本發(fā)明涉及一種直播衛(wèi)星電視高頻頭，具體涉及一種低通濾波器及LNB模塊及信號處理方法。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，直播電視衛(wèi)星高頻頭在農(nóng)村區(qū)域得到極大的推廣，但由于市場山寨機(jī)、黑盒子越來越多，甚至更有國家招標(biāo)的盒子被拿到城市使用，沖擊當(dāng)?shù)赜芯€數(shù)字機(jī)頂盒的市場，給市場和管理造成混亂。因而廣電總局推出了具有接受GNSS信號的直播電視衛(wèi)星高頻頭的產(chǎn)品，其最終目的是向廣電戶戶通用戶提供滿足其技術(shù)需求的、穩(wěn)定的、高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品，給客戶提供滿意產(chǎn)品和服務(wù)。

帶定位功能的LNB模塊的作用是：不僅能夠接收Ku波段的直播衛(wèi)星電視信號，通過對其進(jìn)行放大、合路、濾波、下變頻以及中頻放大等信號處理，然后輸出直播衛(wèi)星電視信號的中頻信號950MHz～1450MHz；而且能夠同時(shí)接收GNSS信號，并將接收到的GNSS信號進(jìn)行濾波、放大；最后，將直播電視衛(wèi)星中頻信號和GNSS信號合路后送到衛(wèi)星接收機(jī)或機(jī)頂盒解調(diào)。

為了防止直播電視衛(wèi)星信號受到帶內(nèi)信號干擾，可選擇的GNSS信號可以為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號中心頻率為1561.098MHz的B1頻段信號，或者GPS衛(wèi)星信號中心頻率為1575.42MHz的L1頻段信號或者GLONASS信號頻段范圍為1602MHz+0.5625MHz*K的L1頻段信號等，其中K＝1～24。

帶定位功能的LNB模塊是通過一根同軸電纜線將直播電視衛(wèi)星中頻信號和GNSS信號合路后送到衛(wèi)星接收機(jī)或機(jī)頂盒解調(diào)。此時(shí)將需要在直播電視衛(wèi)星高頻頭上進(jìn)行異頻合路器的設(shè)計(jì)。異頻合路器性能的優(yōu)劣主要看兩通路的帶外抑制比、插入損耗、駐波比和帶內(nèi)波動(dòng)。在通常的設(shè)計(jì)中采用分立元器件進(jìn)行濾波器選頻設(shè)計(jì)和合路，此設(shè)計(jì)方法復(fù)雜，且元件插入損耗比較大，造成通帶損耗大。

使用微帶線設(shè)計(jì)的異頻合路器，由于直播電視衛(wèi)星中頻信號和GNSS信號的波長較長，在印刷電路板上四分之一波長將超過20毫米，此時(shí)將增加了印刷電路板的尺寸，造成成本增加。又或者是使用異頻合路器集成芯片的異頻合路器，集成芯片一般價(jià)格比較貴，將導(dǎo)致成本將增加。

由于電視中頻信號和北斗衛(wèi)星信號的頻率間隔很近，因此實(shí)現(xiàn)“帶外高抑制比”是整個(gè)射頻通路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在LNB電路尺寸較小的前提下，采用分立LC元器件的濾波器很難實(shí)現(xiàn)這種“帶外高抑制比”濾波器(濾波器的矩形系數(shù)較差)；這是因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)濾波器的“帶外高抑制比”性能，必須增加LC濾波器的階數(shù)，這樣會增加電容、電感等元器件數(shù)量；同時(shí)由于元器件精度影響，在大批量生產(chǎn)過程中濾波器的通帶和阻帶的頻率將產(chǎn)生偏移，從而影響直播衛(wèi)星電視信號和北斗衛(wèi)星信號?？偠灾谟邢揠娐房臻g尺寸下，基于LC分離元器件的濾波器將使直播衛(wèi)星電視中頻信號干擾GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航信號，從而導(dǎo)致衛(wèi)星接收機(jī)不能正常收視及定位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對上述存在的問題，提供一種用高阻帶抑制、頻率精確穩(wěn)定的濾波器，使得GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航信號不會受到直播衛(wèi)星電視信號干擾，從而讓衛(wèi)星接收機(jī)正常收視和定位，并提供相應(yīng)的LNB高頻頭以及信號處理方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種用于LNB模塊中的低通濾波器，所述LNB模塊包括LNB電路和衛(wèi)星定位電路，所述低通濾波器的通帶頻率范圍為950MHz到1450MHz，所述低通濾波器的濾除頻率范圍為1560MHz到1616MHz，所述低通濾波器輸入端連接LNB電路，所述低通濾波器處理后的直播衛(wèi)星電視信號與經(jīng)所述衛(wèi)星定位電路處理后的衛(wèi)星定位信號合路輸出。

所述低通濾波器由兩顆LTCC濾波器串聯(lián)組成；或者所述低通濾波器由一顆分立LC元器件低通濾波器和一顆LTCC濾波器串聯(lián)組成。

所述低通濾波器通帶插入信號小于5dB，輸入駐波比和輸出駐波比小于1.8，在1560MHz～1580MHz處的抑制范圍在38dB到60dB。

所述衛(wèi)星定位電路所接收的衛(wèi)星定位信號為北斗衛(wèi)星定位信號。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種包括低通濾波器的LNB模塊。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用于LNB的信號處理方法，所述LNB具有接收衛(wèi)星定位信號和直播衛(wèi)星電視信號的功能，所述步驟包括：

將由LNB電路接收的直播衛(wèi)星電視信號，由低通濾波器濾除1560MHz到1616MHz范圍的信號；再將經(jīng)過低通濾波器處理后的直播衛(wèi)星電視信號與經(jīng)過處理后的衛(wèi)星定位信號進(jìn)行合路輸出。

所述方法還包括：

接收直播衛(wèi)星電視信號，將所述直播衛(wèi)星電視信號經(jīng)過LNB電路中的兩級LNA電路進(jìn)行放大處理；

通過鏡像抑制濾波器進(jìn)行濾波；

由下變頻和中頻放大電路進(jìn)行下變頻和中頻放大處理，在將處理后的直播衛(wèi)星電視信號輸入至低通濾波器。

所述方法還包括：

接收信號頻率范圍在1560MHz到1616MHz的衛(wèi)星定位信號；

通過衛(wèi)星定位電路中的兩級LNA電路進(jìn)行放大處理。

所述方法還包括：

基于聲表濾波器對衛(wèi)星定位信號進(jìn)行濾波；

所述基于聲表濾波器對衛(wèi)星定位信號進(jìn)行濾波步驟在衛(wèi)星定位信號經(jīng)過兩級LNA電路放大后進(jìn)行，或者在衛(wèi)星定位信號經(jīng)過第一級LNA電路后進(jìn)行。

所述衛(wèi)星定位信號和直播衛(wèi)星電視信號經(jīng)過處理后合路輸入至異頻合路器，再由異頻合路器合路輸出至機(jī)頂盒或者衛(wèi)星接收機(jī)。

所述由異頻合路器合路輸出至機(jī)頂盒或者衛(wèi)星接收機(jī)包括：

基于異頻合路器中的分離元器件匹配電路將F頭合路輸出匹配到75歐姆系統(tǒng)。

采用上面的方案后，本發(fā)明的有益效果包括：

1、本發(fā)明涉及的直播衛(wèi)星信號處理鏈路后端的LTCC濾波器矩形系數(shù)好，阻帶抑制好，能有效保證GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航信號不會受到直播衛(wèi)星電視信號干擾。

2、本發(fā)明涉及的直播衛(wèi)星信號處理鏈路后端的LTCC濾波器通帶插入損耗小，端口駐波比好，使得信號傳輸性能好。

3、本發(fā)明涉及的直播衛(wèi)星信號處理鏈路后端的LTCC濾波器頻率精確穩(wěn)定，體積小，生產(chǎn)貼片工藝簡單，保證了產(chǎn)品的品質(zhì)，同時(shí)簡化了電路設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中帶導(dǎo)航/定位功能的直播衛(wèi)星高頻頭(LNB)的信號處理流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中異頻合路器模塊電路原理圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中低通濾波器第一實(shí)施例的電路原理圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中低通濾波器第二實(shí)施例的電路原理圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中異頻合路器模塊電路中低通濾波器的插入損耗S21測試結(jié)果圖；

圖6是本發(fā)明中異頻合路器模塊電路中低通濾波器的輸入駐波比測試結(jié)果圖；

圖7是本發(fā)明中異頻合路器模塊電路中低通濾波器的輸出駐波比測試結(jié)果圖；

圖8是本發(fā)明中異頻合路器模塊電路中聲表濾波器的插入損耗S21測試結(jié)果圖；

圖9是本發(fā)明中異頻合路器模塊電路中聲表濾波器的輸入駐波比和輸出駐波比測試結(jié)果圖；

圖10是本發(fā)明中聲表濾波器放置第二級低噪聲放大器電路(LNA)后位置示意圖；

圖11是本發(fā)明中聲表濾波器放置第一級低噪聲放大器電路(LNA)后位置示意圖；

圖12是本發(fā)明中異頻合路器模塊兩通路合路輸出采用垂直方式示意圖；

圖13是本發(fā)明中異頻合路器模塊兩通路合路輸出采用相對方式示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例所涉及的用于LNB模塊中的低通濾波器，該LNB模塊包括LNB電路和衛(wèi)星定位電路，該低通濾波器的通帶頻率范圍為950MHz到1450MHz，低通濾波器的濾除頻率范圍為1560MHz到1616MHz，低通濾波器輸入端連接LNB電路，低通濾波器處理后的直播衛(wèi)星電視信號與經(jīng)衛(wèi)星定位電路處理后的衛(wèi)星定位信號合路輸出。低通濾波器由兩顆LTCC濾波器串聯(lián)組成；或者所述低通濾波器由一顆分立LC元器件低通濾波器和一顆LTCC濾波器串聯(lián)組成。

本發(fā)明實(shí)施例所涉及的應(yīng)用于LNB的信號處理方法，該LNB具有接收衛(wèi)星定位信號和直播衛(wèi)星電視信號的功能，該LNB具有接收衛(wèi)星定位信號和直播衛(wèi)星電視信號的功能，在此過程中，將LNB電路接收的直播衛(wèi)星電視信號，由低通濾波器濾除1560MHz到1616MHz范圍的信號；再將經(jīng)過低通濾波器處理后的直播衛(wèi)星電視信號與經(jīng)過處理后的衛(wèi)星定位信號進(jìn)行合路輸出。

具體實(shí)施實(shí)施過程中，LNB中直播衛(wèi)星電視處理過程包括：接收直播衛(wèi)星電視信號，將所述直播衛(wèi)星電視信號經(jīng)過LNB電路中的兩級LNA電路進(jìn)行放大處理；通過鏡像抑制濾波器進(jìn)行濾波；由下變頻和中頻放大電路進(jìn)行下變頻和中頻放大處理，在將處理后的直播衛(wèi)星電視信號輸入至低通濾波器；將LNB電路接收的直播衛(wèi)星電視信號，由低通濾波器濾除1560MHz到1616MHz范圍的信號；再將經(jīng)過低通濾波器處理后的直播衛(wèi)星電視信號與經(jīng)過處理后的衛(wèi)星定位信號進(jìn)行合路輸出。

具體實(shí)施過程中，LNB模塊中衛(wèi)星定位信號處理過程包括：接收信號頻率范圍在1560MHz到1616MHz的衛(wèi)星定位信號；通過衛(wèi)星定位電路中的兩級LNA電路進(jìn)行放大處理。在此過程中，還涉及到基于聲表濾波器對衛(wèi)星定位信號進(jìn)行濾波；基于聲表濾波器對衛(wèi)星定位信號進(jìn)行濾波步驟在衛(wèi)星定位信號經(jīng)過兩級LNA電路放大后進(jìn)行，或者在衛(wèi)星定位信號經(jīng)過第一級LNA電路后進(jìn)行。

具體實(shí)施過程中，衛(wèi)星定位信號和直播衛(wèi)星電視信號經(jīng)過處理后合路輸入至異頻合路器，再由異頻合路器合路輸出至機(jī)頂盒或者衛(wèi)星接收機(jī)。由異頻合路器合路輸出至機(jī)頂盒或者衛(wèi)星接收機(jī)包括：基于異頻合路器中的分離元器件匹配電路將F頭合路輸出匹配到75歐姆系統(tǒng)。

下面將參考附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明，參考圖1至圖13。

如圖1所示，帶導(dǎo)航/定位功能的直播衛(wèi)星高頻頭(LNB)天線接收到GNSS衛(wèi)星定位信號頻率為1560MHz～1580MHz，信號特征為采用偽隨機(jī)序列調(diào)制的擴(kuò)頻信號，信號的積分噪聲強(qiáng)度約為-110dBm；然后通過第一級低噪聲放大器(LNA)電路和第二級低噪聲放大器(LNA)電路進(jìn)行放大處理，鏈路總增益約為33dB，最后輸出的信號強(qiáng)度約為-77dBm。

如圖1所示，直播衛(wèi)星電視信號到達(dá)地面時(shí)信號強(qiáng)度約為-123dBm，衛(wèi)星電視天線的增益約為13dB，饋入到帶導(dǎo)航/定位功能的直播衛(wèi)星高頻頭(LNB)的信號強(qiáng)度約為-110dBm；直播衛(wèi)星電視信號通過第一級低噪聲放大器(LNA)電路、第二級低噪聲放大器(LNA)電路進(jìn)行放大處理、通過濾波、下變頻和中頻放大電路進(jìn)行處理；整個(gè)直播衛(wèi)星信號處理鏈路總增益為55dB，則最終輸出的直播衛(wèi)星電視中頻信號強(qiáng)度為-110+55＝-55dBm。直播衛(wèi)星電視信號頻段RF為11.7GHz～12.2GHz，帶導(dǎo)航/定位功能的直播衛(wèi)星高頻頭(LNB)本振信號頻率LO為10.75GHz，根據(jù)下變頻公式IF＝RF-LO，得出變頻后的直播衛(wèi)星電視中頻信號IF為950MHz～1450MHz。同時(shí)，由于直播衛(wèi)星電視信號放大變頻電路的放大作用，導(dǎo)致在1560MHz～1580MHz頻段范圍的底部寬帶噪聲信號強(qiáng)度約-55dBm。

此時(shí)，得出的直播衛(wèi)星電視中頻信號和GNSS(全球定位衛(wèi)星系統(tǒng))信號將進(jìn)行合路輸出，由上所述，為了保證GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航信號不受到底部寬帶噪聲信號的影響，如圖2所示，異頻合路器模塊電路需要對直播衛(wèi)星電視中頻信號(950MHz～1450MHz)進(jìn)行濾波，通過低通濾波器將1560MHz～1580MHz處的本底噪聲信號強(qiáng)度抑制到-55-(-77)+12＝34dB以上,考慮到地域性差異、空間電磁特性、以及各種天氣因素等，異頻合路器模塊電路中的低通濾波器的帶外抑制實(shí)際需要做到38dBc以上。

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例中的異頻合路器模塊結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明的異頻合路器模塊由聲表濾波器、第一分立元器件匹配電路，該聲表濾波器輸入端與GNSS信號電路連接，該聲表濾波器輸出端與第一分立元器件匹配電路連接，第一分立元器件匹配電路輸出端與所述F頭合路輸出口連接；以及低通濾波器、第二分立元器件匹配電路，低通濾波器輸入端與LNB電路連接，低通濾波器輸出端與所述第二分立元器件匹配電路輸入端連接，第二分立元器件匹配電路輸出端與所述F頭合路輸出口連接。

總體來說，異頻合路器模塊通過聲表濾波器、低通濾波器、若干個(gè)分立LC元器件等構(gòu)成，該異頻合路器模塊的帶外抑制比、插入損耗、駐波比和帶內(nèi)波動(dòng)完全滿足設(shè)計(jì)需求，高穩(wěn)定性且成本低廉。

由上所述，由于直播衛(wèi)星電視中頻信號(950MHz～1450MHz)和GNSS(全球定位衛(wèi)星系統(tǒng))信號(1560MHz～1580MHz)頻率相間隔比較小，而要在這么小的頻率間隔里異頻合路器模塊電路中的低通濾波器的帶外抑制至少需要做到34dBc以上，可靠設(shè)計(jì)需要做到38dBc以上，目前分立LC元器件構(gòu)建的這種低通濾波器由于分立LC元器件的插損必將是帶內(nèi)插入損耗大，或者帶外抑制達(dá)不到要求。而在本發(fā)明異頻合路器模塊中的低通濾波器有兩種實(shí)施方式，分別為：1、如圖3所示，低通濾波器采用了兩顆LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic，低溫陶瓷共燒)濾波器串聯(lián)構(gòu)成。2、如圖4所示，低通濾波器采用了一顆LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic，低溫陶瓷共燒)濾波器和一個(gè)由分立LC分立構(gòu)建的低通濾波器串聯(lián)組成。本發(fā)明兩種方式的低通濾波器對比分立LC元器件構(gòu)建而成的低通濾波器，它具有小型化、高品質(zhì)因數(shù)、高穩(wěn)定性、高集成度，設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)，而且對比其他集成濾波器有著價(jià)格低廉而不失性能優(yōu)良的特點(diǎn)。

如圖5至圖7所示，低通濾波器的通帶插入損耗IL小于5dB，輸入駐波比和輸出駐波比小于1.8，在1560MHz～1580MHz處的抑制遠(yuǎn)大于38dBc，可至60dBc。這樣，使得直播衛(wèi)星信號處理鏈路總增益在55dB～70dB動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)都能保證在1560MHz～1580MHz處的本底噪聲低于-95dBm，使得衛(wèi)星接收機(jī)(機(jī)頂盒)能夠正常收視和定位。

如圖2所示，本發(fā)明異頻合路器模塊電路中的通過GNSS衛(wèi)星定位信號的通路采用聲表濾波器進(jìn)行濾波。聲表濾波器具有矩形系數(shù)好、抗干擾能力強(qiáng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。如圖8和圖9所示，聲表濾波器通帶插入損耗IL小于2dB，輸出駐波比和輸出駐波比小于1.6，在950MHz～1450MHz處的抑制大于30dBc。

本發(fā)明實(shí)施例中的模塊包括：GNSS信號電路、LNB電路，以及異頻合路器模塊，該GNSS信號電路與所述異頻合路器模塊連接，該LNB電路與異頻合路器模塊連接，該異頻合路器模塊輸出端與衛(wèi)星接收機(jī)或者機(jī)頂盒連接，其中：GNSS信號電路包括第一級低噪聲放大器和第二級低噪聲放大器，以及LNB電路包括第一級低噪聲放大器、第二級低噪聲放大器和濾波、下變頻和中頻放大電路等等。具體如圖10和圖11所示，聲表濾波器的在直播衛(wèi)星高頻頭(LNB)電路設(shè)計(jì)中可放置第二級低噪聲放大器電路(LNA)后或者放置第一級低噪聲放大器電路(LNA)后，電路設(shè)計(jì)靈活。

帶導(dǎo)航/定位功能的直播衛(wèi)星高頻頭(LNB)是通過一根75歐姆同軸電纜線將直播衛(wèi)星電視中頻信號和GNSS信號傳輸?shù)叫l(wèi)星接收機(jī)(機(jī)頂盒)解調(diào)，如圖2所示，在F頭合路輸出前，在兩通路有分立LC元器件匹配電路。通過分立LC元器件匹配電路，將F頭合路輸出匹配到75歐姆系統(tǒng)，最終F頭合路輸出的駐波比小于2.0。

為避免直播衛(wèi)星電視中頻信號和GNSS(全球定位衛(wèi)星系統(tǒng))信號平行耦合干擾影響信號質(zhì)量，如圖12和圖13所示，在兩通路匯入直播衛(wèi)星高頻頭(LNB)的F頭輸出口時(shí)，采用相互垂直的方式或者是相對匯入的方式進(jìn)行合路輸出，減小了信號之間的干擾。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲于一計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)可以包括：只讀存儲器(ROM，Read Only Memory)、隨機(jī)存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁盤或光盤等。

以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的低通濾波器及LNB模塊及信號處理方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。