专利名称：用于低噪声降频放大器的供电电路及卫星讯号接收设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于卫星讯号接收技术领域，具体地说，是涉及一种用于为低噪声降频放大器LNB提供极化电压的供电电路设计技术以及采用该LNB供电电路设计的卫星讯号接收设备。
背景技术：
在卫星电视接收机或者卫星机顶盒等卫星讯号接收设备中，为了实现对卫星讯号的接收处理，都设置有低噪声降频放大器LNB (LNB即low noise block downconverter的英文縮写)。LNB 一般分为 C 频 LNB (3. 7GHz_4. 2GHz)和 Ku 频 LNB(10. 7GHz_12. 75GHz)。因卫星讯号在抵达天线前已相当微弱，再加上后续同轴电缆传输的频率越高讯号损耗就越大，所以需要増加LNB来做改善。LNB的工作流程就是先将卫星高频讯号放大至数十万倍后，再利用本地振荡电路将高频讯号转换至中频950MHz-2050MHz讯号(依LNB种类决定中 频范围)，以利于同轴电缆的传输及卫星讯号接收设备的解调和工作。目前，以亚洲区域来讲，约有九成的卫星是使用线形波极化来传送讯号的，线形波又分为水平波和垂直波，通常采用双极性LNB分别对水平和垂直讯号进行接收。由于LNB内部设置有两支相位相差90度的感应转针，所以当水平的讯号接收到最好时，垂直的讯号也自然会接收到最好。在现有卫星讯号接收设备的操作选项中都会设置有水平极化和垂直极化的选择控制。当接收设备选择在水平极化时，就需要提供18V的电压给LNB使用；当接收设备选择在垂直极化吋，就需要提供13V的电压给LNB使用，而双极性LNB中的两支感应转针会因为接收设备所提供的电压不同，自动选择工作的转针，以接收卫星水平方向的信号或者垂直方向的信号。目前，用于为LNB提供13V和18V极化电压的供电电路一般采用如图I所示的电路结构，即利用一路22V直流电源为ー颗集成三端稳压器U109 (比如LM317芯片等)供电，在三端稳压器U109的输出端OUT连接由电阻R151、R146、R148以及开关管Q103组成的分压电路，通过HV_SEL信号控制开关管Q103导通或者截止，进而改变通过所述分压电路的分压节点输出至三端稳压器U109的调节端ADJ的反馈电压值，由此便可以达到调节三端稳压器U109输出电压的目的。通过对分压电路中的各电阻阻值进行合理配置，便可以通过三端稳压器U109输出13V或者18V的直流极化电压，进而满足LNB的供电需求。这种传统的LNB供电电路由于需要采用三端稳压器U109实现22V供电电压到13V/18V极化电压的降压变换，以供电电流为200mA为例进行计算，在输出13V极化电压时，三端稳压器U109上的功耗为(22-13)*0. 2=1. 8W;在输出18V极化电压时，三端稳压器U109上的功耗为(22-18) *0. 2=0. 8W。由于功率消耗较大，因此，必须增加散热片对三端稳压器U109进行散热，才能保证系统稳定运行，这不仅使得系统电路的硬件成本増加，也给电路板的小型化设计造成了困难。基于此，如何降低LNB供电电路的功率损耗，以简化电路板设计，是目前卫星讯号接收设备制造厂商需要解决的ー项主要问题。发明内容本实用新型为了解决现有LNB供电电路功耗大、硬件成本高的问题，提供了ー种全新结构的用于低噪声降频放大器的供电电路，功耗低，可以省去散热片的布设，从而简化了电路板的结构。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现一种用于低噪声降频放大器的供电电路，包括一升压变换器，所述升压变换器的输入端连接供电电源，所述供电电源的幅值小于低噪声降频放大器所需的最小极化电压的幅值，升压变换器的输出端连接极化电压输出端；在所述升压变换器的输出端还连接有一阻值可调的电阻分压电路，所述电阻分压电路的分压节点连接升压变换器的反馈端，通过调节分压电阻的阻值来改变传输至升压变换器的反馈端的分压值，进而改变升压变换器输出的极化电压。进ー步的，在所述电阻分压电路中包含有ー个开关电路和多个分压电阻；其中，第一分压电阻连接在升压变换器的输出端与反馈端之间；第二分压电阻连接在升压变换器的输出端与地之间；第三分压电阻一端连接升压变换器的输出端，另一端通过开关电路的开·关通路接地，所述开关电路的控制端接收极化方式选择信号。其中，所述开关电路的控制端连接卫星讯号接收设备中的主芯片，接收主芯片输出的极化方式选择信号。优选的，在所述开关电路中包含有一 NPN型三极管和一 NMOS管，所述NPN型三极管的基极接收极化方式选择信号，发射极接地，集电极分别与所述供电电源以及NMOS管的栅极相连接；所述NMOS管的漏极连接所述的第三分压电阻，源极接地。为了对所述供电电路实现开关控制，将所述供电电源通过限流电阻一方面连接升压变换器的使能控制端，另ー方面通过ー开关元件的开关通路接地，所述开关元件的控制端接收用于控制所述供电电路启停的开关控制信号。优选的，所述开关元件优选采用ー颗NPN型三极管，将所述三极管的基极连接卫星讯号接收设备中的主芯片，接收主芯片输出的开关控制信号，所述三极管的集电极连接所述的限流电阻，发射极接地。为了对所述升压变换器进行过压保护，进而确保供电电路能够安全运行，将所述升压变换器的输出端通过另一分压电路接地，所述另一分压电路的分压节点连接升压变换器的过电压保护端，通过对升压变换器的输出电压进行检测，以避免出现过压故障。又进ー步的，在所述升压变换器的输出端与极化电压输出端的连接线路中串联有ニ极管和熔断器；在所述连接线路与地之间连接有滤波电容。优选的，所述升压变换器优选采用一颗升压型的背光驱动芯片，将输入的供电电源升压变换成13V或18V的极化电压通过极化电压输出端输送至高频头，进而通过高频头经由信号线传输至低噪声降频放大器，为所述低噪声降频放大器提供工作所需的13V垂直极化电压和18V水平极化电压。基于上述用于低噪声降频放大器的供电电路，本实用新型还提供了ー种采用所述供电电路设计的卫星讯号接收设备，以实现对其内部的低噪声降频放大器提供13V或者18V的直流极化电压；具体包括高频头、低噪声降频放大器、主芯片和一升压变换器；所述升压变换器的输入端连接供电电源，所述供电电源的幅值小于低噪声降频放大器所需的最小极化电压的幅值，升压变换器的输出端连接极化电压输出端；在所述升压变换器的输出端还连接有一阻值可调的电阻分压电路，所述电阻分压电路的分压节点连接升压变换器的反馈端，通过调节分压电阻的阻值来改变传输至升压变换器的反馈端的分压值，进而改变升压变换器输出的极化电压，以满足低噪声降频放大器的供电需求。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型采用升压变换器设计LNB的供电电路，可以有效降低系统功耗和发热量，从而无需在电路板上増加散热片 即可满足电路安全工作的要求，由此不仅简化了电路板设计，降低了硬件成本，而且显著提高了系统运行的稳定性和可靠性，适合在卫星电视接收机或者卫星机顶盒等卫星讯号接收设备中推广应用。
图I是现有LNB供电电路的ー种实施例的电路原理图；图2是卫星讯号接收设备的一种实施例的局部系统框图；图3是图2中LNB供电电路的一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细地描述。实施例一，本实施例采用具有高转换效率的升压变换器来设计供电电路，用于为LNB提供其工作所需的13V和18V的极化电压，由于升压变换器工作时的功耗低、发热量少，因此无需布设散热片对其进行散热，从而可以简化电路板结构，降低产品的硬件成本。下面以卫星机顶盒为例，对所述LNB供电电路的具体组建结构及其工作原理进行详细说明。參见图2所示，在卫星机顶盒中，LNB供电电路接收来自机顶盒中电源板提供的供电电源，并在主芯片输出的13V/18V极化方式选择信号的作用下输出13V或者18V的极化电压，通过高频头经信号线传输至切換开关，进而通过所述切換开关控制LNB接收卫星垂直方向或者水平方向的信号。此外，为了实现对不同卫星的选择切換，所述LNB供电电路还可以进一歩接收来自机顶盒中解调芯片输出的卫星选择信号，例如22KHz脉冲信号或者数字卫星设备控制协议DiSEqC信号，进而将所述卫星选择信号叠加在其输出的极化电压上，通过高频头经信号线输出至切换开关，以控制包含有所述切换开关的集成芯片根据接收到的具体指令来切换开关方向，选择相应的卫星。在本实施例中，输入到LNB供电电路的供电电源，其幅值应小于LNB所需的最小极化电压的幅值，例如对于LNB所需的极化电压为13V和18V的情况，则应该选择机顶盒的电源板上幅值小于13V的直流电源作为所述的供电电源，本实施例优选采用幅值为12V的供电电源为LNB供电电路供电，利用LNB供电电路中的升压变换器进行12V到13V或者12V到18V的升压变换。为了降低系统功耗，本实施例优选采用ー颗转换效率高于90%的升压型的背光驱动芯片作为所述的升压变换器，将输入的12V供电电源升压变换成13V和18V的极化电压。为了改变升压变换器输出的极化电压的幅值，本实施例在升压变换器的输出端连接ー个阻值可调的电阻分压电路，将所述电阻分压电路的分压节点连接到升压变换器的反馈端，利用主芯片输出的极化方式选择信号控制所述的电阻分压电路改变其分压节点的分压阻值，进而来改变传输至升压变换器的反馈端的分压值，实现对升压变换器输出的极化电压进行调节的目的。图3示出了 LNB供电电路的ー种具体线路组建结构，其中，12V的供电电源经电容EC307、C148进行滤波处理后输出至升压变换器U2的输入端VIN，所述升压变换器U2的输出端SW通过串联的ニ极管D4、D100经由保险丝Fl连接极化电压输出端LNB_V0LT，进而经所述极化电压输出端LNB_V0LT连接高频头。所述高频头经信号线连接切换开关，通过所述切换开关选择连通相应LNB的电源端，为LNB提供13V或者18V的直流极化电压。为了实现对升压变换器U2输出电压的有效调节，需要对输入至升压变换器U2的反馈端FB的电压值进行配置，通过改变反馈至升压变换器U2反馈端FB的电压值，来对升压变换器U2所输出的极化电压进行切换控制。在本实施例中，为了对升压变换器U2的反馈电压进行配置，在所述升压变换器U2 的输出端SW连接ー电阻分压电路，如图3所示。将所述电阻分压电路中的第一分压电阻R94连接在升压变换器U2的输出端SW与反馈端FB之间；第二分压电阻R92连接在升压变换器U2的反馈端FB与地之间；第三分压电阻R73连接在升压变换器U2的反馈端FB与一开关电路的开关通路之间，并通过所述开关电路的开关通路接地。利用所述开关电路的控制端接收主芯片输出的极化方式选择信号HV_SEL，通过控制所述开关电路导通或者截止，以改变所述电阻分压电路的等效分压阻值，进而实现对反馈电压的调节，达到改变升压变换器U2输出电压的目的。 作为所述开关电路的ー种优选设计方案，本实施例采用ー颗NPN型三极管Q2和一颗NMOS管U25来组建所述的开关电路，如图3所示。将NPN型三极管Q2的基极通过限流电阻R98连接主芯片的其中一路IO ロ，接收主芯片输出的极化方式选择信号HV_SEL ； NPN型三极管Q2的发射极接地，集电极一方面通过限流电阻R60连接12V供电电源，另ー方面连接NMOS管U25的栅极，并通过电阻R450接地。所述NMOS管U25的源极接地，漏极通过第三分压电阻R73连接升压变换器U2的反馈端FB。当需要向LNB输出18V的水平极化电压时，主芯片输出高电平的极化方式选择信号HV_SEL，控制NPN型三极管Q2饱和导通，进而拉低NMOS管U25的栅极电位，控制NMOS管U25截止。此时，电阻分压电路实际由第一分压电阻R94和第二分压电阻R92组成，对经由升压变换器U2的输出端SW输出的电压进行分压后，输入到升压变换器U2的反馈端，通过对第一分压电阻R94和第二分压电阻R92的阻值进行合理配置，以控制升压变换器U2输出18V的极化电压。当需要向LNB输出13V的垂直极化电压时，主芯片转为输出低电平的极化方式选择信号HV_SEL，将NPN型三极管Q2的基极电位拉低而控制其进入截止状态。此时，12V供电电源经电阻R60、R150分压后，在匪OS管U25的栅极上产生用于控制NMOS管U25饱和导通的栅极电压，控制NMOS管U25饱和导通。此时，第二分压电阻R92和第三分压电阻R73并联后，与第一分压电阻R94连接形成所述的电阻分压电路，对经由升压变换器U2的输出端SW输出的电压进行分压后，输入到升压变换器U2的反馈端，通过对三个分压电阻R94、R92、R73的阻值进行合理配置，控制升压变换器U2输出13V的垂直极化电压。[0034]当然，上述开关电路也可以采用其他开关元件或者功能芯片组建实现，本实施例不限于此。为了确保通过极化电压输出端LNB_V0LT输出的13V/18V极化电压稳定，在所述升压变换器U2的输出端SW与极化电压输出端LNB_V0LT之间的连接线路上还可以进ー步连接并联接地的滤波电容EC17、C19、C151、C102，以滤除干扰信号。在本实施例中，可以利用主芯片输出的开关控制信号0N/0FF来控制所述LNB供电电路的工作状态，如图3所示。将12V供电电源一方面通过限流电阻R79、R74传输至升压变换器U2的使能控制端CTRL，另ー方面通过限流电阻R79连 接ー开关元件Q103的开关通路，并通过所述开关元件Q103的开关通路接地，利用所述开关元件Q103的控制端接收主芯片输出的开关控制信号0N/0FF，通过控制开关元件Q103通断来实现对所述升压变换器U2的使能控制。作为本实施例的一种优选设计方案，所述开关元件优选采用ー颗NPN型三极管Q103进行系统电路的设计，如图3所示，将所述三极管Q103的基极通过限流电阻R91连接主芯片的另外一路IO ロ，接收主芯片输出的开关控制信号0N/0FF ;所述三极管Q103的集电极通过所述的限流电阻R79连接12V供电电源，发射极接地。当需要向LNB提供极化电压时，主芯片置开关控制信号0N/0FF为低电平，控制三极管Q103截止。此时，12V供电电源通过限流电阻R79、R74向升压变换器U2的使能控制端CTRL输出高电平有效的使能控制信号，控制升压变换器U2进入工作状态，将12V供电电源升压变换成13V或者18V的极化电压输出。当不需要向LNB提供极化电压时，主芯片置开关控制信号0N/0FF为高电平，控制三极管Q103饱和导通，进而拉低升压变换器U2的使能控制端CTRL的电位，控制升压变换器U2停止运行，不再对12V的供电电源进行升压变换。此外，为了保证LNB供电电路安全运行，将所述升压变换器U2的输出端SW通过由电阻R151、R148组成的分压电路接地，并将其分压节点连接到升压变换器U2的过电压保护端0V，通过对所述电阻R151、R148的阻值进行合理配置，在升压变换器U2输出的电压过高，超过过电压保护端OV所设定的保护电压时，升压变换器U2自动进入过压保护状态，避免出现过压故障。采用本实施例所提出的LNB供电电路对12V供电电源进行升压变换，按90%的转换效率计算，在提供200mA电流的情况下，当转换输出13V的极化电压时，在升压变换器U2上消耗的功耗为13*0. 2*10/9*1/10=0. 29W ;当转换输出18V的极化电压时，功耗为18*0. 2*10/9*1/10=0. 4W。由此可见，无论输出13V还是18V的极化电压，系统功耗均小于
O.5W，从而有效降低了功率损耗和发热量，提高了系统运行的可靠性。此外，由于发热量较小，因此可以去掉散热片，降低硬件成本。当然，本实用新型的LNB供电电路也可以适用于其他类型的卫星讯号接收设备中，例如卫星电视接收机等，以提高产品的工作性能。应当指出，以上所述仅是本实用新型的ー种优选实施方式而已，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于低噪声降频放大器的供电电路，其特征在于包括一升压变换器，所述升压变换器的输入端连接供电电源，所述供电电源的幅值小于低噪声降频放大器所需的最小极化电压的幅值，升压变换器的输出端连接极化电压输出端；在所述升压变换器的输出端还连接有一阻值可调的电阻分压电路，所述电阻分压电路的分压节点连接升压变换器的反馈端，通过调节分压电阻的阻值来改变传输至升压变换器的反馈端的分压值，进而改变升压变换器输出的极化电压。
2.根据权利要求I所述的用于低噪声降频放大器的供电电路，其特征在于在所述电阻分压电路中包含有ー个开关电路和多个分压电阻；其中，第一分压电阻连接在升压变换器的输出端与反馈端之间；第二分压电阻连接在升压变换器的输出端与地之间；第三分压电阻一端连接升压变换器的输出端，另一端通过开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端接收极化方式选择信号。
3.根据权利要求2所述的用于低噪声降频放大器的供电电路，其特征在于所述开关电路的控制端连接卫星讯号接收设备中的主芯片，接收主芯片输出的极化方式选择信号。
4.根据权利要求2所述的用于低噪声降频放大器的供电电路，其特征在于在所述开关电路中包含有一 NPN型三极管和一 NMOS管，所述NPN型三极管的基极接收极化方式选择信号，发射极接地，集电极分别与所述供电电源以及NMOS管的栅极相连接；所述NMOS管的漏极连接所述的第三分压电阻，源极接地。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的用于低噪声降频放大器的供电电路，其特征在于所述供电电源通过限流电阻一方面连接升压变换器的使能控制端，另ー方面通过ー开关元件的开关通路接地，所述开关元件的控制端接收用于控制所述供电电路启停的开关控制信号。
6.根据权利要求5所述的用于低噪声降频放大器的供电电路，其特征在于所述开关元件为ー颗NPN型三极管，所述三极管的基极连接卫星讯号接收设备中的主芯片，接收主芯片输出的开关控制信号，所述三极管的集电极连接所述的限流电阻，发射极接地。
7.根据权利要求I至4中任一项所述的用于低噪声降频放大器的供电电路，其特征在干所述升压变换器的输出端通过另一分压电路接地，所述另一分压电路的分压节点连接升压变换器的过电压保护端。
8.根据权利要求I至4中任一项所述的用于低噪声降频放大器的供电电路，其特征在于在所述升压变换器的输出端与极化电压输出端的连接线路中串联有ニ极管和熔断器；在所述连接线路与地之间连接有滤波电容。
9.根据权利要求I至4中任一项所述的用于低噪声降频放大器的供电电路，其特征在于所述升压变换器为ー颗升压型的背光驱动芯片，将输入的供电电源升压变换成13V或18V的极化电压通过极化电压输出端输送至高频头，进而通过高频头经由信号线传输至低噪声降频放大器。
10.一种卫星讯号接收设备，包括高频头、低噪声降频放大器和主芯片，其特征在于还包括如权利要求I至9中任一项权利要求所述的用于低噪声降频放大器的供电电路。
专利摘要本实用新型公开了一种用于低噪声降频放大器的供电电路及卫星讯号接收设备，包括升压变换器，所述升压变换器的输入端连接供电电源，所述供电电源的幅值小于低噪声降频放大器所需的最小极化电压的幅值，升压变换器的输出端连接极化电压输出端；在所述升压变换器的输出端还连接有一阻值可调的电阻分压电路，所述电阻分压电路的分压节点连接升压变换器的反馈端，通过调节分压电阻的阻值来改变传输至升压变换器的反馈端的分压值，进而改变升压变换器输出的极化电压。本实用新型采用升压变换器设计LNB供电电路，可以有效降低系统功耗和发热量，从而无需增加散热片即可满足电路安全工作的要求，简化了电路板设计，降低了硬件成本。
文档编号H04B1/16GK202455340SQ20122007981
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者石新利 申请人:青岛海信宽带多媒体技术有限公司