专利名称：用于对第一或第二高频信号进行处理的电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于有选择地对第一或第二高频信号进行处理的电路装置。
美国授权专利4,959,873公开了一种传输线转换电路，利用这种电路可以将一条信号输出线转换到另一个结点处与该输出线相连的两条或两条以上输入线中的一条上。每条输入线具有一个指定的放大器级，当其被偏置时，能够进入高增益的″导通″状态或隔离的″截止″状态。″截止″状态下的适当偏置可以保证放大器级的输出相对其自已的输入线呈现低阻抗。选择它自已输入线的长度以反射在结点处相对于其它线的高阻抗。另外，正确的尺寸选择可以在使″截止″信号通路呈现高插入损耗的同时保持低值的″导通信号通路的返回波损耗和插入损耗。
从DE-OS 4305908中公知了一种波导装置，用于将馈送给波导空腔的能量转换给两条信号输入线，这两条输入线中的每一条都耦合到延伸到波导空腔中的一个能量引出装置上。在波导空腔相对于其横剖面中心配置的传导谐振元件被调谐到馈送给波导空腔的能量的波长上，从而使所述元件以最可能的方式吸收能量，并且使在垂直于波导空腔纵轴并彼此相互垂直的多个能量引出装置所吸收的能量被集中起来。在DE-OS 4305906中公开了一种类似的波导装置，在该装置中，在所述波导空腔中具有一个电传导隔离元件而不是一个谐振元件。利用这些波导装置可以接收交叉极化波，并且利用交叉极化的中和作用，这些交叉极化波可以被单独地施加给从US-PS 4,959,873所公知的装置的输入线上。
但在实际中已发现，使用这种装置所获得的特性阻抗可以只在不适于传送特定高频信号的频带中对于特定尺寸选择来实现。当在传送具有较高相对带宽的高频信号时，在放大器级的导通或截止状态下，沿发送频率频带的边界就会出现明显的失谐现象。
这将会引起反射，这种反射将在可接收的高频信号中造成不合理的干扰。特别是，这种反射，即由此而引起的失谐将产生一个交叉极化，从而导致在交叉极化波之间产生串扰，而使得交叉极化的中和作用减小。另外，失谐使得传输损耗，即波衰减损耗产生。特性阻抗和线长度的仔细调谐和匹配不会导致这些干扰中任一种的有效减少。
本发明的目的是要提供一种在第一段中所定义类型的电路装置，在这种电路中，能够以简单的方式对前述宽带信号在较少干扰的情况下进行处理。
根据本发明，上述目的是通过一个可以有选择地对第一或第二高频信号进行处理的电路装置实现的，该电路装置包括第一插入设备，用于将第一高频信号从一个通用波导装置插入到一个第一信号处理支路，第二插入设备，用于将第二高频信号从所述通用波导装置插入到一个第二信号处理支路，一个可转换高频放大装置，设置在每个信号处理支路中，用于分别有选择地转换、放大和阻塞相关插入的高频信号，和在每个信号处理支路中的一个传输装置，用于将分别来自第一和第二插入设备的相关高频信号传送给相关可转换高频放大装置。
其中，所述传输装置中的每个都具有一个可通过第一转换元件转换到相关转换设备上并可通过第二转换元件转换到相关可转换高频放大装置上的高频前置放大器，所述第一转换元件执行插入设备的特性阻抗和相关高频前置放大器的匹配，所述第二转换元件执行高频前置放大器的特性阻抗和相关可转换高频放大装置的匹配，特性阻抗的后一种匹配被执行以用于相关高频放大装置的转换和阻塞状态。
本发明的基础是识别由于可转换高频放大装置的输入阻抗在转换和阻塞状态之间产生变化而特别产生特性阻抗匹配的问题。它不再可能使插入设备和可转换高频放大装置足够精确地彼此适用于大带宽情况下的这些高频放大装置的两个工作状态。根据本发明所提供的一个总是处于转换模式的高频前置放大器形成了一个固定阻抗端，用于每个工作状态下的插入设备。其阻抗适用于大带宽情况下的插入设备。另一方面，该高频前置放大器的输出阻抗以类似方式适用于相关可转换高频放大装置的变化的输入阻抗。在每个信号支路上建立的这两级进一步实现了较高的信号增益。适当的匹配最多在一个宽频带上引起轻微的反射，从而可以对宽带高频信号执行完全的低噪声信号处理。这些电路装置的最佳应用领域是卫星信号的接收。为此，本发明提供了一种简单、高效和低成本的装置。
本发明的另一个最佳实施例的特征在于波导装置具有空腔，这些插入设备各包括伸入这个空腔的能量引出装置，而这些能量引出装置调谐到馈送到波导装置的空腔的高频信号的波长，使得能量引出装置以尽可能最佳的方式从波导装置中吸收这些高频信号的能量。
利用这种根据已向公众公开的文献4305906和4305908设计的插入设备可以提供一种高度紧凑有效的卫星接收装置。由于这种类型的插入设备可应用于大带宽和高信道密度的情况，所以根据本发明的单个电路装置可以使用相互独立的尺寸选择以用于特别大量的高频信号。例如，可以明显增加能够由单个接收装置进行处理的所接收的卫星电视节目的数量。因此，可以利用成本非常适中的电路提供大量的节目。
另一方面，又一个最佳实施例的特征在于，第一转换元件中的每一个都具有一条信号线，利用这条信号线，高频信号被从相关的插入设备传送给相关的高频前置放大器，并且该信号线的长度和特性阻抗被调谐为至少基本上没有反射的信号传输上。这就实现了具有低噪声传输特性的高度简单的波导装置。
最好，利用具有高电荷载流子迁移率的晶体管来形成高频前置放大器和可转换高频放大装置。当使用具有极小内部噪声值的″HEMT″晶体管时，尽管在可转换高频放大装置上附加一个高频前置放大器，也可以实现高频信号的极低噪声传送。
最好，第二转换元件中的每一个具有一个DC隔离元件，利用该隔离元件使高频前置放大器与相关可转换高频放大装置进行直流隔离。这简化了电源电压的单独供给。
附图
示出了根据本发明的电路装置的解释性实施例。该解释性实施例包括一个最好是根据DE-OS 4305908加以实施的波导装置1。为了解释本发明，对那些文献的公开的内容作了特意的参考，所以在这里省略了对波导装置1的进一步描述。所述波导装置1还可以如DE-OS 4305906所述地构成，可以参考向公众公开的后一篇文献的描述，这里不再重复那个文献中已经描述过的内容。
波导装置1包括第一插入设备2和第二插入设备3。两个插入设备2和3中的每一个基本上都包括一个延伸到波导装置1空腔中的能量引出装置。这些能量引出装置被调谐到馈送给波导装置1的高频信号的波长上，从而使它们以最可能的方式吸收来自波导装置1的这些高频信号的能量。而后分别与插入设备2和3的端5和6获得这些高频信号以用于进一步处理。
该解释性实施例还包括第一信号处理支路7和第二信号处理支路8。信号处理支路7和8中的每一个分别包括有第一转换元件9和10，它们的输入端分别由插入设备2和3的端5和6形成，并且分别包括有高频前置放大器11、12，第二转换元件13、14和可转换高频放大装置15、16。在信号处理支路7和8的每一个之中，第一转换元件9和10的输出端17和18分别连接到高频前置放大器11和12的输入端上。高频前置放大器11和12的输出端19和20分别连接到第二转换元件13和14的输入端上，后者的输出端21和22分别连接到相关可转换高频放大装置15和16的输入端上。
第一转换元件9和10的每一个分别具有一个信号线23和24，利用这个信号线23和24，高频信号被从相关的插入设备2和3分别传送给相关的高频前置放大器11和12。这个信号线23和24的长度和特性阻抗被调谐使得至少基本上没有反射信号被从插入设备2和3分别传送给高频前置放大器11和12。最好是信号线23和24的特性阻抗分别被调谐到相关插入设备2和3的特性阻抗上，这样，就不会有反射分别从插入设备2和3传送给信号线23和24。若如图所示，第一匹配电路25和26被分别插入在信号线23和24和第一转换元件9和10的输出端17和18之间，就可以不必考虑信号线23和24的线长而分别实现在信号线23和24和高频前置放大器11和12之间的特性阻抗匹配。这使得在依据本发明电路装置的尺寸选择方面建立了一个额外的自由度。
第一转换元件9和10分别包括第一DC转换装置27和28。这个DC转换装置27和28与第一匹配电路25和26一起分别作为下安排即在信号线23和24靠近高频前置放大器的一端也具有阻抗匹配，同时产生特性阻抗的变换以用于从第一转换元件9和10分别向高频前置放大器11和12传送高频信号，并且使DC转换装置27和28对于高频信号具有最大的衰减。另外，DC转换装置27和28分别用于将DC电源加到高频前置放大器11和12的输入端上。
在当前的解释性实施例中，使用具有高电荷载流子迁移率并被称之为″HEMT″晶体管的场效应晶体管分别形成高频前置放大器11和12。它们具有非常低的内部噪声电平，所以可以构成高频信号的极低噪声前置放大器。它们分别在信号处理支路7和8的这个点处还具有非常小的幅值。高频前置放大器11和12分别在其输出端19和20上产生前置放大的高频信号。
第二转换电路13和14也分别包括一个信号线29和30。信号线29和30的输入端33和34分别通过第二匹配电路31和32连接到高频前置放大器11和12的输出端19和20上。第二匹配电路31和32分别引起信号线29和30上高频前置放大器11和12特性阻抗的变换。信号线29和30的输出端35和36分别通过串联组合的DC隔离元件37和38以及第三匹配电路39和40连接到第二转换元件13和14的输出端21和22上。第二DC转换装置41和42被分别连接到信号线29和30的输出端35和36上。第三DC转换装置45和46被分别连接到DC隔离元件37、38和第三匹配电路39、40之间的接点43和44上。
在所示的实施例中，第二匹配电路31、32分别表示DC短路，所以，高频前置放大器11、12可以分别通过第二DC转换装置41、42被直接提供DC电流。交频前置放大器11、12的晶体管的源极接地，栅极形成输入端(分别标为17、18)，漏极形成输出端19、20。一个恒定的偏置电压分别通过第一和第二DC转换装置27、28和41、42予以提供，因此可以使高频前置放大器11、12总是工作于最佳的固定工作点。因此，该前置放大器具有固定的输入和输出阻抗，对于该阻抗，第一和第二匹配电路25、26和31、32分别具有相互独立的尺寸选择，从而保证了特性阻抗的适当的宽带匹配。
可转换高频放大装置15、16的输出端47、48分别通过第四正配电路49、50被转换到信号处理支路7、8的输出侧信号53、54的输入端51、52。第四匹配电路49、50分别提供了可转换高频放大装置15、16的输出阻抗和相应各自输出侧信号线53、54之间的特性阻抗匹配。这种匹配最好以如下方式设计，即分别对于高频放大装置15、16的转换状态而言它是最佳的。通过分别插入在接点43、44和第二转换元件13、14的输出端21、22之间并随及分别连接到可转换高频放大装置15、16输入端上的第三匹配电路39、40的第二转换元件13、14分别和可转换高频放大装置15、16的相应特性阻抗匹配分别在可转换高频放大装置15、16内提供了一个最佳的、即低损耗和低反射信号的传送。
信号线53、54的输出端55、56分别连接到叠加级57的输入端上。在最简单情况下是由线节点构成的叠加级57内，来自信号处理支路7和8的高频信号在一个公共线上被组合起来，该公共线可连接到叠加级57的输出端58上，但为简便起见图中并未示出此公共线。另外，还可以把分别用于可转换高频放大装置15、16的DC转换装置分别连接到输出信号线53、54的输入端51、52上。在所示的解释性实施例中，只有一个第四转换装置59连接到第一信号处理支路7中的输出侧信号线53的输入端51上。可转换高频放大装置15、16最好分别包括一个根据高频前置放大器11、12中的晶体管配置的至少与″MEMT″晶体管基本相同的晶本管，即其栅极连接到第二转换元件13、14的输出端21、22，其源极接地而其漏极分别连接到可转换高频放大装置15、16的输出端47、48。第四匹配电路49、50分别和叠加级57通过DC电流，从而使得一个公共偏置电压能够通过最好为高频信号提供开路的第四DC转换装置59分别馈送给可转换高频放大装置15、16中晶体管的漏极，转换装置59和第一信号处理支路7的13第四匹配电路49可选择地具有相互依赖的量纲。然后，最好利用分别通过第三DC转换装置45、46提供的DC偏置电压来执行可转换高频放大装置15、16的选择转换和阻塞，以分别用于可转换高频放大装置15、16的晶体管的栅极。同时，通过第四DC转换装置59可将DC偏置电压保持为一常数。
当在使用了第四匹配电路49、50的装置中使用时，利用相互依赖的尺寸选择，各输出侧信号线的线长为下安排，即相关可转换高频放大装置15、16分别被阻塞时，分别在输出端55、56上出现开路状态，这样相于转换的工作信号处理支路而言，被阻塞的信号处理支路不会产生任何噪声。
根据附图所示的解释性实施例可以很明显地看出，由于可转换高频放大装置15、16在转换和阻塞状态下是相互隔离地进行工作的，因而其阻抗是不同的，这就使得当放大装置15、16分别处于转换状态或处于阻塞状态时，它们的输入阻抗分别不会对插入设备2和3的端5和6的输入阻抗产生任何影响。因此，这是所需的匹配不用在考虑可转换高频放大装置15、16的转换状态。
所示的解释性实施例最适用于单独接收交叉极化高频信号并保证正交极化波的良好分离。这就使得可以在不必形成各线长度所需尺寸、特别是信号线23、24的长度可以不必是很精确的情况下接收较高的宽带信号。仅产生轻微的转换损耗，并且噪声可以被保持得很低。因此，从总体上讲可以实现极低噪声的传送。
权利要求
1.一种用于有选择地对第一或第二高频信号进行装理的电路装置，包括第一插入设备，用于将来自一个公共波导装置的第一高频信号插入到第一信号处理支路中，第二插入设备，用于将来自所述公共波导装置的第二高频信号插入到第二信号处理支路中，在每一个信号处理支路中的一个可转换高频放大装置，用于分别有选择地转换、放大和阻塞相关的插入高频信号，和在每一信号处理支路中的一个传输装置，用于将分别来自第一第二插入设备的相关高频信号传送给相关可转换高频放大装置，其中，传输装置中的每一个都包含有一个高频前置放大器，该前置放大器通过第一转换元件转换到相关转换设备上，并通过第二转换元件转换到相关可转换高频放大装置上，所述第一转换元件执行插入设备和相关高频前置放大器之间的特性阻抗匹配，第二转换元件执行高频前置放大器和相关可转换高频放大装置之间的特性阻抗匹配，并且执行后一种特性阻抗匹配以用于相关高频放大装置的转换和阻塞状态。
2.如权利要求1的电路装置，其特征在于所述波导装置具有一个空腔，并且所述插入设备中的每一个都包含有一个延伸入该空腔的能量引出装置，同时这些能量引出装置被调谐到馈送给所述波导装置的高频信号的波长上，从而使所述能量引出装置以尽可能最好的方式吸收来自所述波导装置的这些高频信号的能量。
3.如权利要求1或2的电路装置，其特征在于第一转换元件中的每一个都具有一个信号线，利用该信号线将高频信号从相关插入设备传送给相关高频前置放大器，并且，所述信号线的长度和特性阻抗被调谐为至少是基本上没有反射的信号传输。
4.如权利要求1、2或3的电路装置，其特征在于所述的高频前置放大器和高频放大装置都包含有具有高电荷载流子迁移率的晶体管。
5.如上述权利要求中任一个的电路装置，其特征在于所述第二转换元件中的每一个都具有一个DC隔离元件，用于使高频前置放大器和相关的高频放大装置被DC隔离。
6.用于接收卫星信号的接收器，权利要求1至5中任一个所要求的电路装置。
全文摘要
有选择地对第一或第二高频信号进行处理的电路装置，在各信号处理支路中的可转换高频放大装置，有选择地分别转换，放大和阻塞相关插入的高频信号，和在每个信号支路中的传送装置，将分别来自第一或第二插入设备的相关高频信号传送给相关可转换高频放大装置，各传送装置中都包括高频前置放大器，高频前置放大器通过第一转换元件转换到相关插入设备，通过第二转换元件被转换到相关可转换高频放大装置。
文档编号H04B1/18GK1140930SQ9610805
公开日1997年1月22日 申请日期1996年3月25日 优先权日1995年3月25日
发明者R·希尔特曼斯 申请人:菲利浦电子有限公司