高集成Ku波段卫星电视高频头结构的制作方法

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种高集成ku波段卫星电视高频头结构。

背景技术：

随着信息科技发展的突飞猛进和集成电路高度集成化的迅速发展，作为集成电路中最重要和最核心的ku波段卫星电视高频头技术也得到了极大地发展。近年来随着卫星技术的迅速发展，ku波段卫星电视随处可见并在人们的日常娱乐生活中起到越来越大的作用，人们越来越离不开卫星电视的丰富多彩。

ku波段卫星电视高频头位于卫星电视接收机的前端，放大微弱信号并将射频信号调制到中频提取有用信号是其主要作用，对于降低噪声干扰，提高整个卫星电视接收机的性能起着至关重要的作用。因此ku波段卫星电视高频头一直是卫星电视系统中的关键微波部件。ku波段卫星电视高频头技术已经从过去的单一化逐渐向集成化、微型化和网络化发展，对于ku波段卫星电视高频头的ku波段卫星电视高频头而言，最重要的研究领域便是如何实现卫星电视接收机的低噪声和高集成度，其性能对整个系统起着决定性的作用，因此如何实现ku波段卫星电视高频头的低噪声和高集成度便是当前研究的重点。

附图1是现有技术中ku波段卫星电视高频头结构的示意图。如图1所示，现有的ku波段卫星电视高频头中不仅需要使用三颗fet((fieldeffecttransistor，场效应晶体管)芯片和一颗型号为at3566的lnb(lownoiseblock，低噪声下变频器)，而且在对天线接收到的卫星信号进行极化处理的过程中，需要分别对垂直极化低噪声放大电路和水平极化低噪声放大电路设计相应的外围电路，并为第二级低噪声放大电路(即图1中的10tfet管芯片低噪声放大器)设计相应的外围电路、以及为at3566设计相应的外围电路。现有技术中的这种设计方式，带来了诸多弊端，例如不仅增加了ku波段卫星电视高频头的设计时间和设计成本，而且导致卫星电视接收机面积的大大增加，阻碍了集成电路小型化的发展趋势。

因此，如何提高ku波段卫星电视高频头的集成度，减小卫星电视接收机的面积，符合集成电路小型化的发展趋势，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种高集成ku波段卫星电视高频头结构，用于解决现有的ku波段卫星电视高频度集成度低、卫星电视接收机面积较大的问题，以降低ku波段卫星电视高频头的制造成本。

为了解决上述问题，本发明提供了一种高集成ku波段卫星电视高频头结构，包括天线、低噪声放大器和低噪声下变频器；其中：

所述天线，用于接收卫星信号；

所述低噪声放大器，同时连接所述天线与所述低噪声下变频器，并同时集成有垂直极化低噪声放大电路和水平极化低噪声放大电路，用于根据所述低噪声下变频器的选通信号对所述卫星信号进行垂直极化低噪声放大处理或水平极化低噪声放大处理；

所述低噪声下变频器，用于对所述低噪声放大器处理后的卫星信号进行下变频处理。

优选的，还包括选通电路；所述选通电路连接于所述低噪声放大器与所述低噪声下变频器之间，用于根据所述低噪声下变频器的选通信号选择所述垂直极化低噪声放大电路或水平极化低噪声放大电路导通。

优选的，所述垂直极化低噪声放大电路包括第一晶体管以及与所述第一晶体管的第一漏极连接的第一漏极上拉电阻、所述水平极化低噪声放大电路包括第二晶体管以及与所述第二晶体管的第二漏极连接的第二漏极上拉电阻；

所述选通电路包括：

垂直极化选通电路，所述垂直极化选通电路的输入端连接所述低噪声下变频器的第一引脚、输出端连接所述第一漏极上拉电阻，以控制所述第一晶体管是否导通；

水平极化选通电路，所述水平极化选通电路的输入端连接所述低噪声下变频器的第二引脚、输出端连接所述第二漏极上拉电阻，以控制所述第二晶体管是否导通。

优选的，还包括偏置电路；

所述偏置电路的输入端连接所述低噪声下变频器的第三引脚、输出端同时连接所述第一晶体管的第一栅极和所述第二晶体管的第二栅极。

优选的，所述天线包括：

垂直极化信号输出端，连接所述第一晶体管的第一栅极，用于向所述第一栅极传输所述卫星信号中的垂直极化信号；

水平极化信号输出端，连接所述第二晶体管中的第二栅极，用于向所述第二栅极传输所述卫星信号中的水平极化信号。

优选的，所述低噪声下变频器包括：

放大部，连接所述低噪声放大器，用于对经所述低噪声放大器处理的卫星信号进行放大；

下变频部，连接所述放大部，用于对经所述放大部处理的卫星信号进行下变频处理。

优选的，所所述低噪声放大器的型号为at102。

优选的，所述低噪声放大器的面积小于4mm²。

优选的，所述低噪声下变频器的型号为at3570。

优选的，所述低噪声下变频器的面积小于10mm²。

本发明提供的高集成ku波段卫星电视高频头结构，将垂直极化低噪声放大电路和水平极化低噪声放大电路集成于一个低噪声放大器中相较于现有技术中依靠两颗独立的低噪声放大芯片分别实现垂直极化低噪声放大与水平极化低噪声放大的方式，本发明不仅减少了低噪声放大器在卫星电视接收机中所占据的面积，而且减少了与低噪声放大器匹配的外围电路的面积，从而实现了集成电路的小型化，最终实现对卫星电视接收机面积整体的减小；同时，本发明降低了ku波段卫星电视高频头结构的生产成本，减小了ku波段卫星电视高频头结构的噪声、并提高了增益。

附图说明

附图1是现有技术中ku波段卫星电视高频头结构的示意图；

附图2是本发明具体实施方式中高集成ku波段卫星电视高频头结构框图；

附图3是本发明具体实施方式中高集成ku波段卫星电视高频头结构的电路图；

附图4是本发明具体实施方式中低噪声放大器的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的高集成ku波段卫星电视高频头结构的具体实施方式做详细说明。

本具体实施方式提供了一种高集成ku波段卫星电视高频头结构，附图2是本发明具体实施方式中高集成ku波段卫星电视高频头结构框图，附图3是本发明具体实施方式中高集成ku波段卫星电视高频头结构的电路图，附图4是本发明具体实施方式中低噪声放大器的电路结构示意图。

如图2、图3、图4所示，本具体实施方式提供的高集成ku波段卫星电视高频头结构，包括天线10、低噪声放大器11和低噪声下变频器12；其中：所述天线10，用于接收卫星信号；所述低噪声放大器11，同时连接所述天线10与所述低噪声下变频器12，并同时集成有垂直极化低噪声放大电路41和水平极化低噪声放大电路42，用于根据所述低噪声下变频器12的选通信号对所述卫星信号进行垂直极化低噪声放大处理或水平极化低噪声放大处理；所述低噪声下变频器12，用于对所述低噪声放大器11处理后的卫星信号进行下变频处理。

具体来说，所述天线10接收卫星信号，所述卫星信号中包括垂直极化信号rf_h和水平极化信号rf_v。由于在实际工作中，可以根据需要选择水平极化信号和垂直极化信号中的一种，因此，所述低噪声下变频器12可以通过发送选通信号控制所述垂直极化低噪声放大电路41与水平极化低噪声放大电路42中的一个导通，例如垂直极化低噪声放大电路41导通时，垂直极化信号经所述垂直极化低噪声放大电路41放大处理后传输至所述低噪声下变频器12；或者，水平极化低噪声放大电路42导通时，水平极化信号经所述水平极化低噪声放大电路42放大处理后传输至所述低噪声下变频器12。所述低噪声下变频器12将来自于所述低噪声放大器11的射频信号解调至中频信号后，输出至下级电路(例如78m06外围电路)。

本具体实施方式通过将垂直极化低噪声放大电路41和水平极化低噪声放大电路42合封在一个低噪声放大器11内部。相较于现有技术中采用两个相对独立的低噪声放大器分别进行垂直极化低噪声放大和水平极化低噪声放大的方式，本具体实施方式具有以下几个方面的优势：第一，本具体实施方式只需设置一个外围电路来驱动所述低噪声放大器11(现有技术中需要设置两个外围电路来分别对垂直极化低噪声放大器和水平极化低噪声放大器进行驱动)，减小了外围电路的面积，同时降低了所述高集成ku波段卫星电视高频头结构的电路复杂性；第二，减小了低噪声放大器在整个高集成ku波段卫星电视高频头结构中的占用面积，实现了集成电路的小型化，进而极大的减少了卫星电视接收机的面积；第三，由于低噪声放大器数量的减少，也降低了高集成ku波段卫星电视高频头结构的生产成本。

为了进一步降低所述高集成ku波段卫星电视高频头结构的生产成本，实现所述高集成ku波段卫星电视高频头结构的高增益、低噪声，所述低噪声放大器11的型号优选为at102。所述低噪声下变频器12的型号优选为at3570。

为了进一步简化所述低噪声放大器11的外围电路结构，优选的，所述高集成ku波段卫星电视高频头结构还包括选通电路13；所述选通电路13连接于所述低噪声放大器11与所述低噪声下变频器12之间，用于根据所述低噪声下变频器12的选通信号选择所述垂直极化低噪声放大电路41或水平极化低噪声放大电路42导通。其中，所述选通电路13的具体结构，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

更优选的，如图2、图4所示，所述垂直极化低噪声放大电路41包括第一晶体管t1以及与所述第一晶体管t1的第一漏极d1连接的第一漏极上拉电阻r1、所述水平极化低噪声放大电路42包括第二晶体管t2以及与所述第二晶体管t2的第二漏极d2连接的第二漏极上拉电阻r2；

所述选通电路13包括：

垂直极化选通电路，所述垂直极化选通电路的输入端连接所述低噪声下变频器12的第一引脚、输出端连接所述第一漏极上拉电阻r1，以控制所述第一晶体管t1是否导通；

水平极化选通电路，所述水平极化选通电路的输入端连接所述低噪声下变频器12的第二引脚、输出端连接所述第二漏极上拉电阻r2，以控制所述第二晶体管t2是否导通。

优选的，所述高集成ku波段卫星电视高频头结构还包括偏置电路14；所述偏置电路14的输入端连接所述低噪声下变频器12的第三引脚、输出端同时连接所述第一晶体管t1的第一栅极g1和所述第二晶体管t2的第二栅极g2。

以下以所述低噪声下变频器12的型号为at3570、所述低噪声放大器11的型号优选为at102、所述第一晶体管t1与所述第二晶体管t2均为场效应晶体管为例进行说明。第一偏置电压vd_h自at3570的pin16依次经所述垂直极化选通电路、at102的pin3传输至所述第一漏极上拉电阻r1，第二偏置电压vd_v自at3570的pin4依次经所述水平极化选通电路、at102的pin1传输至所述第二漏极上拉电阻r2，经所述垂直极化低噪声放大电路41放大的垂直极化信号rf_h或经所述水平极化低噪声放大电路42放大的水平极化信号rf_v输出至所述at3570的rfin引脚。所述第一晶体管t1的第一源极s1与所述第二晶体管t2的第二源极s2接地。

由于at102芯片内部第一晶体管t1(第二晶体管t2的导通条件与第一晶体管t1相同，以下以第一晶体管t1为例进行说明)导通的条件为：

vgs>vth，vds>vgs-vth；

其中vgs表示第一晶体管t1的第一栅极g1与第一源极s1之间的电压，vth表示第一晶体管t1的阈值电压，vds表示第一晶体管t1的第一源极s1与第一漏极d1之间的电压。与普通场效应晶体管的阈值电压大于0不同，at102芯片内部第一晶体管t1的vth＝-0.4v。at3570的pin15同时且持续向所述第一晶体管t1的第一栅极g1与第二晶体管t2的第二栅极g2传输栅极偏置电压vg，因此，第一晶体管t1导通的条件等价于：

id＝10ma；

其中，id表示流过第一晶体管t1的第一漏极d1的电流大小。而id的大小是由传输至第一漏极上拉电阻r1上的第一偏置电压vd_h控制的。具体来说，当vd_h输出高电平时，例如vd_h为2v，从而可以确保id＝10ma，则所述第一晶体管t1导通，所述垂直极化低噪声放大电路41正常工作；当vd_h输出低电平时，例如vd_h为0v，不满足id＝10ma，则所述第一晶体管t1不导通，所述垂直极化低噪声放大电路41不能正常工作。

在实际的使用过程中，本领域技术人员还可以根据需要控制所述第一晶体管t1与所述第二晶体管t2同时导通，使得所述垂直极化低噪声放大电路41与所述水平极化低噪声放大电路42同时工作。

优选的，所述天线10包括：垂直极化信号输出端，连接所述第一晶体管t1的第一栅极g1，用于向所述第一栅极g1传输所述卫星信号中的垂直极化信号rf_h；水平极化信号输出端，连接所述第二晶体管t2中的第二栅极g2，用于向所述第二栅极g2传输所述卫星信号中的水平极化信号rf_v。

优选的，所述低噪声下变频器12包括：放大部，连接所述低噪声放大器11，用于对经所述低噪声放大器11处理的卫星信号进行放大；下变频部，连接所述放大部，用于对经所述放大部处理的卫星信号进行下变频处理。通过所述低噪声下变频器12对经所述低噪声放大器11处理的垂直极化信号或水平极化信号再次进行放大处理，从而进一步提高了所述高集成ku波段卫星电视高频头结构的增益，并进一步降低了噪声。

更优选的，所述低噪声下变频器12与所述低噪声放大器11之间还设置有匹配电路15，可以包括所述低噪声下变频器12正常工作时的滤波匹配电路、所述低噪声放大器11正常工作时的滤波匹配电路以及所述低噪声放大器11与所述低噪声下变频器12内部的所述放大部之间的阻抗匹配电路。

优选的，所述低噪声放大器11的面积小于4mm²。传统的采用两颗c88fet管芯片分别进行垂直极化信号低噪声放大和水平极化低噪声放大时，所占用的面积约为2.05mm×2.00mm+2.05mm×2.00mm。本具体实施方式中，所述低噪声放大器11的面积可以减少至1.60mm×1.60mm，实现了电路面积的急剧减小以及生产成本的大幅度降低。

优选的，所述低噪声下变频器12的面积小于10mm²。传统的at3566低噪声下变频芯片的面积约为3.00mm×3.00mm+2.05mm×2.00mm。本具体实施方式中，所述低噪声下变频器的面积可以减少至3.00mm×3.00mm，也实现了电路面积的急剧减小以及生产成本的大幅度降低。

本具体实施方式提供的高集成ku波段卫星电视高频头结构，将垂直极化低噪声放大电路和水平极化低噪声放大电路集成于一个低噪声放大器中相较于现有技术中依靠两颗独立的低噪声放大芯片分别实现垂直极化低噪声放大与水平极化低噪声放大的方式，本发明不仅减少了低噪声放大器在卫星电视接收机中所占据的面积，而且减少了与低噪声放大器匹配的外围电路的面积，从而实现了集成电路的小型化，最终实现对卫星电视接收机面积整体的减小；同时，本发明降低了ku波段卫星电视高频头结构的生产成本，减小了ku波段卫星电视高频头结构的噪声、并提高了增益。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。