用于衛星DBS調諧器的數字濾波器設計與仿真

摘要：為防止陸地UHF頻道的信號到達衛星DBS調諧器并降低其靈敏度，在機頂盒的輸入端需要使用高通濾波器。在分析衛星電視信號和陸地信號的基礎上，給出了適合衛星DBS調制器的濾波器的性能指標；應用Matlab中的FDATool，設計出了符合指標要求的的IIR高通濾波器，給出了幅頻和相頻響應曲線。仿真結果表明，設計結果的各項性能指標達到要求，且設計過程簡便易行。
關鍵詞：衛星DBS調諧器；數字濾波器；FDATool；Simulink仿真

0 引言
目前，衛星電視擁有多種節目，但它通常不包含郊區和許多城市地區的本地頻道。衛星電視用戶將當地陸地電視節目信號與衛星信號結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可能具有高強度的陸地電視信號，或者他們使用的可能是高增益的Yagi天線。即使衛星電視和陸地電視信號沒有合并，仍然可能有其他的強干擾。衛星碟形天線具有很強的方向性，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，再加上陸地電視廣播，它們都可以找到從衛星饋線進入機頂盒的通道。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(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耦合到碟形天線上去。在連接至機頂盒的組合頻帶饋送電纜中，衛星DBS頻段為950～2 150 MHz，而陸地電視頻段為54～860 MHz。在機頂盒的輸入端需要有高通濾波器防止UHF信道的信號到達衛星DBS調諧器并降低其靈敏度。

1 數字濾波器的設計
FDATool(Filter Design ＆ Analysis Tool)是Matlab信號處理工具箱專用的濾波器設計分析工具，操作簡單、靈活，可以采用多種方法設計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。

由于衛星信號頻帶非常寬，選擇高通濾波器。本例選擇設計IIR，要求是把54～860 MHz頻段的信號衰減20 dB，而對通過的衛星L頻段信號(950～2 150 MHz)的插入損耗不超過0．7 dB。陸地信號頻帶上邊界(860 MHz)距離衛星信號頻帶的下邊界(950 MHz)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，在階數選擇上選最小階。
如圖1所示，將上述濾波器的性能指標在FDATool界面勾選并填寫。設置完以后點擊窗口下方的Design Filter，在窗口上方就會看到所設計濾波器的幅頻、相頻響應如圖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、組延遲、脈沖響應、階躍響應、零極點配置等。設計完成后將結果保存為ellipitc．fda文件。