衛(wèi)星電視技術(shù)的專利分析

陳榮華，朱永全，趙梅芳

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局 專利審查協(xié)作北京中心，北京 100190）

衛(wèi)星電視直播（Direct to Home，DTH），又稱直播衛(wèi)星電視（Direct Broadcasting Satellite，DBS）。衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)通常由正饋C波段或偏饋Ku波段拋物面天線、饋源、C/Ku高頻頭、數(shù)字衛(wèi)星電視接收器和電視機(jī)組成，用以接收C或Ku波段的衛(wèi)星電視節(jié)目[1-3]。本文就衛(wèi)星電視技術(shù)有關(guān)的專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，介紹該領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)的現(xiàn)狀，分析今后專利技術(shù)的發(fā)展趨勢。

1 衛(wèi)星電視技術(shù)概述

衛(wèi)星電視直播常用的方式是下面兩種：1）分配式衛(wèi)星電視直播，通過普通通信衛(wèi)星（一般在C波段）將節(jié)目信號中斷到各地方電視臺(tái)、有線電視網(wǎng)或閉路電視系統(tǒng)的前端后，才進(jìn)入千家萬戶；2）衛(wèi)星電視直播中間到戶（DTH），用戶在家中利用一個(gè)相當(dāng)小的碟形天線，直接接收直播到戶的衛(wèi)星節(jié)目。天線，主要采用拋物面天線，根據(jù)拋物面天線的構(gòu)造特點(diǎn)可知，與拋物面天線口徑方位相同的衛(wèi)星發(fā)出的電磁波可通過反射在拋物面天線形成焦點(diǎn)，通過在焦點(diǎn)處設(shè)置饋源、高頻頭，高頻頭就可以接收到衛(wèi)星波束信號；饋源是指在拋物面天線的焦點(diǎn)設(shè)置的一個(gè)可聚集衛(wèi)星波束信號能的喇叭形導(dǎo)波口，起到了為高頻頭饋送衛(wèi)星電磁波能量之“源”的作用，饋源分為高效饋源和普通饋源，高效饋源多波紋環(huán)狀結(jié)構(gòu)能夠聚集更強(qiáng)的電磁波束能量；高頻頭的作用是把接收到的C波段、Ku波段的衛(wèi)星波束信號進(jìn)行降頻處理后輸出變頻后的中頻信號送給衛(wèi)星電視接收機(jī)，因此高頻頭又稱作降頻器、變頻器；數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)，不管C或Ku的衛(wèi)星波束信號，由相應(yīng)的天線實(shí)現(xiàn)波束的聚集、通過高頻頭完成降頻處理后，都要把統(tǒng)一處理輸出的信號送入數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)，所以數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)沒有C、Ku波段之分，而是C/Ku兼容處理，將高頻頭輸出的中頻信號解調(diào)還原成為具有標(biāo)準(zhǔn)接口電平的電視視頻和伴音信號，輸出到電視接收機(jī)。

目前，在中國的專利申請中，衛(wèi)星電視直播應(yīng)用中的衛(wèi)星電視天線、饋源、C/Ku高頻頭、數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)都有所涉及，且申請量在逐年增加，專利的側(cè)重點(diǎn)也是多種多樣的。

2 衛(wèi)星電視直播專利技術(shù)的總體分析

2.1 在中國申請的專利數(shù)量逐年變化情況

本文采用的專利數(shù)據(jù)庫采用中國專利文摘數(shù)據(jù)庫CPRSABS，該數(shù)據(jù)庫收錄了1985年至今中國所有的專利文摘信息。主要采用關(guān)鍵詞對衛(wèi)星電視接收技術(shù)進(jìn)行檢索，選用了衛(wèi)星電視、衛(wèi)星廣播、天線、饋源、高頻頭、降頻器、變頻器、調(diào)諧器、波束、場強(qiáng)、誤碼率、極化、增益、效率、噪聲系數(shù)、噪聲溫度、頻率穩(wěn)定性、幅頻特性、信道編碼、功率分配等關(guān)鍵詞，獲得已經(jīng)公開的相關(guān)專利申請624篇，統(tǒng)計(jì)其申請量隨年代變化的情況如圖1所示。

從圖1可以看出，衛(wèi)星電視領(lǐng)域的專利申請量總體上呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，其中2009—2010年是申請高峰，尤其是2009年為60件，是1991年申請量的5倍，衛(wèi)星電視處于迅速發(fā)展時(shí)期。2004—2011年，申請量基本上穩(wěn)定在40～50件/年左右。

2.2 專利申請類型變化

對衛(wèi)星電視領(lǐng)域的專利類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，1985—1999年間，相關(guān)申請177件，其中發(fā)明專利申請99件，占55%左右；實(shí)用新型專利申請78件，占45%左右。2000—2011的相關(guān)申請447件，其中發(fā)明專利申請291件，占65%左右；實(shí)用新型專利申請156件，占35%左右。專利類型和數(shù)量的變化如圖2所示。

從圖2可以看出，發(fā)明專利申請量明顯多于實(shí)用新型專利申請量，該領(lǐng)域技術(shù)水平和創(chuàng)新水平更高的發(fā)明申請始終占據(jù)優(yōu)勢。

2.3 在中國申請專利的申請人國別分布狀況

對提交的申請人所屬國家進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在上述624件專利申請中，中國大陸申請人451件，日本申請人101件，其他國家和地區(qū)申請人132件，其中實(shí)用新型基本上是由中國大陸申請人提出的，圖3示出了發(fā)明申請人國別的分布百分比。

從圖3可以看出，中國大陸申請人占66%；其次是日本申請人占15，這與我國對衛(wèi)星電視技術(shù)的需求迅猛增加密不可分，據(jù)歐洲咨詢公司在北京舉辦的中國衛(wèi)星應(yīng)用大會(huì)2010上發(fā)表的對世界衛(wèi)星通信市場的統(tǒng)計(jì)，截止到2009年年底，全世界范圍內(nèi)有超過6000個(gè)商業(yè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器在使用，其中將近3000個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器用于衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播，因?yàn)槭澜缃?jīng)濟(jì)不景氣，衛(wèi)星直播平臺(tái)數(shù)量增長有所減緩，但是預(yù)計(jì)中國家用衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播使用率將逐步提高，衛(wèi)星電視技術(shù)的需求強(qiáng)有力地推動(dòng)著我國申請人注重技術(shù)創(chuàng)新、注重保護(hù)發(fā)明創(chuàng)造、增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力。

2.4 衛(wèi)星電視中各主要單元的專利申請情況

在上述以衛(wèi)星電視、衛(wèi)星廣播為主題的624篇專利申請中，其中涉及天線的為247篇，占64%左右；涉及饋源的50篇，占13%左右；涉及高頻頭的為117篇，占30%左右。圖4示出了上述3個(gè)單元的申請情況示意圖。

從圖4可以看出，對衛(wèi)星接收天線的申請量多些，通常天線和饋源的改進(jìn)是一起進(jìn)行的，尤其是近幾年車載衛(wèi)星電視接收天線、船用衛(wèi)星電視接收天線、遙控式衛(wèi)星電視接收天線、折疊式衛(wèi)星電視接收天線等應(yīng)用，增加了有關(guān)天線的專利申請量，今后移動(dòng)、微型等天線的專利申請量仍處于上升趨勢。

3 衛(wèi)星電視接收技術(shù)主要申請人的專利特點(diǎn)

上文已經(jīng)介紹了衛(wèi)星電視接收技術(shù)以及該技術(shù)在中國的專利申請情況，下面就主要申請人的專利申請情況進(jìn)行簡要介紹和分析。

在上述386篇涉及衛(wèi)星電視專利申請中，申請量較大的前5名依次排名為夏普公司、索尼公司、中國電子科技集團(tuán)第五十四研究所、上海樂金、株式會(huì)社東芝，如表1所示。

表1 衛(wèi)星電視接收技術(shù)申請人申請量統(tǒng)計(jì)

下面將就其中幾家公司近幾年來的相關(guān)專利申請情況，分析其專利申請?zhí)攸c(diǎn)。

3.1 夏普公司

夏普公司在中國的有關(guān)衛(wèi)星電視專利申請33件，居首位，這表明該公司重視在中國的衛(wèi)星電視市場。在33件申請中，2002年1件，2003年6件，2004年3件，2005年6件，2006年4件，2009年4件，從上述數(shù)據(jù)可以看出，夏普公司在中國專利申請呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢，由此也看出夏普公司在衛(wèi)星電視技術(shù)方面的發(fā)展速度也在快速增長。

此外，夏普公司在申請內(nèi)容涉及衛(wèi)星電視接收技術(shù)也很全面，有通過一條電纜不僅能輸出來自一個(gè)衛(wèi)星的極化信號而且能同時(shí)輸出來自多個(gè)衛(wèi)星的極化信號的低噪聲下變頻器，還有實(shí)現(xiàn)具有低功耗性、并且不會(huì)使接收性能降低的衛(wèi)星和地面波復(fù)合調(diào)諧器，等等。下面給出2篇夏普公司專利申請，以展示其技術(shù)的多樣性：

CN1574692A涉及一種適于接收從多個(gè)衛(wèi)星中的每一個(gè)發(fā)送的多種類型的極化信號的低噪聲下變頻器和衛(wèi)星接收機(jī)，3個(gè)實(shí)施例分別能夠通過一條電纜從兩個(gè)衛(wèi)星同時(shí)輸出極化信號的低噪聲下變頻器、根據(jù)該低噪聲下變頻器的輸出被從兩個(gè)調(diào)諧器擴(kuò)展到4個(gè)調(diào)諧器、以及通過一條電纜同時(shí)從兩個(gè)衛(wèi)星輸出極化信號而不需使用頻帶轉(zhuǎn)換/組合電路的低噪聲下變頻器。

CN101505158A涉及一種在接收地面波廣播及衛(wèi)星廣播兩者的接收機(jī)中使用的衛(wèi)星和地面波復(fù)合調(diào)諧器，其中描述了：衛(wèi)星和地面波復(fù)合調(diào)諧器1為減小功耗，作為動(dòng)作模式有正常模式和省電模式。在僅僅地面波廣播被收看或錄像時(shí)，由于無需接收衛(wèi)星廣播，因此以使衛(wèi)星廣播解調(diào)部5停止的省電模式進(jìn)行動(dòng)作。但是，即使在不接收衛(wèi)星廣播的情況下衛(wèi)星廣播調(diào)諧部3也不停止而維持選臺(tái)狀態(tài)，使得能夠迅速應(yīng)對突然產(chǎn)生的衛(wèi)星廣播的收看請求的情況。另一方面，在接收衛(wèi)星廣播時(shí)，衛(wèi)星廣播解調(diào)部5處在正常的工作狀態(tài)。這樣，衛(wèi)星廣播解調(diào)部處在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，會(huì)引起地面波廣播產(chǎn)生接收障礙。作為探討的結(jié)果，該接收障礙可考慮是因如下機(jī)制所引起的。衛(wèi)星廣播解調(diào)部5為省電模式而處在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，因?qū)涌陔娐?4的饋電也停止，故AGC電壓變成零。由于衛(wèi)星廣播調(diào)諧部3的AGC放大器82，86，87的增益隨著AGC電壓減小而增大，因此AGC電壓變成零時(shí)衛(wèi)星廣播調(diào)諧部3的總增益最大。其結(jié)果，I信號及Q信號的強(qiáng)度變得非常大。這種強(qiáng)度的I信號和Q信號產(chǎn)生輻射，作為干擾信號入射到地面波廣播調(diào)諧部2。由此導(dǎo)致地面波廣播的信號純度變差，引起接收障礙。為防止這樣的接收障礙，衛(wèi)星和地面波復(fù)合調(diào)諧器1還包含總增益控制部30，該總增益控制部30進(jìn)行控制使得在衛(wèi)星廣播解調(diào)部5處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，不增大衛(wèi)星廣播調(diào)諧部3的總增益。其結(jié)果，由于可抑制從衛(wèi)星廣播調(diào)諧部3輸出的I信號及Q信號，從而防止對地面波廣播調(diào)諧部2的干擾波的輻射，因此可得到良好的接收特性。

3.2 索尼公司

索尼公司在中國的有關(guān)衛(wèi)星電視專利申請22件，居次位。在22件申請中，2001年、2003年、2006年、2008年分別有3～4件，索尼公司在中國專利申請包括的技術(shù)也很廣泛，下面僅給出1篇索尼公司專利申請示例：

CN1309437A涉及傳輸線導(dǎo)管變頻器、微波接收變頻器以及衛(wèi)星接收天線適用于作為交叉極化波發(fā)送的廣播，其利用一組具有互相不同的水平極化波或垂直極化波的信道廣播信號，對交叉極化波進(jìn)行調(diào)制。具體為在同一平面配線板上具有兩個(gè)探針的傳輸線波導(dǎo)管變頻器，而且該傳輸線波導(dǎo)管變頻器具有良好的交叉極化特性，其中兩個(gè)探針中的一個(gè)探針用于接收水平極化波，另一個(gè)用于接收垂直極化波。根據(jù)該發(fā)明，即使在平面配線板上設(shè)置了兩個(gè)方向互相垂直的探針，極化波分量之間的互相干擾仍然很小。

3.3 中國電子科技集團(tuán)第54所

中國電子科技集團(tuán)第54所在中國的有關(guān)衛(wèi)星電視專利申請12件。在12件申請中，2005年、2006年、2009年分別為1件，2008年6件，2011年3件。下面僅給出1篇中國電子科技集團(tuán)第54所專利申請示例：

CN101150716A涉及由數(shù)字邏輯和存儲(chǔ)器構(gòu)成的衛(wèi)星電視安全接收電路，實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星電視節(jié)目進(jìn)行提取、判斷和過濾的由數(shù)字邏輯和存儲(chǔ)器構(gòu)成的衛(wèi)星電視安全接收電路，能夠只讓允許接收的節(jié)目傳輸流通過，過濾掉不允許接收的節(jié)目傳輸流。該電路采用專用集成電路來實(shí)現(xiàn)，既可降低成本，又可獲得較高的可靠性和安全性等特點(diǎn)

3.4 上海樂金有限公司

上海樂金有限公司在中國的有關(guān)衛(wèi)星電視專利申請12件。在12件申請中，2006年8件、2007年4件，下面僅給出1篇上海樂金有限公司專利申請示例：

CN1738384A涉及在觀看衛(wèi)星電視同時(shí)調(diào)諧多路頻道的主單元和安裝在多個(gè)空間調(diào)諧各不相同頻道的子單元的系統(tǒng)中，通過主單元分別設(shè)定各子單元EPG數(shù)據(jù)。

3.5 株式會(huì)社東芝

株式會(huì)社東芝在中國的有關(guān)衛(wèi)星電視專利申請10件。在10件申請中，1996，1999，2000，2004年分別有1～2件，2006年5件，下面僅給出1篇株式會(huì)社東芝專利申請示例：

CN1231090A于1998年就申請了涉及采用碼分多路復(fù)用（CDM）對多個(gè)信道進(jìn)行多路復(fù)用和廣播的系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許接收終端裝置以高響應(yīng)速度迅速地轉(zhuǎn)換所接收多路復(fù)用廣播信號的信道，從而使收視者更方便；可使障礙物所造成的瞬時(shí)中斷的影響最小并得到滿意的接收質(zhì)量；可使處于建筑物背后的不能直接接收到來自衛(wèi)星的射頻信號的區(qū)域中的固定臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)，均無需配備大規(guī)模的設(shè)備即可很好地接收該射頻信號，從而實(shí)現(xiàn)廉價(jià)而又有效的填隙；容易地用一種簡單的配置來增加信道數(shù)；可采用一種簡單天線系統(tǒng)來進(jìn)行接收，這種天線系統(tǒng)不僅可滿足室內(nèi)使用的要求而且也可滿足在機(jī)動(dòng)裝置上使用或作為便攜設(shè)備使用的要求；可轉(zhuǎn)換接收信道，而不會(huì)分散機(jī)動(dòng)裝置駕駛員駕駛的注意力。本發(fā)明的又一個(gè)目的是，提供一種衛(wèi)星廣播接收機(jī)，該接收機(jī)可根據(jù)駕駛員的疲勞狀況，對接收信道轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制，從而避免交通事故。

4 小結(jié)

通過以上分析可以看出，目前在中國申請的涉及衛(wèi)星電視的專利申請呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：申請量穩(wěn)中有升；由于衛(wèi)星電視接收技術(shù)日臻成熟，正向小、巧、靈發(fā)展，申請量趨于穩(wěn)定。

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