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1、KU波段卫星接收系统剖析及常见故障处理湖北省巴东县教育技术装备站内容提要：贫困地区许多条件艰苦的中小学校通过教育部、李嘉诚基金会西部中小学现代远程教育扶贫项目，建起了KU波段卫星宽带数据接收系统，广泛运用于教学，发挥了很好的效用。然而，当系统出现故障时，因技术条件所限而不能及时排除，影响了正常使用。本文介绍了系统结构及检修维护方法。关键词：卫星IP数据，接收，软件，故障一、接收系统简介教育部、李嘉诚基金会西部中小学现代远程教育扶贫项目（以下简称“远教扶贫项目”）分两期工程实施，各完成5000个KU波段卫星接收点的建立。各地所用的设备是由不同厂家提供的产品，因而不完全相同，但其用途都是接收鑫诺1
2、号卫星转发的远程教育资源。2002年秋，在项目第一期工程，湖北省巴东县有80所中小学校安装了KU波段卫星宽带数据接收系统。主要设备有：天馈系统（120CM抛物面天线、11300MH本振高频头、馈源、馈线等）一套，内装清华永新NDB-S11型卫星卡的联想开天4600计算机一台，DVS398CE接收机一台，以及带VGA输入端的大屏幕彩电、打印机等一些其它附属设备。既可接收卫星IP数据，又可收视DVB-S数字卫星电视广播。本文以该批设备为例，主要谈谈卫星IP数据接收方面的问题。图1 接收系统基本结构示意图 卫星数据接收系统的基本结构如图1所示。天馈系统将收到的卫星信号放大、变（降）频，通过同轴电缆输
3、送到装在计算机内的卫星卡LNB输入端，再进行放大、变（降）频、解调等各项处理，恢复成可直接调用的原始数据资源。一、各设备连接形式当多个接收设备共用一个高频头时，各个设备并非一定能按其所设置的极化方式而工作。不管各个设备极化方式的设置是相同还是不同，最终在高频头上只能是一种极化方式的结果。明确这一点，对相当一部分故障的分析查找是很有帮助的。系统中各个接收单元的连接形式不同，其极化方式的结果就可能不同。下面针对不同的连接形式进行极化方式的讨论。1、使用功分器把LNB信号分成两路，分别输送到接收机和计算机。如图2（A）、（B）功分器有两种，一种是只让一个接收单元给高频头供电，简化等效电路如图2（A）
4、，所有其它接收设备不管设置成那种极化，都将工作在该设备的极化方式下，在安装时事先设计好系统将由哪个设备决定其极化方式。可用万用表电阻档来测定，红表笔接输入端，黑表笔分别接输出端，导通的那个输出端就是提供LNB电源的端子，系统的极化方式取决于接在该输出端的设备。不管使用哪个设备，该设备电源必须开启，并将其极化调整到所需方式。另一种是所接设备都可向高频头供电，简化等效电路如图2（B），其它接收单元都将工作在最高馈电电压的极化方式下。因水平极化的馈电电压（18V）高于垂直极化的馈电电压（14V），所以只要有其一处在水平极化状态，其它设备即使设置成垂直极化，也均工作在水平极化方式下。功率分配器是哪种形
5、式，用万用表很容易测定，红表笔接输入端，黑表笔分别接输出端，各个端子都通者是图2（B）所示的那一种，只有一个端子通者是图2（A）所示的那一种。使用功率分配器，接收机与计算机可分别单独工作，也可同时使用。但同时使用时，必须二者均工作在同一种极化方式下，不然，只能一种媒体可正常使用或接收数据。2、计算机所需LNB信号从接收机的LNB输出端接入，如图2（C）。当计算机要接收卫星数据时，不管接收机是否需用，都必需打开接收机电源，并且极化方式取决于接收机的设置，如图2（C）。要使计算机能正常接收数据，接收机LNB馈电电压不得高于计算机内置卫星卡所设置的LNB馈电电压。表1 计算机与接收机同时开启时的极化
6、结果接收机计算机极化结果（A）（B）（C）HHHHHHVHHHVHVHVVVVVV图2（C）所示的连接形式实际上相当于在接收机内装了一个内置功率分配器，其内置功率分配器类似于图2（A）的情形。表1列出了各种情形下计算机与接收机同时开启时的极化结果，其中“H”表示水平极化，“H”表示垂直极化。对其他类型的接收机，只要明确其内部LNB结构，就容易分析其对高频头极化方式的影响。总之，共用高频头的各个接收单元要同时工作，必须有相同的极化方式。只一个单元工作时，就要考虑其它单元可能处在不同极化方式的影响。由于许多初级操作员没注意到这个问题，对经常由此而导致的无法正常接收的假性故障找不出原因而感到莫名其妙
7、。三、硬件“三要素”卫星接收卡、计算机系统、天馈系统是接收卫星IP数据最基本的硬件设备，故称之为硬件“三要素”。1、卫星接收卡。卫星接收卡是接收卫星IP数据最关键的硬件设备，作为计算机内置扩展卡，装在主板PCI插槽上（也有外置式或包含于接收机内的其它形式）。鉴于其所处的地位和作用，将其视为一个重要因素。“远教扶贫项目”所用的卫星接收卡有清华永新DVB-S11型，通视DVB-S型，九州DBV-Net2000S型等。同其它扩展卡一样，卫星卡须驱动程序才能工作，并且根据所接收的IP数据内容，需配以相应的专用接收软件才能使用。对此笔者在软件部分有详细介绍。2、计算机系统。计算机是接收卫星IP数据的主要
8、硬件设备，其最低配置为PII233/RAM64MB/HD4GB/NIC10M。用于接收卫星IP数据的计算机，应尽量少安装内置或外接硬件设备，保证专机专用。有些条件差的学校仅此一台计算机，派上了其它多个用场，但在下载卫星数据时不要做其它工作。如机内有多个网卡时，卫星接收可能出现一些不正常现象。网卡或猫与卫星卡同时工作时，也会相互影响。卫星数据资源是经过加密的，接收系统必须经过注册授权，才能接收数据。使用不同的接收软件，其授权方式有所不同，有的取决于卫星卡（由卡号识别），有的取决于计算机硬件（由系统编号识别）。“远教扶贫项目”使用中央电教馆的提供的“远教IP数据接收软件，12版”，授权取决于计算机
9、硬件，每一台用于卫星IP数据接收的计算机都有其唯一的系统编号。系统编号与连接于计算机的外部设备和外置硬件设备（如天馈系统、电视接收机、扫描仪、打印机、监视器等）无关，与计算机操作系统无关。如果因故障或某种需要须换一台计算机接收数据，则其系统编号必然会改变。当接收用计算机出现内置硬件故障而须更换配件时，也可能会引起系统编号的变动。欲使用新的编号，可与中央电教馆联系重新注册授权（电话：010-66419512）。3、天馈系统。天馈系统包括抛物面天线、馈源、高频头、功分器、馈线及F接头等。抛物面反射卫星下行信号并汇聚到安装在焦点处的馈源，馈源将聚焦的信号以足够的强度传给高频头，信号在高频头内通过高放
10、、变（降）频得到更强，频率较低的第一中频信号，然后由馈线引出，功分器分成几路分别送往接收机、计算机（卫星卡）等各接收单元进行放大、再变（降）频、解调等各项处理，恢复成可直接调用的原始数据。一般馈源与高频头连体制造，不同厂家或不同型号的高频头可能有不同的本振频率，一般在产品标签上有标注。我们知道，KU波段信号波瓣十分尖锐，方向性很强，找星不易失星易。因天线口径小，重量轻，当调整到最佳位置后，再用力紧固镙丝时，天线方向就会发生偏离，致使信号质量低甚至信号丢失。为了保证信号质量，有的索性不拧紧镙丝，这就经不起风吹雨打，天线方向很容易偏离，经常要调整天线。实践中有个经验，先不把镙丝拧得太紧，以刚好能转
11、动调整仰角和方位角的部件。将信号质量调整到最好时，在活动部位刻上记号，紧固镙丝必然导致记号错动，如果同时（另一手或另一人）向错动方向相反的方向适当用力，这样不管拧多紧，只要注意始终保持记号不错动，就不会再偏离已调准的正确方向。一般按规定安装，在加固、防锈、防雷、防风、防雨水等各方面都符合要求，天馈系统是很少出故障的。笔者曾遇到过沿同轴电缆的藕心孔渗水到计算机中而产生故障的情况。注意对高频头进行防雨水处理（可用塑料袋或塑料瓶罩住），馈线不可有破损。四、软件“三要素”卫星IP数据接收是在依赖于计算机操作系统的专用接收软件系统中实现的，对计算机Windows系统有特定的要求，最低Win98第二版。在
12、硬件支持的前提下，安装WinXP系统，稳定性将提高很多。“远教扶贫项目”中的计算机配置完全可支持WinXP，笔者在实际指导各试点学校安装WinXP后，软件故障率大大降低，避免了需经常恢复系统之苦。在WinXP中，当安装卫星卡驱动程序时出现“可能无法使用”的警告提示，这是因为该驱动程序未在XP中通过测试。此时不必担心，点击“仍然继续”，安装后完全可以正常使用。另外，计算机中其它应用软件装得过多，对卫星数据接收会有影响，可能导致运行不畅甚至死机。除了必要的常用软件如Word,Excel等，应尽量少装其它大型软件。在接收卫星数据时，最好不要让计算机做其它工作。卫星卡驱动程序、硬件设置程序及接收软件是
13、卫星IP数据接收系统软件的“三要素”。1、卫星卡驱动程序。卫星卡依赖于计算机而工作，作为计算机内置设备插在主板PCI扩展槽上。无论插上哪个厂生产的卫星卡，都必须将其驱动程序正确安装到计算机系统才能使用。清华永新DVB-S11型卫星卡附带有一张光盘，盘中有“驱动程序”与“老驱动程序”两个文件夹，用户可选择安装。其安装方法及过程与其它PCI扩展卡（如网卡、内猫等）完全相同，此处不再详述。图4远教IP数据接收系统界面图3 硬件设置界面2、硬件设置程序。清华永新DVB-S11卫星卡驱动程序光盘中有硬件设置程序，其文件名为Tnectrlp.exe。在安装驱动程序的同时该文件将被自动拷贝在C:window
14、ssystem（Win98/me系统）或C:windowssystem32（Win2000/xp系统）下。该文件的位置及文件名如果被变更，接收系统将无法自动搜索卫星信号。硬件设置程序随计算机的开启而自动启动，启动后其界面如图3所示。频道由用户随意命名，本振频率、下行频率、符号率等参数输入值误差不得大于1%，最好查阅资料或咨询有关技术部门填入准确数值。接收鑫诺1号卫星远教扶贫项目的IP数据资源时,下行频率12620MH，符号率32553，PID值为b2（可同时输入多个，各值之间用豆号隔开，可重复输入，如b2,200,201,b2,200,201）。本振频率因高频头而异，“远教扶贫项目”的高频头本
15、振有11300MH，11250MH等几种，该参数标注在产品标签上。3、接收软件。“远教扶贫项目”使用的接收软件是中央电教馆提供的“远教IP数据接收系统12版”，安装后随计算机的开启而自动启动运行，启动后其界面如图4所示。安装程序文件名为SetupFileTray.exe，双击此文件即可自动完成安装，将此文件拷贝到任意位置及更名都不影响正常安装。能否无有概查硬件三要素有无提示未找到卫星卡能否锁定卫星信号信号电平指示是否正常检查天线是否变形或偏离方向是否检查卫星卡或PCI插槽检查高频头及LNB馈线正常图5 硬件检查流程为了减少由于系统崩溃或硬盘损坏造成的卫星接收的中断时间，建议使用GHOST对系统
16、进行备份。确认系统无纰陋时利用GHOST将C区做个镜像文件存放到其它分区中，或刻录到光盘上保存，便于日后恢复系统之用。最好制做两个不同的备份（GHO）文件，以备不同情况之需。安装时首先把机器内除显卡外所有其它卡（包括卫星卡）都拔出，形成最简配置。在Windows98的DOS环境下使用Fdisk/mbr命令将硬盘上主引导区中信息（可能包含病毒）清除干净，重新分区，根据自己的喜好和需要安装Windows(98,Me,2000或XP)系统及反病毒软件。安装完成后，用GHOST软件备份该“最简”的系统。然后安装卫星接收卡及其它必需的卡（如网卡、声卡）和卫星接收软件，设置调试正确，使之能正常接收后，再用
17、GHOST软件备份该“完整”的系统。考虑今后可能要对硬盘进行完全彻底地处理或硬盘损坏，最好把两个备份文件刻录在光盘上。关于GHOST的备份与恢复的具体操作，请参阅其它相关资料。五、故障诊断在收看DVB电视广播节目方面的故障所涉及的问题不太复杂，其分析解决比较容易一些，下面就计算机在接收卫星IP数据方面的硬件问题进行研究。1、硬件故障。如果信号能被锁定，不管数据包的数值如何，基本上可以断定硬件方面没有问题。如果数据包为0，硬件设置界面显示信号已被锁定，而信号发送端并未关闭，根据卫星卡厂商提示，可能是卡坏或系统有问题，此情形在实践中笔者尚未遇到。假定软件方面是正常的，且参数设置无误，当硬件有问题时
18、，主要表现为找不到卫星卡或者信号不能锁定，且长时期搜索不停。硬件检查流程如图5所示。检查方法有观察、替换、测量、推测等。观察。从硬件上看卫星卡指示灯的指示状态（黄灯闪烁，说明硬件系统正常），天线是否明显变形、移位、方向扭动，馈线及接头是否有损，器部件有无烧焦、烧黑的痕迹，有无异常气味等。从计算机界面看接收数据的平均速率，信号电平指示（蓝条至少30%才能接收数据），数据包的数值等。这是最直观的检查方法。替换。用完好的整机或部件替换被怀疑的对象，根据故障消除与否来判定故障所在，从而压缩查找故障的范围。这是最常用的方法。例如，检查卫星卡时，可用已知完好的同型号的卡原位替换进行尝试。怀疑扩展插槽有问题
19、，就将卫星卡换插一个PCI插槽，重装驱动程序，重新设置参数，而后试收。当另用一根带接头的良好电缆将卫星卡与高频头直接相连而故障消除时，说明计算机、天线及高频头无问题。测量。用万用电表直流电压档测卫星卡、高频头、接收机等LNB馈电电压是否正常，用其电阻档测馈线是否断路或短路，接头连接是否可靠。推测。根据故障现象及其某些细节分析故障原因，推测、估计故障部位。例如，如果接收机能正常接收电视节目，则可断定天馈系统（高频头、抛物面及馈线等）无故障，且对准了卫星，问题出在卫星卡或其LNB输入连线上。这是检查天馈系统有无问题的最简单快捷的方法。一般除了未按要求安装天馈系统而导致接收不到数据的情况以外，天馈系
20、统出故障的情况相对较少。2、软件故障。软件方面的检查就是看驱动程序及接收软件系统安装是否符合要求，各参数的设置是否正确，计算机中卫星卡是否被禁用或与其它设备有无冲突等。通过各项检查后，若尚未找到原因所在，大多数解决办法就是删除（卸载）卫星卡驱动程序及接收软件，从头开始安装、设置，这是最彻底的解决办法。否否是是能否无有概查软件三要素有无提示未找到卫星卡能否锁定卫星信号电话联系是否授权及是否正在播放检查卫星卡驱动程序是否已安装，卡是否被禁用或不可用检查硬件的设置参数系统日期是否正确重新设置日期IP地址是否正确选定重选或在网络属性中重设图6 软件检查流程在一般情况下，软件检查按图6所示的流程进行。若
21、卫星卡被禁用就改为启用；若不可用则重装驱动程序，重新设置参数。（注：打开windows的设备管理程序，如果卫星卡相关之项有一红色“”，或黄色的“！”或“？”，则卫星卡被禁用或不可用。）卫星卡属网络设备，其IP地址的检查或选定可在接收软件系统中进行。 启动接收系统（如图3），点击“停止”“设置” “退出”，即出现一小窗口，其中有卫星卡及其它网卡的IP地址，在此选定形如“10.10.255.x”的那一个。安装卫星卡时，正常情况下系统会自动为其设定如此形式的IP地址，用户可通过网络属性更改后两组数值。如果其中并无如此形式的IP地址或根本就无此小窗口出现（如当其它网卡、modem未启用时），可在网络属
22、性中查看或设置，其方法及过程与普通网卡无异。IP地址设为“10.10.255.x”，子网掩码为“255.0.0.0”，其它参数不必理会。注意Win98/me与Win2000/XP的网络属性的设置界面及设置过程有明显区别。有时接收中途突然出现“搜索卫星信号”提示，数据接收中断，多为发送端停止发送，此时卫星卡设置界面显示数据包为0，卡上黄灯不闪烁，常亮或常灭。图6所示的软件检查流程适用于绝大多数故障，而对极个别的情况则需特殊处理。如，有时会因某种原因，如启动程序太多，启动接收软件后无系统编号显示，可注销或重启Windows。若还是无效，可重装接收软件，一般能恢复。这与因无卫星卡或其驱动程序有问题而
23、无系统编号显示的情形有着本质的区别。六、故障实例例1、马眠中学接收试点：每次启动系统后总是提示“未找到清华永新卫星卡”检查过程：按硬件故障来检查。将故障机的卫星卡换到在同一批的另一台正常计算机中，能接收数据，说明卫星卡无问题。无意中发现故障机与正常机安装卫星卡的槽位不同，遂改为与正常机一致，再开机，故障消除。分析说明：该批计算机配置完全相同，所以厂商在安装调试好一台之后，其余各台用Ghost软件快速安装，无需再设置与调试即可正常使用。但若个别计算机的卫星卡（包括其它扩展卡）所处的PCI槽位有异，系统将视其为新硬件，初级用户不知所措，并未正确安装驱动程序，因而无法正常使用。由此可见，这种故障也可
24、看成软件问题，笔者对随后所遇到的几台计算机的同一问题，进行重装驱动程序而得以解决。例2、泗井水中学接收试点：不能锁定信号，电平指示兰条约10%检查过程：电平指示属异常，首先视其为硬件故障。直观检查各硬件设备外观未发现问题，旋下高频头端馈线接头，用万用电表测馈线（同轴电缆）铜芯对F接头（金属镙冒状）有所需的垂直极化馈电电压13V，由此推断高频头损坏。逐换一高频头试收，故障排除。说明：试验得出，馈线短路时信号电平指示为0；馈线屏蔽层开路（如F接头位装好）时，因外界干扰，信号电平时大时小不稳定；馈线铜芯开路时，信号电平很小（约5%）。这样可根据信号电平指示情况的细节估计故障部位。有一点须说明，只要高
25、频头本振正常，高频头的其它部位（如高放部分）损坏，都不影响信号电平指示，因而在极少数情况下，虽然信号电平指示正常，也不能完全排除高频头损坏的可能。例3，清太坪中学接收试点：因硬盘损坏而更换，用户反复重装Win98系统及所有相关软件，正确设置各个参数，总是不能接收数据。几经周折，偶然发现系统编号改变了，遂联系中央电教馆重新注册授权，问题即得以解决。说明：实践和试验得出，除了更换主板与更换主引导硬盘这两项的硬件改动将使系统编号改变以外，其它各种硬件的变更（如，更换同型卫星卡及其它各PCI卡或调换各卡的槽位，增减光驱或软驱，增减非引导硬盘，增减或更换内存条，更换CPU等），都不会改变系统编号。例4、
26、金象坪小学接收试点：能锁定信号，不能接收数据。检查过程：此故障当初分别对硬件和软件各方面均做了详细检查，后又更换卫星卡，重装软件“三要素”，甚至重装Wwindows系统，办法几乎用尽，故障依然存在，百思不得其解。在一次执行其它某一程序时偶然发现系统日期不准，突然得到提醒，遂调准日期，再看数据接收，已经开始下载了。曾有几个试点因此而走了不少弯路。日期也是事关数据接收授权问题的一个因素。鉴于此问题的隐蔽性，在软件检查流程中特别提出日期检查。笔者建议接收软件的开发商在设计时考虑对系统日期的提示，提醒用户注意系统日期是否准确。例5、不能接收卫星IP数据，始终提示“正在扫描目录，不可终止，稍后重试”。检
27、查处理：查软件“三要素”，硬件设置程序未启动。利用Windows的查找功能查找文件Tnectrlp.exe，发现它并未在其本应所在的目录（C：）下，遂恢复其正确位置（复制或移动），重启系统，故障排除。说明：如果仅仅是文件Tnectrlp.exe的位置被用户不慎移动或被更名，无论在何处或被改成何名，当找到它后立即手动执行它，即可接收数据，但下次启动故障依旧。另外，如果所用接收系统是近期新版本，此故障则表现为两个提示信息“正在搜索卫星信号”与“请检查卫星信号是否锁定”反复交替出现。当卫星IP数据接收出现障碍时，除了硬件故障，就是软件问题。实际检修时可对硬件与软件分别进行检查，也可将硬件与软件结合起来综合考虑。对具体故障究竟从何着手，就要具体问题具体分析，根据故障特点推测故障部位，确立突破点，采用恰当的方法进行诊断。
