CN103179388A - 多路卫星数字电视信号矩阵接收方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多路卫星数字电视信号矩阵接收方法及其装置，该方法包括以下步骤：将若干个卫星天线输出的电视信号分别通过信号放大分配模块，使每一路电视信号均分离成N路子信号；将所述各路电视信号分离出的子信号中各取一路子信号组成N组子信号集，并将该N组子信号集各自对应输入到N个调谐模块中；对于一个接收终端，控制器接收该接收终端发出的频道选择指令，控制相应的调谐模块从接收的子信号集中选取接收终端所需的子信号，并转换成接收终端所需频率的IQ信号向接收终端输出。本发明能够实现多个接收终端对多台卫星天线的共用，并且每个接收终端能任意接收卫星天线输出的任意一路电视信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种多路卫星数字电视信号的接收方法及其装置，具体地说是一种多路卫星数字电视信号矩阵接收方法及其装置。
背景技术
随着卫星电视的普及，提供卫星电视广播的卫星越来越多，但每一颗卫星发射的卫星电视广播信号都需要一台卫星天线进行接收，并且每台卫星天线所接收的信号对应机顶盒接收都会分成多个信号，比如通常的水平极化和垂直极化两路信号，或者KU波段的10.7GHz-11.7GHz频段的水平极化信号和垂直极化信号以及11.7GHz-12.7GHz频段的水平极化信号和垂直极化信号共有四路信号。
现有技术中，采用在机顶盒前级装接多路切换开关的方式实现用户对多台卫星天线输出信号的接收，并通过卫星天线上自带低噪声降频器实现每个卫星输出的多路电视信号的切换。但是，该方法无法实现多个接收终端对多台卫星天线输出信号的接收，每个用户需要单独安装多台卫星天线，使用成本高。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种多路卫星数字电视矩阵接收方法，能够实现多个接收终端对多台卫星天线的共用，并且每个接收终端能任意接收卫星天线输出的任意一路电视信号。
本发明的第二个目的是提供实现上述方法的多路卫星数字电视矩阵接收装置。
本发明的第一个目的是通过以下的技术措施来实现的：
一种多路卫星数字电视信号矩阵接收方法，其特征在于：所述的接收方法包括：
（S1）将若干个卫星天线输出的电视信号分别通过信号放大分配模块进行功率放大与功率平均分配，使每一路所述电视信号均分离成N路子信号，其中N至少为2路；
（S2）将所述各路电视信号分离出的子信号中各取一路子信号组成N组子信号集，并将该N组子信号集各自对应输入到N个调谐模块中；
（S3）对于与任意一个所述调谐模块通信连接的接收终端，通过控制器接收该接收终端发出的频道选择指令，控制相应的调谐模块从接收的子信号集中选取接收终端所需的子信号，并转换成接收终端所需频率的IQ信号向接收终端输出。
为了降低各个信号放大分配模块输出子信号线路之间的信号干扰，作为本发明的一种改进，所述的接收方法还包括以下步骤：
（S4）通过控制器控制所述各个信号放大分配模块停止输出未被所述接收终端要求接收的子信号。
为了进一步降低各个信号放大分配模块输出子信号线路之间的信号干扰，并且兼顾本矩阵接收装置的性能与成本，作为本发明的一种改进，各个信号放大分配模块之间的子信号传输线路通过在多层PCB板上分层布设，使各层的子信号传输线路相互之间电磁隔离。
本发明的第二个目的是通过以下的技术措施来实现的：
一种多路卫星数字电视信号矩阵接收装置，其特征在于：所述的接收装置包括若干个信号放大分配模块、N个调谐模块和控制器，其中N至少为2；每个所述信号放大分配模块接收一路卫星天线输出的电视信号，并对该路电视信号进行功率放大与功率平均分配后分离输出N路子信号，将所述各路电视信号分离出的子信号中各取一路子信号组成N组子信号集，并将该N组子信号集各自对应输入到N个调谐模块中；所述控制器接收与任意一个所述调谐模块的输出端通信连接的接收终端发出的频道选择指令，控制相应的调谐模块从接收的子信号集中选取接收终端所需的子信号，并转换成接收终端所需频率的IQ信号向接收终端输出。
为了降低各个信号放大分配模块输出子信号线路之间的信号干扰，作为本发明的一种改进，所述信号放大分配模块设有用于单独控制信号放大分配模块的每个输出端工作状态的开关单元，所述控制器的相应端口分别与所述各个信号放大分配模块中开关单元的控制端口电气连接，所述控制器控制各个信号放大分配模块停止输出未被所述接收终端要求接收的子信号。
作为本发明的优选实施方式，所述的矩阵接收装置设有四个信号放大分配模块和四个调谐模块，所述信号放大分配模块具有四个输出端，所述调谐模块具有四个输入端和两个输出端。
作为本发明的一种实施方式，所述信号放大分配模块包括高频信号放大器、一分四功率分配器和开关单元；开关单元包括四个高频开关二极管，所述高频信号放大器的输入端为信号放大分配模块的输入端，高频信号放大器的输出端与一分四功率分配器的输入端电气连接，一分四功率分配器的四个输出端与所述四个高频开关二极管的一端一一对应电气连接，四个高频开关二极管的另一端为信号放大分配模块的输出端，控制端为信号放大分配模块的控制端。
作为本发明的一种实施方式，所述调谐模块包括具有四个输入端和两个输出端的信号矩阵开关以及两个调谐器；所述信号矩阵开关的四个输入端为调谐模块的输入端，信号矩阵开关的两个输出端与两个调谐器的输入端一一对应电气连接，所述调谐器的输出端为调谐模块的输出端，所述信号矩阵开关的控制端和调谐器的控制端为调谐模块的控制端。
为了进一步降低各个信号放大分配模块输出子信号线路之间的信号干扰，并且兼顾本矩阵接收装置的性能与成本，作为本发明的一种改进，所述矩阵接收装置中各个元件器之间的信号传输线路分别布设在一块双面PCB板和一块小面积的多层PCB板上；其中，各个信号放大分配模块之间的子信号传输线路分层布设在所述多层PCB板上，使各层的子信号传输线路相互之间电磁隔离，其余的信号传输线路布设在所述双面PCB板上，所述多层PCB板贴装在双面PCB板上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明通过信号放大分配模块和调谐模块，使每个调谐模块均接收到所有信号放大分配模块输出的子信号，在控制器的控制下在多路电视信号中选出接收终端所需的一路转换成接收终端所需频率的IQ信号输出给相应的接收终端，实现了多个接收终端对多台卫星天线的共用，并且每个接收终端能任意接收卫星天线输出的任意一路电视信号；
第二，本发明通过控制器控制信号放大分配模块停止输出未被接收终端要求接收的子信号，以及通过将各个信号放大分配模块输出的子信号用多层PCB板分层布设，降低了各个信号放大分配模块输出子信号线路之间的信号干扰，提高了本发明的可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明优选实施例的电路原理框图；
图2为本发明优选实施例中信号放大分配模块的电路原理框图；
图3为本发明优选实施例中调谐模块的电路原理框图；
图4为本发明优选实施例中双面PCB板B1和多层PCB板B2的结构示意图。
具体实施方式
如图1至3所示，本发明优选实施例的多路卫星数字电视信号矩阵接收装置包括四个信号放大分配模块、四个调谐模块和控制器，每个信号放大分配模块具有一个输入端和四个输出端，每个调谐模块具有四个输入端和两个输出端。
其中，参见图2，信号放大分配模块1包括高频信号放大器、一分四功率分配器和开关单元K1；开关单元K1用于单独控制信号放大分配模块的每个输出端工作状态，其包括四个高频开关二极管，高频信号放大器采用BFG325高频晶体管组成的高频放大电路，高频信号放大器的输入端为信号放大分配模块的输入端，高频信号放大器的输出端与一分四功率分配器的输入端电气连接，一分四功率分配器的四个输出端与四个高频开关二极管的一端一一对应电气连接，四个高频开关二极管的另一端为信号放大分配模块的输出端，控制端为信号放大分配模块的控制端，电视信号输入1经过高频信号放大器放大后输到功率分配器，功率分配器将信号分成四路，每路信号分别输到一个高频开关二极管。其它三个信号放大分配模块2～4与信号放大分配模块1的电路结构相同，在此不再赘述。每个信号放大分配模块接收一路卫星天线输出的电视信号，并对该路电视信号进行功率放大与功率平均分配后分离输出四路子信号，例如：信号放大分配模块1接收电视信号输入1，其四个输出端输出子信号1a～1d。
参见图3，调谐模块1采用双调谐电路，包括信号矩阵开关以及两个调谐器；信号矩阵开关采用型号为SKY13272的矩阵开关芯片，其具有四个输入端和两个输出端，信号矩阵开关的四个输入端为调谐模块的输入端，调谐器可以选用型号为STB6000、STB6110、STB6100、AV2026、AV2011、AV2012、RDA5815S等的任意一款通用调谐器芯片，其用于对输入信号进行放大、滤波、正交变频、低通滤波和IQ放大后输出IQ信号，信号矩阵开关的两个输出端与两个调谐器的输入端一一对应电气连接，调谐器的输出端为调谐模块的输出端，信号矩阵开关的控制端和调谐器的控制端为调谐模块的控制端。其它三个调谐模块2～4与调谐模块1的电路结构相同，在此不再赘述。
本实施例的四个信号放大分配模块输出的子信号分组成四组子信号集，并且每组子信号集均包含该四个信号放大分配模块输出的其中一路子信号，即信号放大分配模块1输出子信号1a～1d，信号放大分配模块2输出子信号2a～2d，信号放大分配模块3输出子信号3a～3d，信号放大分配模块4输出子信号4a～4d，其中，子信号1a、2a、3a、4a组成子信号集1，子信号1b、2b、3b、4b组成子信号集2，子信号1c、2c、3c、4c组成子信号集3，子信号1d、2d、3d、4d组成子信号集4。实施例四个调谐模块各自对应接收上述四组子信号集，即子信号集1输入调谐模块1的四个输入端，子信号集2输入调谐模块2的四个输入端，子信号集3输入调谐模块3的四个输入端，子信号集4输入调谐模块4的四个输入端。
本实施例的控制器为由型号为PLC1111、CY8C21123、STM8S103等任意一款单芯片MCU组成的接口控制器，控制器的相应端口分别与各个调谐模块的控制端口电气连接，控制器的相应端口分别与各个信号放大分配模块中开关单元的控制端口电气连接，为了简化使用和可靠管理控制各路信号的连接内部，控制器通过I2C总线实现与调谐模块和信号放大分配模块的信号连接，其中通过型号为PCF8574的I/O口扩展芯片扩展单芯片MCU的I/O口，以满足信号放大分配模块共16路输出控制的需要。控制器接收与任意一个调谐模块的输出端通信连接的接收终端发出的频道选择指令，包括所需接收的信号、信号频率和信号带宽，从而控制相应的调谐模块从接收的子信号集中选取接收终端所需的子信号，并转换成接收终端所需频率的IQ信号向接收终端输出，并且控制各个信号放大分配模块停止输出未被接收终端要求接收的子信号。
如图4所示，本实施例的矩阵接收装置中各个元件器之间的信号传输线路分别布设在一块双面PCB板B1和一块小面积的多层PCB板B2上；其中，多层PCB板B2为一块六层板，各个信号放大分配模块之间的子信号传输线路分层布设在所述多层PCB板上，使各层的子信号传输线路相互之间电磁隔离，即子信号1a～1d、子信号2a～2d和子信号3a～3d分层布设在多层PCB板B2上并且相互之间由隔离层A和接地层GND实现电磁隔离，其余的信号传输线路，其中包括子信号4a～4d布设在所述双面PCB板B1上，多层PCB板B2贴装在双面PCB板B1上。
本发明优选实施例的多路卫星数字电视信号矩阵接收方法包括以下步骤：
将本实施例的多路卫星数字电视信号矩阵接收装置连接在卫星天线与接收终端之间，该矩阵接收装置的每个输入端接收卫星天线输出的一路电视信号，该矩阵接收装置的每个输出端连接一台接收终端，其启动后按照以下步骤进行工作。
（S1）信号放大分配模块将接收到的卫星天线输出的一路电视信号进行功率放大与功率平均分配，使每一路电视信号均分离成四路子信号；
（S2）将各路电视信号分离出的子信号分组成四组子信号集，并将该四组子信号集各自对应输入到四个调谐模块中，其中每组子信号集均包含各路电视信号分离出的其中一路子信号；
（S3）对于任意一个接收终端，通过控制器接收该接收终端发出的频道选择指令，控制相应的调谐模块从接收的子信号集中选取接收终端所需的子信号，并转换成接收终端所需频率的IQ信号向接收终端输出，从而实现对输入本矩阵接收装置的四路电视信号中任意一路信号的接收。
（S4）通过控制器控制各个信号放大分配模块停止输出未被接收终端要求接收的子信号。
在本发明的实际应用中，上述卫星天线输出的一路电视信号可以是包含10.7GHz～11.7GzHz频段的水平极化和垂直极化信号以及11.7GHz～12.75GHz频段的水平极化和垂直极化信号共四路信号的卫星天线输出的完整电视信号，也可以仅包含该四路信号中任意一路信号，由于在实际的卫星电视广播中，该四路信号并非都加载有电视节目的，从而根据卫星天数输出信号的实际情况，本优选实施例的装置可以实现对最少一个、最多四个卫星的所有电视节目的接收。
本发明不局限与上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，例如，本发明的矩阵接收装置可以根据共用卫星天线和接收终端的数量，设置信号放大分配模块及其输出端、调谐模块及其输出端的数量，信号放大分配模块的输出应至少设置两路，其中，信号放大分配模块的输出端数量可通过选取不同分配数量的一分多路功率分配器实现，调谐模块的输出端数量也可以通过选取不同信号选择类型的信号矩阵开关来实现，它们的连接方式和工作原理与本发明优选实施例相同；又如，信号分配模块、调谐模块和控制器也可选用现有的功能相同的芯片器件，均落在本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种多路卫星数字电视信号矩阵接收方法，其特征在于：所述的接收方法包括：
（S1）将若干个卫星天线输出的电视信号分别通过信号放大分配模块进行功率放大与功率平均分配，使每一路所述电视信号均分离成N路子信号，其中N至少为2路；
（S2）将所述各路电视信号分离出的子信号中各取一路子信号组成N组子信号集，并将该N组子信号集各自对应输入到N个调谐模块中；
（S3）对于与任意一个所述调谐模块通信连接的接收终端，通过控制器接收该接收终端发出的频道选择指令，控制相应的调谐模块从接收的子信号集中选取接收终端所需的子信号，并转换成接收终端所需频率的IQ信号向接收终端输出。
2.根据权利要求1所述的多路卫星数字电视信号矩阵接收方法，其特征在于：所述的接收方法还包括：
（S4）通过控制器控制所述各个信号放大分配模块停止输出未被所述接收终端要求接收的子信号。
3.根据权利要求1或2所述的多路卫星数字电视信号矩阵接收方法，其特征在于：各个信号放大分配模块之间的子信号传输线路通过在多层PCB板上分层布设，使各层的子信号传输线路相互之间电磁隔离。
4.一种多路卫星数字电视信号矩阵接收装置，其特征在于：所述的接收装置包括若干个信号放大分配模块、N个调谐模块和控制器，其中N至少为2；每个所述信号放大分配模块接收一路卫星天线输出的电视信号，并对该路电视信号进行功率放大与功率平均分配后分离输出N路子信号，将所述各路电视信号分离出的子信号中各取一路子信号组成N组子信号集，并将该N组子信号集各自对应输入到N个调谐模块中；所述控制器接收与任意一个所述调谐模块的输出端通信连接的接收终端发出的频道选择指令，控制相应的调谐模块从接收的子信号集中选取接收终端所需的子信号，并转换成接收终端所需频率的IQ信号向接收终端输出。
5.根据权利要求4所述的多路卫星数字电视信号矩阵接收装置，其特征在于：所述信号放大分配模块设有用于单独控制信号放大分配模块的每个输出端工作状态的开关单元，所述控制器的相应端口分别与所述各个信号放大分配模块中开关单元的控制端口电气连接，所述控制器控制各个信号放大分配模块停止输出未被所述接收终端要求接收的子信号。
6.根据权利要求5所述的多路卫星数字电视信号矩阵接收装置，其特征在于：所述的矩阵接收装置设有四个信号放大分配模块和四个调谐模块，所述信号放大分配模块具有四个输出端，所述调谐模块具有四个输入端和两个输出端。
7.根据权利要求6所述的多路卫星数字电视信号矩阵接收装置，其特征在于：所述信号放大分配模块包括高频信号放大器、一分四功率分配器和开关单元；开关单元包括四个高频开关二极管，所述高频信号放大器的输入端为信号放大分配模块的输入端，高频信号放大器的输出端与一分四功率分配器的输入端电气连接，一分四功率分配器的四个输出端与所述四个高频开关二极管的一端一一对应电气连接，四个高频开关二极管的另一端为信号放大分配模块的输出端，控制端为信号放大分配模块的控制端。
8.根据权利要求7所述的多路卫星数字电视信号矩阵接收装置，其特征在于：所述调谐模块包括具有四个输入端和两个输出端的信号矩阵开关以及两个调谐器；所述信号矩阵开关的四个输入端为调谐模块的输入端，信号矩阵开关的两个输出端与两个调谐器的输入端一一对应电气连接，所述调谐器的输出端为调谐模块的输出端，所述信号矩阵开关的控制端和调谐器的控制端为调谐模块的控制端。
9.根据权利要求4至8任意一项所述的多路卫星数字电视信号矩阵接收装置，其特征在于：所述矩阵接收装置中各个元件器之间的信号传输线路分别布设在一块双面PCB板和一块小面积的多层PCB板上；其中，各个信号放大分配模块之间的子信号传输线路分层布设在所述多层PCB板上，使各层的子信号传输线路相互之间电磁隔离，其余的信号传输线路布设在所述双面PCB板上，所述多层PCB板贴装在双面PCB板上。
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