一种用于直播卫星电视接收系统的LNB模块及相应的PIFA
天线
技术领域
本发明涉及一种用于直播卫星电视接收系统的LNB模块及相应的PIFA天线。
背景技术
全球定位卫星系统(GlobalPositioningSystem,GPS)是利用卫星为用户提供定位、导航、测绘、监测、授时服务。卫星定位具有全时空、全天侯、高精度、连续实时提供导航、定位和授时的特点,因此在经济发展、社会建设及管理、科学研究、灾害评估及防控以及军事领域起着至关重要的作用,关系国防安全和人们生活的方方面面。目前全球有四大全球定位卫星系统(GNSS):美国的GPS(GlobalPositioningSystem)、俄罗斯的GLONASS(GlobalNavigationSatelliteSystem)、欧洲的Galileo和中国的北斗COMPASS。在民用导航方面,四大导航系统的工作频段为:美国GPS的L1(1575.42±1.023MHz)、俄罗斯GLONASS的G1(1602±0.5625MHz)、欧洲Galileo的E1(1561.098±2.046MHz)和中国北斗二代的B1(1561.098±2.046MHz)频段。由于这些系统的卫星分布在不同的轨道平面,对每一个用户而言,单个导航系统的卫星在空间的分布有限,定位服务的精确度、安全性、可靠性和可用性无法得到保障;因政治、军事的需要,卫星系统的主控方还可能暂停服务或提供错误信息;未来的卫星定位导航必将是多模式兼容,多系统联合定位,多个导航系统的卫星形成互补和相互验证,能够增加可见卫星的数量,提高定位的精度、可靠性和安全性。特别是在城市峡谷、密林深处等信号受到严重遮挡的情况下优势很明显,卫星定位接收机向着多模兼容的方向发展。
随着信息技术的发展,直播星电视高频头产品在农村区域得到极大的推广,但由于市场山寨机,黑盒子越来越多,甚至更有国家招标的盒子被拿到城市使用,冲击当地有线数字机顶盒的市场,给市场和管理造成混乱。因而广电总局推出了北斗直播卫星电视高频头的产品,其最终目的是向广电户户通用户提供满足其技术需求的、稳定的、高质量的产品且要成本低,给客户提供满意产品和服务。
天线位于卫星定位系统的前端,主要功能是用于接收卫星定位信号,其性能的优劣在一定程度上决定着卫星定位系统的性能。如今的定位天线不仅要满足用户对接收卫星定位信号质量的要求,还要符合定位终端体积小型化的要求,因此天线尽可能占用较小的空间体积,同时保证较好的天线性能。目前在国家新闻出版广电总局(简称广电总局)科技司的统一部署下,户户通准备采用北斗定位方式,全面替代GPRS定位。即北斗二代与GPS结合的频段再与LNB组合在一起通过一根同轴线缆传输,接入到数字卫星接收机中供用户使用。其中北斗频点是主信号,GPS频点在直播星电视高频头产品起检测及校准北斗的作用。
目前应用的定位天线主要采用陶瓷天线,它有较明显的优缺点。陶瓷天线为窄带天线、低回波损耗、偏振方式为圆极化、制造成本高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而采用的一种低成本、制作工艺简单的应用于直播卫星电视高频头上的LNB模块及相应的PIFA天线。
为了实现本发明,本发明提供一种用于直播卫星电视接收系统的LNB模块,所述LNB模块包括,LNB电路;定位卫星信号接收天线及定位卫星信号接收电路(9,10);所述定位卫星信号接收天线为PIFA天线,所述PIFA天线包括天线振子及短路环路径,所述短路环路径包括馈线馈电点及短路环接地点。
更进一步,所述LNB电路和所述PIFA天线焊接在同一RF PCB上。
更进一步,所述LNB电路和所述PIFA天线焊接在所述RF PCB的正面,所述定位卫星信号接收电路(9,10)焊接在所述RF PCB的背面。
更进一步,所述天线振子为多边形平面。
更进一步,所述LNB模块还包括,设置于所述RF PCB正面的金属框架(15),所述金属框架(15)包括Spacer平面及隔离所述PIFA天线和所述LNB电路的肋条(16)。
更进一步,所述LNB模块还包括,所述PIFA天线四周与所述肋条(16)保持一定的间距,所述天线振子高出所述Spacer平面一定的距离。
更进一步,所述RF PCB上设置有与所述天线振子相适应的金属反射面,以及隔离所述LNB电路和所述PIFA天线的环路地(13)。
更进一步,所述定位卫星信号接收电路用于接收北斗定位卫星信号。
更进一步,所述LNB模块还包括F头,所述F头与所述PIFA天线分别位于所述LNB模块径向相对的两侧。
本发明还提供一种用于直播卫星电视接收系统的LNB模块的PIFA天线,所述PIFA天线用于定位卫星信号,所述PIFA天线包括天线振子和短路环路径,所述短路环路径包括馈线馈电点及短路环接地点,所述天线振子为多边形平面。
更进一步,所述天线振子与所述短路环路径一体化垂直连接。
更进一步,所述PIFA天线还包括振子支撑架(5,8),所述振子支撑架(5,8)与所述天线振子一体化垂直连接。
更进一步,所述PIFA天线(20)总长度为25.0mm左右,总高度为6.0mm左右,总宽度为7.0mm左右;所述天线振子(1)的厚度0.5mm左右,所述天线振子(1)的多边形平面的倒角(18,19)的度数为45°,所述倒角(18,19)边长为5.0mm左右;所述馈线馈电点(2)与所述短路环接地点(3)之间的距离为2.5mm左右。
采用本发明的技术方案后,可以提供一种低成本、制作工艺简单的PIFA天线,其应用于直播卫星电视高频头上的LNB模块后,也能大大降低产品成本,简化制造工艺,适应国内北斗定位以及直播卫星电视定位应用的需求。
附图说明
图1是应用于北斗直播卫星高频头产品上的PIFA天线的俯视示意图;
图2是应用于北斗直播卫星高频头产品上的PIFA天线的正视示意图;
图3是应用PIFA天线20于北斗直播卫星高频头上的RF PCB背面电路图;
图4是应用PIFA天线20于北斗直播卫星高频头上的RF PCB正面电路中的实物前方位照片;
图5是应用PIFA天线20于北斗直播卫星高频头上的RF PCB正面电路中实物的后方位照片;
图6是应用于北斗直播卫星高频头产品上的PIFA天线在LNB电路中外围金属框架Spacer(间隔柱)实物正面图;
图7是应用于北斗直播卫星高频头产品上的PIFA天线在LNB电路中外围金属框架Spacer(间隔柱)实物反面图;
图8是应用于北斗直播卫星高频头产品上的PIFA天线与LNB电路组合之后装配外围所有金属框架实物图;
图9是图8所示实物的背面图;
图10为上述较优实施例的PIFA天线驻波图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以北斗直播卫星电视高频头作为本发明的实施例。
图1是应用于北斗直播卫星高频头产品上的PIFA天线20的俯视示意图,PIFA天线20包括天线振子1、振子支撑架5和8,以及短路环路径4。本发明的天线振子1为多边形平面臂。
图2是应用于北斗直播卫星高频头产品上的PIFA天线20的正视示意图,它包括天线振子1、振子支撑架5和振子支撑架8,短路环路径4,短路环路径4包括馈线馈电点2及短路环接地点3。
多边形PIFA天线振子1的长度为谐振频率的四分之一波长,天线振子1长度与天线的工作频率相匹配,目前北斗的工作频率为1561MHz。天线短路环4的尺寸与天线的阻抗相匹配,且天线的阻抗为50欧姆。放大电路及元件位于RF PCB的背面,短路环接地点3设在RFPCB的正面。
图3是应用PIFA天线20于北斗直播卫星高频头上的RF PCB背面电路示意图,它包括天线振子1背面区域71,振子支撑架5在电路中的焊接点51和振子支撑架8在电路中的焊接点81,馈线馈电点2在电路中的焊接点21,短路环接地点3在电路中的焊接点31,馈线馈电点2输出的匹配电路9,有源放大电路及元件10及RF PCB 11。放大电路及元件10位于RF PCB11的背面,短路环接地点3设在RF PCB 11的正面。
图4是应用PIFA天线20于北斗直播卫星高频头上的RF PCB正面电路中的实物前方位照片,它包括天线振子1及其所在区域7,馈线馈电点2在电路中的焊接点21,短路环接地点3在电路中的焊接点31,金属反射面12,LNB电路14及RF PCB 11,以及隔离LNB电路14和PIFA天线20的环路地13。
图5是应用PIFA天线20于北斗直播卫星高频头上的RF PCB正面电路中实物的后方位照片,它包括天线振子1及其所在区域7,振子支撑架5及振子支撑架8,金属反射面12,以及隔离LNB电路14和PIFA天线20的环路地13,LNB电路14及RF PCB 11。其中,馈线馈电点2与背面的匹配电路9相连接,短路环接地点3和馈线馈电点2与匹配电路9相连接,振子支撑架5、振子支撑架8以及天线短路环路径4与金属反射面12是相互垂直的,天线振子1与RF PCB14面平行,天线振子1与短路环路径4一体化垂直连接,振子支撑架5和振子支撑架8与短路环路径4一体化垂直连接。
图6是应用于北斗直播卫星高频头产品上的PIFA天线在LNB电路中外围金属框架Spacer(间隔柱)25实物正面图,它包括Spacer平面15,Spacer 25中隔离PIFA天线1和LNB电路的肋条16。
图7是应用于北斗直播卫星高频头产品上的PIFA天线在LNB电路中外围金属框架Spacer(间隔柱)25实物反面图,可以看到Spacer 25中用于隔离PIFA天线1和LNB电路的肋条16。
图8是应用于北斗直播卫星高频头产品上的PIFA天线与LNB电路组合之后装配外围所有金属框架实物图,它包括Spacer 25,Spacer平面15,天线振子1,天线下盖17。天线振子1四周与Spacer肋条16有一定的安全间距,一般为0.5mm及以上。天线振子1要高出Spacer平面15一定的距离,一般为1mm及以上。
图9是图8所示实物的背面图,它包括天线下盖17,F头26。F头26用于外接同轴电缆,将合成后的卫星电视信号及卫星定位信号输出到机顶盒。
下面,对本发明的较优实施例进行说明。在本发明中,应用于北斗直播卫星电视高频头上的RF PCB 11的尺寸为55*25,位于其上的PIFA天线的尺寸为:PF天线20总长度为25.0mm左右,总高度为6.0mm左右,总宽度为7.0mm左右;天线振子1的厚度0.5mm左右,天线振子1的多边形平面的倒角18及倒角19的度数为45°,倒角边长为5.0mm左右;馈线馈电点2与短路环接地点3之间的距离为2.5mm左右,天线四周距离Spacer肋条16约0.5mm左右,天线振子1的多边形平面高出Spacer平面约1mm左右。
图10为上述较优实施例的PIFA天线驻波图。该PIFA天线装配为图7所示,但未连接有源放大电路。经测试,在1541~1581MHz范围内,驻波小于2.0,带宽达40MHz,效果良好。
此外,需要指出的是,本发明的天线振子1为多边形平面臂,除了图中所示的形状外,还可以是菱形、正六边形、等等,本发明的较优实施例不应视作对本发明的限制。
此外,本发明的技术方案不仅可以用于北斗定位的LNB模块,还可以用于GPS、Galileo、以及Glonass等卫星定位,或者双模、多模卫星定位。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。