专利名称：可集成的22kHz包络检测及频带开关电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种卫星数字电视接收设备，尤其涉及一种应用于Ku波段双本 振高频头控制芯片中的22KHz包络检测电路及频带开关电路。
背景技术：
目前，卫星电视正在向数字化、Ku波段发展，而这也是开通直播卫星系统的必然选 择。所谓的Ku波段，其频率覆盖10. 7GHz 12. 75GHz，频宽大于2GHz，超出了接收机的频 率范围。因此，要接收Ku波段卫视信号，必须用Ku波段高频头。当然，其他配套设备(如 卫星接收机、抛物面天线等)与收视C波段时相比并没有特别的要求。为了达到全频段接收，Ku双本振高频头把Ku波段频率分为高低二段，即 10. 7GHz 11.8GHz和11. 7GHz 12. 75GHz,而对应的双本振频率分别为9. 75GHz和 10.6GHz。该两个本振(本地振荡器)的工作由0/22kHz开关来切换，且两个本振始终只有 一个在工作，这样可以把整个Ku波段频率转变到接收机所能接收的950 2150M Hz中频 范围内。现有技术多采用分立器件实现22KHz选频，输出驱动级的电平设置不够灵活，且开 关切换速度比较慢，影响正常的电视节目的快速切换。
实用新型内容本实用新型的目的在于提出一种集成度高、成本低、速度快、驱动能力强、可靠性 高的，用于Ku波段高频头的可集成22KHz包络检测及频带开关电路，从而克服现有技术中 的不足。为实现上述发明目的，本实用新型采用了如下技术方案所述包络检测及频带开关电路包括—有源滤波电路，其对接收的输入信号进行滤波处理，筛选波形为22KHz的信号， 经放大后发送至一峰值检波电路；一峰值检波电路，其若连续接收到有源滤波电路输出的波形为22KHz的信号，则 输出电压逐渐拉升至高电平，而若未接收到有源滤波电路输出的波形为22KHz的信号，则 输出为低电平；一电平比较电路，其根据峰值检波电路输出的高电平或低电平转换为输出数字高 低电平的“ 1，，和“0”作为输出驱动电路的使能信号；一输出驱动电路，其采用电平比较电路输出的“ 1，，和“0”做为使能信号，使两个输 出根据不同的情况，分别输出有效信号。进一步的讲，所述有源滤波电路包括高增益差分运算放大器，高增益差分运算放 大器的同相输入端连接一第一参考电压，其反向输入端和输出端外接无源电阻电容器件。所述无源电阻电容器件包括外围第一滤波电容、第二滤波电容、第二限流保护电 阻和第三滤波电阻，第三滤波电阻与高增益差分运算放大器的反向输入端和输出端跨接； 第一滤波电容与高增益差分运算放大器的反向输入端、第二滤波电容的一端和第二电阻的
3一端连接；第二滤波电容的另一端与高增益差分运算放大器的输出端连接。所述高增益差分运算放大器为一增益70dB、相位裕度75度、_3dB带宽为3. 5KHz 的全差分二级运放。所述第一参考电压接在高增益差分运算放大器的同相输入端和参考地之间，且所 述第一参考电压由片内带隙基准电压分压得到，并由一稳压二极管保护。所述峰值检波电路包含第一二极管、第一电容以及第三放电电流源，第一二极管 的正端跟前级有源滤波电路输出相连，其负端与第一电容一端连接，同时输出到后级电平 比较电路，第一电容的另一端连接到参考地上，第三电流源跨接在netl和参考地之间。所述电平比较电路包括一电压比较器，所述电压比较器的反向输入端与峰值检波 电路的输出连接，其同相输入端与一第二参考电压连接。所述电压比较器为一迟滞比较器，其上升沿和下降沿翻转点电压不同，中间存在 一个电压窗口。优选的，该迟滞比较器阈值电压Vt = 2. 2V、上升沿翻转点电压Vtkp+ = 3. 2V、 下降沿翻转点电压VTKP_ = 1. 2V、迟滞窗口 AV = 2V。所述输出驱动电路包括第一反向器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一电流 源、第二电流源和一负电压源，所述第三、第四运算放大器具有使能控制端口，并由使能信 号控制，且第三、第四运算放大器的同相输入端作为参考电压管脚，根据应用需要外部设置 其电压，第一电流源跨接在第三运算放大器和负电压源之间，第二电流源跨接在第四运算 放大器和负电压源之间。所述第三、第四运算放大器的使能信号是一相反信号，由第一反向器进行反向操 作，且第三、第四运算放大器的反向输入端与输出端直接相连。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于实现了 Ku波段双本振高频头的 22ΚΗζ方波信号检测电路及频带开关电路与高频头原有控制电路的集成设计，集成度高，成 本低，驱动能力强，速度快，可靠性高，性能好，有利于数字卫星电视应用推广。
以下集合附图及具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。图1是本实用新型具体实施方式
中一种22ΚΗζ包络检测及频带开关电路结构示意 图；图2Α是图1中第一全差分运算放大器的幅频特性曲线图；图2Β是图1中第一全差分运算放大器的相频特性曲线图；图3是图1所示22ΚΗζ包络检测电路的工作波形图；图4是本实施例中迟滞比较器的传输特性曲线图；图5是图1所示22ΚΗζ包络检测电路的一种应用状态示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的可集成的Ku波段双本振高频头的检测22ΚΗζ方波信号的 包络检测及频带开关电路包括一有源滤波电路、一峰值检波电路、一电平比较电路和输出 驱动电路。所述有源滤波电路包括高增益差分运算放大器ΑΜΡ1、第一参考电压REF1、外围无
4源电阻电容器件(包括第一滤波电容CF1、第二滤波电容CF2、第三滤波电阻R3以及第二限 流保护电阻R2)，所述高增益差分运算放大器AMPl为一增益70dB、相位裕度75度、_3dB带 宽为3. 5KHz的全差分二级运放，其运放幅频特性和相频特性如图2A、2B所示，所述第一参 考电压REFl接在高增益差分运算放大器AMPl的同相输入端和参考地之间，该第一参考电 压由片内带隙基准电压分压得到，同时通过一稳压二极管保护，确保第一参考电压稳定在 1. 8V，其主要作用就是抬高输入信号的直流电平，使得有源滤波电路的输出Fout的直流电 平也稳定在1. 8V，这有利于后级峰值检波电路正常操作。所述有源滤波电路的外围器件接法为第三滤波电阻跨接在高增益差分运算放大 器AMPl的反向输入端Fin和输出端Ftm ；第一滤波电容Cfi接在高增益差分运算放大器AMPl 的反向输入端Fin和第二滤波电容Cf2的一端，以及第二电阻R2的一端；第二滤波电容Cf2的 另一端接在高增益差分运算放大器AMPl的输出端Fott。所述无源电阻、电容的值分别为R2 =10ΚΩ，R3 = 150ΚΩ，CF1 = 470pF，CF2 = 68pF。如此就以高增益差分运算放大器AMPl为 主构成22KHz的有源带通滤波网络，低于和高于22KHz的波形都会快速衰减，只允许22KHz 的波形通过。所述峰值检波电路采用二极管检波，包括第一二极管D1、第一电容Cl和第三电流 源13。第一二极管的正端跟前级有源滤波电路输出Fout相连，第一二级管的负端与第一检 波电容Cl 一端和第三电流源13的一端相连，同时连到后级电平电路中电压比较器AMP2的 反向输入端，第一检波电容Cl的另一端则连接到参考地上，第三电流源13的另一端同样接 在参考地上。当LNB (高频头)输入叠加了 22KHz波形的时候，信号通过上述有源带通滤波 网络滤波放大，此时信号通过第一二极管Dl对第一检波电容Cl充电，充电电流大于放电电 流源13流过的电流，其中第一二极管Dl有一个IV左右的检波压降。所述峰值检波电路的工作波形如图3所示，连续22KHz信号输入时，netl的电压 逐渐上升到(VDD-Vbe)的值，然后送给后级的电平比较电路进行比较操作。当没有22KHz 信号输入时，通过第三电流源(放电电流源)13把节点netl的电压拉到参考地，那么netl 电压为参考地的零电位。所述电平比较电路包含一电压比较器AMP2和一第二参考电压REF2，电压比较器 AMP2是一个可以比较两个输入模拟信号并产生一个二进制输出的电路，即产生高低的数字 电平。所述电压比较器AMP2为一迟滞比较器，其上升沿和下降沿翻转点电压不同，中间存 在一个电压窗口，提高系统抗噪声的能力，其传输曲线如图4所示，输入从负值开始并向正 值变化时，输出不变，直到输入达到正向转折点Vtkp+时，比较器输出才开始改变。一旦输出 变高，实际的转折点被改变。当输入向负值方向减小时，输出不变，直到输入达到负向转折 点VTKP_时，比较器输出开始翻转。所述电压比较器的Vtkp+ = 3. 2V，VTKP_ = 1. 2V。所述第二 参考电压REF2是带隙基准电压分压得到，其值为2. 2V，且温度变化系数很小。通过电压比 较器AMP2对netl电压的操作，就得到数字高低电平“ 1，，和“0”，送到后级作为输出驱动电 路(输出驱动级)的控制使能信号。当有22KHz波形输入时，netl的电压高于第二参考电 压REF2，电压比较器AMP2输出“0”，即Enable =“0”;当没有22KHz波形输入时，netl的电 压拉低到参考地电位，此时电压比较器AMP2输出“1”，即Enable信号为“1”。所述输出驱动级包括由第一反向器INV1、第三运算放大器AMP3、第四运算放大器 AMP4、第一电流源、第二电流源和一负电压源VSUB。第一反向器INVl完成使能控制信号的取反，分别控制第三运算放大器AMP3和第四运算放大器AMP4的工作状态。第三、第四运算放 大器都接成单位增益反馈形式，即反向输入端与输出端直接相连作为输出缓冲器。第三、第 四运算放大器的同相输入端作为参考电压管脚，根据应用需要外部设置其电压。第一电流 源、第二电流源作为输出的下拉结构，当缓冲器不工作时就把输出箝位到负压Vsub上。所 述负压Vsub为芯片内部产生的，值为-3. 2V。所述输出驱动级的工作输出缓冲器的使能端Enable是高电平有效的。当Enable =0时，第三运放AMP3正常工作，HB输出与LOV输入一样的电平信号；此时AMP4关断，LB 输出被拉低至Vsub，即输出大概-3V电压。当Enable = 1时，第四运放AMP4正常工作，LB 输出跟随LOV输入；第三运放截止，HB输出Vsub电压。其中LOV电压是有应用需要在芯片 外部配置，一般为3V或0V。所述功能为有22KHz输入时，HB输出有效；反之，LB输出有 效。如图5所示，本实施例在实际应用时，通过高频头的水平天线和垂直天线接收电 视卫星信号(包含水平极化信号和垂直极化信号)，送给后面的低噪声增益级放大，得到 10. 7 12. 75GHz的高频信号。LB和HB信号就去控制本地振荡器1和本地振荡器2的工 作。所述本地振荡器1的中心频率为9. 75GHz，本地振荡器2的中心频率为10. 6GHz。放大 后的10. 7 12. 75GHz高频信号通过混频器与其中一个本地振荡器的中心频率进行相减操 作，得到可以处理的中频信号，中频信号范围为950 2150MHz。中频信号送给解调器进行 解调最后得到有效的电视数字信号。需要指出的是，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于 让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新 型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新 型的保护范围之内。
权利要求一种可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于，所述包络检测及频带开关电路包括一有源滤波电路，其对接收的输入信号进行滤波处理，筛选波形为22KHz的信号，经放大后发送至一峰值检波电路；一峰值检波电路，其若连续接收到有源滤波电路输出的波形为22KHz的信号，则输出电压逐渐拉升至高电平，而若未接收到有源滤波电路输出的波形为22KHz的信号，则输出低电平；一电平比较电路，其根据峰值检波电路输出的高电平或低电平转换为输出数字高低电平的“1”和“0”作为输出驱动电路的使能信号；一输出驱动电路，其采用电平比较电路输出的“1”和“0”做为使能信号，使两个输出根据不同的情况，分别输出有效信号。
2.根据权利要求1所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于所述有源滤波电路包括高增益差分运算放大器，高增益差分运算放大器的同相输入端 连接一第一参考电压，其反向输入端和输出端外接无源电阻电容器件。
3.根据权利要求2所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于所述无源电阻电容器件包括外围第一滤波电容、第二滤波电容、第二限流保护电阻和第三滤波电阻，第三滤波电阻与高增益差分运算放大器的反向输入端和输出端跨接；第一 滤波电容与高增益差分运算放大器的反向输入端、第二滤波电容的一端和第二电阻的一端 分别连接；第二滤波电容的另一端与高增益差分运算放大器的输出端连接。
4.根据权利要求2或3所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于 所述高增益差分运算放大器为一增益70dB、相位裕度75度、-3dB带宽为3. 5KHz的全差分 二级运放。
5.根据权利要求1所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于所 述峰值检波电路包含第一二极管、第一电容以及第三放电电流源，第一二极管的正端跟前 级有源滤波电路输出相连，其负端与第一电容一端连接，同时输出到电平比较电路，第一电 容的另一端连接到参考地上，第三电流源跨接在netl和参考地之间。
6.根据权利要求1所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于所 述电平比较电路包括一电压比较器，所述电压比较器的反向输入端与峰值检波电路的输出 连接，其同相输入端与一第二参考电压连接。
7.根据权利要求6所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于所 述电压比较器为一迟滞比较器。
8.根据权利要求1所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于所述输出驱动电路包括第一反向器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一电流源、第二电流源和一负电压源，所述第三、第四运算放大器具有使能控制端口，并由使能信号控 制，且第三、第四运算放大器的同相输入端作为参考电压管脚，根据应用需要外部设置其电 压，第一电流源跨接在第三运算放大器和负电压源之间，第二电流源跨接在第四运算放大 器和负电压源之间。
9.根据权利要求8所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于所 述第三、第四运算放大器的反向输入端与输出端直接相连。
专利摘要一种可集成的22kHz包络检测及频带开关电路，其采用一有源滤波电路对接收的输入信号进行滤波处理，筛选出22kHz信号，再放大发送至一峰值检波电路；峰值检波电路若连续接收到上述22kHz信号，输出电压逐渐拉升至高电平，而若未接收到上述信号，则输出低电平；一电平比较电路根据峰值检波电路输出的高电平或低电平转换为输出数字高低电平的“1”和“0”作为输出驱动电路的使能信号；一输出驱动电路采用电平比较电路输出的“1”和“0”作为使能信号，使两个输出根据不同情况分别输出有效信号。本实用新型实现了Ku波段双本振高频头的22kHz方波信号检测电路及频带开关电路与高频头原有控制电路的集成设计，集成度高，成本低，驱动能力强，速度快，可靠性高。
文档编号H04N7/20GK201699848SQ20102024053
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者杜坦, 江石根, 石万文, 陈志明, 雷红军 申请人:苏州华芯微电子股份有限公司