直播卫星北斗户户通一体化下变频器关键技术研究

+ 孙功宪（泰斗微电子科技有限公司）

一、双信号的接收通过同一电缆传输带来的挑战

直播卫星户户通作为广电的重大民生公益工程，一直都是政府重点监管地带。广播电视作为党和政府的喉舌，必须要保护其安全、绿色健康、可管可控。广电总局于2017年颁布北斗LNB行业技术标准《GD/J071-2017具备接收北斗卫星信号功能的卫星直播系统一体化下变频器技术要求和测量方法》。北斗LNB接收L频段的北斗卫星导航信号并滤波、放大；接收直播卫星电视信号并进行Ku波段滤波、放大及下变频；将电视中频信号和北斗信号合路送到同轴电缆（图1）；也可以将北斗信号、电视信号采用合路器的方式进行混频（图2）。

直播卫星电视信号为950-1450MHz，北斗信号为1561MHz，两者相差110MHz，频点近，北斗信号要比电视信号弱约60dB, 并且越往北方地区（如新疆、内蒙、哈尔滨等）定位、电视信号都越弱。在实际使用中，还需要充分考虑户户通应用场景特点，例如有些乡村地区会处在山区，山坡树林等遮挡物较多，经常会处于半天空甚至1/4天空，并且实际安装时线缆一般品质都不高，信号衰减很大，以及各种强抗干扰的情况（高压线变电站、通信基站、特殊工业作业场所），还有极寒、雨雪等恶劣使用环境，必须具有良好的适应性。

二、双信号干扰关键技术问题的解决

为解决双卫星信号的干扰问题，必须在放大器电路后加入高阻带抑制、频率精确稳定的滤波器，抑制直播卫星电视信号对北斗卫星信号的干扰。高抑制比是整个通路设计的关键。由于双卫星信号频率间隔很近，采用分立LC元器件的滤波器很难实现这种高抑制比，滤波器的矩形系数差。必须采用专门设计的滤波器，要求矩形系数好，阻带抑制好，能有效保证北斗卫星扩频信号不受到直播卫星电视信号放大变频电路放大本底噪声的干扰；通带插入损耗小，端口驻波比好，使得信号传输性能好。

图1 典型的北斗户户通LNB架构

图2 双信号合路典型原理

如图2所示，北斗卫星信号经过两级LNA放大、声表滤波，信号强度约-90dBm；直播卫星电视信号到达地面时信号强度约为-123dBm，经过两级LNA放大、镜像抑制滤波，输出的卫星电视信号强度约-55dBm。由于放大变频电路的作用，在1561-1575MHz的本底噪声也提高到了-55dBm的信号强度，因此需要抑制到-90dBm以下，考虑到地域性差异和多云雷雨天气、气候温度变化等因素，衰减应大于38dB。输出接口要加一个50欧姆转75欧姆匹配电路，以匹配同轴电缆传输到机顶盒。实际使用的低通滤波器的反射驻波比效果如图3所示，带通滤波器插入损耗效果如图4所示。

图3 低通滤波器的反射驻波比效果

三、北斗接收天线的设计方案

北斗信号接收天线通常有陶瓷、螺旋、PIFA三种方案。其中陶瓷天线源自于车载，设计简单但成本较高；螺旋天线方向性较好；PIFA天线源自于手机，设计、测试难度较大但性价比最高。

图5中，31为PCB板、12为PIFA天线辐射片、13、14为天线的馈电脚在PCB 上焊接孔、15为短路环接地脚、16为天线馈电脚。PCB接地平面作为天线反射面，天线辐射片与PCB平面平行，天线形状优选长方形、正方形、平行四边形。

图4 带通滤波器插入损耗效果

四、展望

北斗户户通即将面临爆发性增长。北斗LNB作为关键产品，实现卫星电视、北斗信号同一电缆传输进入千家万户，高性价比、高性能是其必然选择，关键技术的解决将大大促进我国户户通产业的发展。SATNET

图5 PIFA天线典型设计