75Ω高通滤波器控制UHF进入卫星DBS调谐器

在机顶盒的组合频段馈电电缆中，卫星DBS频段为950至2150 MHz，而地面频段为54至860 MHz。机顶盒输入端需要高通滤波器，以防止UHF通道到达卫星DBS调谐器并使其脱敏。在本例中，我们构建并测试了与MAX2116单芯片卫星调谐器IC配合使用的滤波器。

介绍

虽然卫星电视有各种各样的节目，但它通常不能覆盖郊区和许多城市地区的本地频道。卫星客户正在将地面电视信号与其卫星馈送相结合（见图1）。毕竟，将一根电缆布线到房屋中比将两根电缆布线要容易得多。最好的选择是最终用户使用卫星/电视双工器来组合信号。然而，这些单元只有这么多的阻带抑制。许多用户可能位于地面电视信号强度较高的区域和/或他们可能正在使用高增益八木天线。

图1.卫星/地面配置。

在机顶盒的组合频段馈送电缆中，卫星DBS频段为950MHz至2150MHz，而地面频段为54至860MHz。机顶盒输入端需要高通滤波器，以防止UHF通道到达卫星DBS调谐器并使其脱敏。在本例中，我们构建并测试了与MAX2116单芯片卫星调谐器IC配合使用的滤波器。

即使卫星和地面电视信号没有合并，也可能有其他强干扰源。卫星天线具有非常高的方向性，但仍然容易受到阻塞物的影响。825至895 MHz频段的蜂窝电话塔信号以及地面广播电视台可以通过卫星馈线到达机顶盒。这些“阻塞”信号可以通过其旁瓣之一耦合到碟形天线中（即这些不是完全指令性的），或者它们可以仅仅由于近距离和高功率而耦合。

过滤器设计

假设我们希望将54-860MHz衰减20dB，同时通过卫星L波段信号（950-2150MHz），插入损耗不超过0.7dB，我们可以计算滤波器掩模。地面信号的带边（860MHz）非常接近卫星的下频带边缘（950MHz）。通带与阻带的比率为 1.1 = （950/860）。给定这个小比率，将选择椭圆滤波器。由于卫星信号的带宽非常宽，因此将选择高通滤波器。很难设计出通带超过倍频程且插入损耗低的带通滤波器。由于成本和组件公差问题，我们将椭圆过滤器限制为四段式设计。

卫星调谐器的低噪声模块（LNB）需要通过电感器的直流电压馈电。我们将在四段椭圆高通滤波器的第一个分流部分使用该电感器。

图2所示为四段椭圆形UHF入口滤波器的原理图。该电路使用以下组件构建和测试：

1.8pF +- 0.1pF 电容器

2.2pF +- 0.1pF 电容器

18pF +-0.1pF 电容器

22pF 5% 电容器

10nH +-2% 村田高 Q 电感器 （LQW1608A10NG00） Q=100 @1500MHz

22nH +- 2% 村田高 Q 电感器 （LQW1608A22NG00） Q=105 @1500MHz

图2.超高频入口滤波器原理图。

滤波器设计中有许多权衡。目标是实现20dB阻带衰减，标称带内插入损耗约为0.7dB，纹波为0.5dB。图3-6显示了滤波器的实际实测回波损耗。这些测量是使用特性阻抗Zo = 75Ω进行的。

图3显示了滤波器的s参数（S21）响应。这是使用图2电路上的网络分析仪测量的。停止带的整体形状看起来非常好。即使使用椭圆滤波器，阻带的衰减也不会达到完整的20dB，直到650MHz。

图3.滤波器 S 参数测量 （S21）。

图4显示了通带的放大视图。标称损耗约为0.7dB，纹波约为0.3dB。最好将带内插入损耗降至最低。如果卫星接收器，每dB的损耗都会增加噪声系数。

图4.放大 s 参数视图 （S21）。

图5显示了滤波器（S11）的输入回波损耗。回波损耗完全在8dB的DVB-S规格范围内。

图5.输入回波损耗。

图6为输出回波损耗（S22）。它与75Ω系统非常匹配。

图6.输出回波损耗。

总结

设计、制造和测量了用于 UHF 入口的滤波器，可在 0MHz 至 7MHz 范围内提供 0.3dB +-950.2150dB 带内损耗。从20MHz到54MHz，阻带衰减为>650dB。滤波器在75Ω环境中表现出良好的带内回波损耗。

审核编辑：郭婷