专利名称：Lnb下变频芯片电路及芯片、lnb下变频电路及方法
技术领域：
本发明涉及一种信号处理芯片的电路，尤其是一种LNB下变频芯片电路。本发明涉及一种LNB下变频芯片。本发明还涉及一种信号处理电路，尤其是一种LNB下变频电路。 本发明还涉及一种LNB下变频方法。
背景技术：
LNB,即Low Noise Block (低噪声模块)，俗称高频头，是放置在卫星接收天线的反射焦点位置，用来对卫星信号进行放大和下变频的装置。目前的LNB大都采用分立元件，包括高放管、无源带通滤波器、介质振荡器、混频器、中频放大器、稳压块、偏置电路、负压生成电路、2 检测电路等构成，如图1和图2所示。传统方案的缺点在于
1.介质振荡器具有较大的温度漂移特性，因此LNB的频率稳定度不高。2.需要无源带通滤波器来滤除带外尤其是镜像部分的信号，已提高LNB的噪声性能，带通滤波器具有衰减特性，同时占用珍贵的板材面积。3.由于LNB —般尺寸较小，因此数量较大的分立元件给维修和调试带来很大的不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种LNB下变频芯片电路、应用该LNB下变频芯片电路的芯片、应用该LNB下变频芯片电路的LNB下变频电路以及应用该LNB下变频芯片电路的LNB下变频方法，能够具有较高的镜像抑制功能，可以节省带通滤波器所占用的宝贵的板材空间，同时保证LNB优异的噪声性能。为解决上述技术问题，本发明LNB下变频芯片电路的技术方案是，包括
预放大器，接收前端电路的中间级高放的输出，并提高芯片的噪声系数，以免恶化整个 LNB系统的噪声，同时将中间级高放送来的单端信号转化成两路差分信号，提高芯片的共模噪声抑制性能，所述两路差分信号分别是0度相位的第一差分信号和180度相位的第二差分信号；
四相压控振荡器，输出四个相位相差90°的本振信号，所述四个本振信号分别为90度相位的第一本振信号、0度相位的第二本振信号、270度相位的第三本振信号和180度相位的第四本振信号；
正交混频器，接收来自所述四相压控振荡器送来的四个本振信号，以及预放大器输出的两个差分信号，所述正交混频器将第一本振信号与第一差分信号混频生成90度相位的第一中频信号，将第二本振信号与第一差分信号混频生成0度相位的第二中频信号，将第三本振信号与第二差分信号混频生成270度相位的第三中频信号，将第四本振信号与第二差分信号混频生成180度相位的第四中频信号；
IQ中频放大器，接收所述正交混频器输出的四个中频信号，提高正交混频器的驱动能力，防止信号衰减；
多相位滤波器，接收所述片内IQ中频放大器的输出，将四个中频信号进行滤波，消除镜像信号，实现芯片的镜像抑制功能，然后将四个中频信号中，第一中频信号和第二中频信号相加，第三中频信号和第四中频信号相加，生成两个信号输出。本发明还公开了一种LNB下变频电路，其技术方案是，包括上述LNB下变频芯片电路，以及LNB下变频芯片电路的外围电路，所述外围电路包括
垂直级高放，接收射频垂直信号并对卫星接收天线接收下来的卫星传输信号的垂直方向的电磁波进行放大，所述垂直级高放在接收频段内具有带通特性；
水平级高放，接收射频水平信号并对卫星接收天线接收下来的卫星传输信号的水平方向的电磁波进行放大，所述水平级高放在接收频段内具有带通特性；
中间级高放，接收垂直级高放和水平级高放的输出信号，所述中间级高放一直处于常开的状态，对第一级高放送出的信号进行二次放大，提高混频器前面放大器的整体增益，降低整个LNB系统的噪声系数。本发明又公开了一种LNB下变频芯片，其技术方案是，所述LNB下变频芯片集成有上述LNB下变频芯片电路，所述LNB下变频芯片电路通过所述LNB下变频芯片的引脚与所述LNB下变频芯片电路的外围电路相连接。本发明再公开了一种采用上述LNB下变频芯片电路实现的LNB下变频方法，其技术方案是，由预放大器，将接收到的信号进行预放大，提高芯片的噪声系数，以免恶化整个 LNB系统的噪声，同时将接收到的单端信号转化成两路差分信号，提高芯片的共模噪声抑制性能，所述两路差分信号分别是0度相位的第一差分信号和180度相位的第二差分信号；由四相压控振荡器输出四个相位依次相差90°的本振信号，所述四个本振信号分别为90度相位的第一本振信号、0度相位的第二本振信号、270度相位的第三本振信号和180度相位的第四本振信号；正交混频器，将第一本振信号与第一差分信号混频生成90度相位的第一中频信号，将第二本振信号与第一差分信号混频生成0度相位的第二中频信号，将第三本振信号与第二差分信号混频生成270度相位的第三中频信号，将第四本振信号与第二差分信号混频生成180度相位的第四中频信号；之后由IQ中频放大器，接收所述正交混频器输出的四个中频信号，提高正交混频器的驱动能力，防止信号衰减；再由多相位滤波器接收所述片内IQ中频放大器的输出，将四个中频信号进行滤波，消除镜像信号，实现芯片的镜像抑制功能，然后将四个中频信号中，第一中频信号和第二中频信号相加，第三中频信号和第四中频信号相加，生成两个信号输出；最后通过中频放大器接收所述多相位滤波器的输出， 对片外75欧姆cable线的驱动，保证输出匹配，并将中频信号输出。本发明由于集成了现有分立LNB方案中大部分分立元件部分，简化了 LNB的应用、 生产和维修，节约了成本；集成锁相环路，大大提高了 LNB的频率稳定性能；集成镜像抑制功能，可以节省PCB板上的带通滤波器，节约了板材成本，提高了噪声性能；弥补了现有技术在生产中良率低的缺点，提高了生产过程的成品率，提高生产效率。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明 图1和图2为现有的LNB下变频电路的结构图。
图3为本发明LNB下变频电路的结构图。图4和图5为本发明LNB下变频电路中压控振荡器的示意图。图6为本发明LNB下变频电路中锁相环电路的示意图。图7为本发明LNB下变频电路中多相位滤波器的示意图。
具体实施例方式本发明公开了一种LNB下变频芯片电路，如图3所示，包括
预放大器，接收前端电路的中间级高放的输出，并提高芯片的噪声系数，以免恶化整个 LNB系统的噪声，同时将中间级高放送来的单端信号转化成两路差分信号，提高芯片的共模噪声抑制性能，所述两路差分信号分别是0度相位的第一差分信号和180度相位的第二差分信号；
四相压控振荡器，输出四个相位相差90°的本振信号，所述四个本振信号分别为90度相位的第一本振信号、0度相位的第二本振信号、270度相位的第三本振信号和180度相位的第四本振信号；
正交混频器，接收来自所述四相压控振荡器送来的四个本振信号，以及预放大器输出的两个差分信号，所述正交混频器将第一本振信号与第一差分信号混频生成90度相位的第一中频信号，将第二本振信号与第一差分信号混频生成0度相位的第二中频信号，将第三本振信号与第二差分信号混频生成270度相位的第三中频信号，将第四本振信号与第二差分信号混频生成180度相位的第四中频信号；
IQ中频放大器，接收所述正交混频器输出的四个中频信号，提高正交混频器的驱动能力，防止信号衰减；
多相位滤波器，接收所述片内IQ中频放大器的输出，将四个中频信号进行滤波，消除镜像信号，实现芯片的镜像抑制功能，然后将四个中频信号中，第一中频信号和第二中频信号相加，第三中频信号和第四中频信号相加，生成两个信号输出。所述LNB下变频芯片电路还包括片内高放管控制电路及垂直水平切换电路，连接到芯片外围电路的垂直级高放、水平级高放和中间级高放，所述片内高放管控制电路为所述垂直级高放、水平级高放和中间级高放中的高放管的源极、漏极和栅极提供偏置电路，并将高放管的工作电流控制在正常工作的范围内，所述垂直水平切换电路根据垂直/水平切换电压的大小，打开或关闭送给高放管的偏置，以实现垂直和水平信号间的接收切换，同时，中间级高放一直控制在常开的状态。所述LNB下变频芯片电路还包括片内中频放大器，接收所述多相位滤波器的输出，对片外75欧姆cable线的驱动，保证输出匹配，尤其是保证和机顶盒之间的匹配，并将中频信号输出。所述四相压控振荡器如图4和图5所示，包括两个相互耦合的压控振荡器单元 VCOl和VC02，输出四个相位相差90°的本振信号，分别为90度相位的第一本振信号IP、 0度相位的第二本振信号QP、270度相位的第三本振信号IN和180度相位的第四本振信号QN。本发明选用hartley结构实现镜像抑制功能，根据hartley结构下变频器的实现原理可知，本发明必须产生4相正交本振信号。正交本振信号的实现方法通常有3种，多相位滤波器方案、二分频方案和四相压控振荡器方案。本发明采用了四相压控振荡器方案，这样避免了高频下对多相位滤波器的驱动问题，同时如果采用二分频方案中压控振荡器需要振在两倍本振，对于Ku波段10. 6GHz的本振频率来说，压控振荡器需要工作在21GHz，在如此高的频率下，CMOS 二分频器的实现难度非常大。如图4和图5所示，四相压控振荡器通过两个压控振荡器(VCO)单元之间的相互耦合，实现了相位相差90度的4相本振信号。两个压控振荡器单元分别有主振荡管(M1、M2、 M5、M6)和耦合管(M3、M4、M7、M8)组成。第一级压控振荡器VCOl的输出信号IP、IN输入到第二个压控振荡器VC02的耦合管，第二级压控振荡器VC02的输出QP、QN则输入到第一级压控振荡器VCOl的耦合管。从而确保了 IP、QP、IN、QN之间90度的相位差。所述压控振荡器连接有锁相环路和预分频电路，所述压控振荡器的频率稳定性通过锁相环路实现，即将压控振荡器的输出信号通过预分频电路，不断分频到参考时钟频率， 锁相环路将分频后的输出信号与参考时钟频率进行比较，频率误差通过锁相环路不断调整压控振荡器的可变电容器进行补偿，从而实现精确的本振频率。为确保压控振荡器产生的本振信号不随温度等环境变化而变化，必须通过所述锁相环路(PLL)对压控振荡器的本振信号进行锁相，以实现精准的本振信号，克服分立方案中介质振荡器(DRO)频率不稳定的缺点。具体的实现方案为，通过预分频器将压控振荡器的本振信号进行分频，将频率分频到参考时钟(即晶体时钟)频率附近，锁相环路将之与参考时钟频率进行比较，比较误差通过不断调整压控振荡器的可变电容来补偿，从而实现对本振频率的锁相功能，由于晶体具有极高的Q值，频率稳定度极高，锁相环路将压控振荡器的频率与晶体频率进行锁相，确保了压控振荡器的频率稳定度。本发明为了提高LNB系统的频率稳定性和相位噪声性能，内部可以集成锁相环路和晶体振荡器，以实现精确控制压控振荡器的频率，并滤除压控振荡器的低频相位噪声。如图6所示，预分频器将由两个压控振荡器单元组成的四相压控振荡器送出的 IOGHz附近的高频信号，不断分频到晶体振荡频率附近，并送给鉴相器；同时晶体振荡器将稳定的晶体频率信号也送给鉴相器，鉴相器通过比较两组频率信号的相位误差，送出相应的控制信号给电荷泵，环路滤波器将电荷泵输出信号滤波为随相位变化的控制电压信号以控制压控振荡器内部的可变电容器，实现精确调整压控振荡器频率的功能。本发明采用两个压控振荡器构成的四相交叉耦合型压控振荡器，两个VCO的相位不同，但振荡频率完全相同，因此环路滤波器只需将控制电压滤波后，同时送给两个VCO即可。整个锁相环路具有负反馈特性，这样实现了压控振荡器的相位即频率完全正比于晶体振荡器的相位与频率，由于晶体具有极高的Q值，其频率稳定性极高，从而确保了压控振荡器的频率稳定性。压控振荡器在将IOGHz高频信号送给锁相环路的同时，又将IOGHz信号送给混频器实现下变频功能。所述无源多相位滤波器中包括与四个中频信号对应的四条通路，如图6所示，每条通路包括串联的多个电阻，前一条通路的每个电阻的前一端都通过一个电容与后一条通路相应电阻的后一端相连接，最后一条通路的每个电阻的前一端都通过一个电容与第一条通路相应电阻的后一端相连接。本发明采用hartley结构实现镜像抑制功能，根据hartley结构下变频器的实现原理可知，射频信号经过正交混频器下变频以后，需要通过多相位滤波器将镜像位置的信号滤除掉。由于LNB系统要求950MHz到2150MHz的L波段中频信号输出，因此本发明采用了 4级无源多相位滤波器结构。如图7所示，多相位滤波器具有对负频率(或正频率)信号带阻特性，而保持对正频率(或负频率)信号的带通特性，同时，级数的多少决定了其阻带宽度，级数越多，阻带宽度越大，但通带内插损越大，本发明通过对阻带宽度和通带插损的折中，选择了 4级多相位滤波器结构。所述LNB下变频芯片电路还包括片内2 检测电路，对接收的2 信号进行响应，当存在2 信号时，检测电路会送出高电平给锁相环路，锁相环路控制压控振荡器工作在高本振，一旦2 信号消失，检测电路会送出低电平，锁相环路将压控振荡器锁频在低本振。所述LNB下变频芯片电路还包括片内负电压生成电路，产生一个负电压，为所述水平级高放、垂直级高放以及中间级高放中的高放管的栅压提供需要的偏置点。所述LNB下变频芯片电路还包括片内稳压电路，为所述LNB下变频芯片电路的其它部分提供电源。所述LNB下变频芯片电路还包括片内晶体振荡电路，为所述LNB下变频芯片电路的其它部分提供基准频率。本发明还公开了一种LNB下变频电路，包括上述LNB下变频芯片电路，以及LNB下变频芯片电路的外围电路，所述外围电路包括
垂直级高放，接收射频垂直信号并对卫星接收天线接收下来的卫星传输信号的垂直方向的电磁波进行放大，所述垂直级高放在接收频段内具有带通特性；
水平级高放，接收射频水平信号并对卫星接收天线接收下来的卫星传输信号的水平方向的电磁波进行放大，所述水平级高放在接收频段内具有带通特性；
中间级高放，接收垂直级高放和水平级高放的输出信号，所述中间级高放一直处于常开的状态，对第一级高放送出的信号进行二次放大，提高混频器前面放大器的整体增益，降低整个LNB系统的噪声系数。所述外围电路还包括片外高放管控制电路及垂直水平切换电路，连接到所述外围电路的垂直级高放、水平级高放和中间级高放，所述片外高放管控制电路为所述垂直级高放、水平级高放和中间级高放中的高放管的源极、漏极和栅极提供偏置电路，并将高放管的工作电流控制在正常工作的范围内，所述垂直水平切换电路根据垂直/水平切换电压的大小，打开或关闭送给高放管的偏置，以实现垂直和水平信号间的接收切换，同时，中间级高放一直控制在常开的状态。所述外围电路还包括片外中频放大器，接收所述多相位滤波器的输出，对片外75 欧姆cable线的驱动，保证输出匹配，并将中频信号输出。高放管控制电路及垂直水平切换电路和所述中频放大器可以集成在所述LNB下变频芯片电路中，也可以如前所述集成在所述外围电路中。所述外围电路还包括片外2 检测电路，对接收的2 信号进行响应，当存在2 信号时，所述片外2 检测电路会送出高电平给锁相环路，锁相环路控制压控振荡器工作在高本振，一旦2 信号消失，所述片外2 检测电路会送出低电平，锁相环路将压控振荡器锁频在低本振。22k检测电路可以集成在所述LNB下变频芯片电路中，即所述片内2 检测电路， 或者如前所述集成在所述外围电路中。再或者，所述LNB下变频芯片电路中和外围电路中都集成有2 检测电路，所述LNB下变频电路可以选择采用其中一个来实现相应的功能。所述2 检测电路无论是集成在芯片电路中还是外围电路中，所述2 检测电路通过其是否检测到2 信号，送出相应的控制信号给预分频器，以改变与预分频器的分频比例，如图6所示。例如，检测到2 信号时，送出高电平给预分频器，未检测到2 信号时， 则送出低电平到预分频器。预分频器根据接收到的2 检测电路从来的电压，切换不同的分频比例，以实现切换压控振荡器的振荡频率的，进而改变本振频率的功能。通常的Ku波段LNB，需要支持9. 75GHz和10. 6GHz的本振频率，没有2 信号为 9. 75GHz本振，22k信号存在时，切换为10. 6GHz本振。所述外围电路还包括片外负电压生成电路，产生一个负电压，为所述水平级高放、 垂直级高放以及中间级高放中的高放管的栅压提供需要的偏置点。负电压生成电路可以集成在所述LNB下变频芯片电路中，即所述片内负电压生成电路，或者如前所述集成在所述外围电路中。再或者，所述LNB下变频芯片电路中和外围电路中都集成有负电压生成电路，所述LNB下变频电路可以选择采用其中一个来实现相应的功能。所述外围电路还包括片外稳压电路，为所述LNB下变频芯片电路提供电源。所述LNB下变频芯片电路中和外围电路中可以都集成有稳压电路，以充分保证为所述LNB下变频芯片电路提供稳定的电源。所述外围电路还包括片外晶体振荡电路，为所述LNB下变频芯片电路提供基准频率。晶体振荡电路可以集成在所述LNB下变频芯片电路中，即所述片内晶体振荡电路，或者如前所述集成在所述外围电路中。再或者，所述LNB下变频芯片电路中和外围电路中都集成有晶体振荡电路，所述LNB下变频电路可以选择采用其中一个为所述LNB下变频芯片电路提供基准频率。本发明还公开了一种LNB下变频芯片，所述LNB下变频芯片集成有上述LNB下变频芯片电路，所述LNB下变频芯片电路通过所述LNB下变频芯片的引脚与所述LNB下变频芯片电路的外围电路相连接。图3为本发明采用的具体实施方案，本发明采用Hartley接收机结构，主要目的在于实现芯片的镜像抑制性能。由于镜像频率部分的噪声会使得接收机的噪声系数恶化3dB， 因此对于LNB这样对噪声系数要求极高的系统来说，镜像抑制的性能就显得尤为重要。本发明还公开了一种采用上述LNB下变频电路实现的LNB下变频方法，由预放大器，将接收到的信号进行预放大，提高芯片的噪声系数，以免恶化整个LNB系统的噪声，同时将接收到的单端信号转化成两路差分信号，提高芯片的共模噪声抑制性能，所述两路差分信号分别是0度相位的第一差分信号和180度相位的第二差分信号；由四相压控振荡器输出四个相位依次相差90°的本振信号，所述四个本振信号分别为90度相位的第一本振信号、0度相位的第二本振信号、270度相位的第三本振信号和180度相位的第四本振信号；正交混频器，将第一本振信号与第一差分信号混频生成90度相位的第一中频信号，将第二本振信号与第一差分信号混频生成0度相位的第二中频信号，将第三本振信号与第二差分信号混频生成270度相位的第三中频信号，将第四本振信号与第二差分信号混频生成180 度相位的第四中频信号；之后由IQ中频放大器，接收所述正交混频器输出的四个中频信号，提高正交混频器的驱动能力，防止信号衰减；再由多相位滤波器接收所述片内IQ中频放大器的输出，将四个中频信号进行滤波，消除镜像信号，实现芯片的镜像抑制功能，然后将四个中频信号中，第一中频信号和第二中频信号相加，第三中频信号和第四中频信号相加，生成两个信号输出；最后通过中频放大器接收所述多相位滤波器的输出，对片外75欧姆cable线的驱动，保证输出匹配，并将中频信号输出。所述压控振荡器的频率稳定性通过锁相环路实现，即将压控振荡器的输出信号通过预分频电路，不断分频到参考时钟频率，锁相环路将分频后的输出信号与参考时钟频率进行比较，频率误差通过锁相环路不断调整压控振荡器的可变电容器进行补偿，从而实现精确的本振频率。所述高放管控制电路为所述垂直级高放、水平级高放和中间级高放中的高放管的源极、漏极和栅极提供偏置电路，并将高放管的工作电流控制在正常工作的范围内，所述垂直水平切换电路根据垂直/水平切换电压的大小，打开或关闭送给高放管的偏置，以实现垂直和水平信号间的接收切换，同时，中间级高放一直控制在常开的状态。所述中频放大器接收所述多相位滤波器的输出，对片外75欧姆cable线的驱动， 保证输出匹配，并将中频信号输出。所述压控振荡器的频率稳定性通过锁相环路实现，即将压控振荡器的输出信号通过预分频电路，不断分频到参考时钟频率，锁相环路将分频后的输出信号与参考时钟频率进行比较，频率误差通过锁相环路不断调整压控振荡器的可变电容器进行补偿，从而实现精确的本振频率。所述2 检测电路，对接收的2 信号进行响应，当存在2 信号时，检测电路会送出高电平给锁相环路，锁相环路控制压控振荡器工作在高本振，一旦2 信号消失，检测电路会送出低电平，锁相环路将压控振荡器锁频在低本振。由负电压生成电路，产生一个负电压，为所述水平级高放、垂直级高放以及中间级高放中的高放管的栅压提供需要的偏置点。本发明所采用的Hartley结构的基本原理是通过正交本振信号(Quadrature L0) 和正交混频器将射频信号进行下变频，再利用无源多相滤波器对混频后的正交中频信号进行90度相移，从而确保滤除镜像信号，实现镜像抑制的功能。本发明可以实现接近25dB的镜像抑制率，基本消除了镜像频率对噪声的恶化。同时，由于传统的采用分立元件的LNB产品，为了满足IdB以下的噪声系数，需要在PCB板上加上带通滤波器。而采用本发明以后，由于本发明采用hartley结构的下变频结构，镜像信号通过正交混频器的下变频以及多相位滤波器相移作用得以消除，则可以省去带通滤波器，节省了 PCB面积，简化了应用。实现Hartley结构的一个关键问题是如何生成四相本振信号，尤其对于Ku波段的 LNB芯片，由于要求本振信号频率范围为9. 75GHz和10. 75GHz，甚至需要11. 3GHz的高频， 因此如何生成四相本振信号成为本发明需要解决的一个难点。
生成四相本振信号的方案一般有三种，多相位滤波器方案、二分频方案和四相压控振荡器方案，本发明采用四相压控振荡器方案，这样避免了高频下多相位滤波器的驱动问题，同时如果采用二分频方案中压控振荡器需要振在两倍本振，二分频器的实现难度非常大。在实现具有镜像抑制性能的hartley接收机的同时，本发明还利用CMOS芯片便于集成的特点，将2 信号检测和负电压生成电路和接收机集成在同一颗芯片内，这样大大节约了 LNB的生产成本。本发明由于集成了现有分立LNB方案中大部分分立元件部分，简化了 LNB的应用、 生产和维修，节约了成本；集成锁相环路，大大提高了 LNB的频率稳定性能；集成镜像抑制功能，可以节省PCB板上的带通滤波器，节约了板材成本，提高了噪声性能；集成负电压、 2 信号检测和高放管控制，大大节约LNB生产成本；弥补了现有技术在生产中良率低的缺点，提高了生产过程的成品率，提高生产效率。
权利要求
1.一种LNB下变频芯片电路，其特征在于，包括预放大器，接收前端电路的中间级高放的输出，并提高芯片的噪声系数，以免恶化整个 LNB系统的噪声，同时将中间级高放送来的单端信号转化成两路差分信号，提高芯片的共模噪声抑制性能，所述两路差分信号分别是0度相位的第一差分信号和180度相位的第二差分信号；四相压控振荡器，输出四个相位相差90°的本振信号，所述四个本振信号分别为90度相位的第一本振信号、0度相位的第二本振信号、270度相位的第三本振信号和180度相位的第四本振信号；正交混频器，接收来自所述四相压控振荡器送来的四个本振信号，以及预放大器输出的两个差分信号，所述正交混频器将第一本振信号与第一差分信号混频生成90度相位的第一中频信号，将第二本振信号与第一差分信号混频生成0度相位的第二中频信号，将第三本振信号与第二差分信号混频生成270度相位的第三中频信号，将第四本振信号与第二差分信号混频生成180度相位的第四中频信号；IQ中频放大器，接收所述正交混频器输出的四个中频信号，提高正交混频器的驱动能力，防止信号衰减；多相位滤波器，接收所述片内IQ中频放大器的输出，将四个中频信号进行滤波，消除镜像信号，实现芯片的镜像抑制功能，然后将四个中频信号中，第一中频信号和第二中频信号相加，第三中频信号和第四中频信号相加，生成两个信号输出。
2.根据权利要求1所述的LNB下变频芯片电路，其特征在于，还包括片内高放管控制电路及垂直水平切换电路，连接到芯片外围电路的垂直级高放、水平级高放和中间级高放，所述片内高放管控制电路为所述垂直级高放、水平级高放和中间级高放中的高放管的源极、 漏极和栅极提供偏置电路，并将高放管的工作电流控制在正常工作的范围内，所述垂直水平切换电路根据垂直/水平切换电压的大小，打开或关闭送给高放管的偏置，以实现垂直和水平信号间的接收切换，同时，中间级高放一直控制在常开的状态。
3.根据权利要求1所述的LNB下变频芯片电路，其特征在于，还包括片内中频放大器， 接收所述多相位滤波器的输出，对片外75欧姆cable线的驱动，保证输出匹配，并将中频信号输出。
4.根据权利要求1所述的LNB下变频芯片电路，其特征在于，所述四相压控振荡器包括两个相互耦合的压控振荡器单元，输出四个相位依次相差90°的本振信号。
5.根据权利要求4所述的LNB下变频芯片电路，其特征在于，所述压控振荡器连接有锁相环路和预分频电路，所述压控振荡器的频率稳定性通过锁相环路实现，即将压控振荡器的输出信号通过预分频电路，不断分频到参考时钟频率，锁相环路将分频后的输出信号与参考时钟频率进行比较，频率误差通过锁相环路不断调整压控振荡器的可变电容器进行补偿，从而实现精确的本振频率。
6.根据权利要求1所述的LNB下变频芯片电路，其特征在于，所述多相位滤波器中包括与四个中频信号对应的四条通路，每条通路包括串联的多个电阻，前一条通路的每个电阻的前一端都通过一个电容与后一条通路相应电阻的后一端相连接，最后一条通路的每个电阻的前一端都通过一个电容与第一条通路相应电阻的后一端相连接。
7.根据权利要求1所述的LNB下变频芯片电路，其特征在于，还包括片内2 检测电路，对接收的2 信号进行响应，当存在2 信号时，检测电路会送出高电平给锁相环路，锁相环路控制压控振荡器工作在高本振，一旦2 信号消失，检测电路会送出低电平，锁相环路将压控振荡器锁频在低本振。
8.根据权利要求1所述的LNB下变频芯片电路，其特征在于，还包括片内负电压生成电路，产生一个负电压，为所述水平级高放、垂直级高放以及中间级高放中的高放管的栅压提供需要的偏置点。
9.根据权利要求1所述的LNB下变频芯片电路，其特征在于，还包括片内稳压电路，为所述LNB下变频芯片电路的其它部分提供电源。
10.根据权利要求1所述的LNB下变频芯片电路，其特征在于，还包括片内晶体振荡电路，为所述LNB下变频芯片电路的其它部分提供基准频率。
11.一种LNB下变频电路，其特征在于，包括如权利要求1 10中任意一项所述的LNB 下变频芯片电路，以及LNB下变频芯片电路的外围电路，所述外围电路包括垂直级高放，接收射频垂直信号并对卫星接收天线接收下来的卫星传输信号的垂直方向的电磁波进行放大，所述垂直级高放在接收频段内具有带通特性；水平级高放，接收射频水平信号并对卫星接收天线接收下来的卫星传输信号的水平方向的电磁波进行放大，所述水平级高放在接收频段内具有带通特性；中间级高放，接收垂直级高放和水平级高放的输出信号，所述中间级高放一直处于常开的状态，对第一级高放送出的信号进行二次放大，提高混频器前面放大器的整体增益，降低整个LNB系统的噪声系数。
12.根据权利要求11所述的LNB下变频电路，其特征在于，所述外围电路还包括片外高放管控制电路及垂直水平切换电路，连接到所述外围电路的垂直级高放、水平级高放和中间级高放，所述片外高放管控制电路为所述垂直级高放、水平级高放和中间级高放中的高放管的源极、漏极和栅极提供偏置电路，并将高放管的工作电流控制在正常工作的范围内， 所述垂直水平切换电路根据垂直/水平切换电压的大小，打开或关闭送给高放管的偏置， 以实现垂直和水平信号间的接收切换，同时，中间级高放一直控制在常开的状态。
13.根据权利要求11所述的LNB下变频电路，其特征在于，所述外围电路还包括片外中频放大器，接收所述多相位滤波器的输出，对片外75欧姆cable线的驱动，保证输出匹配， 并将中频信号输出。
14.根据权利要求11所述的LNB下变频电路，其特征在于，所述外围电路还包括片外 2 检测电路，对接收的2 信号进行响应，当存在22k信号时，所述片外2 检测电路会送出高电平给锁相环路，锁相环路控制压控振荡器工作在高本振，一旦2 信号消失，所述片外2 检测电路会送出低电平，锁相环路将压控振荡器锁频在低本振。
15.根据权利要求11所述的LNB下变频电路，其特征在于，所述外围电路还包括片外负电压生成电路，产生一个负电压，为所述水平级高放、垂直级高放以及中间级高放中的高放管的栅压提供需要的偏置点。
16.根据权利要求11所述的LNB下变频电路，其特征在于，所述外围电路还包括片外稳压电路，为所述LNB下变频芯片电路提供电源。
17.根据权利要求11所述的LNB下变频电路，其特征在于，所述外围电路还包括片外晶体振荡电路，为所述LNB下变频芯片电路提供基准频率。
18.—种LNB下变频芯片，其特征在于，所述LNB下变频芯片集成有如权利要求1 10 中任意一项所述的LNB下变频芯片电路，所述LNB下变频芯片电路通过所述LNB下变频芯片的引脚与所述LNB下变频芯片电路的外围电路相连接。
19.一种采用权利要求1 10中任意一项所述的LNB下变频芯片电路实现的LNB下变频方法，其特征在于，由预放大器，将接收到的信号进行预放大，提高芯片的噪声系数，以免恶化整个LNB系统的噪声，同时将接收到的单端信号转化成两路差分信号，提高芯片的共模噪声抑制性能，所述两路差分信号分别是0度相位的第一差分信号和180度相位的第二差分信号；由四相压控振荡器输出四个相位依次相差90°的本振信号，所述四个本振信号分别为90度相位的第一本振信号、0度相位的第二本振信号、270度相位的第三本振信号和180度相位的第四本振信号；正交混频器，将第一本振信号与第一差分信号混频生成90 度相位的第一中频信号，将第二本振信号与第一差分信号混频生成0度相位的第二中频信号，将第三本振信号与第二差分信号混频生成270度相位的第三中频信号，将第四本振信号与第二差分信号混频生成180度相位的第四中频信号；之后由IQ中频放大器，接收所述正交混频器输出的四个中频信号，提高正交混频器的驱动能力，防止信号衰减；再由多相位滤波器接收所述片内IQ中频放大器的输出，将四个中频信号进行滤波，消除镜像信号，实现芯片的镜像抑制功能，然后将四个中频信号中，第一中频信号和第二中频信号相加，第三中频信号和第四中频信号相加，生成两个信号输出；最后通过中频放大器接收所述多相位滤波器的输出，对片外75欧姆cable线的驱动，保证输出匹配，并将中频信号输出。
20.根据权利要求19所述的LNB下变频方法，其特征在于，所述压控振荡器的频率稳定性通过锁相环路实现，即将压控振荡器的输出信号通过预分频电路，不断分频到参考时钟频率，锁相环路将分频后的输出信号与参考时钟频率进行比较，频率误差通过锁相环路不断调整压控振荡器的可变电容器进行补偿，从而实现精确的本振频率。
21.根据权利要求19所述的LNB下变频方法，其特征在于，还包括高放管控制电路及垂直水平切换电路，连接到芯片外围电路的垂直级高放、水平级高放和中间级高放，所述高放管控制电路为所述垂直级高放、水平级高放和中间级高放中的高放管的源极、漏极和栅极提供偏置电路，并将高放管的工作电流控制在正常工作的范围内，所述垂直水平切换电路根据垂直/水平切换电压的大小，打开或关闭送给高放管的偏置，以实现垂直和水平信号间的接收切换，同时，中间级高放一直控制在常开的状态。
22.根据权利要求19所述的LNB下变频方法，其特征在于，还包括中频放大器，接收所述多相位滤波器的输出，对片外75欧姆cable线的驱动，保证输出匹配，并将中频信号输出ο
23.根据权利要求19所述的LNB下变频方法，其特征在于，所述压控振荡器连接有锁相环路和预分频电路，所述压控振荡器的频率稳定性通过锁相环路实现，即将压控振荡器的输出信号通过预分频电路，不断分频到参考时钟频率，锁相环路将分频后的输出信号与参考时钟频率进行比较，频率误差通过锁相环路不断调整压控振荡器的可变电容器进行补偿，从而实现精确的本振频率。
24.根据权利要求19所述的LNB下变频方法，其特征在于，还包括2 检测电路，对接收的2 信号进行响应，当存在2 信号时，2 检测电路会送出高电平给锁相环路，锁相环路控制压控振荡器工作在高本振，一旦2 信号消失，22k检测电路会送出低电平，锁相环路将压控振荡器锁频在低本振。
25.根据权利要求19所述的LNB下变频方法，其特征在于，还包括负电压生成电路，产生一个负电压，为所述水平级高放、垂直级高放以及中间级高放中的高放管的栅压提供需要的偏置点。
全文摘要
本发明公开了一种LNB下变频芯片电路、LNB下变频芯片，以及采用这种LNB下变频芯片电路实现的LNB下变频电路和LNB下变频方法，本发明通过正交本振信号(QuadratureLO)和正交混频器(QuadratureMixer)将射频信号进行下变频，再利用无源多相滤波器(Polyphasefilter)对混频后的正交中频信号进行90度相移，从而确保滤除镜像信号，实现镜像抑制的功能。
文档编号H03D7/18GK102201789SQ201110044008
公开日2011年9月28日 申请日期2011年2月24日 优先权日2010年7月14日
发明者尹雪松, 魏述然 申请人:锐迪科科技有限公司