衛星電視直播係統在國內外的（de）發展現狀
衛星（xīng）電視室外單元又稱衛星高頻頭（LNB），是衛（wèi）星電視接收係統中的重要設備。
首先簡單的介紹下（xià），衛星電視直播係統的現狀。
衛星電視直播係統，依托於衛星廣（guǎng）播自（zì）身具有的覆蓋麵大（dà）、傳輸距離遠、信息量大、信號（hào）質量高、不受地域條件限製的特點，在世界上許多國家得到（dào）了廣泛的應用。目前，全（quán）球約有40多個國家和地區開展（zhǎn）衛星電（diàn）視直播業務，特別（bié）是美國（guó）、歐（ōu）洲等地區，在衛星直播的業務（wù）運營中獲得了巨大的（de）成功。在美國，根據市場調研機構IBISWORLD公司的報（bào）告顯示，即使受到（dào）IPTV的衝擊，衛星電視行業（yè）（其用戶和收入（rù））在過去的五年中也一直保持著穩定（dìng）地增長，這與（yǔ）不斷流失訂購用戶的有線（xiàn）電視領域形成了鮮明的對比。
近（jìn）年來（lái），我國衛星直播（bō）業務也得到了很大的發展。國家廣電從1998年開始組（zǔ）織實施了基於衛星電視直播的廣播電視（shì）“村（cūn）村通”惠民工（gōng）程，並在“十一五”期間完成。目前也正在開展（zhǎn）為有線網絡未通達（dá）的農村地區提（tí）供廣播電視服務的直播衛星“戶戶通”工程。截止2013.3.31全國“戶戶通”開通總量達到8,293,924戶。而且據廣電總局科技司司長王效傑在CCBN2013主題報告會上透露，目（mù）前直播衛星用戶已超過2650萬戶，但全（quán）國（guó）至少還有超過1億用戶等（děng）待（dài）普及“戶戶通”接收實施（shī）。可以預見在未來的幾年裏，衛星電視直播業務必然會大力的發展，而作為（wéi）衛星電視接收係統中不可獲（huò）缺的（de）設備衛星（xīng）電視室外（wài）單元也必然得到更為廣泛的應用。
衛星電視室外單元功能及原理簡（jiǎn）述（shù）
衛星電視室外單元，它在整個接（jiē）收係統中的主（zhǔ）要功能是將衛星天（tiān）線接（jiē）收的衛星信號變頻（pín）放（fàng）大到L波段的（de）信號，再通過（guò）同軸電纜傳送到衛星接收機，進行後端的信號解調（diào）、解碼（mǎ）處理。室外單元一般包含有饋源波導以及電路部分，其變頻放大功能主要是通（tōng）過電路來實現的，它的主（zhǔ）要電路包括低噪聲放大（dà）電路、濾波電路、本地振（zhèn）蕩電路、混頻（pín）電路、中頻放大電路以及一些電源直流偏置等電路。簡單係統原（yuán）理（lǐ）框圖，如圖1所示。
 衛星（xīng）電視室外（wài）單元傳統方案極化、本振控製
室外單元中（zhōng）的低噪聲放大電路用來實現對衛星小信號（hào）的放大。由於衛星信號經天線接收，到達室外單元時已經非常微（wēi）弱，信號（hào）強度在-100dBm左右（yòu），必須經（jīng）過（guò）低噪聲（shēng）放（fàng）大的信號處理。作為目前用於電（diàn）視（shì）直播的衛星信號，其（qí）頻段應（yīng）用（yòng）最多的主（zhǔ）要為C波段（duàn）和Ku波段（duàn），相對而言Ku波段因為（wéi）天線尺寸便於安裝的原因應用更加廣泛，我國的中星九號（hào）就是使用的Ku波段衛星信號（hào）。衛星信號按照傳輸方（fāng）式可以分為線極化的水平垂直方式和圓極化的左右旋（xuán）方式，我國的（de）中星九號采用的是（shì）圓極化的方式，這種方式有利於開展移（yí）動接收業務，同時也便於非專業人員的天線（xiàn）安裝操作。
衛（wèi）星室外單元為了能（néng）夠實現某一種極（jí）化方式兩路極化（huà）的信（xìn）號接（jiē）收，一般都（dōu）具有（yǒu）兩路（lù）的低噪聲放大器，一路接收水平或左旋極化，一路接收垂直或右（yòu）旋極化。兩（liǎng）路極化的選擇通過後端衛（wèi）星接收機提（tí）供給室外單元的供電電（diàn）壓控製來實現。接收（shōu）機提供（gòng）的供電電壓一般為13/18V可切換的電壓，可通過用戶手中的遙控器（qì）來選擇，當提供13V電壓時（shí）一路低噪聲放大器工作，當（dāng）提供18V電壓時另一（yī）路低噪聲放大器工作，從而實現兩路極化衛星信號在室外單（dān）元中的接收。
傳統的LNB其電源和偏置供電電路一般采（cǎi）用三端穩壓塊加上一個偏置芯片的方案。通過三端（duān）穩壓塊將接收機提供的13/18V電（diàn）源電壓降至5V~8V的低壓，再提供給偏置芯片如UTC公司的L8211等來（lái）工作。而衛星信號的極化切換在室外單元的內部就是通過L8211這類的偏（piān）置芯片來實現的，這類偏（piān）置控（kòng）製芯片檢測輸入（rù）電（diàn）壓，當13V輸入時打開一路偏置電路，當18V輸入（rù）時打開另一路。除（chú）了極化控製外，這類的芯片（piàn）還能實現另一個功能，就是對衛星信號（hào）高低頻段的選擇。以Ku的衛星（xīng）信號為例，Ku的衛星電視（shì）信號的（de）下行頻率在10.7~12.75GHz之間，而接（jiē）收機的調諧器其能（néng）夠處理的（de）中（zhōng）頻信號頻率一般在950~2150MHz之間（jiān），中頻的帶寬隻有1.2GHz，為了能夠完整的接收10.7~12.75GHz超過2GHz帶寬的衛星信號，室外單元產（chǎn）品一般采用高低本振的（de）方式，通過低本（běn）振接收衛（wèi）星信號低頻段的信號，通過高本振接（jiē）收高頻段的信號，以保證混頻後的信號在接（jiē）收機的接收範圍之內。通（tōng）用的LNB一般是采用9.75GHz/10.6GHz雙本振（zhèn）的方式。而雙本振之（zhī）間的選擇也是通過L8211類的（de）控製芯片來實（shí）現的，常用的方式是接（jiē）收機提供的13/18V直流電平中（zhōng）可以通過接收機的（de）控製（zhì），調製22KHz的低（dī）頻信號（hào），而L8211類芯片可以檢測22KHz信號的有（yǒu）無，通過判斷來選擇低本振工作或高本振工作。
衛星室外單元傳（chuán）統方案本地振蕩電路和中頻放大電路
這裏還要再提一下LNB的本地振（zhèn）蕩電路與中頻放大電路，傳統的LNB本地振蕩電路都（dōu）采（cǎi）用介質（zhì）振蕩器DRO方（fāng）案。DRO方案通過介質作為（wéi）諧振器件，在金屬腔內產（chǎn）生電磁振蕩，從而產生LNB所需的本地振（zhèn）蕩頻（pín）率，相對來（lái）說DRO方（fāng）案（àn）結（jié）構簡單，相位噪（zào）聲低，但是本振金屬腔占用空間（jiān）較大（傳統（tǒng）Ku波段本振腔的電路尺寸如圖2），且工作頻率的溫度穩定性受介質材料影響大。傳統的LNB，其中頻放大器早期采用晶體管放大（dà）器，而隨著（zhe）集成電路（lù）的發展，開（kāi）始出現適用於L波段的MMIC寬帶放大器，如NXP的BGA2709、BGA2712等，這種MMIC將電路封裝（zhuāng）在SOT363的封裝下，這種（zhǒng）電路相比原晶體管放大電路使（shǐ）用方便、匹配簡單。
 集成降頻器的應（yīng）用（yòng）
伴隨（suí）著電（diàn）路小型化的趨勢要求以及半導體行業技術的發展，衛星室外單元的設計也發生了（le）巨大的變化。2011年，恩智浦（NXP）半導體推出了（le）TFF101xHN係列的集成降頻轉換器，這款芯（xīn）片將室外單元電路傳統的（de）本地振蕩、混頻、中頻放大電路集成在了一個2.5×3.5×0.8mm的16pin無引腳（jiǎo）封裝下，其功能框圖如圖3。芯片內置鎖相環電路，通（tōng）過外置晶（jīng）體作為參考時（shí）鍾，在芯（xīn）片內部鎖相（xiàng）環電路倍頻到所需的（de）本（běn）振頻（pín）率。其內置了兩種分頻比（bǐ），通過檢（jiǎn）測22KHz信號的有無來選擇，最（zuì）終可（kě）實現（xiàn）高低本振的選擇輸出。
 以其中的一款TFF1014為例，適用於Ku波段的（de）室外單元產（chǎn）品，其在LNB中的功能框圖如圖4，整個芯片的混頻（pín）增益可以達到36dB,在L波段的噪聲係數為7dB,完全滿足衛星電視（shì）室外單元（yuán）的使用（yòng）要求，使用這種集成降頻轉換器，相對傳統（tǒng）的電路而言結構（gòu）更加緊（jǐn）湊，而且其鎖相的本（běn）振信號不用受介質材料的影響，在保證了頻率穩定性的同（tóng）時（shí）也（yě）省去了傳統使用介質振蕩器的室外單元產品在（zài）生產（chǎn）過程中人工調節的步驟。采用這種芯片內置鎖相環的方案，其相位噪聲不能做到傳統介質振蕩器的水平（píng），但是已經達到低於-80dBc/Hz@10KHz(相位噪聲如圖5)，對（duì）於（yú）普通的衛星電（diàn）視直播（bō）已能夠滿足使（shǐ）用的要求。對於衛星電視直播係統的使用者而（ér）言（yán），采用這種（zhǒng）集成降頻轉換器在實際使用上與傳統的室（shì）外單元（yuán）產品（pǐn）幾乎沒有區別，而對室外單元的生產廠家而言，這（zhè）種新的產品方案不（bú）僅可以降低產品的成（chéng）本，同（tóng）時也一定程度上簡化了產品的生產過程，提高了生產的效（xiào）率，有很大的現實意義。
 除了NXP公司外，國內（nèi）的銳迪科（kē）電（diàn）子也開（kāi）發了相應的集成鎖相降頻器，其（qí）係列產品356x係列，除了集成本地振蕩、混頻、中（zhōng）頻放大電（diàn）路（lù）之外，還將偏置供電部分也集成在了4×4mm的QFN24封裝的芯片（piàn）當中，最新的芯片其封裝已（yǐ）經縮小到了3×3mm的QFN20，這樣的芯片隻需要外加電源芯片及低噪放（fàng）電路就能夠完整的實現變頻放大的功能。通過筆者與芯片的（de）開發者了解（jiě），銳迪科不僅在Ku波段，在C波段上也開發了相應（yīng）的芯片，雖然筆者還沒（méi）有對實際的樣品進（jìn）行評（píng）測，但是相信也一定是功（gōng）能強大。
除（chú）此之外（wài），台灣的笙科電子在2012年也開發出了相應的集成鎖相降頻（pín）器，相比NXP及RDA的芯片（piàn），笙科電子的芯片集成度更高（gāo），除了射頻加偏置以外還將電源（yuán）部（bù）分的DCDC轉換器集成（chéng）在（zài）了芯片當中。其封裝大小為4×4mm,這種芯片優化了電流的設計，整合了DCDC轉換器，可直接由接收機供電，結合前端的低（dī）噪聲放大器，實現整個LNB的變頻放大，功能更（gèng）加強大，其功能框圖如圖6，在LNB中的功（gōng）能框圖（tú）如圖7，測試（shì）圖片（piàn）如圖8-11。
 伴隨著國家信息化的發展（zhǎn），衛星作為重要的信息傳輸方式，其（qí）應用領域將會越來越廣，而作為（wéi）最先普及的（de）衛星電視直播在未來的幾年發展前景可觀。同樣，科技創新的（de）能力（lì）也越來越受到行（háng）業的重視，即使是（shì）在並不複雜的室外單元（yuán）產品中，也能夠清楚的看到技術的發展。
如上所述，半導體技（jì）術及工藝的發展，對電子行業的發展（zhǎn）起（qǐ）到了非常重要的影響，這（zhè）在我們的衛星電（diàn）視室外單元中（衛星高頻頭）就已（yǐ）經能夠明（míng）顯的反（fǎn）應。據悉（xī），已經有廠家開始進行12GHz的低噪聲放大器的芯片集成方案設計，雖然短期內可能並（bìng）不能實際的出片，但是相信這（zhè）是一種技術發展的趨勢，在今後一定會成為現實。如果技（jì）術發展到（dào）高頻電路的整體集成，對（duì）衛星室外單元而言必然又會帶來一次大的技術變革，對其他的電子領域也必然帶來同樣巨（jù）大的影響。也希望作為普通的技術人員能夠應用（yòng）新的（de）技（jì）術、新的方案，推（tuī）動行業（yè）的發展以及國家（jiā）信息化的建設（shè）。