便携式收视一体化卫星接收机的制作(上)

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卫视接收数年，每次调整天线，都要将电视机、接收机等搬来搬去，颇感不便。因而一直想有一套轻便的寻星工具。

前几日，笔者的一台服务数年的NEC笔记本电脑出现问题。查询维修商，维修报价很高，而且因购买日久，用现在的眼光看其配置可称之为极低下，已没有维修价值，决定让其退役。它的液晶显示屏还是完好的，将其小心拆下。此液晶显示屏虽然是昨天黄花，但如果用在制作便携式寻星仪却很合适，决定用此液晶显示屏制作一台便携式收视一体化卫星电视接收机。

一套完整的一体化卫星电视接收系统，主要由液晶显示器、卫星电视接收和电源等几部分构成。我们分别对这几部分做一简单介绍。

液晶显示部分
现在，彩色液晶屏的品种和型号繁多，按彩色显示效果来分有TFT真彩显示屏（薄膜晶体管型TFT-Thin Film Transistor)和STN伪彩显示屏（超级扭曲向列型Super Twist Nematic)。

TFT液晶（Thin Film Transistor )即薄膜场效应晶体管型液晶屏。所谓薄膜晶体管型液晶，是指液晶显示器上的每一液晶象素点都是由集成在其的薄膜晶体管来驱动。从而可以做 到高速度、高亮度、高对比度地显示屏幕信息。TFT属于有源矩阵液晶显示器，TFT-LCD液晶显示屏是薄膜晶体管型液晶显示屏，也就是“真彩”（TFT）。TFT液晶为每个像素都没有一个半导体开关， 每个像素都可以通过数字脉冲直接控制，因而每个节点都相对独立，并可以连续控制，不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示色阶，所以TFT液晶的色彩更真。TFT液晶显示屏的特点是亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳，但也存在着比较耗电和成本较高的弊端。TFT型的液晶显示器主要的构成包括：荧光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄膜式晶体管等等。TFT真彩显示屏按接口来分有数字显示屏和模拟显示屏，在数字接口中绝大部分TFT屏是TTL和LVDS两种接口形式。无论是模拟接口还是数字接口的TFT屏，送到液晶板上的信号都是数字的。只不过模拟接口屏输入的RGB信号先要经过A/D，将模拟信号转换成数字信号，再送至伽玛校正（ 校正）和时序控制（TIMING CONTROL ，也称T-CON IC）两个电路，再送到液晶板行列矩阵。而数字接口屏则输入的RGB数字信号直接送到时序控制（OT-CON）电路，再到液晶板行列矩阵，驱动液晶板中相应地址的像素格中薄膜场效应晶体管，使得液晶材料扭曲，从而显示出图像。

STN是Super Twisted Nematic 的缩写，是我们接触得最多的LCD了，因为我们过去使用的灰阶手机的屏幕都是STN的。STN型液晶属于被动矩阵式LCD器件，它的好处是功耗小，省电是最大的优势。到目前为止，STN（DSTN）液晶只可以实现伪彩色显示，彩色STN的显示原理是在传统单色STN液晶显示器上加一彩色滤光片，并将单色显示矩阵中的每一像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，就可显示出彩色画面。TFT不同，STN属于无源被动型LCD一般最高能显示65536种色彩。虽然STN可以实现VGA、SVGA等一些较高的分辨率，但由于构成它们的矩阵方式是无源矩阵，每个象素实际上个无极电容，容易出现串扰现象，从而不能显示真正的活动图像。

TFT真彩液晶屏图像鲜艳，可视角度大，但价格高；伪彩液晶屏图像色彩差，可视角度小，但价格低。由于现阶段市场上支持伪彩显示屏的驱动板价格高、种类少，而且这种屏图像显示效果不佳。所以制作一体化卫星接收机最好选用TFT真彩显示屏。

现在真彩彩色液晶屏一般都可以配到驱动电路板。TFT液晶显示驱动板又分为VGA板和AV板两大类。VGA板是组装PC液晶显示器的驱动板。VGA板的输入信号为PC显卡输出的模拟红、绿、蓝三基色和行、场同步信号，个别的板还有DVI数字接口；AV板接口除了有VGA接口外，还CVBS、S-VIDEO等视频接口，甚至有的驱动板还有YCbCr、YPbPr色差信号输入接口。这种类型的驱动板除了能显示PC显卡输出的信号外，还能显示各种相应格式的视频信号。

各种型号的TFT液晶数字接口显示屏工作原理基本相同，对于驱动和点亮液晶屏而言，它们的差异仅仅在显示像素、接口形式以及信号数据位数、时序和工作电压等几方面不同。这在业内术语上称之为“显示屏差”。液晶驱动板目前在市面上已有几种标准的“公用”板供应，我们只要根据液晶屏的接口、信号时序，在驱动板上做简单的硬件改造和对板上Flashm内的软件做相应的“屏差”的软件更新，驱动板就能很好地驱动和点亮液晶屏。绝大部分驱动“公”板都有一个RS232接口，可以很方便地使用PC通过该口对驱动板进行软件更新。液晶屏只要加接一块驱动板，就可以组装成一台液晶显示器。如果使用AV驱动板，再加装TV调谐器，就可以制作彩色液晶电视机。如果在AV驱动板前端再加上DVB-S板，就可制作彩色液晶卫星电视接收机了，或者制作成普通电视/卫星电视双功能液晶显示接收机。

选择、使用TFT液晶显示屏来制作卫视一体化接收机，需要了解TFT液晶显示屏的几项重要的基本参数：

[有效可视面积]即液晶屏的显示区域，常用显示区域的对角线长度表示。例如：5.6英寸、12.1英寸、15.1英寸等等。相比CRT（阴极射线显像管），同样尺寸的LCD显示器的实际显示面积要比CRT显示面积大一些。

[显示分辨率]液晶屏显示区域像素数量。如800×600、1024×768等。分辨率越高，显示的效果越好。

[亮度和对比度]液晶显示屏的亮度以平方米烛光（cd/m2)或者nit为单位，它表示光能的强弱。平方烛光俗称“nit流明”，nit一般用来标注TFT显示屏的亮度。亮度是衡量显示屏发光强度的重要指标，对于液晶显示屏来说，尤为重要。高亮度也就意味着显示器对其工作的周围环境的光干扰的抗干扰能力更强；对比度是直接体现该液晶显示屏能否显示出丰富的灰度级数的参数，对比度越高，还原的画面层次感就越好，即使在观看高度很高的照片时，黑暗部位的细节也可以清晰体现，目前市面上的液晶显示器的对比度普遍在150：1到350：1，高端的液晶显示器还远远不止这个数！可以达到500：1。

[响应时间]响应时间也是液晶显示屏的一个重要的参数，是指液晶显示屏对于输入信号的反应时间，即在接受到驱动信号后从显示最亮到最暗或者由最暗转到最亮的转换时间。液晶显示屏的这项指标直接影响到对动态画面的还原。与CRT相比，液晶显示屏由于相对过长的响应时间导致其在还原动态（运动）画面时有比较明显的拖尾现象（在对比强烈而且快速切换的画面上较为明显）。目前常见的液晶显示屏响应时间一般在25-50ms左右，专用于TV的液晶显示屏响应时间可达16ms以下。[可视角度]液晶显示器属于背光型显示器件，其发出的光由液晶模块背后的背光灯提供，而液晶主要是控制液晶体的偏转角度来“开关”画面，这必然导致液晶显示屏只有一个最佳的欣赏角度。当你从其他角度观看时，由于背光灯的光线可以穿透旁边的像素而进入人眼，所以会造成颜色的失真。液晶显示屏的可视角度就是指能观看到可接收失真度的视线与屏幕法线的角度。这个数值当然是越大越好。目前市面上的15英寸液晶显示屏的水平可视角度一般在120?或以上，并且是左右对称，而垂直可视角度则比水平可视角度要小得多，普遍水平是上下不对称共95?或以上，高端的液晶显示器可视角度已经可以做到水平和垂直都是170?。

[最大显示色彩数]液晶屏的每个像素由RGB三基色组成，早期的低端液晶显示屏，各个基色只能表现6位色，即2的6次方=64种颜色。可以很简单的算出，每个独立像素可以表现的最大颜色数是64×64×64=262144种颜色，高端液晶显示板利用FRC技术使得每个基色则可以表现8位色，即2的8次方=256种颜色，即像素能表现的最大颜色数为256×256×256=16777216种颜色。这种显示屏显示的画面色彩更丰富，层次感也更好。

[接口与像素数据的单、双点]常见的TFT液晶屏的数字接口有两种类型：TTL和LVDS。TTL就是常见的数字逻辑电路0、1液晶屏的TTL的电平幅度是从0到3.3V或者是0到5V。由于TTL信号电平有较低，对于高速率的长距离传输，由于TTL信号电平抖动及各数据位延时不均衡带来的时域信号错位。其次，高速率的长距离传输使得各信号线之间的串扰加大，脉冲的前、后沿会变得平缓，会导致接收电路逻辑判读错误，而且抗干扰能力也比较差。为克服TTL接口的这些不足，所以之后又出现了LVDS接口的液晶屏。LVDS是低压差分信号（Low Voltage Differential Signaling ),它是在发送端利用LVDS 转换IC将TTL信号转换成LVDS信号，在显示屏一端又转换回TTL信号来驱动液晶屏的驱动电路。它的技术核心是采用极低的电压摆幅高速差动传输数据，可以实现点对点或一点对多点的连接，具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点，在LVDS 系统中，采用差分方式传送数据，有着比单端传输方式更强的共模噪声抑制能力。道理很简单，因为一对差分线对上的电流方向是相反的，当共模方式的噪声耦合到线对上时，在接收器输入端产生的效果是相互抵消的，因而对信号的影响很小。这样，就可以采用很低的电压摆幅来传送信号，从而可以大大提高数据传输速率和降低功耗。很适合用在高分辨率所带来高码率的屏上，所以现在只要是XGA以上分辨率的屏大部分都是用LVDS接口方式；液晶屏正常显示所需要的数据为RGB三基色信号，HS、VS行、场同步信号，数据使能信号DE和点时钟信号DCLK。对于高分辨率屏，由于像素点多，RGB的数据传输量很大。为了降低传输码流，有的屏设计成显示像素的奇数点用一组RGB数据线传送，偶数点像素用另一组RGB数据线传送，HS、VS、DE和DCLK共用。这就是双点接口。相对于单点接口，双点接口的数据码流能降低一半。LVDS也分单点、双点，数据宽度也有6位、8位之分，这和TTL分法是一样的。

笔者从NEC笔记本电脑上拆下的彩色液晶屏的型号：NL8060BC31-02，是NEC公司生产的12.1英寸TFT液晶显示模组，显示面对角线长度为31厘米，显示区域包含800×600个像素并且同时以显示262144种颜色。 大家知道，液晶显示屏是被动显示，液晶屏自身是不发光的，它需要借助背光灯来实现发光，即背光灯发出的光线从液晶屏后面通过液晶屏透射出来，我们才能看清楚液晶屏上显示的图像。液晶显示屏使用的背光源，绝大部创始是冷阴极荧不灯（CCFL）。

这是一种依靠冷阴极气体放电，激发荧光粉而发光的光源。当高压加在灯管两端后，掺有少量水银的稀薄惰性气体在高电压下会产生电离，灯管内少数离子高速撞击电极后产生二次电子发射，开始放电，管内的水银受电子撞击后，激发辐射出253.7nm的紫外光，产生的紫外光激发涂在管内壁上的荧光粉而产生可见光（可见光的颜色半依据所选用的荧光粉的不同而不同）。从工作原理上说，电源所提供的低压直流电先进入升压电路板，通过开关电路转换为离频高压电，然后将液晶屏背光灯管点亮。发光的CCFL灯管通过特殊的导光板和匀光板，使其与液晶片大小一致，紧贴于液晶显示面板，用作背景光，从而达到显示图像的目的。通过调节背光灯亮度或者调节液晶片中的薄膜晶体管的导光度，从而达到调节图像亮度、对比度的目的。冷阴极荧光灯亮度高，其色温接近日光，其优点是色彩还原特性好。冷阴极荧光灯背光源安装方式有背射式和侧面散射式两种。背射式亮度高，但体积大，厚度厚；侧面散射式亮度稍低，但体积小，厚度薄。目前生产的液晶屏都是已将背光灯管装入液晶显示模组中，我们只需根据灯管参数选择合适的背光升压高压板使用就行了。在一些大尺寸液晶屏，已将背光高压板装入液晶显示模组，使用这种屏，只要接上电源和背光控制信号线就可点亮背光。

笔者选用了一块广东深圳乐华生产的液晶驱动板，使用该板可加上TV调谐器构成LCD TV。由于只需卫星电视的收视，故没有选用加装模拟电视的TV Tuner板。

这块液晶驱动板基本构成是：TVP5147（视频解码） gm2221（LCDSCALING IC） TEA2025（音频功率放大）。该驱动板支持单象素，双象素输出，可驱动6bit 或8bit、TTL或者是LVDS接口的 TFT液晶显示屏。输入信号：复合视频1路，S-Video1路，音频2路，VGA1路。RF（电视天线输入）1路（可选）。电源输入是直流12V，通过板上的DC-DC开关电源和LDO变换成 5V、 3.3V供板上所有器件及显示屏。可以看出，它是一个AV/PCTV三合一的方案。它可对背光高压板进行开关，亮度控制，带有OSD和遥控功能。视频输入能自动识别、支持PAL/NTSC/SECAM全制式视频格式。

乐华液晶AV驱动板基本参数特征
·输入接口：
电脑模拟VGA显示输出1CH；
分离视频（S-Video)1CH;
复合视频（CVBS）1CH；
视频设备的左右声道的输入；
对应电脑声卡的立体声声音的输入。
·输出接口：
音频输出接口；
①立体声耳机输出；
②左右声道喇叭（8Ω/2W）输出。
显示输出接口：
①单/双像素TTL（6或8位）的LCD接口；
②单/双像素LVDS（6或8位）的LCD接口；③支持的LCD的分辨率为VGA（640×480）至SXGA（1280×1024）；
PCB尺寸：146mm×92mm
它的各接口位置。
液晶显示器的显示原理是属于一种直接的像素--对应显示方式。工作在最佳分辨率下的液晶显示器把输入的模拟显示信号（RGB或者是CVBS等视频）通过处理，转换成带具体地址信息（该像素在屏幕上的绝对地址）的显示信号，然后再送入液晶屏，直接把显示信号加到相应的像素上的驱动三极管上，有些跟内存的寻址和写入类似。这种全新的显示方式没有任何像素损失，几乎是把输入的信号完美的显示出来。但是，假如输入的图像像素是低分辨率的，比如说在640×480下的情况下，如果显示器仍然采用像素--对应的显示方式的话，那就只能把画面缩小居中，利用屏幕中心的640×480个像素来显示，虽然画面仍然清晰，但是显示区域太小。以0.306mm 点距的12.1英寸NL8060BC31-02液晶显示器为例，在800×600分辨率下的显示区域为最大即244.8(H)×183.6(V)mm，但在640×480下，如果以缩小居中显示的话，则显示区域只195.84×146.88mm。显然，这种牺牲显示面积来换取显示质量的显示方式对于价格昂贵的液晶显示屏来讲是一种极大的浪费。

要在低分辨离下充分利用显示面积，只有对显示信号通过运算处理后，把640×480的画面放大成800×600的画面，再输出到液晶屏上来才能得到整屏显示。在这个复杂的处理过程中， 需要对显示画面的内容做出改动，比如改变部分像素的内容，再通过对该像素周围的像素进行对比之后，生成新的像素插入到显示画面中。显然。这种改变显示内容的方式必然会导致 画面的失真，最明显的就是我们看到的文字笔画或者是图像的边缘模糊迹象。针对这种情况，液晶显示控制芯片厂商也在不断地开发出一些新的插点算法等技术来解决液晶显示器这一弊端，研发出如边缘锐化等新技术。

同样，如果输入的图像信号像素数高于液晶屏的有效显示像素，但如果显示器仍然采用像素--对应的显示方式的话，那就只能在液晶显示屏上显示出输入图像的一部分。此时同样需要对显示画面的内容做出“修正”，减少整个画面像素，将部分像素提取出来进行比较之后合并，减少送到液晶显示屏的像素，使之符合液晶屏的有效显示像素总数。

对于标清（SDTV）视频信号，在一帧图像中，PAL和NTSC制式的视频图像经过视频解码器（Video Decode)的A/D转换后的有效显示像素分别是：720×576 和720×480。以在本一体机中使用的800×600像素的12.1英寸NL8060BC31-02液晶显示器为例，要完整地将视频图像显示出来，也需进行像素插点运算。

在对视频信号的处理方面，由于传统的模拟视频为适应广播电视频带宽度的限制，采用了隔行扫描方式，即把一帧图像分为奇数场和偶数场扫描，场频为50Hz（PAL制）或60Hz（NTSC制），帧频为25Hz或30Hz。这样做，虽然对传统CRT电视而言降低了视频带宽，简化了电路，但液晶显示屏却只能接收逐行的图像数据。所以，必须进行隔行到逐行的转换。

最简单的低成本逐行扫描转换电路，是利用了行存储器加以适当的算法插补出一行来，使一场信号变成一帧信号。但是由于插补新行的无法取到真正的该行图像信息，所以会产生较大误差，一定程度上会损失图像的垂直分辨率，运动图像也会产生很多失真。如一根动动斜线可能将显示为锯齿状。总体上讲这种方式会造成运动图像严重模糊。

现在采用的最新技术是将50Hz的隔行信号被处理成60Hz的逐行信号。这样一方面大面积闪烁和行间闪烁都比较轻，另一方面又可以消除行结构线，呈现细腻图像。其方法简单地说 就是图像以40ms一帧（每场20ms，就是频率50Hz）的速率隔行写入帧存储器，然后以16.7ms一帧的速率逐行读出，即可形成逐行扫描信号。

把隔行视频信号变成逐行视频信号，同时提高场频，实质上是在时间轴上把视频信号加以压缩，信号变化速率必然加快，其结果必然要求所传送的视频通道的带宽要扩展一倍。因此其所用器件与传统的CRT电视完全不同。

构成图像的亮度和色度信号在视频信号中是混在一起的。在组成这一方案时采用了频道谱间置技术，使得从理论上它们可以被无失真分离。早期的CRT电视机因为成本的原因简单地使用了频率分割法，利用带通和陷波器等元件分离色度和亮度信号。色度信号和亮度信号由于在频域有重叠的部分，会相互造成影响。表现为彩色区域界限的地方出现黑白点和细的白线条上会看到蠕动的彩纹，即亮色串扰现象。

梳状滤波器是在保证图像细节的情况下解决视频信号亮色串扰的唯一方法。使用模拟的方式实现梳状滤波器，实际上效果很不好，原因有两个，一是延迟器件的带宽很难保证，二是解决行相关性差问题的自适应电路很复杂。在数字电路里，只要有足够的存储器，就可以保证足够的延迟时间与信号带宽。很多新的数字化彩色解码芯片已经把梳状滤波器集成在内了。梳状滤波器有2H、4H、5H之分，具有不同的自适应效果。

液晶显示系统的组成方框图，它由视频解码器，像素处理及扫描变换主芯片、液晶显示屏及音频处理放大、控制键盘等组成。视频信号经同步分离、亮色分离、A/D、色空间转换后变成数字视频信号，然后进行扫描率转换，将隔行扫描信号变成60Hz逐行扫描视频信号，再结过像素插点运算，OSD字符叠加，最后将RGB三基色数字信号送往液晶显示屏。

视频输入及A/D转换由带梳状滤波器的视频处理芯片TVP5147来完成，TVP5147是TI公司推出的高性能的视频前端处理IC，它具有梳状滤波器功能、可用于4：3或16：9、50/60Hz或100/120Hz电视中。该芯片的主要特点如下：
①用于Y/C分离的高性能4H自适应梳状滤波器，且具有自动调节垂直峰化功能；
②可适应所惺悠抵剖剑≒AL/NTSC/SECAM）；
③支持CVBS、S-VHS视频信号输入，及YCbCr分量输入；
④内含箝位电路及AGC电路、集成高质量的10 Bit/30MSps A/D转换器；
⑤多种制式同步信号处理，可对所有信号进行清晰度、对比度、亮度、彩色饱和度及色调控制；
⑥通过1?C总线和其它芯片通信。像素处理及扫描变换采用Genesis Microchip 公司的gm2221芯片来完成，该芯片集成度高，所需外围元件少。它支持图像像素分辨率最高可达SXGA（1280×1024）的一个LCD显示控制器。芯片内集成了图像像素处理、模拟RGB ADC及PLL，它采用了Genesis Microchip 公司拥有专利的图像处理先进技术（图像格式转化），可以改善对比度及增强图像色彩度。Gm2221也集成了微处理器MCU和OSD(菜单发生控制器）及像素颜色管理和单、双点TTL/LVDS 接口转换器。DVB 卫星接收部分
寻星时对信号变化反应是灵敏和接收门限低是选择便携式寻星收视一体机中IRD部分的重要参考指标。经多方比较，笔者购买了一套卓异公司生产的主芯片是CT212S的免费IRD散装套件。该套件不含机壳，分为主电路板，开关电源板和前控板三部分，外带遥控器一只。

主电路板尺寸114×110mm，核心芯片是CheerTek公司的CT212，单输入一体化调谐器，一组立体声AV输出端子，一个射频调制器。

CT212S是其乐达（CheerTek)针对 FTA DVB STB 产品推出的一款高集成度IC。该芯片整合了MPEG音、视频解码、解复用、视频编码器和微处理器等等，采用该芯片设计的FTA DVN 机顶盒性价比很高。CT212S集成了8位Turbo 8032内核处理器，最大时钟操作频率50MHz，可实现的系统功能包括：ISO/IEC 13818标准码流解码；支持数字电视及机顶盒电子节目指南（EPG）；支持图文电视。

·卓异CT212主板架构
①前端模块
主板前端采用ZARLINK 公司的SL1935 ZL10312的TUNER方案，一个内置了SL 1935射频芯片的带屏蔽立式DVB-S电子调谐器与主板上的ZL10312构成CT212主板的前端模块。电子调谐器输出的正交模拟1，Q两路基带信号，被送到ZL10312数字解调电路进行数字解调，然后再送到信道解码电路CT212进行进一步处理。ZL10312器件与SL1935调谐器芯片相结合，提供了一个完全的射频了系统，可完成数字卫星电视信号的调谐、扫描、解码和解调功能。

ZL10312数字卫星解调器芯片支持QPSK（四相相移键控）和BPSK（两相相 移我键控）调制方案。该器件利用先进的数字滤波器检测并解码从1-45MS/s符号速率的信号，从而使其不需要再加挂其它外部器件就可以处理全部的卫星频道信号。

一个独特的片内硬件连接控制器帮助ZL10312器件获得超快速频道扫描能力。这一控制器可在仅需要少量外部处理器干预的情况下以极高的速度实现卫星信号的盲扫，因此节约了扫描描时间。

②存储器模块
该主板使用了1片4MB Flash memory (29LV400BC)、2片 16MBSDRAM （KaS61622H)以及1片2KBEEPROM（24C02）。Flash memory 用于存储DVB-S系统运行程序；EEPROM用于存储用户开机状态、频道参数等；SDRAM用于存储音视频解码数据、OSD位图，同时还存储应用等程序运行时的数据。
③输出模块
输出包括音视频输出和TV RF输出。该方案提供的视频输出包括两路CVBS接口。一对R/L立体声音频输出，CT212输出的音频PCM码流经过FT8211 PCM解码后由4558运放大输出。电视射频输出是音、视频信号通过射频调制器被调制到中国广播电视频段CH10（PAL-D/K）输出。

④软件升级接口
主板上有一串行接口，通过一个四脚插座与外部联机通讯。四脚定义分别为 5V、TX、RX、GND。可通过事有MAX232接口芯片的接口板与PC的RS-232口通讯，作为电脑对CT212主板系统软件升级之用。也可通过该口进行两台相同型号接收机的机对机系软件升级。

·CT212主板的适应性改造
由于CT212主板上射频调制器的安装高度超出机箱许可高度，且射频电视（RF TV）信号也对我们没有什么实际意义，更重要的是射频调制器工作时的高次谐波幅射对整机的干扰会影响到整机的工作稳定性和音、视频质量。所以拆下了射频调制器；另外，原来CT212主板上的DVB-S调谐器（Tuner)是立式安装，其高度也大大超标，所以同样将其拆下，用适当长度的Φ=1mm硬导线延长Tuner引脚线，再将其以侧卧方式重新装回。

套件所带的前控板，它的大小和按键、LED数码管位置是按照卓异5518 DVB-S机箱的前面权所设计的，对于笔者的一体机机箱而言，实在是太大了。决定重新做一小尺寸的DVB前控板，以适合机箱的安装布局。经测绘原前控板，笔者用万能板（俗称洞洞板）焊制的前控板。

整个收视一体机的电源，分为液晶显示系统电源和卫星接收系统电源两个部分。液晶显示电源是由设计在液晶驱动板上的DC/DC和LDO将外部输入的12V电源变换成5V、3.3V和1.8V三组电压分别供给液晶显示屏和主芯片及主板上其它器件，背光高压板使用12V电源。经实际测试，当外输入电源电压在6.5V-14V范围内时，液晶显示系统可正常工作。对于卫星接收电源，为能使收视一体机能够使用电池作为工作能源，笔者放弃DVB-S套件所带的开关电源板，采用了直流12V输入的卫视接收机电源板。该电源板的线路和原理在《卫星电视与宽带多媒体》05年第11期的《直流12V输入的卫视接收机通用电源板》一文中已做详细介绍,在此就不再重复了.

在卫视接收机中配备内置的电池，可以在没有市电(AC)的情况下继续使用卫星接收机，为热衷卫视发烧友人士所推崇。收视一体化卫视接收机中的IRD板、液晶驱动板、LCD等是耗电大户。要能够让它们持续工作，需要强有力的电源动力支撑，这就在客观上需要更大、更强的电池成为必要。同时，电池重量和体积的增大则使一体化卫视接收机的最具优势的便携性丧失，也就是说，为取得二者合理的平衡，一般的内置电池不应过大，电池能使系统坚持工作在2-4小时之间即可满足我们的要求。

在这里，我们复习一下电池的定义。
电池称之为能量储存系统。从现代技术的角度看，电池通常是产生电能的自储化学系统的便携装置。一次性电池（称之为不可充电或初级电池）从恒定变化电池的化学反应产生电能。一次性电池的放电引起电池化学成分的永久性和不可逆变化。反之，可充电电池称之为二次性电池，二次性电池充电器充电而在应用中放电。因此，二次电池可以多次产生能量和多次储存能量。

电池的额定容量（Ah或mAh)是在特定条件下完全充电时所能储存（产生）的电量。例如，额定容量这1安培·小时（1Ah)的电池，放电电流为100mA时，可连续放电1Ah/100mA=10h。

现在应用的可充电电池有多种多样，计有铅酸、镍镉（Ni-Cd)、镍金属氢（Ni-MH)和锂子（Li-ion)电池等几类。在我们的收视一体机中，可选择的二次电池不外乎这几种：

1、铅酸蓄电池；
2、镍镉或镍氢电池；
3、锂离子电池。

对于第一个方案，笔者认为庞大的铅酸蓄电池束缚了接收机的便携性。同时蓄电池内部的强酸液体在移动的过程中随时有外泄的潜在危险，尽管可以选择免维护的密封铅酸电池，但其安全性还是令人怀疑。对于第二个方案，似乎没有什么可以诟病的，但也有美中中足的地方：镍镉或镍氢电池贮存的能量有限。因为受便携一体机机箱的容积制约，为了做到接收机的整体美观而不能把电池向外置延伸，这样使得镍镉或镍氢电池只能成为内置电池的勉强选择。

这样，超大容量的锂电池就成为卫视接收机可选择的最佳配置，这样使得便携式卫视接收机具有超常续航能力的想法有可能得以实现。

能否使用市场现有的二手笔记本电池打造成超强的卫视接收机电池动力系统？对此笔者进行了多次探讨和研究。经过细致观察、比较发现，SONY 生产一种型号为BTP-S31的笔记本电池容量较大，额定电压是10.8V。并且更重要的是，在机箱内拟定的电池安放空间正好符合该电池的外形尺寸。

由于没有此型号电池的详细资料，同时也需要检查其内部每块电芯的好坏，所以需要对其进行拆解。在拆解这个笔记本电池之前，笔者先仔细观察了这块电池的具体参数。它是一块容量为5400毫安时的锂离子电池，额定电压为10.8V。所以大概估计它应该是由6块容量为2700毫安时的3.6v锂电池串并联而成。

·电池实战
第一步：打开电池外壳
拆解时可用电工刀或其它刀片沿电池上下盖结合处的细缝切入，沿着电池本身的封装线轻轻翘开，这里要提醒那些同样需要拆解电池的朋友注意，一般电池的外壳是用超声波焊接热压粘合的，所以撬的时候要小心，以免损伤外壳。同时注意力不能过猛，否则可能会损伤电池组电芯或内部的保护电路板。另外在拆除旧电芯的时候千万要注意，不要把电池的保护电路弄坏了，这一点可是非常重要。

随着电池外壳的打开，可以发现电池内部的构造其实十分简单，其主要由两部分组成，第一就是由电芯串并联起来的电池组，第二是控制电池充放电的电池保护电路板。

大家可以看到这块电池是采用了六节US26650锂电芯，通过两并三串组成电压为10.8伏、容量为54000mAh的电池组。从中我们不难看出，由若干单个电芯联与并联起来，组成电池组，再加上电池的保护电路，就构成了一块笔记本电脑的电池。

第二步：拆解电池
笔者用电烙铁将焊接部位加热，然后取下电池的主控芯片，放在一边备用，在这里特别要注意的是此时电烙铁一定要十分热，要瞬间完成加热焊接过程，因为长时间加热电池会伤害电芯。然后用平口起子慢慢的将原本串联的电池组一颗一颗地撬下。

第三步：清理电池槽
用小刀等尖利物品将电池槽内残余的热熔胶刮掉，这样有利于新电芯的放置，防止出现安装电芯时被热熔胶顶住的情况。

第四步：测量电池原电芯，保护电池组电芯性能的一致性。

用万用表将电池每一组并联电芯的电压测量了一下，发现有一组电压为零。又去电子市场购入两块新电芯。回来后将准备换上的新电芯也用生万用表检查一下。在这里强调一下，必须将每一颗电芯的电压测量一下，这样做是为了防止有坏的电芯被换入。这里特别提醒大家，一般情况下锂电池单颗电芯的电压都在3.6v-4.2V范围内，要是有的电芯电压太高或者太低，甚至根本没有电压，就一定不要用它。因为笔记本电池通常不会是所有电芯同时损坏，一般只有一个或者两个电芯失效，由于串联的关系，失效电池或性能差异较大的电池会严重影响整个电池组的放电曲线，失效电池不但不能提供能源，反而要消耗其他电池的能量，造成电池容量大幅减少等现象。所以我们在安装之前一定要仔细检查每颗电芯的电压，以免有失效电芯进入电池组，影响整个电池组性能。实际上在电池工厂中，组装电池前都需要测量每只电芯的各项参数，并选择性能相近的电芯配对而组成电池组。在业余情况下，只要仔细测量电芯电压，并尽可能选择端电压相近的电芯组成并联电池组，也可满足我们的需求。

第五步：重新安装电池组
最后笔者将经过检测的电芯按原先的正负极顺序串联起来，并用电烙铁和焊锡将其焊牢，组成电芯组，然后整体放进清理干净的电池槽。接着在压实电芯后将原来的主控芯片用铁烙焊死在电芯组上，检查无误后盖上盖子准备粘接外壳。在粘接外壳时笔者使用的是普通的502胶水，但必须提醒大家注意的是，胶水一定不要过多，以防渗入电池组内部造成故障。同时注意不要在电池金属接头部分涂抹胶水，以防接触不良。

笔记本电脑电池的DATA和BATT端了在未与电脑电源管理接口接通时，即电池端子未接线的情况下，电池的 、-两端是没有电压输出的。这是因为内部的锂电保护控制电路没有受到控制信号的触发。经过实际试验，对于BTP-S31电池，在不拆解和破坏锂电池组成的情况下就可以通过简单的外部接线完成充放电控制。当在电池的 极和DATA之间接一个几百kΩ的电阻（试验时可用两只手指按住来代替电阻），电池组即可以输出电压。

充电时，在电池 极与DATA端之间接一个150kΩ电阻，在电池-极怀BDTT端之间接一个150kΩ电阻，即可在恒流（0.8-1A)状态下通过 、-极对对电池进行充电。充电应在0.8-1A左右的恒流下进行的，可用一个笔记本电脑的外置开关电源或者其它直流电源，其规格为18V至20V、1.2A输出；在电源怀锂电池之间串接1只12V灯泡（功率8-12W，由试验确定），相当于一个简易的恒流源。上例所示的恒流充电电路比较简单，但串联的灯泡会消耗一部分电能而发热，可以参照各类杂志上介绍的恒流充电电路自制一个充电恒流源。

当电池组接近充满电时，会出现充电电流时断时续（即灯泡时亮时灭），这说明电池已经接近冯满保护电路开始起作用。按锂电池的特性，这时应转入定压充电方式（对该电池定压在12.6V）将电池充至极限，但对简单充电方式来说；这时也可以结束充电。
放电时：只需保证电池 极与DATA端之间接一个120-510kΩ的电阻即可。

实际上笔者是将两电阻全部都直接焊在电池输出端子上，在使用中并未发现有任何问题。提醒一下，对于其它型号电脑电池/电脑电池组的脱机放电、充电应用，其端子的电阻接法及阻值可能与BTP-S31有所不同，应通过试验确定。

由于在电池输出端子上焊接了两只电阻，电池组外盒上盖不能装上，所以只能放弃电池上盖，将电池组用热缩管封固。如能找到电池组的凸型接口，就是笔记本电脑主板上连接电池的凸型电池接口，就可以将两电阻焊在凸型电池接口上，以保护电池组外观的完整。锂离子电池专用充电器
锂离子电池需要精密的充电电路以保证的安全及充满。锂离子电池充是怕需求有：终止充电电压精度在额定值的1%之内（过压充电可能对锂离子电池网造成永久性损坏）；锂离子电池的充电率（充电电流）应根据电池生产厂的建议选用。完善的充电器可对过放的电池进行挽救修复，即在充电前进行预处理。充电前检测电池的电压：若电池电压大于2.5V，则按正常方式充电；若电池电压低于2.5V，则用小电流（如1Ah电池应使用0.1A电流）充电，充到2.5V 后再按正常方式充电。这种预充电的方式称为涓流充电预处理。

为了满足上述充电的要求，性能良好的锂离子电池充电器内部由下述几部分组成：电源电路（它由开关型或线性电源组成），包括恒流源（其精度一般为5%左右）及恒压源（0.75%-1%精度）；电流限制电路（可由用户外设一个电流检测电阻来设定）电池电压检测电路；电池温度检测电路；充电器指示电路（一般用LED来指示）；安全定时器电路；基准电压源（高精度）、多个电压比较器及逻辑控制电路、关闭控制电路等。围绕电池充电这一问题，人们想了不少办法，各种充电控制方法应运而生。以前，一般都是采用一些常用的集成电路和分立电子元器件搭构成具有一定功能的装置，对充电电压或充电电流加以控制。

对于Ni-Cd、Ni-MH及Li-ion电池的再充电，其典型的控制方法是采一个具有模/数变换的微处理器，不同的开关变换器充电控制电路及带温度补偿的不同的电压基准，加上有关镍基和锂基化学的相应和识来设计预充电判定、状态处理、充电计算和维护充电的技术来进行。完成这样的充电控制，成本是比较昂贵的，工艺也比较复杂，充电器体积相对来说也较大。为了降低成本，缩小体积，减少设计的复杂程度，BENCHMARK公司（已被TI收购）研制了一种全集成且能为多种化学结构电池充电进行管理的半导体集成电路BQ2000。

①BQ2000简介
BQ2000是一种8脚开关型充电控制集成电路，适用于多种化学结构电池的充电管理，能实现高精度充电控制。它简化了Li-ion、Ni-Cd和Ni-MH电池的充电过程，他必要的功率转换和多种化学结构电池的充电控制算法及其它许多现代化学电池充电需要的功能电路制作到同一块半导体集成电路芯片上。

其主要特点如下：
--可对镍镉、镍氢、锂离子电池进行安全充电管理；
--高频开关模式控制器使用得充电效率可达90%以上；
--可防止以电池组的过充电和欠充电；
--初充电模式可检测电池短路、损坏以及电池过热；
--快速充电结束方式，对镍基电池可选择为峰值电压（PVD）和最长时间关断模式，对锂电池可选择可为最小电流和最长时间关断

模式；
--可编程的涓流充电方式，使严重亏电电池得以恢复，并有过充维扩功能；
--补足充电模式可使镍氢电池达到最大容量；
--电池组放入与取出检测；
--低功耗的休眠方式。


②锂离子电池的充电管理
锂离子电池在快速充电前也必须进行电池状态认定和可能的状态处理。典型情况下，n安·J时的锂离子电池应首先有n安培或小于n安培的恒定电流充电，一直充到其容量的70%-80%，然后改用恒压充电，恒压一般限定为每节4.2V。

严格限定锂离子电池充电电压的原因有两个，其一，是为了把电池容量充到最大而不损坏电池，如果充电电压低，虽然不损坏电池，但难以充至最大容量，这样会降低电池的放电容量；其二，如果充电电压过高，在充电过程中可能损坏电池组内部电芯及电压保护器。

是锂离子电池的典型充电曲线，随着恒流充电进行到一定时间后，电池电压逐渐升高。当电压升到最高充电电压阈值时，转入恒压充电模式。随着恒压充电的进行，充电电流开始逐渐减小。通常当充电电流降到恒流充电电流的10%-15%时，充电完成。由于锂离子电池的自放电很小，所以一般情况下无须维护充电。

笔者设计的充电器的充电电路，其直流输入电压为18-20V，充电电流为1A，充电恒定电压12.6V。可对由3节锂电池组成的电池组充电，制作好的充电器外观。