衛(wèi)星電視高頻頭工作原理

集中參數(shù)電路與一般高頻放大器基本相同，電路元件用集中參數(shù)的電阻、電容和電感，參見(jiàn)圖7。

圖7　集中參數(shù)電路

由于中放是寬頻帶電路，所以不能使用調(diào)諧回路，元件為無(wú)引線型，電路尺寸緊湊。但由于R、C元件的離散性，往往難以得到嚴(yán)格符合設(shè)計(jì)要求的數(shù)值，所以單級(jí)增益低;但可以用增加級(jí)數(shù)的方法加以解決，一般由3～4級(jí)組成，增益約為20 dB。

分布參數(shù)的中放電路可以用微帶形式實(shí)現(xiàn)，參見(jiàn)圖8所示?？上葴y(cè)出晶體管的S參數(shù)，然后設(shè)計(jì)微帶匹配電路。分布參數(shù)電路的優(yōu)點(diǎn)是電路一致性較好，容易達(dá)到單級(jí)最佳性能，所以放大器一般是2～3級(jí)。

圖8　分布參數(shù)電路

混合形式的電路是用一部分微帶線和部分集中參數(shù)元件組成的。當(dāng)?shù)谝患?jí)管子的S11值適當(dāng)時(shí)，可用較短的傳輸線和分支微帶組成輸入電路，能獲得較低的噪聲。級(jí)間和輸出電路可采用微帶和集中參數(shù)元件的結(jié)合。它設(shè)計(jì)靈活，兼有分布和集中參數(shù)電路的優(yōu)點(diǎn)。

室外單元的直流供電由連接室外單元的75 Ω高電纜芯線提供。室內(nèi)單元的直流電源通過(guò)高頻扼流圈傳送給室外單元，它對(duì)(3.7～4.2) GHz的微波信號(hào)和第一中頻信號(hào)均無(wú)影響。通常16 V～24 V的電壓，一路送去LNA，另一路送到室外單元的穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓后供室外單元其他各級(jí)使用。

3　衛(wèi)星電視下變頻器的主要技術(shù)要求

由于衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)中天線接收到的衛(wèi)星下行微波信號(hào)非常微弱，為保證信號(hào)的質(zhì)量，將接收到的衛(wèi)星下行頻率信號(hào)進(jìn)行放大并變頻，C頻段衛(wèi)星電視下變頻器應(yīng)該滿足的主要技術(shù)要求如下：

(1)振幅—頻率特性好。振幅—頻率特性是指輸入電平恒定下，輸入信號(hào)頻率變化時(shí)輸出端電平變化的特性，主要包括通頻帶、功率增益、增益波動(dòng)及增益斜率

方面。

通頻帶要求下變頻器的輸入頻段與衛(wèi)星下行頻段一致，輸出頻段與衛(wèi)星接收機(jī)的輸入頻段一致，而且下變頻器的輸入輸出頻段的帶寬一致;

功率增益是指輸出功率與輸入功率之比;

增益波動(dòng)是指在中頻輸出的頻帶內(nèi)，最大增益與最小增益之差;

增益斜率是指在中頻輸出的頻帶內(nèi)，單位頻帶內(nèi)增益的變化率。

(2)噪聲系數(shù)低。噪聲系數(shù)是指下變頻器整體的等效輸入噪聲，即將整個(gè)電路產(chǎn)生的熱噪聲等效于在輸入端的一個(gè)噪聲源，通常用噪聲溫度表示。

(3)本振頻率特性好。它包括第一本振頻率的標(biāo)稱值、第一本振頻率的穩(wěn)定度、第一本振頻率的泄漏。

(4)輸入輸出的電壓駐波比及回波損耗小，輸出的電壓駐波比及回波損耗在中頻頻段內(nèi)測(cè)量，輸入的電壓駐波比及回波損耗在下行微波頻段內(nèi)測(cè)量。

(5)功率增益高。它是指下變頻器的中頻信號(hào)輸出功率大。

(6)增益穩(wěn)定性好。這是指在中頻輸出的頻帶內(nèi)增益隨時(shí)間變化的起伏小。

(7)多載波互調(diào)比小。這是指多個(gè)不同頻率的信號(hào)進(jìn)入下變頻器時(shí)的相互調(diào)制產(chǎn)物小。

(8)輸入飽和電平高。這主要是指輸入信號(hào)超過(guò)額定范圍時(shí)，引起下變頻器進(jìn)入非線性工作區(qū)的影響小。

(9)鏡像干擾抑制比高。這是表示下變頻器抑制鏡頻信號(hào)的能力好。當(dāng)下變頻器工作在線性范圍時(shí)，輸入幅度相等的帶內(nèi)信號(hào)和鏡頻信號(hào)兩者在輸出端電平比即鏡像干擾抑制比。

(10)群時(shí)延特性好。這是指下變頻器造成的群時(shí)延小。

(11)雜散信號(hào)少。這是指互調(diào)產(chǎn)物之外的無(wú)用信號(hào)少。

(12)殘余調(diào)制噪聲小。這是指當(dāng)輸入端加一標(biāo)稱頻率、標(biāo)稱電平的純正弦信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)中含有的附加噪聲小。

這些技術(shù)要求中，以本振頻率穩(wěn)定度高、噪聲溫度低、幅頻特性好為最重要。

以上對(duì)C頻段高頻頭的主要技術(shù)要求可以概括成表1所示。但表1是針對(duì)接收C頻段衛(wèi)星模擬電視信號(hào)的高頻頭而言的，如果在接收衛(wèi)星數(shù)字信號(hào)時(shí)，則除了選用噪聲溫度低，本振頻率穩(wěn)定度高，動(dòng)態(tài)增益大外，還必須選用本振相位噪聲小的高頻頭，因?yàn)樵诮邮招l(wèi)星數(shù)字信號(hào)時(shí)，高頻頭的本振相位噪聲和本振頻率穩(wěn)定度大小對(duì)接收信號(hào)質(zhì)量是至關(guān)重要的(因?yàn)闀?huì)影響到數(shù)字信號(hào)的誤碼率)。用于數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收系統(tǒng)的高頻頭要求本振相位噪聲小于-65 dBc/Hz(在1 kHz處);本振頻率穩(wěn)定度小于±500 kHz。

對(duì)于Ku頻段高頻頭的選擇，由于目前我國(guó)使用的通信衛(wèi)星(鑫諾1號(hào)星、亞洲2號(hào)星、亞太1A星等)轉(zhuǎn)發(fā)器的下行工作頻段都為(12.25～12.75) GHz，而國(guó)際電聯(lián)分配給我國(guó)直播衛(wèi)星(三個(gè)軌位為62°E、80°E、92°E)的下行工作頻段為(11.7～12.2) GHz，因此所選用Ku頻段高頻頭的頻寬范圍一定要與所需接收衛(wèi)星的下行工作頻率范圍相適應(yīng)。

此外，如果使用一體化饋源高頻頭最好選用雙線極化饋源高頻頭，這樣衛(wèi)星下行的兩種極化波可以在衛(wèi)星接收機(jī)上通過(guò)極化電控切換來(lái)選擇所需接收的垂直或水平極化波。

4　現(xiàn)代高頻頭(LNB)及其發(fā)展趨勢(shì)

由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，使得高頻頭的制作越來(lái)越精良，性能越來(lái)越優(yōu)異，電路越來(lái)越集成化，體積越來(lái)越小，可靠性越來(lái)越高，并且增加了很好的防雷擊能力。以下詳細(xì)介紹現(xiàn)代高頻頭的主要特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)。

(1)超低噪聲特性

由于HEMT管子的問(wèn)世和廣泛應(yīng)用，目前已可獲得低達(dá)20°K的C頻段的噪聲溫度特性和約40 dB的功率增益，以及約40°K的Ku頻段的噪聲溫度特性。

(2)自振混頻電路

采用自振混頻單片電路，使變頻器電路大為簡(jiǎn)化。使用這種單片電路，完成了本振、混頻和第一中放作用，此單片電路不僅沒(méi)有變頻損耗，而且獲得了近10 dB的變頻增益，簡(jiǎn)化了電路，增加了可靠性，最常見(jiàn)的單片電路為MSA0886，MSF8885等。