专利名称：卫星降频器的制作方法
技术领域：
本实用新型系有关于一种降频器，特别是指，一种全频段低噪声的卫星降频器。
背景技术：
卫星通讯服务因为具有宽频、广播、无国界等特色，近来消费市场对卫星接收系统的需求逐渐增大。在使用卫星通讯服务时，需有卫星地面接收器、卫星降频器(low noise block down-converter，LNB)、中频缆线、解调变器等元件。卫星地面接收器用于接收卫星信号；卫星降频器将由3万多公里传来的射频信号放大，再将射频信号降到中频电缆能够传输的频率范围；中频电缆线再将信号送至解调变器作后续的影像处理。第1图以数字卫星广播为例，显示出接收卫星信号所需的元件。首先以碟型天线(disk)10来接收卫星信号。一般电视所用的卫星信号频率(射频)约为10.7G-12.75GHz，故需用卫星降频器20将信号放大后降至同轴电缆22所能传输的中频频段(约950M-2150MHZ)。一般卫星降频器20多安装在碟型天线10上。最后以中频缆线22接至室内的解调变器30加以解调，接上室内单元40(indoor unit，IDU)如电视等。
而随着卫星接收系统的室内单元持续进步，越来越多的室内单元具有个人录像机(personal video records，PVR)的功能，可以让使用者一边收看节目，一边收录不同频道的节目。因此，多个输出的卫星接收器需求亦逐渐增大。
第2图显示传统双偏极化双输出的全频段卫星降频器，是由一对低噪声放大器(LNA)212、一低噪声放大器偏压电路214、一对本地振荡器255和257、混波器251及253、中频放大器259、中频切换电路232、控制电路262等所组成。此类卫星降频器由低噪声放大器212将水平及垂直偏极化的信号放大后，通过信号分支器220把信号分成两股，分别送到不同滤波范围的带通滤波器242及244将信号分成高频段-垂直信号(SHV)、低频段-垂直信号(SLV)、高频段-水平信号(SHH)及低频段-水平信号(SLH)。低噪声放大器偏压电路214可控制低噪声放大器212的运作。本地振荡器255和257各产生不同频率的振荡波，通常约为10.6GHz及9.75GHz，以将垂直偏极化射频信号(V)和水平偏极化射频信号(H)的频率范围由约10.7G-12.75GHz降到约0.95-2.15GHz。再分别经过混波器251或253、滤波器246或248产生各自的中频信号，再由四对二的中频切换电路232和控制电路262选择要取得哪些中频信号。
第2图中的卫星降频器设计，在混波器中另需使用到介质振荡器(DRO)，介质振荡器不但需要人工调频，也占据了很大的印刷电路板(print circuitboard，PCB)面积，是此类降频器设计的缺点。
发明内容
有鉴于此，本实用新型提出一降频器，包含有二低噪声放大器、切换电路、滤波器、两振荡器、混波器、中频放大器及控制电路。低噪声放大器用于放大两偏极化信号，滤波器可让多个特定频率的信号通过，混波器用于将该滤波器的输出与第一或第二振荡波相混合，中频放大器用于将该混波器的输出放大，控制电路可选择二偏极化信号其中之一者为输出，亦可选择上述振荡器输出其中之一者为上述混波器的输入。
第1图显示数字卫星广播在接收卫星信号所需的元件。
第2图显示一传统的双偏极化双输出的全频段卫星降频器。
第3A图是本实用新型的一实施例，为一双偏极化单输出低噪声全频放大降频器的方块图。
第3B、3C图分别为本实用新型的双偏极化单输出低噪声全频放大降频器另一实施方块图。
第4A图为本实用新型的另一实施例，为一双偏极化双输出低噪声全频放大降频器的方块图。
第4B、4C、4D图分别为本实用新型的双偏极化双输出低噪声全频放大降频器另一实施方块图。
标号说明10碟型天线 20降频器
22 中频缆线30 解调变器40 室内单元220、221 信号分支器214低噪声放大器偏压电 210、212、216、217 低噪声放大器路230四对二切换电路 237参考振荡源234二对一切换电路 236、237 参考振荡源240、241 带通滤波器 242、244 带通滤波器246、248 带通滤波器或低通滤 232四对二中频段切波器换电路243压控振荡器 247频率/相位检测器245压控振荡器 249除频器250整合电路251、252、253 混波器254、255、 本地振荡器 258、259 中频放大器256、257260、266 控制电路261放大器262滤波器 263解码器264控制电路265放大器266放大器 270、272 输出端口274锁相回路275锁相回路280整合电路281频率/相位检测器282混波器 283除频器284、286 本地振荡器 285解码器288中频放大器 290、292 整合电路V 垂直偏极化信号 H 水平偏极化信号SHV高频段-垂直信号 SLV低频段-垂直信号SHH高频段-水平信号 SLH低频段-水平信号
具体实施方式
第3A图是本实用新型的一实施例，为一双偏极化单输出低噪声全频放大降频器的方块图。本实施例由二对一切换电路234、带通滤波器240、混波器252、一对本地振荡器254及256、滤波器262、中频放大器258及控制电路264等所组成。其中二对一切换电路234内包含有低噪声放大器210及211、低噪声放大器偏压电路214。低噪声放大器210、211分别将垂直偏极化信号(V)、水平偏极化信号(H)放大后，控制电路264再选择接收水平偏极化信号211或是垂直偏极化信号210。经过第二级的低噪声放大器216放大后送至一带通滤波器240滤掉噪声，信号被送至混波器252执行降频的动作。混波器252将本地振荡器254或256产生的振荡波S2与带通滤波器240的输出S1相混合，可产生中频信号。控制电路264可以选择以本地振荡器254或256的输出为S2。通过滤波器262之后，本地振荡信号与高频信号被滤去，再经过中频放大器258后，可以于输出端口270得到一降频后的信号。其中输出端口270得到的输出可为高频段-垂直信号、低频段-垂直信号、高频段-水平信号或低频段-水平信号四者其中之一。也就是说，控制电路264可选择垂直偏极化信号V或水平偏极化信号H，并可决定以本地振荡器254或256的输出决定输出端口270的信号内容为高频段或低频段。
本实用新型中，并不限定使用何种提供振荡波S2的元件。第3B图是本实用新型的双偏极化单输出低噪声全频放大降频器另一实施方块图。在本实施例中，以一锁相回路273取代本地振荡器254、256，此外，并须一参考振荡源236提供固定频率的振荡波当作锁相回路273的输入。在本实施例中，采用一石英振荡器作为参考振荡源236。控制电路264并产生控制信号以决定锁相回路273输出的振荡频率。
第3C图是本实用新型的双偏极化单输出低噪声全频放大降频器另一实施方块图。在本实施例中，提供锁相回路的其中一种实施例。参考振荡源236产生的信号输入频率/相位检测器247后，再与除频器249产生的振荡信号相位差比对。频率/相位检测器247将参考振荡源236与除频器249的输出的相位差转成电压值，用于调整压控振荡器245的振荡频率。通过混波器252将放大器261的输出S1相混合，可产生一中频信号。控制电路264可以藉由解码器263将除频器249的除数调整，以产生所需的信号，进而控制混波器252的输出。再经过中频放大器258后，可以于输出端口270得到一降频后的信号。其中输出端口270得到的输出可为高频段-垂直信号、低频段-垂直信号、高频段-水平信号或低频段-水平信号四者其中之一。也就是说，控制电路264可选择垂直偏极化信号V或水平偏极化信号H，并可以控制除频器249的输出来决定输出端口270的信号内容为卫星信号的高频段或低频段。
举例来说，假设参考振荡源236提供的振荡频率为50MHz，而除频器249的除数为195。则压控振荡器245的频率9750MHz经过除频器249后，即成为一50MHz的振荡波。此外，若将除数改为212，则压控振荡器245的频率10600MHz经过除频器249后便成一50MHz的振荡波。
第4A图为本实用新型的另一实施例，为一双偏极化双输出低噪声全频放大降频器的方块图。本实施例由一对低噪声放大器210及211、低噪声放大器偏压电路214、一对信号分支器220及221、四对二切换电路230、一对带通滤波器240及241、一对混波器252及282、两对本地振荡器254及256，284及286、一对低通滤波器或带通滤波器262及292、一对中频放大器258和288及控制电路260等所组成。低噪声放大器210、211分别将垂直偏极化信号(V)、水平偏极化信号(H)放大以后，将放大过的信号分别以信号分支器220、221送至四对二切换电路230。信号分支器220、221可将输入转为两相同的输出。低噪声放大器偏压电路214可控制低噪声放大器210、211的运作。控制电路260可选择四对二切换电路230的输出信号SS1及SS2为来自水平偏极化信号或是来自垂直偏极化信号。SS1及SS2的信号内容彼此互相独立，意即控制电路260可分开决定SS1、SS2为来自垂直偏极化或是水平偏极化信号，并不因SS1选择了某一方向的偏极化信号而限制SS2的选择。切换电路230的输出SS1送至带通滤波器240滤掉噪声后，信号S3被送至混波器252执行降频的动作。混波器252将本地振荡器254或256产生的振荡波S2与带通滤波器240的输出S3相混合，可产生一中频信号。通过滤波器262之后，本地振荡信号与高频信号被滤去，再经过中频放大器258后，可以于输出端口270得到一降频后的信号。输出端口270得到的输出可为高频段-垂直信号、低频段-垂直信号、高频段-水平信号或低频段-水平信号四者其中之一。S2的来源为本地振荡器254或256会影响输出端口270为高频段或低频段。
此外，切换电路230的输出SS2送至一带通滤波器241滤掉噪声后，信号S5被送至混波器282降频。混波器282将本地振荡器284或286产生的振荡波S4与带通滤波器241的输出S6相混合，可产生一中频信号。通过滤波器292之后，本地振荡信号与高频信号被滤去，再经过中频放大器288后，可以于输出端口272得到一降频后的信号。其中输出端口272得到的输出可为高频段-垂直信号、低频段-垂直信号、高频段-水平信号或低频段-水平信号其中之一。控制电路260可决定以本地振荡器284或286的输出为S4。S4的来源为本地振荡器284或286会影响输出端口272为高频段或低频段。同样的，控制电路260可自由选择S2、S4之来源为何，不会因为S2选择高频段或低频段而限制了S4的可能性。
第4B图是本实用新型的双偏极化双输出低噪声全频放大降频器另一实施方块图。在本实施例中，以锁相回路274、275取代本地振荡器254、256、284及286，此外，由参考振荡源236、237提供固定频率的振荡波当作锁相回路273、275的输入。在本实施例中，亦采用一石英振荡器作为参考振荡源。控制电路260并产生控制信号以决定锁相回路274、275输出的振荡频率。
第4C图是本实用新型的双偏极化双输出低噪声全频放大降频器另一实施方块图。低噪声放大器210、211分别将垂直偏极化信号(V)、水平偏极化信号(H)放大以后，将放大过的信号分别以信号分支器220、221送至四对二切换电路230。信号分支器220、221可将输入转为两相同的输出。低噪声放大器偏压电路214可控制低噪声放大器210、211的运作。控制电路260可选择四对二切换电路230的输出信号SS1及SS2为来自水平偏极化信号或是来自垂直偏极化信号。SS1及SS2的信号内容彼此互相独立，意即控制电路260可分开决定SS1、SS2为来自垂直偏极化或是水平偏极化信号，并不因SS1选择了某一方向的偏极化信号而限制SS2的选择。SS1与SS2分别输入带通滤波器240、241后，其余信号传递方式皆与第3B图相似，故在此略过不述。
第4D图与第4C图架构相似，但在第4D图中仅使用了一个参考振荡源237。如此以来可以省下电子零件的成本及所占用的面积。
第3A图亦可衍伸出另外的实施方式。将第3图中的混波器252、本地振荡器254及256、滤波器261及中频放大器258以整合电路250或第3-1图的整合电路代替，亦为本实用新型的架构。
同理，在本实用新型的实施例中，另可以将混波器、振荡器及中频放大器以一整合电路来取代，如第3B-3C图中的整合电路280所示。控制电路264可输入控制信号到解码器263以调整除数，进而控制压控振荡器的输出频率。而第4A图中混波器252、本地振荡器254及256、滤波器262及中频放大器258亦可以一整合电路250或代替，第4C、4D图中混波器252、压控振荡器245、频率/相位检测器247及除频器249等皆可以整合电路280代替。
本实用新型虽以单输出、双输出等实施例揭露如上，然任何本领域技术人员亦可以本实用新型的精神延伸出多输出、多偏极化、多卫星的卫星降频器。
本实用新型虽增加了射频段的元件，却可以减少带通滤波器及混波器的数目，省略多对多的中频切换电路，同时不需要再使用人工调频的介质共振器的电子材料，对于多输出可采用第4C图的方式，所有的整合电路共享一个参考振荡源。本实用新型可缩小体积、减少电子材料、免去人工调频的步骤，总而言之，为一可以降低生产成本的卫星降频器设计。
本实用新型虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用于限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求1.一种降频器，包含有切换电路，上述切换电路具有至少两输入端，分别为第一信号及第二信号，其中上述第一信号和第二信号为偏极化信号，且上述切换电路的输出系根据第一控制信号决定；滤波器，耦接到上述切换电路，用于让多个特定频率的信号通过；参考振荡源，提供参考振荡波；锁相回路，根据第二控制信号及上述参考振荡波产生第一振荡波；混波器，用于将上述滤波器的输出与上述第一振荡波相混合；中频放大器，用于将上述混波器的输出放大；及控制电路，用于产生上述第一及第二控制信号。
2.根据权利要求1所述的降频器，其中上述锁相回路系包括除频器，用于根据上述第一振荡波及一除数产生第三振荡波；频率/相位检测器，用于根据第二振荡波与上述第三振荡波的频率/相位差产生电压；压控振荡器，用来根据上述电压调整上述第一振荡波的频率；及解码器，根据上述第二控制信号改变上述除数。
3.根据权利要求1所述的降频器，其中上述切换电路为二输入一输出的切换电路，包括第一低噪声放大器，用于放大第一信号及第二低噪声放大器，用于放大第二信号，其中上述切换电路的第一输入端为上述第一信号，第二输入为上述第二信号。
4.根据权利要求1所述的降频器，更包括第一及第二信号分支器，分别接到上述切换电路，其中每一信号分支器可将一输入信号转成两相同的输出信号第一低噪声放大器，耦接到上述第一信号分支器，用于放大上述第一信号；及第二低噪声放大器，耦接到上述第二信号分支器，用于放大上述第二信号。
5.根据权利要求4所述的降频器，其中上述切换电路为四输入二输出的高频切换电路，其中上述滤波器为第一带通滤波器，上述混波器为第一混波器，上述锁相回路为第一锁相回路，上述中频放大器为第一中频放大器，其中上述切换电路的第一、第二输入耦接到上述第一信号分支器的输出，第三、第四输入耦接到上述第二信号分支器的输出，上述切换电路有第一输出耦接到上述第一带通滤波器，上述切换电路一第二输出耦接到第二带通滤波器，上述第二带通滤波器耦接到第二混波器，第二锁相回路耦接到上述第二混波器，第二中频放大器耦接到上述第二混波器，上述控制电路并产生第三控制信号，使第二锁相回路根据上述第三控制信号及上述参考振荡波产生第二振荡波。
6.根据权利要求5所述的降频器，其中上述中频放大电路的输出为互相独立的输出。
7.根据权利要求5所述的降频器，其中上述第一、第二锁相回路的参考振荡波可由一振荡器产生或由两相同的振荡器产生。
8.根据权利要求1所述的降频器，其中上述混波器、上述锁相回路及上述中频放大器可由一整合电路实现。
9.根据权利要求1所述的降频器，其中上述低噪声放大器可由一低噪声放大器偏压电路来控制。
10.根据权利要求1所述的降频器，其中上述滤波器可为一带通滤波器。
专利摘要一降频器，包含有二低噪声放大器、一切换电路、一滤波器、两振荡器、一混波器、一中频放大器及一控制电路。低噪声放大器用于放大两偏极化信号，该切换电路的输出可切换至该切换电路其中一输入，该滤波器可让多个特定频率的信号通过，该混波器用于将该滤波器的输出与一第一或一第二振荡波相混合，该中频放大器用于将该混波器的输出放大，该控制电路可决定该切换电路的输出，亦可选择该等振荡器的输出之一为该混波器的输入。
文档编号H04B7/15GK2792022SQ200520016348
公开日2006年6月28日 申请日期2005年4月18日 优先权日2005年4月18日
发明者詹长庚, 黄宜勤 申请人:启碁科技股份有限公司