专利名称：卫星通信装置及其开关单元的制作方法
技术领域：
本发明系有关于一卫星信号发射器(Very Small Aperture Terminal；VSAT)，尤其是有关于包含改良式电源控制装置的VSAT卫星信号发射器。
背景技术：
VSAT卫星通信系统采用一种小型天线来发送和接收卫星信号，可为所有处于卫星覆盖区域内的用户提供高频宽连接，可以传送声音影像等信息。现今的卫星传送网络服务已经相当发达，各种服务应运而生。便携性的卫星通信装置也渐被广泛使用。因此低耗电率是装置设计上的一大重点。
在电子线路中，信号的传输，都通过细微的电流传导。但是无线信号的发送，则是需要耗用极大电流功率的能量，才能做到。因此，如何将电子线路中的微小信号，转变成大能量的信号，发送到远方，就需要功率放大器。
功率放大器，一般而言，是把输入的信号，放大为输出信号。其耗用的电流，相对于电子线路本身，通常有着数倍的差距。因此如何在功率放大器的控制上，去做到节省消耗电量及电源开关控制，便是一个关键技术。
它的上行链路设计中需要一个稳定的低噪声信号高频信号源，因此使用了锁相回路振荡器(Phase lock loop oscillators，PLO)，能使一个动作不精准，频率变动量高的信号保持稳定。相较于一般的频率乘法器，PLO的成本较低，性能较高。
然而除了上述基本元件之外，在卫星通信的过程中，需要一个机制来控制VSAT卫星信号发射器的动作，因此一个具有低成本、体积小及反应速度快的电路开关设计是必要的。
发明内容
本发明之目的在于提供一VSAT卫星信号发射器，其中包含了一个锁相振荡器，一个电源供应器，一个功率放大器以及一个开关。该锁相振荡器具有一个锁定电位端点，用来提供一个锁定电位，此外耦接于功率放大器，提供一个振荡信号。该电源供应器，包含了一个第一电源电位端点，耦接该功率放大器，用来提供一个第一电源电位，此外有另一端点耦接于开关的电源输入端，用来提供一直流电流。该功率放大器，耦接于该开关的电源输出端，用来接受该直流电流之驱动，放大该锁相振荡电路输出的振荡信号。而该开关，是用来检测该锁定电位与该第一电源电位，以决定该直流电流是否导通。
当该第一电源电位为一第一位准时，该直流电流不导通。该第一位准为零伏特。当该第一电源电位为一第二位准时，且该锁定电位为一第四位准时，该直流电流不导通。该第四位准为零伏特。当该第一电源电位为一第二位准时，且该锁定电位为一第三位准时，该直流电流导通。该第二位准为负五伏特；以及该第三位准为五伏特。
该开关，更进一步包含一个第一晶体管以及一个第二晶体管。其中该第一晶体管，是用来控制该直流电流之导通。而该第二晶体管，是用来耦接该锁定电位与该第一电源电位，以控制该第一晶体管之导通。
该第一晶体管包含了一个源极，以及一个漏极。该源极连结于该电源供应器，而该漏极连结于功率放大器。此外尚包含一个栅极，与该源极以一电阻耦接在一起。
该第二晶体管包含了一个基极，以及一个射极。该基极，耦接于该锁相振荡器，而该射极，耦接于该第一电源电位端。此外该第一晶体管的栅极与该第二晶体管的集极连结在一起。而该第二晶体管的该射极与该第一晶体管的该源极以一电阻耦接在一起。
当该第一电源电位为一第二位准，而该锁定电位为一第三位准时，该第二晶体管导通。
当第二晶体管导通时，该第一晶体管导通。
当该第一晶体管导通时，该直流电流从该电源供应器，经由该第一晶体管，导向该功率放大器。
该第一晶体管为一P通道金属二氧化硅场效晶体管。
该第二晶体管为一NPN双极晶体管。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出四个实施例，并配合所附图，作详细说明如下图1为一双输入开关在VSAT卫星信号发射器的回路图；图2为一双输入开关的内部方块图；图3为本发明双输入开关的逻辑示意图；图4为本发明双输入开关的详细电路图。
具体实施方式VSAT卫星信号发射器，提供一实施例如图1所示，有一个双输入开关101，控制电路的导通。一锁相振荡电路102，根据一较低频的不稳定信号，产生一高频而稳定的信号，输出到功率放大器104之后，作为卫星通信之用。该功率放大器104里面，含有一保护电路，需要仰赖一负压电源来运作。而电源供应器103，提供了一负压电源给功率放大器104，做为保护电路的电源，以及提供一第一电源电位给双输入开关101作为检测之用。而双输入开关101，上接电源供应器103输出的一正电压输入电源203，下接功率放大器104。输入电源203到功率放大器104之间电路的导通与否，则由锁相振荡电路102和电源供应器103两者的状态来决定。锁相振荡器102具有一锁定电位201，电源供应器具有一第一电源电位202，也就是先前提到的该负压电源，由双输入开关101检测这两端电位，当第一电源电位202为低电位，而锁定电位201为高电位时，开关导通，一输入电源203的电流就会通过双输入开关101，从输出电源端204导向功率放大器104，供天线105发射电波信号用。
由此可知，电源供应器103平常在开关101未导通的时候，仅输出一负压电源到功率放大器104的保护电路。而锁相振荡电路102，在正常的时候则是处于不断运作的状态，因此输出的锁定电位检测端201的电压，也是一直处于高电位的状态。如此一来，开关101本身，在正常运作的状况下，就会是一直导通的状态。电流从电源输入端203导向电源输出端204，进入功率放大器104。
锁相振荡电路102，在一些外在环境条件下，会造成运作的停止。比如说湿度、温度超过额定的范围，或是摔落、震动之类的意外。此外，锁相振荡电路102可于接收一关机命令而停止运作。因此，在停止的时候，该锁定电位端201的电压就变成低电位，此时不论电源供应器的条件为何，开关101都处于中止的状态。
如图2显示，本发明之VSAT卫星信号发射器的内部开关的方块图。主要分成开关切换器302与控制机构304，其中控制机构304的部份拥有两个输入端点，分别为锁定电位检测端201和第一电源电位检测端202，由这两个输入端的电位决定开关切换器302中的线路是否导通，以让输入电源端203的电流传送到输出电源端204，进而输出到下一个装置。
如图3所示，是该开关在电路逻辑上的真值表。当第一电源电位检测端202为低电位，锁定电位检测端201为高电位，则开关导通。其他三种组态都不让开关导通。
由此可归纳出一简单的真值表当第一电源电位检测端202的电位为高电位(零伏特以上)，该开关101不导通。当第一电源电位检测端202的电位为低电位(负五伏特)时，分为下列两种状况当锁定电位检测端201的电位为高电位(正五伏特)，该开关101导通。当锁定电位检测端201的电位为低电位(零伏特)，该开关101不导通。
如图4所示，在另一实施例中，本发明的VSAT卫星信号发射器，其开关电路包含了两个晶体管，一个是P通道金属二氧化硅场效晶体管501，一个是NPN双极晶体管502。最主要的功能就是根据锁定电位端201和第一电源电位端202两个输入端的电位，来决定输入电源端203的电流是否能经过P通道金属二氧化硅场效晶体管501，导通到输出电源端204。
在P通道金属二氧化硅场效晶体管501中，包含了一个源极，一个漏极，该源极连接于电源供应器203，该漏极连接于功率放大器204。此外尚包含一个栅极，与该源极以一电阻Rc 601耦接在一起。
在NPN双极晶体管502中，包含了一个基极，一个射极。该基极耦接于锁相振荡器102，该射极耦接于电源供应器103。此外，尚包含一个集极，与P通道金属二氧化硅场效晶体管501中的栅极耦接在一起。该射极，又与P通道金属二氧化硅场效晶体管501中的源极以一电阻Re1 602耦接在一起。
当锁定电位端201为高电位而第一电源电位端202为低电位，P通道金属二氧化硅场效晶体管501才能导通。两个电位端的任何一条件不符合，P通道金属二氧化硅场效晶体管501都不导通。此开关反应快速，动作时间低于2ms。
金属二氧化硅场效晶体管501的规格，可根据输出电流大小、输入电位端201的电压大小决定。Rc 601与Ri 606的作用是限流电阻，C1 701与C2702在不考虑信号抖动或开关时距时可省略。
Ri1 604，Ri2 605，Re1 602，Re2 603可用来调整锁定电位检测端201与第一电源电位检测端202的控制电压临界点。在某些较受限制的使用范围下，这些电阻的部份或全部皆可省略。
从图1、图4看来，第一电源电位端202在正常工作的时候，电位是定在负压的状态，欲使开关101关闭，电位需升到零以上。而锁定电位端201是锁相振荡电路102中一个代表电位，工作中是高电位，而停止时是低电位。高电位的范围为逻辑电路中的1，一般是5伏特。而低电位则是逻辑电路中的0，为0伏特。
在另一实施例中，本发明的VSAT卫星信号发射器中的开关，所包含的NPN双极晶体管502，也可以用一个N通道的场效晶体管来取代(未图示)。
依据本发明之另一实施例，可以定义该功率放大器102的保护电路为使用正电压电源来工作，而开关101的切换则是决定一负电压电源的导通与否。正电压或负电压的实作则不限定于本发明所举出之实施例。
因此，本发明解决了VSAT卫星信号发射器中电路开关的问题，尤其是以两个控制点来控制一个电源输出的问题。利用了简单的两个晶体管，构成了反应快速而且成本低廉的双输入电子开关电路，在卫星发射器需要稳定高频以及低消耗功率、快速切换开关的需求下，达成了成本低廉且反应速度快的目的。
本发明的精神虽以数个实施例说明如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉该领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可做各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当根据后附的权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一通信装置，包含一锁相振荡器，用以提供一锁定电位，及一振荡信号；一电源供应器，用以提供一第一电源电位，及一直流电流；一功率放大器，用以接受该直流电流的驱动，放大该振荡信号；以及一开关，耦接于该电源供应器和该功率放大器之间，用以检测该锁定电位与该第一电源电位，导通该直流电流。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该开关包含一输入电源端，耦接该电源供应器输出之该直流电流；一输出电源端，耦接该功率放大器以输出该直流电流；一锁定电位端，耦接该锁相振荡器输出之该锁定电位；以及一第一电源电位端，耦接该电源供应器输出之该第一电源电位。
3.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，当该第一电源电位为一第一位准时，该直流电流不导通。
4.根据权利要求3所述的通信装置，其特征在于，该第一位准为零伏特。
5.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，当该锁定电位为一第四位准时，该直流电流不导通。
6.根据权利要求5所述的通信装置，其特征在于，该第四位准为零伏特。
7.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，当该第一电源电位为一第二位准时，且该锁定电位为一第三位准时，该直流电流导通。
8.一电源控制的开关电路，包含一第一晶体管，耦接一直流电源以提供直流电流给一放大器；一第二晶体管，耦接该第一晶体管以检测第一输入电位与第二输入电位，控制该第一晶体管的导通。
9.根据权利要求8所述的开关电路，其特征在于，该第一晶体管为一P通道金属二氧化硅场效晶体管，包含一源极，耦接于该直流电源；一漏极，耦接于该放大器；一栅极，与该源极以一电阻耦接在一起。
10.根据权利要求8所述的开关电路，其特征在于，该第二晶体管为一NPN双极晶体管，包含一集极，耦接于该P通道金属二氧化硅场效晶体管的栅极；一基极，耦接于该第一输入电位端；以及一射极，耦接于该第二输入电位端，且与该P通道金属二氧化硅场效晶体管的源极以一电阻耦接在一起。
11.根据权利要求8所述的开关电路，其特征在于，该第二输入电位端的电位为一第一位准时，该直流电流不导通。
12.根据权利要求11所述的开关电路，其特征在于，该第一位准为零伏特。
13.根据权利要求8所述的开关电路，其特征在于，当该第一输入电位端的电位为一第四位准时，该直流电流不导通。
14.根据权利要求13所述的开关电路，其特征在于，该第四位准为零伏特。
15.根据权利要求8所述的开关电路，其特征在于，当该第二输入电位端的电位为一第二位准时，且该第一输入电位端的电位为一第三位准时，该直流电流导通。
16.根据权利要求15所述的开关电路，其特征在于该第二位准为负五伏特；以及该第三位准为五伏特。
17.根据权利要求8所述的开关电路，其特征在于，该第一晶体管为一P通道金属二氧化硅场效晶体管，该第二晶体管为一N通道的场效晶体管。
全文摘要
本发明是有关于一卫星信号发射器，尤其是有关于包含改良式电源控制装置的卫星信号发射器。通过一双输入电子式开关，来控制卫星发射器的功率放大器，达到省电及电源控制的目的。
文档编号H04B1/04GK1655463SQ200410005388
公开日2005年8月17日 申请日期2004年2月12日 优先权日2004年2月12日
发明者黄振家 申请人:启碁科技股份有限公司