摘要：為防止陸地UHF頻道的信號到達(dá)衛(wèi)星DBS調(diào)諧器并降低其靈敏度，在機(jī)頂盒的輸入端需要使用高通濾波器。在分析衛(wèi)星電視信號和陸地信號的基礎(chǔ)上，給出了適合衛(wèi)星DBS調(diào)制器的濾波器的性能指標(biāo)；應(yīng)用Matlab中的FDATool，設(shè)計出了符合指標(biāo)要求的的IIR高通濾波器，給出了幅頻和相頻響應(yīng)曲線。仿真結(jié)果表明，設(shè)計結(jié)果的各項性能指標(biāo)達(dá)到要求，且設(shè)計過程簡便易行。
0 引言
目前，衛(wèi)星電視擁有多種節(jié)目，但它通常不包含郊區(qū)和許多城市地區(qū)的本地頻道。衛(wèi)星電視用戶將當(dāng)?shù)仃懙仉娨暪?jié)目信號與衛(wèi)星信號結(jié)合起來送入饋送電纜。然而，這些單元只有有限的阻帶抑制，許多用戶所在的地區(qū)可能具有高強(qiáng)度的陸地電視信號，或者他們使用的可能是高增益的Yagi天線。即使衛(wèi)星電視和陸地電視信號沒有合并，仍然可能有其他的強(qiáng)干擾。衛(wèi)星碟形天線具有很強(qiáng)的方向性，但是仍然會受到阻塞的影響。蜂窩移動電話的信號在825～895 MHz頻段內(nèi)，再加上陸地電視廣播，它們都可以找到從衛(wèi)星饋線進(jìn)入機(jī)頂盒的通道。這些“阻塞”信號能夠通過碟形天線的某一旁瓣耦合到天線內(nèi)(也就是說天線的方向性不是理想的)，或者僅僅憑借其距離近和功率高的特點(diǎn)耦合到碟形天線上去。在連接至機(jī)頂盒的組合頻帶饋送電纜中，衛(wèi)星DBS頻段為950～2150 MHz，而陸地電視頻段為54～860 MHz。在機(jī)頂盒的輸入端需要有高通濾波器防止UHF信道的信號到達(dá)衛(wèi)星DBS調(diào)諧器并降低其靈敏度。
1 數(shù)字濾波器的設(shè)計
FDATool(Filter Design＆Analysis Tool)是Matlab信號處理工具箱專用的濾波器設(shè)計分析工具，操作簡單、靈活，可以采用多種方法設(shè)計FIR和IIR濾波器。在Matlab命令窗口輸入FDATool后回車就會彈出FDATool界面，如圖1所示。
由于衛(wèi)星信號頻帶非常寬，選擇高通濾波器。本例選擇設(shè)計IIR，要求是把54～860 MHz頻段的信號衰減20dB，而對通過的衛(wèi)星L頻段信號(950～2150 MHz)的插入損耗不超過0.7dB。陸地信號頻帶上邊界(860MHz)距離衛(wèi)星信號頻帶的下邊界(950MHz)非常近，如此小的過渡帶所以選擇橢圓濾波器。因為成本和元件誤差的問題，在階數(shù)選擇上選最小階。
如圖1所示，將上述濾波器的性能指標(biāo)在FDATool界面勾選并填寫。設(shè)置完以后點(diǎn)擊窗口下方的Design Filter，在窗口上方就會看到所設(shè)計濾波器的幅頻、相頻響應(yīng)如圖2，圖3所示。通過菜單選項Analysis還可以看到濾波器的相頻響應(yīng)、組延遲、脈沖響應(yīng)、階躍響應(yīng)、零極點(diǎn)配置等。設(shè)計完成后將結(jié)果保存為ellipitc.fda文件。
2 Simulink仿真
在Simulink環(huán)境下，建立仿真圖如圖4所示。將濾波器文件ellipitc.fda導(dǎo)入Digital Filter Design模塊，輸入500MHz和1000MHz信號，生成的濾波效果如圖5所示，其中(a)為500MHz輸入信號；(b)為1000MHz輸入信號；(c)為500MHz和1000MHz的混頻信號；(d)為濾波后輸出信號。仿真結(jié)果顯示，所設(shè)計的濾波器使輸入信號中1000MHz的信號通過，500MHz的信號得到了抑制，且?guī)缀鯖]有相位延遲。
3 結(jié)論
Matlab具有強(qiáng)大數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、圖形繪制和數(shù)據(jù)處理等功能，已廣泛應(yīng)用到教學(xué)、科研、工程設(shè)計等領(lǐng)域。Matlab信號處理工具箱已成為信息處理、特別是數(shù)字信號處理(DSP)應(yīng)用中分析和設(shè)計的主要工具。本文在分析衛(wèi)星電視信號和陸地信號的基礎(chǔ)上，給出了適合衛(wèi)星DBS調(diào)諧器的濾波器的性能指標(biāo)；應(yīng)用Matlab中的FDATool，設(shè)計出了符合指標(biāo)的IIR高通濾波器，給出了幅頻和相頻響應(yīng)曲線；并搭建了Simulink仿真系統(tǒng)，仿真結(jié)果顯示，所設(shè)計的濾波器符合性能指標(biāo)要求。
