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用于電視/寬帶服務(wù)廣播信號的通信衛(wèi)星主要使用兩個(gè)工作頻段，即C、Ku。C頻段的頻率范圍為4.0 GHz-8.0 GHz，而Ku頻段的頻率范圍是10.7 GHz-18.4 GHz。
在這兩個(gè)頻帶內(nèi)，每個(gè)衛(wèi)星都分配有專門的上行鏈路和下行鏈路頻率。C頻段下行頻率是3.7 GHz-4.2 GHz，上行頻率是 5.925 GHz-6.425 GHz。Ku頻段的下行頻率是10.7GHz-12.75GHz，上行頻率是17.3GHz-17.8GHz.。
為了盡可能高效地利用衛(wèi)星廣播的可用頻段，并在給定頻段內(nèi)容納更多的信道，在某個(gè)頻率上，傳輸信號可以同時(shí)被垂直和水平極化，或右旋和左旋圓極化。
避雷保護(hù)電路的設(shè)計(jì)師在任何情況下都必須確保這一功能的完整無缺。
低噪聲模塊(LNB)
LNB是一個(gè)低噪聲模塊，放置在衛(wèi)星盤狀天線(拋物柱面)的焦點(diǎn)上，提供以下功能：
1．入射信號從GHz 降頻轉(zhuǎn)換到910 MHz-2150 MHz (歐洲)頻率范圍，又稱為“最初轉(zhuǎn)換信號”。這種轉(zhuǎn)換允許信號通過廉價(jià)的同軸電纜傳輸?shù)浇邮諜C(jī)。
2．具有良好噪聲系數(shù)的信號放大。LNB利用內(nèi)建的低噪聲放大器提高了最初轉(zhuǎn)換信號的電平。
3．垂直或水平極化的選擇。
4．當(dāng)LNB“接收到”一個(gè)22 kHz單頻信號(tone)后，通過將其內(nèi)部振蕩器從低頻段轉(zhuǎn)換到高頻段來選擇工作頻段。比如，本振(LO)頻率從9.75 GHz 變換到10.6 GHz(C 頻段，LO 頻率 為9.75 GHz；Ku 頻段，LO 頻率為 10.6 GHz)。
5．基于22 kHz 單頻信號 PPM編碼的各種功能，本文稍后討論。
極化選擇
極化是一種規(guī)定信號傳輸方向的方法。它增強(qiáng)了波束強(qiáng)度。
衛(wèi)星發(fā)射的信號可以用四種方式進(jìn)行極化：線極化(水平或垂直)或圓極化(左旋或右旋)。因此，衛(wèi)星在某個(gè)頻率上可以傳播H 和 V 或 LH 和 RH極化信號。
“通用的”LNB根據(jù)它從接收器那里接收到的電壓來變換極化方式。一般而言，一類天線只適用于13V 和 18V兩種信號電壓。13V信號(范圍從11.5 到 14V)采用垂直極化或右旋圓極化(RHCP)方式。18V信號(范圍從15.5 到 21V)采用水平極化或左旋圓極化(LHCP)方式。此外，可以把來自接收器的1V電壓增添到上述任一電壓上，以補(bǔ)償同軸電纜中的電壓損失。
圖1 OMNI-LNB架構(gòu)
圖2 四種極化方式
圖3 調(diào)制方案
圖4：單頻波串控制信號的時(shí)序示意圖
圖5 ：IEC 61000-4-5電流波形
22 kHz 單頻信號 和 DiSEqC編碼
LNB不但需選擇極化方式，還必須選擇工作頻段。每一個(gè)接收頻段都被劃分為兩個(gè)頻段：低頻段(10.7-11.7 GHz)和高頻段(11.7-12.75 GHz)。這可以利用22 kHz單頻來完成，即在LNB 直流電源軌上疊加一個(gè)幅度約0.6V 的22 kHz脈沖位置調(diào)制信號。它的編碼方案允許通過遠(yuǎn)端的電路來執(zhí)行更復(fù)雜的功能。傳統(tǒng)上，當(dāng)其它編碼功能不需要22 kHz 單頻時(shí)，可以通過改變LNB的本振頻率，簡單地通過判斷這一單頻是否出現(xiàn)來選擇工作頻段。
22 kHz單頻波串的復(fù)雜編碼可以利用一種更加完善的稱為數(shù)字衛(wèi)星設(shè)備控制(DiSEqC)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。這一開放的DiSEqC標(biāo)準(zhǔn)由歐洲電信衛(wèi)星組織(European Telecommunication Satellite Organization)開發(fā)，是針對衛(wèi)星接收器和衛(wèi)星外圍設(shè)備間通信的一種被廣泛接受的全球標(biāo)準(zhǔn)。
22 kHz振蕩器必須是一個(gè)具有特定的上升和下降時(shí)間的單頻信號發(fā)生器。其波形是準(zhǔn)方波(平頂正弦波)。隨線路和溫度變化的頻率容差為2 kHz 。
需要防雷保護(hù)
LNB通過衛(wèi)星機(jī)頂盒進(jìn)行遠(yuǎn)程供電。通過同一根同軸電纜把IF信號從LNB傳輸?shù)浇邮掌�，并把接收器的功率傳輸�(shù)絃NB。一個(gè)專用的LNB電壓調(diào)節(jié)芯片產(chǎn)生13V到18V的直流電壓。雷擊對同軸電纜或天線的任何傷害都會損害到這一變壓器，在其上會產(chǎn)生很大的浪涌電流和浪涌電壓。
根據(jù)IEC 61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)，這種浪涌效應(yīng)可以被模擬出來。
在雷擊事件中，LNB電壓調(diào)節(jié)芯片處的浪涌電流輸入的范圍從250 A(遭到3kV的雷擊時(shí))到 500A(6kV的雷擊時(shí))。而該款I(lǐng)C不能承受如此高的能量。
為了符合IEC規(guī)范并保護(hù)LNB電壓調(diào)節(jié)芯片免受任何來自雷擊事件的傷害，需要在該芯片前面加一個(gè)專用的優(yōu)化保護(hù)器件。
設(shè)計(jì)解決方案參數(shù)
需找到一種基于分割方法的解決方案來提供最適合的保護(hù)器件，使各種不同的LNB電壓調(diào)節(jié)芯片具有最大的絕對額定指標(biāo)。根據(jù)應(yīng)用中所用的LNB電壓調(diào)節(jié)芯片類型，以及雷擊浪涌測試結(jié)果，可以采取一種不同的解決方案來優(yōu)化總體解決方案的成本和魯棒性。
在選擇解決方案時(shí)，需特別考慮到下列特性。
圖8
圖6所示為+4 kV浪涌測試(帶有一個(gè)串聯(lián)電阻的標(biāo)準(zhǔn)的 IEC61000-4-5)。關(guān)于如何在LNB電壓調(diào)節(jié)芯片的成本和防雷保護(hù)間進(jìn)行折衷，請參見應(yīng)用范例示意圖(圖7)。
圖6：浪涌測試+4 kV
圖7：應(yīng)用范例示意圖
表1 頻段和極化方式選擇表
作者：
Richard Renard
產(chǎn)品行銷工程師
意法半導(dǎo)體公司
Richard.renard@st.com
