22kHz脉冲中频切换开关改制实例两则

目前，天空中的直播卫星（DTH）越来越多，数百个卫星电视节目令人眼花缭乱；新的卫星不断的升空，新的频道不停地涌现。接收者喜爱的频道和不同时段想收看的节目往往分散在不同的卫星上，这些都产生了对多星接收的迫切需要，具有多星接收技能的星友也就能享受到比其他人更多的收视乐趣。自然，在业余卫视接收圈内，多卫星接收技术也成了TVRO烧友关注的热门话题之一。

多面天线或多个高频头若由一台接收机来控制，就要用到中频切换开关。多星接收的关键是每个LNB所对应的各路中频信号切换开关的选择及其组合的使用。在多星接收时，通过卫星接收机提供的0/12V，0/22kHz，13/18V，DiSEqC等功能，使用专用切换开关是较好的方法。根据所收的卫星数量多少常选择单个中频开关或者多种中频开关组合使用。在切换开关中，DiSEqC四切一开关和0/22kHz开关是比较常见的。22kHz开关为两路输入，四切一开关为四路输入。如果在四切一开关的四个端口上分别都串接上22kHz开关，就能实现一机八星接收。当我们接收的卫星数量超过8颗时，就必须使用13/18V或0/12V中频开关，将它们与DiSEqC四切一开关和0/22kHz开关组合在一起，例如0/12V开关下级接两个DiSEqC四切一开关，再串接0/22kHz开关，这样就可以控制16面天线了。如果在此基础上再使用13/18V切换开关，将它串接在22kHz开关的下级，最多可以控制切换32面天线。

0/12V，0/22kHz，13/18V这三种中频开关多是由控制信号检测及继电器或电子开关构成的二路切换型开关，相当于一个单刀双掷开关，它们各自采用不同的切换触发方式。

0/12V开关是依靠卫星接收机提供的12V电压的有无来控制0/12V开关中频信号通路选择切换。在应用时要单独给开关引一根控制电源线，也可以使用带一根附线的专用成品馈线，附线接到接收机的0/12V插座。所以0/12V开关不宜距卫星接收机太远。同时要求卫星接收机有单独的可控+12V电源输出功能，有此功能的接收机在其后背板上有标识为0/12V的莲花插座。不过，目前的低价机几乎都没有此功能，但有很多型号的接收机，可对其自行加装0/12V输出；

0/22kHz开关是通过接收机发出的22kHz脉冲信号来控制开关切换，完成控制中频信号通路选择。因为双本振Ku头也是靠0/22kHz信号来切换高低两个本振的，所以使用时要注意，22kHz开关不能与双本振Ku头在同一个支路上；

13/18V开关是通过接收机发出13V与18V极化电压来完成控制中频信号通路的选择。后两种开关都是通过LNB与接收机的连接同轴电缆传递控制信号，无需给开关单独布设控制连线。如果系统中有双本振头，就不能选用22kHz开关来控制天线的切换，同理，如果系统中使用的是双极化单输出的高频头，也不能用13/18V开关。

前面我们谈到，如果我们接收的卫星数量超过8颗时，就必须使用到13/18V或0/12V中频开关。只是目前在市场上很难找到这两类中频切换开关，这给TVRO烧友带来不便。

我们可以利用目前易购的0/22kHz中频切换开关，在其内部电路上做出适当的改动，自制0/12V、13/18V这两种中频切换开关。下面，我们利用珠海佳讯创新数码科技有限公司生产的SW-03P 0/22kHz中频切换开关，从其工作原理分析入手，将其改制成为0/12V、13/18V这两种中频切换开关。

SW-03P 0/22kHz中频切换开关内部构造及工作原理

22kHz信号实际上是一个调制在LNB电源上的连续脉冲信号，利用接收机与LNB的连接馈线来传送时。0/22kHz脉冲中频开关最初并不是用于双LNB切换的，而是用于Ku波段双本振LNB(高频头)的两个高、低本振切换的。由于Ku波段的频率范围在10.7GHz～12.75GHz之间，如果使用单一本振的LNB，LNB输出的中频带宽已远远超出了接收机中频输入950～2150MHz的频率范围。为了能够使接收机能够覆盖整个Ku波段，故将Ku波段为分成10.7～11.9GHz和11.55～12.75GHz两个频段区间，分别对应使用LNB的9.75GHZ和10.6(或10.75)GHz高低两个本振，来达到整个Ku波段的接收覆盖。所以这种9.750/10.600GHz双本振LNB也称为通用高频头或全频段高频头。9.750/10.600GHz双本振LNB由22kHz脉冲信号来完成这两个本振间的切换。

因为双本振高频头人们并不经常用到，后来就把22kHz检测切换电路从高频头中分离出来，制成了独立的0/22kHz开关。0/22kHz中频切换开关有两个输入接口和一个输出接口。在22kHz开关中，有一个22kHz选频网络电路，它能检测出与接收机的连接同轴电缆中有无22kHz脉冲，从而控制两输入接口的转换通断。其两输入接口分别连接两面天线的LNB(高频头)或者一锅双星的两只LNB(高频头)，接口LNB B(或是22kHz)对应接收机的22kHz脉冲开，接口LNB A (或是0kHz)对应接收机的22kHz关，开关的输出接口RX连接卫星接收机。

SW-03P是珠海佳讯创新数码科技有限公司生产的 0/22kHz中频切换开关，其外观见图1。它由一个铸铝壳体及一片薄铝片制成的后盖板构成开关的密闭外壳，壳体上有三个英制F头端口，分别标有RX、0kHz和22kHz标记。在应用时RX端口接至卫星接收机，0kHz和22kHz端口分别接两只LNB。当接收机发送22kHz脉冲时，22kHz端口所接LNB工作，并将该LNB传送的中频卫星信号通过RX端口送到卫星接收机。反之，当接收机未发送22kHz脉冲时，0kHz端口所接LNB工作，卫星接收机接收0kHz端口LNB的中频信号。

中频开关大多安装在室外，开关壳体必须防水。否则一但水汽进入开关内部，会导致开关性能劣化。0/22kHz中频切换开关的后盖是薄铝片制成，在拆开后盖的过程中极易变形。一但变形会影响改装的开关气密性能。所以在拆开0/22kHz中频切换开关时最好使用一些精巧的工具。如钟表螺丝刀和刻刀，见图2。

先用刻刀的刃部将开关后盖四周的防水胶刮掉，并且用刀刃将开关后盖四周的空隙内余胶清除干净。用最小号的平口钟表螺丝刀伸入开关后盖与壳体间的空隙轻轻撬动，后盖即可打开，见图3。图4是打开后盖的0/22kHz中频切换开关。

图5是0/22kHz中频切换开关内部图片。从开关内部所用的零件可知该开关是电子开关型0/22kHz切换开关。

图6是SW-03P型0/22kHz中频切换开关的电原理图。该图是根据实物测量绘制的，图中各电容由于未将其从电路板上拆下测量容值，所以各电容值空缺，但不影响对其工作原理的分析。开关实物中所有阻容元件均为0805封装，三极管均为SOT-23封装，由于开关PCB板上元器件均无标号，为方便分析电路中各元器件功能，图中各元器件标号是笔者绘图时自行标注。

来自接收机的13/18V LNB工作电压及调制在13/18V上的22kHz脉冲进入SW-03P型0/22kHz中频切换开关的RX接口，通过微带电感L3（微带电感的作用是阻止卫星中频信号进入22kHz选频放大电路）并经C9、C10、C11进一步滤除卫星中频信号，防止其干扰选频电路的正常工作。经过滤除卫星中频信号的13/18V电压，作为0/22kHz开关电路的工作电源。22kHz脉冲经过R9和C8构成的RC选频网络选出后，被送至由VT5（NPN）构成的22kHz选频放大器，放大后的22kHz脉冲经VD6、VD7倍压整流，C5滤波，产生10V左右的直流电压。该电压经R6送入VT4（NPN）的基极，使VT4饱和导通，VT4的集电极电位为低，通过R2使VT1（PNP）导通。13/18V电压通过VT1、微带电感L1被送至22kHz端口。同时，该13/18V电压使VD1、VD2两二极管正偏导通，连接在22kHz端口的LNB得到工作电压。该LNB输出的卫星中频信号通过导通的VD1、VD2及耦合电容C2传送至RX端口。此时，电路中的VT3（NPN）由于基极电位为低，VT3截止，其集电集电位为高，则VT2（PNP）截止，0kHz端口无13/18V电压，并且D4、D5由于没有偏置电压而截止。图中R10构成VD1、VD2以及VD3、VD4的偏置迥路。

反之，当接收机未输出22kHz脉冲时，VD6、VD7倍压整流电路输出直流电压为零，此时VT4截止，其集电极电位为高，VT1截止，22kHz端口无13/18V电压，并且VD1、VD2由于没有偏置电压而截止。VT3饱和导通，VT2导通，13/18V电压通过VT2、微带电感L2被送至0kHz端口。同时，该13/18V电压使VD4、VD5两二极管正偏导通，连接在0kHz端口的LNB得到工作电压。该LNB输出的卫星中频信号通过导通的VD4、VD5及耦合电容C2传送至RX端口。

通过22kHz脉冲的有或者无，使得VT1导通、VT2截止，或者VT2导通、VT1截止，从而实现0/22kHz脉冲选通切换开关的正常工作。

13/18V中频切换开关的实现

从13/18V中频切换开关的基本功能可知，13/18V开关是通过卫星接收机发出13V与18V极化电压来完成控制中频信号通路的选择。我们将它与0/22kHz中频切换开关作一个对比可知：

两者的共同点：它们都是二路切换型开关；

两者的差异点：它们的开关切换触发方式不同。0/22kHz开关是通过接收机发出的22kHz脉冲信号来控制开关切换，完成控制中频信号通路选择；13/18V开关是通过接收机发出13V与18V极化电压来完成控制中频信号通路的选择。

由上可知，只要将0/22kHz开关中的22kHz选频放大电路改成13/18V检测电路，再将13/18V检测电路输出的高或低的电平去控制原0/22kHz开关中的切换开关电路，就可将0/22kHz开关改制成13/18V中频切换开关。

在前面一节我们谈到，在SW-03P型0/22kHz中频切换开关中，C8、R9是22kHz脉冲的选频网络，VT5及其周边元件构成22kHz放大器，放大后的22kHz脉冲通过C6送至VD6、VD7构成的倍压整流电路。当接收机输出22kHz脉冲时，倍压整流电路输出10V左右直流电压；当接收机不输出22kHz脉冲时，倍压整流电路输出0V。这样，我们可以拆下C6，阻断22kHz检测放大电路的输出迥路，并在开关中的13/18V(+V)至VD6的正极接入一只稳压值为14V左右的稳压二极管（ZENER DIODE），及一只10kΩ的电阻。见图7。

在图8中，将原开关中的C6拆下，增加一只10kΩ的电阻R11和一只稳压值14V左右的稳压二极管VD8。

当接收机输出13V时，开关中的13/18V（+V）处电压也为13V，该电压低于稳压二极管的反向击穿电压（稳压值），VD6正极处电压为零，VT4、VT1截止，VT3、VT2导通，13V电压通过VT2、微带电感被送至0kHz端口，同时VD4、VD5两只二极管正偏导通，0kHz端口所接的LNB工作，其输出的卫星中频信号经VD4、VD5和C2至RX端口；

当接收机输出18V时，开关中的13/18V（+V）处电压也为18V，该电压高于稳压二极管的反向击穿电压（稳压值），VD6正极处电压为4～5V，VT4、VT1导通，VT3、VT2截止，18V电压通过VT1、微带电感被送至22kHz端口，同时VD1、VD2两只二极管正偏导通，22kHz端口所接的LNB工作，其输出的卫星中频信号经VD1、VD2和C2至RX端口。

改装开关所需拆下的C6见图8，增加的R11、VD8的焊接位置见图9。

将C6拆除后，依照图示位置将R11和VD8焊好。焊锡不宜过多，防止短路附近焊点。图10是焊接完成后的13/18V切换开关。

改装完成的开关，将后盖小心地装回开关壳体原位，在其四周涂上防水胶，以保证其防水性能，提高开关的稳定性。

0/12V中频切换开关的实现

对于0/12V开关而言，也同样为二路切换型开关，只不过它是利用外加的0/12V电源来控制两LNB通道的切换。同13/18V开关改造一样，我们只需拆下原开关的C6，并且在VD6的正极增加一只10kΩ电阻，见图11。在此电阻的另一端和开关地之间施加0V或 12V电压就可控制开关的两LNB端口的切换。

当外接的0/12V控制电源为12V时，该电压通过R11至VD6的正极，VD6正极处电压为12V，VT4、VT1导通，VT3、VT2截止，卫星接收机经RX端口送来的13/18V电压通过VT1、微带电感被送至22kHz端口，同时VD1、VD2两二极管正偏导通，22kHz端口所接的LNB工作，其输出的卫星中频信号经VD1、VD2和C2至RX端口；当外接的0/12V控制电源为0V时，VD6正极处电压为零，VT4、VT1截止，VT3、VT2导通，13/18V电压通过VT2、微带电感被送至0kHz端口，同时VD4、VD5两二极管正偏导通，0kHz端口所接的LNB工作，其输出的卫星中频信号经VD4、VD5和C2至RX端口；

图12是增加的电阻R11焊接位置。在开关壳体的侧面用钻头打一个Φ2mm的小孔，先拆下C6，再焊上R11。用两根适当粗细的导线从壳体上的小孔穿入，再将导线在壳体内打个结。导线分别焊在R11的另一端和电路板的地线上，见图13。

将后盖小心地装回开关壳体原位，在其四周涂上防水胶，同时，壳体小孔也要用防水胶封死，以保证改装后开关的防水性能，提高开关的稳定性。

切换开关制作的技术性问题小结

对于自制0/12V或13/18V中频切换开关，我不建议采用市售的普通继电器制作。因为当LNB、馈线与中频切换开关联接起来以后，就构成了信号传输线。什么是传输线？两根具有一定长度的导体就构成传输线。其中的一个导体成为信号传送的通道，而另外的一个导体则构成信号的返回通路（在这里我们提到信号的返回通路，实际上就是大家通常理解的地，但是为了叙述的方便，暂且忘掉地这一概念。）。信号沿传输线传播过程当中，如果传输线上各处具有一致的信号传播速度，并且单位长度上的电容也一样，那么信号在传播过程中总是看到完全一致的瞬间阻抗。由于在整个传输线上阻抗维持恒定不变，我们给出一个特定的名称，来表示特定的传输线的这种特征或者是特性，称之为该传输线的特征阻抗。特征阻抗是指信号沿传输线传播时，信号看到的瞬间阻抗的值。如果信号沿传输线在传播的过程当中，任何时候信号看到的特征阻抗都保持一致的话，那么这样的传输线就称为受控阻抗的传输线。传输线特征阻抗是馈线中最重要的指标，这里需要强调一点的是，特性阻抗跟我们通常理解的电阻不是一个概念，它与传输线的长度无关，也不能通过使用欧姆表来测量。传输线的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由传输线的结构以及材料决定的，而与传输线的长度，以及信号的幅度、频率等均无关。

传输线的瞬间阻抗或者是特征阻抗是影响信号品质的最重要的因素。如果信号传播过程中，相邻的信号传播间隔之间阻抗保持一致，那么信号就可以十分平稳地向前传播，因而情况变得十分简单。如果相邻的信号传播间隔之间存在差异，或者说阻抗发生了改变，信号中能量的一部分就会往回反射，信号传输的连续性也会被破坏。为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法，牵涉到二阶偏微分方程的求解，在这里就不细说了，有兴趣的可参看电磁场与微波方面书籍中的传输线理论。

但如果使用普通继电器来制作中频切换开关，继电器触点的特征阻抗与馈线特征阻抗并不相同，会造成传输线上继电器与馈线连接点处的特征阻抗突变，会形成信号反射，能量传递效率降低；会在传输线上形成驻波（简单的理解，就是有些地方信号强，有些地方信号弱），导致传输线的有效功率容量降低；在我们卫视接收时的宏观表象是开关的插入损耗过大。

而商品化的0/22kHz中频切换开关在设计时，为了达到开关的预期设计指标，尤其在开关的中频(高频)通道部分，设计生产厂商往往是经过反复多次的计算、布线、测试和修改，才能使开关达到最隹的高频性能参数而定型生产。业余电子爱好者或TVRO烧友则很难拥有这样的专业测试条件，使得自制切换开关难以达到相对较好技术指标。所以利用商品0/22kHz中频切换开关改制0/12V或13/18V中频切换开关，仅改造原开关中的检测控制电路，不变动原开关中频切换通道，利用原0/22kHz中频切换开关中的电子切换开关电路，可保证切换开关传输特征阻抗与馈线特征阻抗接近，降低开关的插入损耗。

所以，在改造0/12V或13/18V中频切换开关过程中，最好不要试图更改开关中高频部分的PCB走线、地线过孔。任何这样的改动都会改变高频电路的分布参数，在高频电路中，有时甚至电路中一个焊点的大小都会影响整个高频电路的特性，都可能会使开关的指标下降。