防止UHF信號(hào)進(jìn)入衛(wèi)星DBS調(diào)諧器的75ohm高通濾波器

在與機(jī)頂盒相連的組合頻段饋送電纜中，衛(wèi)星DBS頻段為950至2150MHz，陸地電視頻段為54至860MHz。所以在機(jī)頂盒的輸入需要使用高通濾波器防止UHF頻道的信號(hào)到達(dá)衛(wèi)星DBS調(diào)諧器并降低其靈敏度。于是，我們建立并測(cè)試了與MAX2116單片衛(wèi)星調(diào)諧器IC一起使用的濾波器。

概述

雖然衛(wèi)星電視擁有多種節(jié)目，但它通常不包含郊區(qū)和許多城市地區(qū)的本地頻道。衛(wèi)星電視用戶(hù)將他們的陸地電視節(jié)目信號(hào)與衛(wèi)星信號(hào)結(jié)合起來(lái)送入饋送電纜(見(jiàn)圖1)?？傊?，將一條電纜引入房屋比引入兩根電纜容易的多。對(duì)于終端用戶(hù)來(lái)說(shuō)最佳選擇是使用衛(wèi)星/TV雙工器將兩路信號(hào)合并。然而，這些單元只有有限的阻帶抑制。許多用戶(hù)所在的地區(qū)可能具有高強(qiáng)度的陸地電視信號(hào)并且、或者他們使用的可能是高增益的Yagi天線(xiàn)。


圖1. 衛(wèi)星電視/陸地電視信號(hào)接收的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在連接至機(jī)頂盒的組合頻帶饋送電纜中，衛(wèi)星DBS頻段為950至2150MHz，而陸地電視頻段為54至860MHz。在機(jī)頂盒的輸入需要有高通濾波器防止UHF信道的信號(hào)到達(dá)衛(wèi)星DBS調(diào)諧器并降低其靈敏度。于是，我們建立并測(cè)試了與MAX2116單片衛(wèi)星調(diào)諧器IC一起使用的濾波器。

即使衛(wèi)星電視和陸地電視信號(hào)沒(méi)有合并，仍然可能有其他的強(qiáng)干擾。衛(wèi)星碟形天線(xiàn)具有很強(qiáng)的方向性但是仍然會(huì)受到阻塞的影響。蜂窩移動(dòng)電話(huà)的信號(hào)在825至895MHz頻段內(nèi)，再加上陸地電視廣播，它們都可以找到從衛(wèi)星饋線(xiàn)進(jìn)入機(jī)頂盒的通道。這些“阻塞”信號(hào)能夠通過(guò)碟形天線(xiàn)的某一旁瓣耦合到天線(xiàn)內(nèi)(也就是說(shuō)天線(xiàn)的方向性不是理想的)，或者僅僅憑借其距離近和功率高的特點(diǎn)耦合到碟形天線(xiàn)上去。

濾波器設(shè)計(jì)

要求是把54-860MHz頻段的信號(hào)衰減20dB，而對(duì)通過(guò)的衛(wèi)星L頻段信號(hào)(950-2150MHz)的插入損耗不超過(guò)0.7dB，我們可以計(jì)算符合要求的濾波器的幅頻響應(yīng)曲線(xiàn)。陸地信號(hào)頻帶上邊界(860MHz)距離衛(wèi)星信號(hào)頻帶的下邊界(950MHz)非常近。通帶與阻帶之比是1.1 = (950/860)。如此小的比例使我們選擇橢圓濾波器。由于衛(wèi)星信號(hào)頻帶非常寬，選擇高通濾波器。設(shè)計(jì)具有超過(guò)一倍頻程的通頻帶同時(shí)具有低插入損耗的帶通濾波器是困難的。因?yàn)槌杀竞驮`差的問(wèn)題，我們將橢圓濾波器的設(shè)計(jì)限制在4階。

衛(wèi)星調(diào)諧器的低噪聲部分(LNB)需要一個(gè)通過(guò)電感給出的直流饋送電壓。我們將在4階橢圓高通濾波器第一個(gè)并聯(lián)部分使用此電感。

圖2所示為防止UHF進(jìn)入的4階橢圓濾波器的原理圖，這一電路使用下面的元件建立并測(cè)試：

• 1.8pF +-0.1pF電容
• 2.2pF +-0.1pF電容
• 18pF +-0.1pF電容
• 22pF 5%電容
• 10nH +-2% MuRata高Q電感(LQW1608A10NG00) Q=100 @1500MHz
• 22nH +-2% MuRata高Q電感(LQW1608A22NG00) Q=105 @1500MHz

圖2. 防止UHF進(jìn)入的濾波器原理圖

在濾波器設(shè)計(jì)中有許多需要權(quán)衡的因素。我們的目標(biāo)是通帶內(nèi)額定插入損耗約為0.7dB、帶內(nèi)波動(dòng)為0.5dB時(shí)阻帶衰減達(dá)到20dB。圖3至圖6所示為實(shí)際測(cè)得的濾波器回波損耗。這些測(cè)量是使用Zo = 75Ω的特性阻抗進(jìn)行的。

圖3為濾波器的S參數(shù)(S21)響應(yīng)。它是對(duì)圖2的電路使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得的。阻帶的總體形狀看上去是不錯(cuò)的。既便是使用橢圓濾波器，阻帶衰減直到650MHz才完全達(dá)到20dB。


圖3. 濾波器S參數(shù)測(cè)量(S21)

圖4所示為通帶的放大圖形。額定損耗約為0.7dB并具有約0.3dB的帶內(nèi)波動(dòng)。最好將帶內(nèi)插入損耗降至最小。每一個(gè)dB的損耗都將增加衛(wèi)星接收機(jī)的噪聲系數(shù)。


圖4. S參數(shù)(S21)的放大圖形

圖5所示為濾波器的輸入回波損耗(S11)。回波損耗完全小于DVB-S規(guī)范要求的8dB。


圖5. 輸入回波損耗

圖6是輸出回波損耗(S22)。它表示對(duì)75Ω系統(tǒng)的匹配非常好。


圖6. 輸出回波損耗

總結(jié)

我們?cè)O(shè)計(jì)、建立并測(cè)試了在950MHz到2150MHz的頻帶內(nèi)損耗僅為0.7dB +-0.3dB的用于防止UHF信號(hào)進(jìn)入的濾波器。54MHz到650MHz的阻帶衰減>20dB，濾波器在75Ω的環(huán)境中表現(xiàn)出良好的帶內(nèi)回波損耗特性。