专利名称：用于经由卫星接收至少使用两种极化的数据的装置的制作方法
该专利申请涉及的发明与数字数据的接收和处理有关，其中该数字数据一般经由卫星传输系统从遥远的位置发射。在建筑物内接收该数据以用于随后的处理并产生视频和/或音频，该视频和/或音频将显示给建筑物内设备的用户。
一旦在建筑物内接收到数据，则该数据将由广播数据接收系统处理，在广播数据接收系统中，可以对数据进行处理以允许产生视频、音频和/或辅助数据。特别地，尽管这并不是唯一的，但是应用视频、音频和/或辅助数据可以用于产生电视节目或广播节目，并且响应用户经由接收设备做出的用户选择以产生特定的节目。
传统地，建筑物内的接收设备包括外部安装的设备和内部设备。该外部设备包括具有波导和低噪声块(LNB)的天线或“碟形天线”。外部设备通常经由电缆连接，将接收的数据传送到内部设备。用户与内部设备交互，该内部设备是广播数据接收机，并且可以产生指示用户交互的信号以允许控制和选择LNB的某些运行条件，并经由电缆将该信号发送到LNB。
数据一般从卫星或多个卫星以圆极化形式(诸如在美国)或线极化形式(诸如在多数欧洲国家)发射到外部接收设备或多个接收设备。这两种系统都是有效的，但是传统的圆极化形式的系统存在以下问题可用带宽相对有限，一般为12.2到12.7GHz，这相对于线极化形式系统中的10.7到12.7GHz。然而应当注意，该应用并不限于这些频带，并且其也用于混合的CP和LP频带。由于对可收看节目范围的需求增加，并由此在任何给定时间所需要发射的数据的水平增加，因此发现圆极化形式的系统的可用带宽不足。然而，由于当前圆极化形式的大规模使用并且大量的圆极化形式的接收设备已经安装在建筑物中，因此开始只以线极化的形式发送所有数据在商业上是不实际的，这是因为所有现存设备将不可用。
此外，尽管公知的是提供可以接收线极化或圆极化形式传输的LNB，但是公知的LNB需要在两种接收条件之间切换，两种接收条件中，一种用于接收线极化形式，一种用于接收圆极化形式。这意味着，LNB在任何时间只能接收和处理线极化形式或圆极化形式的信号中的一种。因此，这意味着连接到LNB的所有接收设备在任何给定时间必须接收相同的线极化或圆极化形式的信号，并因此只能接收以那种形式发射的发射数据的子集。当逐渐考虑到以下情况时建筑物具有多个连接到外部设备的广播数据接收机，并且接收机中的每一个是与其他接收机彼此独立运行的，从而能够区分在不同接收机上同时做出的用户选择，那么当前LNB的运行参数是不合要求的。从专利申请US2004/0029549也可以获知，存在一种可行的系统，其能够在输入端接收正交信号，然后使用同向双工器(diplexer)将频带一分为二。使用同向双工器需要接收的频带之间至少有10％的间隙，这实际上意味着，对于许多期望的用途，该专利申请的系统没有提出解决当前问题的实际方案，这是由于经常需要接收的频带在相同频带之间没有间隙。
本发明的目的是提供具有接收多于一种形式的数据信号的能力的接收设备以及提供具有接收两种或多种形式的数据信号和/或接收两个或多个频率带宽范围上的数据信号的能力的LNB，从而允许多个广播数据接收机连接以从LNB接收数据，并与其他所述设备独立运行。
在本发明的第一方面中，提供了一种用于接收设备的低噪声块，该接收设备用于在预定频率范围内的频率处接收经由卫星发射的数据信号，该接收设备包括用于同时接收和处理在预定频率范围上的至少具有两种极化形式的数据信号的电路；以及用于从数据信号产生音频和/或视频并且选择性可恢复地响应至少一个经由接收设备的用户选择的电路。
在一个实施例中，接收任意带宽，或任意带宽的组合或重叠带宽上的以圆极化形式和线极化形式的组合的数据信号。在一个实施例中，卫星上的交替转发器可以具有圆极化形式或线极化形式，其中从该卫星接收数据信号，并且数据信号可以被当前的设备接收。
在一个实施例中，LNB设置有一系列的中频(IF)数据输出口，其中接收的数据信号从这些数据输出口传送到广播数据接收机(BDR)以响应于经由BDR的用户选择。
一般地，输出口中的每一个是独立可控的，使得每个输出口可连接到BDR，并且每个BDR可以从各自的LNB输出口接收数据，响应于特定的BDR运行条件来确定该数据。根据本发明，每个BDR可以响应于经由该BDR做出的用户选择来接收数据，并且由于本发明的LNB能够同时接收和处理不同带宽和/或不同极化形式的数据，因此可用的数据或节目选择范围不会受到连接到该LNB的其他输出口的其他BDR运行条件的影响或作用，使得所有数据对连接到该LNB的BDR中的每一个总是可用的。
一般地，在使用线极化和圆极化处理电路的LNB中，对数据信号进行处理，而不管该数据信号是来自不同的频率范围和/或具有线极化形式还是圆极化形式。
如果接收的数据信号包括一些具有线极化形式的数据信号和一些具有圆极化形式的数据信号，那么通过用户选择的特定节目来确定BDR随后使用的数据，并且已经将用于该节目的那种形式的数据发送到BDR。例如，如果选择的电视节目的频道从经由具有圆极化形式的数据信号所承载的数据产生，那么选择由LNB中的圆极化处理电路所处理的数据信号块，并将该信号块发送到BDR以用于产生所选择的电视节目的视频和音频。
一般地，所有接收的数据都被处理，但是在每一时刻，每个BDR只使用特定比例的这些所有接收数据。
一般地，对于每组被发射的具有圆极化的数据信号来讲，该LNB包括混合电路(hybrid)。
在一个实施例中，数据信号通过波导和波导探针，其用于将接收的数据信号分成两个数据通路，在圆极化的情况下，这两个数据通路具有90°的相差。优选地，来自每个数据探针的数据然后通过相位和幅值均衡的第一和/或第二级放大器，然后将该其分为两条数据线路第一线路，其将数据传递到混合电路，以及继续传递到另一LNA级，对于以圆极化形式的数据来讲，该另一LNA级作用以重组数据信号；以及第二线路，其允许具有线极化形式的数据正确通过。于是，对于每条数据通路来讲，数据通过圆极化形式的处理线路和线极化形式的处理线路。在每条线路中，如果数据具有混合的线极化和圆极化，那么一些数据将被正确处理，而一些则不能。例如，线极化形式的数据不能被圆极化数据处理线路有意义地处理，反之亦然，但是在线路的末端，确保已经以两种处理形式中的一种对所有数据进行了正确处理，并由此所有数据对于随后的处理都是可用的，以允许产生音频和/或视频。
一般地，LNB包括连接到输出口中的每一个的开关构件，以允许响应用户选择从恰当的数据处理线路访问恰当的数据。
在一个实施例中，以块形式向BDR提供数据，每个块包括接收的数据组中的所有数据，即以特定频率的数据或者具有特定极化的数据，并且所选择的特定数据块是包括实现产生经由BDR的用户选择的数据所需要的数据。
在本发明的一个实施例中，使用的电路包括正交放置的探针。优选地，在微波传输带上的探针的输出端，保持探针在整个运行的频带上的相位匹配。由于该原因，探针需要正交放置并且位于波导中的同一平面。这样能够防止波导中频率变化相位误差，或者将其减小到可接受的水平，并可以防止在微波传输带上传播不能被校正的波导中的频率变化相位误差。
一般地，LNB包括馈电喇叭，其设计为允许在没有任何差分相移的情况下，在整个频带上保持90度的CP相差。
在一个优选实施例中，使用3dB的分配器(splitter)来确定数据线路，并且结果没有理由限制设计的频带。
由于本发明，系统可以接收并处理同一频带中的混合CP和LP信号，即交替的卫星转发器可以用在CP或LP极化上。
尽管已经参照一个功率分配器进行了说明，但是应当理解的是，该设备可以包括一个以上的功率分配器以及可以与一个以上的功率分配器运行，使得功率一般可以在Wilkinson节点处分成两条或者多条路径。
在当前的设备中，不必使用同向双工器，并因此没有必要如现有技术的情况一样，在运行的频带之间提供间隙。
在一个实施例中，该设备用于接收11.7-12.2Ghz频率处的线极化(LP)形式的数据，以及接收12.2Ghz-12.7Ghz处的圆极化(CP)形式的数据。
在优选实施例中，设置在数据通路的分路之前的该设备的放大器级是相位和幅值相匹配的，以便对于将被正确处理的CP信号来讲，保持90度的相差和幅值均衡。
在本发明的另一方面中，提供一种用于数据信号的接收设备，该数据信号在预定频率范围内的频率处经由卫星发射，所述接收设备包括LNB，其在频率范围内同时接收和处理数据信号，并且其中所述数据信号至少来自两种极化形式，并且所述数据通过LNB处理，且在任何给定时间可用于选择，以产生音频和/或视频从而响应于至少一个经由接收设备的用户选择。
现在参照附图，说明本发明的具体实施例，其中
图1示意性地说明了建筑物内并且以某种布置形式提供的接收设备，且该发明非常适于布置形式；图2说明了LNB中的数据电路的第一实施例；以及图3说明了LNB中的数据电路的第二实施例。
首先参照图1，其说明了建筑物2内根据本发明的接收设备。该设备包括安装在建筑物外部的天线4，且该天线4包括被提供作为其中部件的LNB 6。提供并设置天线和LNB以接收数据，该数据从一个或一系列播放设备发射并经由卫星发射到每个建筑物，从而由每个所述建筑物处的天线和LNB接收。该LNB经由同轴电缆8连接到设置在建筑物内的一系列广播数据接收机(BDR)10、12、14，其一般在如所显示的不同房间中。设置的每个BDR用于用户交互，使得用户可以操作每个BDR而与其他BDR无关，从而选择特定的电视节目。当用户选择指定特定的节目后，信号从BDR发送到LNB，以允许为了所选择的节目，而将所需数据所在的数据或数据块提供给BDR，以用于处理和产生视频和/或音频，从而使产生的节目提供给用户，一般经由所连接的电视16提供给用户。
现在参照图2和3，其说明了设置在根据本发明的LNB中的数据电路的两个实施例，且接收的数据沿该数据电路通过。
在每幅图中，为了便于参考，公共的元件用相同的数字注释。
接收的数据沿箭头20的方向进入LNB，将数据在点22分成两条具有90度相差的数据通路24、26。应当理解，所有接收的数据以相同方式对待，并且沿如波导探针22所限定的两条数据通路24、26通过。
然后，每条数据通路24、26中的数据通过各自的第一级(和/或第二级)低噪声放大器(LNA)对28、30。该LNA对28、30是相位和幅值均衡的。
然后，各自利用Wilkinson功率分配器36、38将每条数据通路24、26分别分成两条数据线路32a和32b以及34a和34b。
建立两条数据线路32a和34a以允许正确处理线极化形式的数据。建立两条线路32b和34b以允许正确处理圆极化形式的数据，两条线路32b和34b设置有3dB的混合电路40，并且每条线路分别设置有第二级LNA对42、44的其中之一。每条线路32a、32b、34a、34b设置有混频器46和中频放大器48，在此经由开关控制装置访问和选择数据，其中开关控制装置将随后介绍。
这样，沿每条数据通路24、26通过相同的接收数据，并且该数据可以是圆极化形式和线极化形式。该LNA用于对数据进行有意义地放大，以实现对数据进行精确处理，并且同样重要的是，数据通路和线路都是对称的，从而确保数据中的最小误差，并因此确保数据对于随后的处理是可接受的并在容许误差参数的范围内。
为了该示例，该数据是圆极化和线极化形式，且现在描述数据沿数据通路24通过，一旦该数据已经通过LNA 28，则将其分成两条线路32a和32b。沿线路32a通过的数据被当作全部是线极化形式来处理，因此线极化形式的数据将被正确处理，而不是线极化形式的数据则不能被正确处理。在线路32b中，数据被当作全部是圆极化来处理，那么在这种情况下，圆极化的数据被正确处理，而线极化形式的数据则不能被正确处理。
这在数据线路34a和34b中重复，使得来自数据通路32a和34a的输出端的线极化形式的数据是可用的，并且来自线路32b和34b的输出端的圆极化的数据是可用的。当圆极化数据分量沿线路32b和34b通过时，它们由3dB的混合电路中的抵消而分离。
当在电路中提供双处理路线时，每条数据通路中提供的双处理线路和两条数据通路和线路元件对称允许同时处理和提供数据，无论该数据是圆极化形式还是线极化形式和/或无论该数据在不同的预定频率范围内是相同的形式还是不同的形式。
因此，在任何给定的瞬时，所有恰当形式的数据都可经由图2中的开关控制装置50和图3中的开关控制装置53选择。
在图2中，开关是四选一开关，这意味着存在一个可以连接到一个BDR的IF输出端54。因此，在该布置中，在特定电视节目的BDR处，表示用户选择的信号发送到开关50。该信号允许识别该特定电视节目所需数据的位置，并且开关访问数据通路的输出端，其中所需的圆极化形式或线极化形式的数据或数据块位于该输出端。然后，识别出的数据通过开关50、经由输出端54引向BDR，然后该BDR处理数据以产生所选择的电视节目的视频和/或音频。
在图3中，开关52是4选4开关，这意味着它具有四个IF输出端56、58、60、62。这些IF输出端中的每一个都可连接到BDR，并且每个都允许独立于其他输出端向各个BDR提供数据。
这样，例如，如果对连接到IF输出端56的BDR进行控制，用以从已经接收的圆极化形式的数据产生用户选择的电视节目，那么已经经由通路32b和34b处理的数据是可用的，并且来自恰当数据通路输出端的数据或数据块被引向IF输出端56。如果同时对连接到IF输出端60的BDR进行控制，用以从已经接收的线极化形式的数据产生用户选择的节目，那么该数据已经经由通路32a和32b正确处理，且因此同样是可用的，并因此将所需的数据或数据块引向IF输出端60。
在此处具体说明并且特别是关于输出布置的可选实施例中，通过在输出端使用同向双工器，可以将每个到输出口的IF数据通路组合为单个或多个输出端的任意组合。在该布置中，不必提供图中所述的开关布置。
因此，根据本发明，提供了一种LNB和处理设备，其允许同时接收、处理和利用以线极化形式和圆极化形式发射的数据，由此允许更大频率带宽上的数据对于选择是可用的，以及用于实现同时对不同极化形式的数据进行选择和处理。因此这意味着，现在具有下述实际的可形性，即允许圆极化形式的数据在现有带宽上继续广播，并且允许线极化形式的数据在相同的地理区域和更大频率带宽上附加广播，因此，增大了被发射的数据，并且增大了可用的用户选择，以及确保在所有时间并且立即响应用户选择，接收、处理以及利用线极化和圆极化形式的数据。
权利要求
1.一种用于接收设备的低噪声块，该接收设备用于在预定频率范围内的频率处接收经由卫星发射的数据信号，所述接收设备包括用于同时接收和处理在所述预定频率范围内的至少具有两种极化形式的数据信号的电路；以及用于从数据信号产生音频和/或视频并且选择性可恢复地响应至少一个经由接收设备的用户选择的电路。
2.权利要求1所述的低噪声块，其中接收在所述预定频率范围内的任何带宽、任何带宽的组合或重叠带宽上的以圆极化形式和线极化形式的组合的数据信号。
3.权利要求2所述的低噪声块，其中卫星上的交替转发器分别具有圆极化形式或线极化形式，其中从所述卫星接收数据信号。
4.权利要求3所述的低噪声块，其中所述低噪声块还包括多个中频(IF)数据输出口，每个数据输出口用于响应经由广播数据接收机的用户选择，将接收的数据信号输出到所述广播数据接收机。
5.权利要求4所述的低噪声块，其中所述数据输出口中的每一个是独立可控的，以将接收的数据信号选择性地输出到所连接的广播数据接收机，响应于每个特定广播数据接收机的运行条件，确定所输出的数据信号。
6.权利要求5所述的低噪声块，其中每个广播数据接收机用于响应经由该广播数据接收机做出的用户选择来接收数据，并且其中可用的数据或可用的节目选择范围不会受到连接到所述低噪声块的其他数据输出口的其他广播数据接收机的运行条件的影响。
7.权利要求6所述的低噪声块，还包括线极化处理电路，用于处理具有线极化形式的数据信号；以及圆极化处理电路，用于处理具有圆极化形式的数据信号。
8.权利要求7所述的低噪声块，其中所接收的数据信号包括具有线极化形式的数据信号和具有圆极化形式的数据信号，并且所述低噪声块还基于特定节目的用户选择和已经发送的该节目的数据形式，向广播数据接收机输出数据。
9.权利要求6所述的低噪声块，其中所述低噪声块还包括波导，用于将所接收的数据信号分为第一数据通路和第二数据通路。
10.权利要求9所述的低噪声块，还包括用于每条数据通路的放大器电路，其是相位和幅值均衡的，并且用于放大相应的数据信号；用于每条数据通路的分路器电路，用于将数据信号分为第一和第二数据线路，其中所述第一数据线路用于重组圆极化形式的数据信号的数据信号，以及其中所述第二数据线路用于通过线极化形式的数据信号。
11.权利要求9所述的低噪声块，其中所述每条数据通路的放大器电路是相位和幅值相匹配的，从而保持圆极化形式的数据信号的90°相差和幅值均衡。
12.权利要求11所述的低噪声块，还包括开关电路，连接到数据输出口的每一个并且从所选择的数据处理线路访问数据以响应于用户选择。
13.权利要求12所述的低噪声块，其中提供给广播数据接收机的数据信号以块形式提供，每个块包括接收的数据组中的数据，该数据组包括特定频率的数据或具有特定极化的数据，并且所选择的数据块包括实现产生用于经由所述广播数据接收机的用户选择的数据所需要的数据。
14.权利要求9所述的低噪声块，其中所述波导包括关于彼此正交放置的探针。
15.权利要求14所述的低噪声块，其中所述波导用于在整个运行的频带上保持相位匹配。
16.权利要求15所述的低噪声块，还包括馈电喇叭，用于在基本没有差分相移的情况下，在整个运行的频带上保持90°的圆极化相差。
17.权利要求15所述的低噪声块，其中所述分配器电路包括3dB分配器。
18.权利要求15所述的低噪声块，其中所述分配器电路用于将所述数据信号分成多条数据线路。
19.权利要求15所述的低噪声块，其中在运行的频带间没有间隙。
20.权利要求15所述的低噪声块，其中第一接收数据信号处于11.7-12.2GHz，且为线极化(LP)形式，并且第二接收数据信号处于12.2-12.7GHz，且为圆极化(CP)形式。
21.用于数据信号的接收设备，其中该数据信号在预定频率范围内的频率处经由卫星发送，所述接收设备包括低噪声块(LNB)，其在所述频率范围上同时接收和处理数据信号，并且其中所述数据信号至少是来自两种极化形式，并且所述数据经由LNB处理，并在任何给定时间对于选择是可用的，从而响应至少一个经由所述接收设备的用户选择，产生音频和/或视频。
全文摘要
提供一种设备，其允许同时接收、处理以及利用数字数据，该数字数据既以线极化形式又以圆极化形式发射，由此允许更大频率带宽上的数据对于选择是可用的，以及实现同时选择和处理不同极化形式的数据。因此，这意味着现在具有下述实际的可形性，即允许圆极化形式的数据在现有带宽上继续广播，以及允许线极化形式的数据在相同的地理区域和更大频率带宽上附加广播，因此，增大了被发射和接收的数据量，并且增大了可用的用户选择，并且确保可以接收、处理以及利用线极化和圆极化形式的数据以立即响应用户选择。
文档编号H04N7/20GK101015146SQ200580023296
公开日2007年8月8日 申请日期2005年5月11日 优先权日2004年5月11日
发明者加里·帕特里克·斯塔福德, 戴维·杰拉尔德·史密斯, 雅克·迪特龙, 吉劳诺·贝雷塔 申请人:英瓦科姆有限公司, 奥泰尔萨特股份公司, 奥泰尔萨特公司