13腳,大大超出U2的工作電壓VCC(+5V),造成U2再次損壞。由于U2損壞,無-3V產(chǎn)生,高放柵極偏置不正常及極化切換不工作。

        按拆卸相反順序裝好PCB板,緊固諧振腔、上蓋螺絲。諧振腔的螺絲一定要上緊,否則本振頻率會飄移。

        先拿一個工作正常的雙本振高頻頭裝到45cm衛(wèi)星天線上,連接假百勝P-3800接收機,設(shè)定本振為9750/10600MHz雙本振,輸入11132 V 26667下行衛(wèi)星信號參數(shù),將衛(wèi)星天線對準(zhǔn)113°E帕拉帕衛(wèi)星。接收機斷電后天線換上該維修高頻頭,拆下高頻頭上蓋,接收機設(shè)定22K為OFF,用螺絲刀調(diào)節(jié)低本振頻率微調(diào)螺絲,待旋入約兩圈時,信號質(zhì)量已達到9.34dB。再輸入11472 V 15558,信號質(zhì)量達到10.46dB。為了檢驗另一極化接收是否正常,遂將該Ku頭旋轉(zhuǎn)90°,極化設(shè)置由“V”改成“H”,觀察信號質(zhì)量基本未變。證明該Ku頭兩極化接收均已正常。高頻頭低本振頻率校準(zhǔn)基本正常。

        換上正常高頻頭,將天線對準(zhǔn)110.5°E鑫諾衛(wèi)星,在接收機上輸入12620 V 32550下行衛(wèi)星信號參數(shù),再次換上該維修高頻頭,設(shè)定22K為ON,調(diào)節(jié)高頻頭高本振頻率微調(diào)螺絲,至信號質(zhì)量為最大。高頻頭高本振調(diào)?;菊?。

        輸入其它幾組信號測試高頻頭,經(jīng)測試,12620 V 32550一組為8.2dB,12302 V 41530一組為6.2dB,12380 V 41530一組為8.92dB,12440 V 41530一組為7.9dB,12500 V 41530一組為6.9dB。對比國內(nèi)產(chǎn)某品牌的標(biāo)稱噪聲0.7dB的雙本振高頻頭,指標(biāo)還略有優(yōu)勢。合上高頻頭上蓋,試下載鑫諾衛(wèi)星12620V32550一組FAT教育節(jié)目,工作數(shù)小時,圖像、伴音正常,說明此Ku高頻頭故障己經(jīng)排除。

        心得及感言

        常見的LNB(高頻頭),無論是C波段高頻頭,還是Ku波段高頻頭,工作原理都基本上是相同的,差異僅僅是所使用的元器件不同,工作的頻率范圍不用。雙極化、雙本振高頻頭對照單極化、單本振高頻頭僅增加了極化、本振切換單元。它們的信號處理流程(信號鏈路)基本相同。當(dāng)然,雙極化雙本振C波段單輸出工程用高頻頭在極化信號處理與常見高頻頭有所不同,它采用兩個本振頻率5150MHz和5750MHz,對水平和垂直極化信號分別進行處理,在3.7~4.2GHz范圍內(nèi)的兩個極化的信號就被分別變?yōu)?50~1450MHz和1550~2050MHz內(nèi)互不重疊的中頻頻率,其輸出中頻在兩段頻帶內(nèi)同時輸出兩個極化信號,可同時接收到兩個極化的衛(wèi)星信號。其基本原理還是與前述高頻頭一樣。

        對于雙輸出或多輸出高頻頭,我們可以理解為兩個單極化(或雙極化)高頻頭組合為一體,其輸出可分別對應(yīng)一種極化信號輸出,或者是兩個雙極化頭的各自輸出,只是它們的電源和本振單元共用。

        常見的高頻頭故障多為雷擊和水汽進入侵蝕造成。雷擊損壞的部位多見三端穩(wěn)壓器和極化切換兩部分,高放、本振級故障極少,所以應(yīng)首先檢查電源和極化切換單元;水汽侵蝕損壞的部位多見極化振子(極化探針)、高放、本振、PCB微帶等部分,所以應(yīng)重點檢查這些部位有無銹蝕現(xiàn)象,如有,清除銹蝕氧化物,用酒精清洗后烘干,大多數(shù)水汽侵蝕高頻頭都可恢復(fù)正常。掌握這些小技巧,可以事半功倍,少走彎路。

        在修理過程中,如無必要,最好不要旋動本振頻率微調(diào)螺絲。雖然可以用上述簡單的方法調(diào)校高頻頭本振振蕩頻率,但在業(yè)余條件下是不可能精確校準(zhǔn)本振頻率的。由于在維修過程中,需要拆裝本振諧振腔,即使未動過本振頻率微調(diào)螺絲,本振頻率可能會有一定的偏移,所以如有條件,可接上有盲掃功能的接收機(如同洲CDVB3188C)掃描節(jié)目,下載后調(diào)出機內(nèi)節(jié)目參數(shù),對照官方發(fā)布的衛(wèi)星節(jié)目下行頻率參數(shù)推算出維修后高頻頭的本振頻率。但由于接收機都有AFC(自動頻率控制),此法推算出的本振頻率還是有一定誤差,但業(yè)余應(yīng)用精度已足夠。

        雙本振高頻頭中有兩個本振,應(yīng)如何識別哪個是高本振?哪個是低本振?我們可根據(jù)本振諧振腔的空腔容積做出判斷:容積大的對應(yīng)的是低本振、相對容積小的對應(yīng)的是高本振。

        在修理高頻頭作業(yè)中還有一些事情一定要注意:不要用手碰觸極化振子和高放管柵極,以防止靜電擊穿高放管;同樣在焊接時電烙鐵要妥善地接地或撥下烙鐵電源再焊接;電烙鐵功率不要太大,焊接動作要迅速,以防燙壞PCB板;在干燥的氣侯時,要戴上防靜電腕帶,避免人體積累的靜電損壞高放和本振單元的場效應(yīng)管等MOS器件。

        維修后的高頻頭密封性能通常都會下降,高頻頭維修測試正常后最好將上下蓋接縫處和饋源口防水罩用玻璃膠或熱熔膠粘合密封,以提高高頻頭的氣密性,阻隔水份進入高頻頭,從而減少和杜絕高頻頭可能出現(xiàn)的各種故障。

        提起二手高頻頭,有些人可能很不以為然,認為二手的東西難登大雅之堂。但對衛(wèi)視燒友來講,確是個好東西?,F(xiàn)今的衛(wèi)視器材市場,價格戰(zhàn)鋒煙四起,廠家商戶競相降價。在商品降價的同時,不少產(chǎn)品質(zhì)量也下降了,拿高頻頭來講,現(xiàn)今很多諸如本振飄移過大、通帶內(nèi)增益變化過大、性能不穩(wěn)定、銘牌參數(shù)亂標(biāo)等現(xiàn)象屢見報端。之所以此類商品還有市場,就是我們的理性消費水平還有待提高。

        二手高頻頭都是早期產(chǎn)品,且大多是國外本土生產(chǎn)。新品原價大多是數(shù)百至上千元,做工精細、性能穩(wěn)定、參數(shù)實在,品質(zhì)都有保障,在國內(nèi)出現(xiàn)的雖然是二手頭,外觀不佳,但價格低廉,內(nèi)在的性能也不差,特別是內(nèi)部做工考究,性能穩(wěn)定,技術(shù)指標(biāo)出色,故性能價格比極高。實為資深燒友玩家的好選擇。

        維修高頻頭,雖然沒有什么經(jīng)濟價值,修好了,增長了知識和技能。修報廢了,經(jīng)濟損失也不大。但通過維修可提高我們的理論分析和實踐動手能力。如果你還沒用過二手高頻頭,先試用一下二手高頻頭吧;如果你還沒修過高頻頭,試著修一次吧。我想,這能帶給您一個Surprise!

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