记珠江两岸的远程地波接收交流活动
80年代,为了接收卫星频道,孕育出寻星一族,又叫TVRO。而今,卫星接收已成家常便饭,没了新意,大家的兴趣越来越淡薄了。
不过,近年涌现出一批区域性的地波发烧友。他们孜孜不倦,持之以恒,反复折腾,不达目的誓不罢休。这种发烧的热情,丝毫不亚于80年代老一辈的TVRO。他们是谁?
他们是居住在珠江口东西两岸的高清迷,距香港120公里半径圈内。他们不仅仅是烧,简直是痴。那种接收香港地波高清的热情,足以驱散冬天里的寒冷,并且还在继续升温……
珠三角地波形势和现状
国家地面数字电视标准DMB-TH的多载波方案,已经在香港实施了整整五个年头了。四组水平极化的频点包含多频网482、546、650MHz、单频网586、602、802MHz。目前共开播了六个高清频道:高清明珠台、高清翡翠台、高清J2、高清互动新闻台、亚洲高清台、香港电台高清台,以及香港和大陆的标清频道(表1),并已成功测试了左右格式的3D广播(图1)。香港地波的标清频道也是16:9规格,可在平板电视上撑足屏幕,而且都带字幕文件,能任意关闭打开。这些性能非常赞,目前大陆没有一家电视台可以做到,多做多错,不如不做?
弹丸之地澳门,也用四组水平极化的频点498、618、650、690MHz,开播了澳视高清台,免费直播英超和法网等顶级国际体育赛事。还包括十多个澳门和大陆的标清频道(表2)。
邻近的深圳,一早就跟进了,可以说走在全国的前列。也有四个频点562、706、786、794MHz,全部是垂直极化,开播了六套高清:深圳卫视高清、深圳1台高清、深圳2台高清、深圳7台高清、央视高清、中央1台高清,及一些深圳和内地的标清频道(表3)。深圳刚开播时采用单载波,但近年为了和香港兼容,已逐步改成多载波,发射塔也几经折腾,现在刚刚落定。
国家对卫星电视严格管制,但接收地波却很正常。身处香港、澳门、深圳、珠海的结合地带,用3副不同方向和极化的天线,收全上述12个频点37个频道,也大有人在,全部免费的哦!
珠三角的其他城市,也都跃跃欲试,已经试播或即将试播地面数字广播。包括广州、东莞、中山、珠海、惠州、江门
等。时至今日,地面高清资源已经非常丰富;死心塌地的用户群正在逐步扩张;欣欣向荣的朝阳产业即将形成。
好消息不断传来。国家已明令规定今年发售的地波机顶盒必须搭载AVS解码;带地波接收功能的一体化平板电视开始逐渐普及;坊间传闻今后村村通也会采用地波覆盖……这一切,必将在内地掀起一股地波接收热潮。
有机会收到香港地波的范围,大约距香港120公里半径范围,俗称120公里俱乐部。这个范围以外地区就免谈,因为普通手段不可能接收到信号。有人疑惑,放着好好的有线电视不看,为何偏偏去折腾香港地波?原因是珠三角的有线电视台经过中央批准,只转播4个香港标清台,没有一个是高清的。由于节目经过录播过滤,画质比标清还差,只跟VCD相当,对于高清发烧友来说,当然无法接受。此外,各地有线台随意插播丰胸广告,把好好的香港标清频道弄得支离破碎。有网友戏称,这是在广告频道里插播一丁点可看的香港节目,喧宾夺主。
珠三角是丘陵地貌,多山。而且经济发达,石楼林立。这对UHF地波信号的传输非常不利,信号衰减,剧烈波动,盲区太多,是远程接收的特有现象。最要命的是这五年来,随着各地开发商疯狂造城,远程的信号一天不如一天。收到信号之后,没有几个月安稳日子,就需要再次推翻重来。折腾之后,还是折腾,周而复始,没完没了。
珠三角地方不大,城市群挤在一块,各地发射的信号互相渗透,无意中造就了远程接收的基本条件。香港的溢出信号可以延展到120公里的新会、顺德、番禺、增城、惠州的半径范围。同样,深圳的信号也可以漏到香港新界和澳门半岛。珠三角接收香港模拟信号的历史,甚至可以追溯到30年前。
正因为地方小,信号互相渗透,就使频谱爆满了,这给各地频率分配造成很大的难度。例如一个650频点,就有香港青山、澳门、中山三地共同拥有,两两相距仅50公里左右。而地面大功率的模拟频道,按法定要到2015年以后才逐渐关闭,而今模拟和数字频点互相重叠干扰的现象,比比皆是,给远程接收带来更大困难。
五年来,各地发烧友为了接收香港地波,绞尽脑汁,前赴后继。除了选用进口的高级器材,例如比利时天线放大器、比利时数控带通混合器、日本万事宝和DX天线放大器之外,还自己开发出一系列行之有效的实用技术及廉价器材,包括各种频点的工程振子、相阵天线(图2)、4米或以上的高增益鱼骨天线(俗称神骨)、双天线组阵(俗称起“双飞”)、四鱼骨组阵(图3)、差值鱼骨阵、F309双鱼骨分集接收(图4)、大网锅、带通混合器、太阳能直流供电,以及一代又一代搭载各种解调芯片的接收机,等等。
接收香港地波难;远程接收香港地波更难;既远程、又没法占据高楼位置、还受到各种多径干扰,接收香港地波难上加难!
江门新会3.7米网锅接收
但有一拨发烧者,就是不服输。从最初的3米鱼骨,到2米网状天线,再到现在的3.7米网状天线,甚至不惜动用5米网状天线(题头图);从最初的中大接收机,到后来的第一代F302接收机,再到最新的第二代F318低门限接收机;从当初看着谷歌地图、摸着石头过河,到今天频谱分析、带通滤波,各种先进设备和措施齐全……可以说,这五年走过的艰辛路程,堪比2万5千里长征。
2013年初,在龙尾蛇头的冬季,这群不服输的人,相约第一站去珠江口西岸的江门市沙堆镇,直奔网友jmpc1的老巢(图5)。
这个网锅直径是3.7米,已有三年多了。之前接收香港慈云山482、586、602三个频点,距离110公里,相安无事。而今新开播了802频点,几乎是最低端482的二倍,频率高,衰减大。要在这么宽的频带内收齐全部频点,难度不小。大家到场时,用F308接收机测试,802的C/N值只有13,不过门,偶尔能出画,但非常卡。
本次活动,带来了刚刚研发的F318新版软件,可以利用笔记本电脑的WIFI网络,远程监看信号品质的大字界面,方便调试天线(图6)。
马上移师楼顶,见到久违了的“无名”牌网状天线,虽说是一款三无产品,但却是正规工厂打造出来的(图7)。经过多年的台风洗礼,不断加固之后,如今已是真正的“网坚强”了(图8)。
还是先把脉吧。586振子输出,通过一个万事宝UB33H(图9),增益35dB,然后送到频谱仪。为什么要经过放大器送频谱仪呢?这是因为振子输出电平太低,频谱仪输入端自身也有噪音,会测不准。现在是测35dB放大之后的电平,想知道振子输出是多少,只要减去35dB就成。
放大器的噪声再低,也不会提高系统的载噪比C/N,而只会削弱它。加放大器的原因,不是因为它提高了C/N,而是它放大了信号电平,否则频谱仪或接收机都不能起表,当然无法过门限。千万记得这条定律:放大器只能放大电平,不能放大载噪比。就像放大镜可以放大画面,但无法放大角度。
收入越来越少,物价越来越高,但沙堆有一样东西不涨也不跌,这里的全景频谱跟3年前没什么太大的不同。图10中,频谱涵盖范围是460-620MHz,光标所指是527珠海模拟台,电平值高达83分贝微伏,折算到振子输出是48分贝微伏,应该算是强台干扰。频谱最靠左边的是460出租车对讲机信号,起伏变化,最强时超过90分贝微伏。这种强信号容易导致接收机调谐器饱和,应该加以处理。图10频谱右边的两个峰是586和602,电平超过30分贝微伏(当前频谱仪的满度电平是90分贝微伏),目前是过门限的。
为了让大家能看懂频谱里的数据,有必要翻译一下我这台日本LEADER-953频谱仪上5个关键标志的名称:
MKR:光标,也就是三角箭头所在位置
VF:分辨率,赫兹/10分贝
REF:垂直满度时的电平值,分贝微伏
CTR:中心频率
SPN:水平涵盖的频率范围,兆赫
图11是频谱的高段,涵盖范围是570-730MHz,发现623中山模拟台,电平高达86分贝微伏,属于强台干扰,必须加以处理。结合图10和图11两张频谱图,发现整体呈现低端电平高,高端电平逐步减低的趋势。到了802已经测不出电平,也就是掉进频谱仪的起表线以下。
为了尽量放大802有用频点的增益,需要再加一级放大器,例如再加25分贝放大量。但这样一来623干扰频点的电平就会爆到86+25=111分贝微伏,这是一个天文之前,先要对频谱进行处理,只让有用的频点通过,没用的频点衰减。
802和482几乎涵盖了二倍的频率,没有一种折合振子有这么大的带宽,一般都是频率越高增益越低。所以,既要收482又要收802的话,难度可想而知,不用频谱仪来分析,是很难调到最佳状态的。现在用的振子,是谐振在586上,如果改用尺寸更小的650振子,就比较靠近802,但对586的衰减不大,目前还有余量。
根据以上想法,新的改造方案是:650振子——比利时7315低噪声天放(增益25分贝)——过电型带通滤波器(482、586、602、802四组频点通过,衰减4分贝)——万事宝UB33H后放(增益35分贝)——F318新款接收机。这样,链路对四组有用频点的总增益是25-4+35=56分贝。
说干就干。带通滤波器需要定制,但这个不消说,一早就请网友“曾特首”打造好了(图12)。经过一番折腾,终于让802过了门限,C/N提高到16.9(图13)。F3的大字信号显示,在明亮的天台上也看得一清二楚,非常爽啊。
回头再来看看频谱,同样在460-620范围(图14),频谱变得非常干净,460和623已经消失殆尽。527强台干扰被抑制,只剩40分贝微伏在残喘(满度80分贝微伏)。而有用的3组频点变强了,左边的482高达70分贝微伏,对数字信号来说有点偏高,但这个是楼顶的电平,待电缆线传输到家里,至少还有15分贝衰减。右边的586电平达到58分贝微伏,602达到65分贝微伏,很理想。
在680-840范围(图15),干净得只剩下一个有用的802,此时电平37分贝微伏,也比较满意。但分析图14和图15,依然是低端增益高,高端增益低。因此建议以后定制带通滤波器的时候,要增加斜率功能,使高端和低端的增益平衡。
总结一下这个“三部曲”方案:
(1)前级——天线放大器。简称天放,又叫预放或头放,它要选低噪声的品种,把有用频点放大,但干扰强信号也同时放大,不能使它的输出饱和,所以增益不宜太高,10-25分贝,比利时天放是最理想的。但天放需要用电,而电源只能从室内上传,因此要求后面的带通滤波器能过直流电。要注意,天放的标称噪声是指输出端的,折算到输入端之后是非常非常低的。思考题:一个35分贝的天放,标称噪声1.2分贝,另一个10分贝的天放,标称噪声1.1分贝,哪个实际噪声(输入端)更低一些?
(2)中级——带通滤波器。这是信号链路中最重要的一环,压低干扰信号,增强有用信号。只有在带通滤波之后,再用高增益后级,才能起到作用,因为干扰信号已被抑制,不会再对后放和接收机形成威胁了。目前常见的带通滤波器,有比利时的数控型,可任意调整频点和增益的斜率,较贵。还有廉价的曾特首,需要按频率定制,以后无法再调整。
(3)后级——终端放大器。经过带通之后,频谱就像被梳子理过一样,变得非常纯净,因此可以使用强力的放大器,但依然要使用低噪声的品种,以巩固前级给出的C/N值。好的后级放大器应该都有斜率补偿功能。后级也叫功放,在信号优良的地区,甚至可以用有线电视的终端放大器代替,一般都带斜率补偿。它允许使用较长的电缆线入屋,或者将信号分配给多户终端使用。
上述三部曲方案,是传统的经典方案,放之四海而皆准。有人说不用这么麻烦,一个放大器能搞掂,为何还要做三部曲?这种想法是错误的。对于远程接收来说,没有最好,只有更好。信号一天不如一天,你今天不用,明天还是要用。一步到位最好,既放心,又专业。
市面上能买到的更低噪声的天放,一款是日本万事宝(又叫马斯波罗)UB18L,增益20分贝(图16)。虽然它的频响范围是470-770MHz,好像802落在外面,但经网友实测,802处正好还有增益,只是降低到15分贝,不影响使用。另一款是日本船井公司的下属,著名的天线专家DX生产的U20L1CB,性能指标跟万事宝一样(图17)。
这两款顶级天放除了极低的噪声,还有一个好处是体积极小,可以直接通过英制F头拧在振子上,免除了振子输出电缆的长度匹配,大大降低驻波。缺点是电源为日制100V的,需要外接变压器,或者干脆换一个220V供电器。
天放工作在低信号、低噪声的恶劣环境中,连电源里的各种干扰也很敏感。有网友在山顶做了无人值守的转发站,当然要用直流电瓶给天放供电,取得意想不到的好效果,于是受到启发。
想改用直流供电,建议先用一组干电池试试,要是真有效果,再考虑下一步。最优选的方案,是小功率的太阳能发电站。中国光伏事业遇到打击,现在成套的电站很便宜,几百元就能买到,说干就干(图18)。整套电站包括太阳能电池板(图19);12伏特/24安时蓄电池,也就是普通的汽车电瓶(图20);太阳能自动充电控制器(图21)。这套电源只给一个万事宝UB18L供电。回到屋内,打开F318一看……哗,802的C/N值最高达到21分贝(图22),从12调到21,这是很了不起的,我们走过了又一次长征。
不料搜下802一组的三个频道之后,发现有二个没伴音。不要紧,F3可以手动修改PID码。第一个高清频道,伴音PID改成312。第二个标清频道,伴音PID是322,正常不动。第三个标清频道,伴音PID改成332。这样三下五除二,所有频道的伴音都正常了。
802也是采用多载波单频网方案,虽然目前只有慈云山一个信号,但2年以后其他山头也会陆续发射,造成同频多径问题,跟目前的586和602情况一样。因此,信号一定要留有充分的余量,不然到时候又得折腾了。
早已过了吃午饭的时间,但有人越烧越热,没有丝毫饿意。找出5年前的古董级超级放大器,其实它就是一台合在一起的“三部曲”信号处理器,包含摩托罗拉低噪声天放、金属陶瓷带通滤波器、后级自动增益放大器(图23)。厉害啊,外壳是两层铝合金屏蔽,内层机壳竟然是整块铝合金用铣床镂空出来的!
装上这台古董超放,由于是三合一的,接线非常简单(图24)。作用跟刚才的三部曲方案类似,频谱干净利落(图25)。482、586、602全部过门,不在话下。金属陶瓷带通的频率特性几近方形,理论上具有更优良的滤波性能。遗憾的是当年没料到今天还会开播802,没有安装802带通进去,所以802这个新频点无法比较测试了。
最近这里开发商抓狂,连偏僻小镇也不放过(图26)。楼盘的吊臂马达一启动,586就会抽筋。此事总在上班时段发生,马达启动的瞬间出现干扰,C/N掉到0,持续一两秒钟,当马达平稳运行之后却没事。在沙堆,对586造成影响,但其他频点没影响。看来还得折腾啊,但现在唯一能做的,只是每天烧三炷香。当然我良心大大地好,不会诅咒他“楼歪歪”,只是希望工地早日完工。
东莞寮步3.7米网锅接收
网友“东莞小糊涂”也是用的3.7米无名牌网锅,地处东莞市寮步镇,已经安装三年了。之前收坑山的三个频点546、586、602,一直暴强,引来周边烧友的羡慕。
不料,自从去年正前方两个楼盘逐渐拔高,并出现541模拟干扰之后,终于导致坑山的三个频点相继挂掉。楼主几经折腾,发现青山方向586和602的信号不错,而青山650却毛也没有,于是向高清总动员论坛求助。
经过一个星期的报名,各路英雄豪杰,纷纷伸出援手,愿意前去会诊把脉。这次骨科大会,召集了珠三角各地人马将近20人(图27),他们都是受到香港地波困扰,并久经折磨,富有经验的玩家。于是,我们的第二站,就向珠江口东岸的东莞市寮步镇,出发!
一到现场,立刻开工。老规矩,先看频谱把脉哦。振子输出5米电缆,接上UB18L(图28),实测增益20分贝。
频谱460-620段落(图29),靠左边的强大高峰是490东莞当地的CMMB,峰值70分贝微伏以上。中间两个尖峰是533和541模拟台,峰值70分贝微伏,频谱仪上可以监听到模拟伴音,这就是干扰本地546的元凶。光标所在是602,峰值35分贝微伏,在它左边的是586,电平略低。曾经发现460的士佬的对讲机间歇信号,电平80分贝微伏,图中没有捕捉到。
频谱570-730段落(图30),水平每格正好是16MHz。光标所在650,电平为0,所以怀疑楼主收到的并非青山信号,而是某个山头的反射波。
另外还收到3个CMMB信号,当然F3不兼容,需要CMMB专机才能接收,应该都可以过门。它们是深圳的634,广州的706,同样都是央视新闻等5个频道,再加当地自办的2个频道。出乎意料的是,竟然还能收到香港的682,这是中国移动在香港的CMMB信号,用双模的智能手机收看,包括三星、LG、索尼、黑莓、诺基亚等多种型号。频道是Uone(免费)、互动新闻台(免费)、美亚电影台、M频道、国家地理野生、卫视中文台、CN卡通。
图30最右边的波峰,是深圳移动广播722,这个跟另一个移动国标CMMB是相互矛盾的,自己打自己?722采用的是DMB-TH国标地波(表4),信号暴强,稳定接收。由于采用了4QAM调制方式,门限非常低,但牺牲了带宽,4个频道的总带宽不到10M,所以画质很差,只能在9英寸屏幕上看,不收它也罢。
此外,在网锅所在位置,东西大约30米许,各有联通和移动的基站。在频谱900M附近,电平超过70分贝微伏(图31)。这样,就知道本地干扰信号来自5个位置:460对讲机、490移动CMMB、533模拟强台、541模拟强台、900联通和移动基站。
接上新版的F318,仅用一个UB18L天放接收586,可以刚过门限,但偶有卡顿(图32)。
按正规路子来。照我的规矩,解决的办法,当然还是三部曲。信号链路改为:586振子——UB18L低噪声天放——青山带通滤波器——比利时7322后放——F318新版接收机。但业主以前收的是坑山,只有546坑山带通。幸好高手“600628”网友早有料到,带备了青山的曾特首带通(图33)。
最后,再将网锅上原来的坑山546振子,换上586振子(图34)。经过这样改造之后,586的信号C/N提升到20,终于能流畅并稳定了(图35),这3分贝真的来之不易,每一分贝都要付出心血和汗水。而602一直是比较稳定,C/N也较高(图36)。
这里,请允许我不厌其烦,从另外一个角度,再阐述一次三部曲的工作原理。对于远程接收来说,振子输出电平不够,必须要放大,这样就容易把无关信号(往往比有用信号强大很多很多)也一起放大了。接收机的输入电平超过80分贝微伏就会饱和,一般认为数字信号不能超过60分贝微伏。为了不饱和,只能调低放大器的增益,甚至不能用放大器,这是矛盾的。
解决的办法是使用带通滤波器。所谓曾特首,是只允许586、602、650(青山为例)信号通过,其他频率一律衰减,一般可以衰减40dB以上。这样,信号通过带通滤波之后,青山的3个有用信号通过,无用信号压低,可以保证整个频段中不再存在较强的干扰源。
不过,振子通过曾特首之后,有用信号C/N也会有一点点损失,这在远程接收中是非常犯忌的。因此,30年前有人想出办法,振子输出先放大少许,例如10-25分贝,保证频谱中的强干扰信号经过天线放大器之后不是太强大。如果天放的增益太高,容易使天放自身的输出饱和,所以一般建议10-25分贝,太高是不好的,也没必要。对天放的要求,是尽量低的噪声,现在1dB噪声的天放很容易找到,在30年前是难以想象的。
天放输出之后,再接曾特首,这样C/N就不会损失了。但天放增益不高,再加上曾特首,一连串的器材衰减,链路总增益还嫌不够。因此,最后再需要一级放大器,此时频谱已经滤得很干净了,可以使用高增益放大,以便长线路补偿,或者分配给多机使用。对这个放大器要求不高的,20-45dB左右,噪声系数也没什么要求。但如果信号在门限附近挣扎,也要用低噪的放大器,甚至再用一个低噪天放。
以上种种手段,前提是振子输出本身的C/N要过门,否则再弄也是白搭。切记:放大器只能放大信号电平,不能放大载噪比C/N。如果振子输出本身C/N不够,就应该加强天线,传统的手法包括:双飞、差值鱼骨阵、F309双鱼骨分集、直至大网锅,别无它法。千万不要试图去折腾放大器等后级处理,再做也是失败,不能叫板物理定律啊!
信号经过这样处理之后,频谱漂亮多了,原来气势汹汹的5个干扰频点,现在有气无力了。所以,我要再次告诉大家,传统的振子、天放、带通、后放这个模式,是80年代无线电前辈告诉我们的金科玉律,是远程接收的法宝,希望大家尊重它,善用它,发扬它。即使你的信号不错,但如果是远程接收,最好还是采用我这个方法,才能一劳永逸。
图37还是刚才的频段范围,不同的是现在采用三部曲,频谱干净利落。图38中,依然找不到650一丁点影子。650的展开频谱,范围是640-660,电平依然为零(图39)。没有650,意味着没有老四台,这是非常蛋疼的。因此再次证实了我的想法,这个方向并非真正的青山,而是收到坑山的反射波!
时间一分一秒过去了,大会进入胶着状态。几路英雄豪杰,各抒己见(图40)。不妨打个电话,问问元芳怎么看(图41)?最后大家决定把网锅转向以前的坑山方向,当然还是采用三部曲方案,只是换上了546的曾特首。
结果很快就出来了,586(图42)和602(图43)的频谱还不错,虽然比刚才所谓的“青山”方向差一点,但都可以过门并稳定流畅播放。而546的信道里,被541模拟信号强奸了,信道里出现了干扰的尖峰,坊间称作狗牙问题,所以无法过门,这是目前远程接收中最棘手的难题之一(图44)。
诊断就到此为止了,最后要开药方。想要拿下546,只有两种方法可以试试。一是加大网锅尺寸,例如5米,这个难度较大,需要财气和勇气同时升温。另一个方案,把网锅对准所谓的“青山”方向,保证586和602稳收。这个楼顶的面积很大,再选一个位置,做一幅差值神骨,或者双神骨再用F309分集,专收546老四台,这样鱼和熊掌就能兼得了。
经过大家一番议论,糊涂兄看来不糊涂了。心里有谱,下一步该怎么折腾,只要有胆就成。
今后的趋势,接收香港地波,信号只会一天比一天差,应该归罪于开发商,大家一定要拒绝侥幸心理。随着数字电视日益推进,模拟电视终究要退出历史舞台。日本、美国、韩国、台湾等原NTSC阵营,已经率先关闭了模拟广播,欧洲的PAL区也差不多了。中国是发展中国家,法定日期迟至2015年关闭,但由于下有对策,部分城镇估计会拖到2017年。之后大功率的发射将不复存在,全部换成小功率的数字广播,功率减到原来的1/10左右。由于数字电视可压缩的,不需要现在这么多频点,结果频谱会变得相对清净一些。
到那时,现在收不到香港地波的位置,可能又会收到了。你准备好了吗?如果你也是这群等待者中的一员,那就每天多烧点香,和我们一起祈祷吧!
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