TWI488428B - Ｌｎｂ降頻晶片電路及晶片、ｌｎｂ降頻電路及方法 - Google Patents

Description

LNB降頻晶片電路及晶片、LNB降頻電路及方法

本發明涉及一種信號處理晶片的電路，尤其是一種LNB降頻晶片電路。本發明涉及一種LNB降頻晶片。本發明還涉及一種信號處理電路，尤其是一種LNB降頻電路。本發明還涉及一種LNB降頻方法。

LNB，即Low Noise Block(低噪聲模塊)，俗稱高頻頭，是放置在衛星接收天線的反射焦點位置，用來對衛星信號進行放大和降頻的裝置。

目前的LNB大都採用分立元件，包括高頻放大電晶體、無源帶通濾波器、介質震盪器、混頻器、中頻放大器、穩壓塊、偏置電路、負壓生成電路、22kHz檢測電路等構成，如第1圖和第2圖所示。

傳統方案的缺點在於：

1.介質震盪器具有較大的溫度飄移特性，因此LNB的頻率穩定度不高。

2.需要無源帶通濾波器來濾除帶外尤其是鏡像部分的信號，已提高LNB的噪聲性能，帶通濾波器具有衰減特性，同時佔用珍貴的板材面積。

3.由於LNB一般尺寸較小，因此數量較大的分立元件給維修和調試帶來很大的不便。

本發明所要解決的技術問題是提供一種LNB降頻晶片電路、應用該LNB降頻晶片電路的晶片、應用該LNB降頻晶片電路的LNB降頻電路以及應用該LNB降頻晶片電路的LNB降頻方法，能夠具有較高的鏡像抑制功能，可以節省帶通濾波器所佔用的寶貴的板材空間，同時保證LNB優異的噪聲性能。

為解決上述技術問題，本發明LNB降頻晶片電路的技術方案是，包括：預放大器，接收前端電路的中間級高頻放大的輸出，並提高晶片的噪聲係數，以免惡化整個LNB系統的噪聲，同時將中間級高頻放大送來的單端信號轉化成兩路差分信號，提高晶片的共模噪聲抑制性能，該兩路差分信號分別是0°相位的第一差分信號和180°相位的第二差分信號；四相壓控震盪器，輸出四個相位相差90°的本地振盪信號，該四個本地振盪信號分別為90°相位的第一本地振盪信號、0°相位的第二本地振盪信號、270°相位的第三本地振盪信號和180°相位的第四本地振盪信號；正交混頻器，接收來自該四相壓控震盪器送來的四個本地振盪信號，以及預放大器輸出的兩個差分信號，該正交混頻器將第一本地振盪信號與第一差分信號混頻生成90°相位的第一中頻信號，將第二本地振盪信號與第一差分信號混頻生成0°相位的第二中頻信號，將第三本地振盪信號與第二差分信號混頻生成270°相位的第三中頻信號，將第四本地振盪信號與第二差分信號混頻生成180°相位的第四中頻信號；IQ中頻放大器，接收該正交混頻器輸出的四個中頻信號，提高正交混頻器的驅動能力，防止信號衰減；多相位濾波器，接收該晶片內IQ中頻放大器的輸出，將四個中頻信號進行濾波，消除鏡像信號，達到晶片的鏡像抑制功能，然後將四個中頻信號中，第一中頻信號和第二中頻信號相加，第三中頻信號和第四中頻信號相加，生成兩個信號輸出。

本發明還公開了一種LNB降頻電路，其技術方案是，包括上述LNB降頻晶片電路，以及LNB降頻晶片電路的外圍電路，該外圍電路包括：垂直級高頻放大，接收射頻垂直信號並對衛星接收天線接收下來的衛星傳輸信號的垂直方向的電磁波進行放大，該垂直級高 頻放大在接收頻段內具有帶通特性；水平級高頻放大，接收射頻水平信號並對衛星接收天線接收下來的衛星傳輸信號的水平方向的電磁波進行放大，該水平級高頻放大在接收頻段內具有帶通特性；中間級高頻放大，接收垂直級高頻放大和水平級高頻放大的輸出信號，該中間級高頻放大一直處於常開的狀態，對第一級高頻放大送出的信號進行二次放大，提高混頻器前面放大器的整體增益，降低整個LNB系統的噪聲係數。

本發明又公開了一種LNB降頻晶片，其技術方案是，該LNB降頻晶片集成有上述LNB降頻晶片電路，該LNB降頻晶片電路透過该LNB降頻晶片的引腳與該LNB降頻晶片電路的外圍電路相連接。

本發明再公開了一種採用上述LNB降頻晶片電路達成的LNB降頻方法，其技術方案是，由預放大器，將接收到的信號進行預放大，提高晶片的噪聲係數，以免惡化整個LNB系統的噪聲，同時將接收到的單端信號轉化成兩路差分信號，提高晶片的共模噪聲抑制性能，該兩路差分信號分別是0°相位的第一差分信號和180°相位的第二差分信號；由四相壓控震盪器輸出四個相位依次相差90°的本地振盪信號，該四個本地振盪信號分別為90°相位的第一本地振盪信號、0°相位的第二本地振盪信號、270°相位的第三本地振盪信號和180°相位的第四本地振盪信號；正交混頻器，將第一本地振盪信號與第一差分信號混頻生成90°相位的第一中頻信號，將第二本地振盪信號與第一差分信號混頻生成0°相位的第二中頻信號，將第三本地振盪信號與第二差分信號混頻生成270°相位的第三中頻信號，將第四本地振盪信號與第二差分信號混頻生成180°相位的第四中頻信號；之後由IQ中頻放大器，接收該正交混頻器輸出的四個中頻信號，提高正交混頻器的驅動能力，防止信號衰減；再由多相位濾波器接收該晶片內IQ中頻放大器的輸出，將四個中頻信號進行濾波，消除鏡像信號，達成晶片的鏡像 抑制功能，然後將四個中頻信號中，第一中頻信號和第二中頻信號相加，第三中頻信號和第四中頻信號相加，生成兩個信號輸出；最後透過中頻放大器接收該多相位濾波器的輸出，對晶片外75歐姆cable線的驅動，保證輸出匹配，並將中頻信號輸出。

本發明由於集成了現有分立LNB方案中大部分分立元件部分，簡化了LNB的應用、生產和維修，節約了成本；集成鎖相環路，大大提高了LNB的頻率穩定性能；集成鏡像抑制功能，可以節省PCB板上的帶通濾波器，節約了板材成本，提高了噪聲性能；彌補了現有技術在生產中良率低的缺點，提高了生產過程的成品率，提高生產效率。

本發明公開了一種LNB降頻晶片電路，如第3圖所示，包括：預放大器，接收前端電路的中間級高頻放大的輸出，並提高晶片的噪聲係數，以免惡化整個LNB系統的噪聲，同時將中間級高頻放大送來的單端信號轉化成兩路差分信號，提高晶片的共模噪聲抑制性能，該兩路差分信號分別是0°相位的第一差分信號和180°相位的第二差分信號；四相壓控震盪器，輸出四個相位相差90°的本地振盪信號，該四個本地振盪信號分別為90°相位的第一本地振盪信號、0°相位的第二本地振盪信號、270°相位的第三本地振盪信號和180°相位的第四本地振盪信號；正交混頻器，接收來自該四相壓控震盪器送來的四個本地振盪信號，以及預放大器輸出的兩個差分信號，該正交混頻器將第一本地振盪信號與第一差分信號混頻生成90°相位的第一中頻信號，將第二本地振盪信號與第一差分信號混頻生成0°相位的第二中頻信號，將第三本地振盪信號與第二差分信號混頻生成270°相位的第三中頻信號，將第四本地振盪信號與第二差分信號混頻生成180°相位的第四中頻信號；IQ中頻放大器，接收該正交混頻器輸出的四個中頻信號，提 高正交混頻器的驅動能力，防止信號衰減；多相位濾波器，接收該晶片內IQ中頻放大器的輸出，將四個中頻信號進行濾波，消除鏡像信號，達成晶片的鏡像抑制功能，然後將四個中頻信號中，第一中頻信號和第二中頻信號相加，第三中頻信號和第四中頻信號相加，生成兩個信號輸出。

該LNB降頻晶片電路還包括晶片內高頻放大電晶體控制電路及垂直水平切換電路，連接到晶片外圍電路的垂直級高頻放大、水平級高頻放大和中間級高頻放大，該晶片內高頻放大電晶體控制電路為該垂直級高頻放大、水平級高頻放大和中間級高頻放大中的高頻放大電晶體的源極、汲極和閘極提供偏置電路，並將高頻放大電晶體的工作電流控制在正常工作的範圍內，該垂直水平切換電路根據垂直/水平切換電壓的大小，打開或關閉送給高頻放大電晶體的偏置，以達成垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高頻放大一直控制在常開的狀態。

該LNB降頻晶片電路還包括晶片內中頻放大器，接收該多相位濾波器的輸出，對晶片外75歐姆電纜(cable)線的驅動，保證輸出匹配，尤其是保證和機頂盒之間的匹配，並將中頻信號輸出。

該四相壓控震盪器如第4圖和第5圖所示，包括兩個相互耦合的壓控震盪器單元VCO1和VCO2，輸出四個相位相差90°的本地振盪信號，分別為90°相位的第一本地振盪信號IP、0°相位的第二本地振盪信號QP、270°相位的第三本地振盪信號IN和180°相位的第四本地振盪信號QN。

本發明選用hartley結構達成鏡像抑制功能，根據hartley結構降頻器的實施原理可知，本發明必須產生四相正交本地振盪信號。正交本地振盪信號的實施方法通常有三種，多相位濾波器方案、二分頻方案和四相壓控震盪器方案。

本發明採用了四相壓控震盪器方案，這樣避免了高頻下對多相位濾波器的驅動問題，同時如果採用二分頻方案中壓控震盪器 需要振在兩倍本地振盪，對於Ku波段10.6GHz的本地振盪頻率來說，壓控震盪器需要工作在21GHz，在如此高的頻率下，CMOS二分頻器的實施難度非常大。

如第4圖和第5圖所示，四相壓控震盪器透過兩個壓控震盪器(VCO)單元之間的相互耦合，達成了相位相差90°的四相本地振盪信號。兩個壓控震盪器單元分別有主震盪管(M1、M2、M5、M6)和耦合管(M3、M4、M7、M8)組成。第一級壓控震盪器VCO1的輸出信號IP、IN輸入到第二個壓控震盪器VCO2的耦合管，第二級壓控震盪器VCO2的輸出QP、QN則輸入到第一級壓控震盪器VCO1的耦合管。從而確保了IP、QP、IN、QN之間90°的相位差。

該壓控震盪器連接有鎖相環路和預分頻電路，該壓控震盪器的頻率穩定性透過鎖相環路達成，即將壓控震盪器的輸出信號透過預分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率，鎖相環路將分頻後的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差透過鎖相環路不斷調整壓控震盪器的可變電容器進行補償，從而達到精確的本地振盪頻率。

為確保壓控震盪器產生的本地振盪信號不隨溫度等環境變化而變化，必須透過該鎖相環路(PLL)對壓控震盪器的本地振盪信號進行鎖相，以實施精準的本地振盪信號，克服分立方案中介質震盪器(DRO)頻率不穩定的缺點。具體的實施方案為，透過預分頻器將壓控震盪器的本地振盪信號進行分頻，將頻率分頻到參考時鐘(即晶體時鐘)頻率附近，鎖相環路將之與參考時鐘頻率進行比較，比較誤差透過不斷調整壓控震盪器的可變電容來補償，從而達到對本地振盪頻率的鎖相功能，由於晶體具有極高的Q值，頻率穩定度極高，鎖相環路將壓控震盪器的頻率與晶體頻率進行鎖相，確保了壓控震盪器的頻率穩定度。

本發明為了提高LNB系統的頻率穩定性和相位噪聲性能，內部可以集成鎖相環路和晶體震盪器，以達到精確控制壓控震盪器的頻率，並濾除壓控震盪器的低頻相位噪聲。

如第6圖所示，預分頻器將由兩個壓控震盪器單元組成的四相壓控震盪器送出的10GHz附近的高頻信號，不斷分頻到晶體震盪頻率附近，並送給鑒相器；同時晶體震盪器將穩定的晶體頻率信號也送給鑒相器，鑒相器透過比較兩組頻率信號的相位誤差，送出相應的控制信號給電荷泵，環路濾波器將電荷泵輸出信號濾波為隨相位變化的控制電壓信號以控制壓控震盪器內部的可變電容器，達到精確調整壓控震盪器頻率的功能。

本發明採用兩個壓控震盪器構成的四相交叉耦合型壓控震震盪器，兩個VCO的相位不同，但震盪頻率完全相同，因此環路濾波器只需將控制電壓濾波後，同時送給兩個VCO即可。

整個鎖相環路具有負反饋特性，這樣達成了壓控震盪器的相位即頻率完全正比於晶體震盪器的相位與頻率，由於晶體具有極高的Q值，其頻率穩定性極高，從而確保了壓控震盪器的頻率穩定性。

壓控震盪器在將10GHz高頻信號送給鎖相環路的同時，又將10GHz信號送給混頻器達到降頻功能。

該無源多相位濾波器中包括與四個中頻信號對應的四條通路，如第6圖所示，每條通路包括串聯的多個電阻，前一條通路的每個電阻的前一端都透過一個電容與後一條通路相應電阻的後一端相連接，最後一條通路的每個電阻的前一端都透過一個電容與第一條通路相應電阻的後一端相連接。

本發明採用hartley結構達到鏡像抑制功能，根據hartley結構降頻器的實施原理可知，射頻信號經過正交混頻器降頻以後，需要透過多相位濾波器將鏡像位置的信號濾除掉。由於LNB系統要求950MHz到2150MHz的L波段中頻信號輸出，因此本發明採用了四級無源多相位濾波器結構。如第7圖所示，多相位濾波器具有對負頻率(或正頻率)信號帶阻特性，而保持對正頻率(或負頻率)信號的帶通特性，同時，級數的多少決定了其阻帶寬度，級數越多，阻帶寬度越大，但通帶內插損越大，本發明透過對阻 帶寬度和通帶插損的折中，選擇了四級多相位濾波器結構。

該LNB降頻晶片電路還包括晶片內22kHz檢測電路，對接收的22kHz信號進行響應，當存在22kHz信號時，檢測電路會送出高電壓位準給鎖相環路，鎖相環路控制壓控震盪器工作在高本地振盪，一旦22kHz信號消失，檢測電路會送出低電壓位準，鎖相環路將壓控震盪器鎖頻在低本地振盪。

該LNB降頻晶片電路還包括晶片內負電壓生成電路，產生一個負電壓，為該水平級高頻放大、垂直級高頻放大以及中間級高頻放大中的高頻放大電晶體的閘極偏壓提供需要的偏置點。

該LNB降頻晶片電路還包括晶片內穩壓電路，為該LNB降頻晶片電路的其它部分提供電源。

該LNB降頻晶片電路還包括晶片內晶體震盪電路，為該LNB降頻晶片電路的其它部分提供基準頻率。

本發明還公開了一種LNB降頻電路，包括上述LNB降頻晶片電路，以及LNB降頻晶片電路的外圍電路，該外圍電路包括：垂直級高頻放大，接收射頻垂直信號並對衛星接收天線接收下來的衛星傳輸信號的垂直方向的電磁波進行放大，該垂直級高頻放大在接收頻段內具有帶通特性；水平級高頻放大，接收射頻水平信號並對衛星接收天線接收下來的衛星傳輸信號的水平方向的電磁波進行放大，該水平級高頻放大在接收頻段內具有帶通特性；中間級高頻放大，接收垂直級高頻放大和水平級高頻放大的輸出信號，該中間級高頻放大一直處於常開的狀態，對第一級高頻放大送出的信號進行二次放大，提高混頻器前面放大器的整體增益，降低整個LNB系統的噪聲係數。

該外圍電路還包括晶片外高頻放大電晶體控制電路及垂直水平切換電路，連接到該外圍電路的垂直級高頻放大該、水平級高頻放大和中間級高頻放大，該晶片外高頻放大電晶體控制電路為該垂直級高頻放大、水平級高頻放大和中間級高頻放大中的高頻 放大電晶體的源極、汲極和閘極提供偏置電路，並將高頻放大電晶體的工作電流控制在正常工作的範圍內，該垂直水平切換電路根據垂直/水平切換電壓的大小，打開或關閉送給高頻放大電晶體的偏置，以達到垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高頻放大一直控制在常開的狀態。

該外圍電路還包括晶片外中頻放大器，接收該多相位濾波器的輸出，對晶片外75歐姆電纜(cable)線的驅動，保證輸出匹配，並將中頻信號輸出。

高頻放大電晶體控制電路及垂直水平切換電路和該中頻放大器可以集成在該LNB降頻晶片電路中，也可以如前所述集成在該外圍電路中。

該外圍電路還包括晶片外22kHz檢測電路，對接收的22kHz信號進行響應，當存在22kHz信號時，該晶片外22kHz檢測電路會送出高電壓位準給鎖相環路，鎖相環路控制壓控震震盪器工作在高本地振盪，一旦22kHz信號消失，該晶片外22kHz檢測電路會送出低電壓位準，鎖相環路將壓控震盪器鎖頻在低本地振盪。

22kHz檢測電路可以集成在該LNB降頻晶片電路中，即該晶片內22kHz檢測電路，或者如前所述集成在該外圍電路中。再或者，該LNB降頻晶片電路中和外圍電路中都集成有22kHz檢測電路，該LNB降頻電路可以選擇採用其中一個來達到相應的功能。

該22kHz檢測電路無論是集成在晶片電路中還是外圍電路中，該22kHz檢測電路透過其是否檢測到22kHz信號，送出相應的控制信號給預分頻器，以改變與預分頻器的分頻比例，如第6圖所示。例如，檢測到22kHz信號時，送出高電壓位準給預分頻器，未檢測到22kHz信號時，則送出低電壓位準到預分頻器。預分頻器根據接收到的22kHz檢測電路從來的電壓，切換不同的分頻比例，以達到切換壓控震盪器的震盪頻率的，進而改變本地振盪頻率的功能。

通常的Ku波段LNB，需要支持9.75GHz和10.6GHz的本地振 盪頻率，沒有22kHz信號為9.75GHz本地振盪，22kHz信號存在時，切換為10.6GHz本地振盪。

該外圍電路還包括晶片外負電壓生成電路，產生一個負電壓，為該水平級高頻放大、垂直級高頻放大以及中間級高頻放大中的高頻放大電晶體的閘極偏壓提供需要的偏置點。

負電壓生成電路可以集成在該LNB降頻晶片電路中，即該晶片內負電壓生成電路，或者如前所述集成在該外圍電路中。再或者，該LNB降頻晶片電路中和外圍電路中都集成有負電壓生成電路，該LNB降頻電路可以選擇採用其中一個來達到相應的功能。

該外圍電路還包括晶片外穩壓電路，為該LNB降頻晶片電路提供電源。

該LNB降頻晶片電路中和外圍電路中可以都集成有穩壓電路，以充分保證為該LNB降頻晶片電路提供穩定的電源。

該外圍電路還包括晶片外晶體震盪電路，為該LNB降頻晶片電路提供基準頻率。

晶體震盪電路可以集成在該LNB降頻晶片電路中，即該晶片內晶體震盪電路，或者如前所述集成在該外圍電路中。再或者，該LNB降頻晶片電路中和外圍電路中都集成有晶體震盪電路，該LNB降頻電路可以選擇採用其中一個為該LNB降頻晶片電路提供基準頻率。

本發明還公開了一種LNB降頻晶片，該LNB降頻晶片集成有上述LNB降頻晶片電路，該LNB降頻晶片電路透過該LNB降頻晶片的引腳與該LNB降頻晶片電路的外圍電路相連接。

第3圖為本發明採用的具體實施方案，本發明採用Hartley接收機結構，主要目的在於達到晶片的鏡像抑制性能。由於鏡像頻率部分的噪聲會使得接收機的噪聲係數惡化3dB，因此對於LNB這樣對噪聲係數要求極高的系統來說，鏡像抑制的性能就顯得尤為重要。

本發明還公開了一種採用上述LNB降頻電路實施的LNB降頻 方法，由預放大器，將接收到的信號進行預放大，提高晶片的噪聲係數，以免惡化整個LNB系統的噪聲，同時將接收到的單端信號轉化成兩路差分信號，提高晶片的共模噪聲抑制性能，所述兩路差分信號分別是0°相位的第一差分信號和180°相位的第二差分信號；由四相壓控震盪器輸出四個相位依次相差90°的本地振盪信號，該四個本地振盪信號分別為90°相位的第一本地振盪信號、0°相位的第二本地振盪信號、270°相位的第三本地振盪信號和180°相位的第四本地振盪信號；正交混頻器，將第一本地振盪信號與第一差分信號混頻生成90°相位的第一中頻信號，將第二本地振盪信號與第一差分信號混頻生成0°相位的第二中頻信號，將第三本地振盪信號與第二差分信號混頻生成270°相位的第三中頻信號，將第四本地振盪信號與第二差分信號混頻生成180°相位的第四中頻信號；之後由IQ中頻放大器，接收該正交混頻器輸出的四個中頻信號，提高正交混頻器的驅動能力，防止信號衰減；再由多相位濾波器接收該晶片內IQ中頻放大器的輸出，將四個中頻信號進行濾波，消除鏡像信號，達到晶片的鏡像抑制功能，然後將四個中頻信號中，第一中頻信號和第二中頻信號相加，第三中頻信號和第四中頻信號相加，生成兩個信號輸出；最後透過中頻放大器接收所述多相位濾波器的輸出，對晶片外75歐姆電纜(cable)線的驅動，保證輸出匹配，並將中頻信號輸出。

該壓控震盪器的頻率穩定性透過鎖相環路達成，即將壓控震盪器的輸出信號透過預分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率，鎖相環路將分頻後的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差透過鎖相環路不斷調整壓控震盪器的可變電容器進行補償，從而達到精確的本地振盪頻率。

該高頻放大電晶體控制電路為該垂直級高頻放大、水平級高頻放大和中間級高頻放大中的高頻放大電晶體的源極、汲極和閘極提供偏置電路，並將高頻放大電晶體的工作電流控制在正常工作的範圍內，該垂直水平切換電路根據垂直/水平切換電壓的大 小，打開或關閉送給高頻放大電晶體的偏置，以達到垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高頻放大一直控制在常開的狀態。

該中頻放大器接收該多相位濾波器的輸出，對晶片外75歐姆電纜(cable)線的驅動，保證輸出匹配，並將中頻信號輸出。

該壓控震盪器的頻率穩定性透過鎖相環路實施，即將壓控震盪器的輸出信號透過預分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率，鎖相環路將分頻後的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差透過鎖相環路不斷調整壓控震盪器的可變電容器進行補償，從而達到精確的本地振盪頻率。

該22kHz檢測電路，對接收的22kHz信號進行響應，當存在22kHz信號時，檢測電路會送出高電壓位準給鎖相環路，鎖相環路控制壓控震盪器工作在高本地振盪，一旦22kHz信號消失，檢測電路會送出低電壓位準，鎖相環路將壓控震盪器鎖頻在低本地振盪。

由負電壓生成電路，產生一個負電壓，為該水平級高頻放大、垂直級高頻放大以及中間級高頻放大中的高頻放大電晶體的閘極偏壓提供需要的偏置點。

本發明所採用的Hartley結構的基本原理是透過正交本地振盪信號(Quadrature LO)和正交混頻器將射頻信號進行降頻，再利用無源多相濾波器對混頻後的正交中頻信號進行90°相移，從而確保濾除鏡像信號，達到鏡像抑制的功能。

本發明可以達到接近25dB的鏡像抑制率，基本消除了鏡像頻率對噪聲的惡化。同時，由於傳統的採用分立元件的LNB產品，為了滿足1dB以下的噪聲係數，需要在PCB板上加上帶通濾波器。而採用本發明以後，由於本發明採用hartley結構的降頻結構，鏡像信號透過正交混頻器的降頻以及多相位濾波器相移作用得以消除，則可以省去帶通濾波器，節省了PCB面積，簡化了應用。

實施Hartley結構的一個關鍵問題是如何生成四相本地振盪 信號，尤其對於Ku波段的LNB晶片，由於要求本地振盪信號頻率範圍為9.75GHz和10.75GHz，甚至需要11.3GHz的高頻，因此如何生成四相本地振盪信號成為本發明需要解決的一個難點。

生成四相本地振盪信號的方案一般有三種，多相位濾波器方案、二分頻方案和四相壓控震盪器方案，本發明採用四相壓控震盪器方案，這樣避免了高頻下多相位濾波器的驅動問題，同時如果採用二分頻方案中壓控震盪器需要振在兩倍本地振盪，二分頻器的實施難度非常大。

在實施具有鏡像抑制性能的hartley接收機的同時，本發明還利用CMOS晶片便於集成的特點，將22kHz信號檢測和負電壓生成電路和接收機集成在同一顆晶片內，這樣大大節約了LNB的生產成本。

本發明由於集成了現有分立LNB方案中大部分分立元件部分，簡化了LNB的應用、生產和維修，節約了成本；集成鎖相環路，大大提高了LNB的頻率穩定性能；集成鏡像抑制功能，可以節省PCB板上的帶通濾波器，節約了板材成本，提高了噪聲性能；集成負電壓、22kHz信號檢測和高頻放大電晶體控制，大大節約LNB生產成本；彌補了現有技術在生產中良率低的缺點，提高了生產過程的成品率，提高生產效率。

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明：第1圖和第2圖為現有的LNB降頻電路的結構圖；第3圖為本發明LNB降頻電路的結構圖；第4圖和第5圖為本發明LNB降頻電路中壓控震盪器的示意圖；第6圖為本發明LNB降頻電路中鎖相環電路的示意圖；第7圖為本發明LNB降頻電路中多相位濾波器的示意圖。

Claims (25)

1. 一種LNB降頻晶片電路，其特徵在於，包括：預放大器，接收前端電路的中間級高頻放大的輸出，並提高晶片的噪聲係數，以免惡化整個LNB系統的噪聲，同時將中間級高頻放大送來的單端信號轉化成兩路差分信號，提高晶片的共模噪聲抑制性能，所述兩路差分信號分別是0°相位的第一差分信號和180度相位的第二差分信號；四相壓控震盪器，輸出四個相位相差90°的本地振盪信號，所述四個本地振盪信號分別為90°相位的第一本地振盪信號、0°相位的第二本地振盪信號、270°相位的第三本地振盪信號和180°相位的第四本地振盪信號；正交混頻器，接收來自該四相壓控震盪器送來的四個本地振盪信號，以及預放大器輸出的兩個差分信號，該正交混頻器將第一本地振盪信號與第一差分信號混頻生成90°相位的第一中頻信號，將第二本地振盪信號與第一差分信號混頻生成0°相位的第二中頻信號，將第三本地振盪信號與第二差分信號混頻生成270°相位的第三中頻信號，將第四本地振盪信號與第二差分信號混頻生成180°相位的第四中頻信號；IQ中頻放大器，接收該正交混頻器輸出的四個中頻信號，提高正交混頻器的驅動能力，防止信號衰減；多相位濾波器，接收該晶片內IQ中頻放大器的輸出，將四個中頻信號進行濾波，消除鏡像信號，達到晶片的鏡像抑制功能，然後將四個中頻信號中，第一中頻信號和第二中頻信號相加，第三中頻信號和第四中頻信號相加，生成兩個信號輸出。
2. 如申請專利範圍第1項所述的LNB降頻晶片電路，其中，該晶片內高頻放大電晶體控制電路及垂直水平切換電路，連接到晶片外圍電路的垂直級高頻放大、水平級高頻放大和中間級高頻放大，該晶片內高頻放大電晶體控制電路為該垂直級高頻放大、水平級高頻放大和中間級高頻放大中的高頻放大電晶體的源極、汲 極和閘極提供偏置電路，並將高頻放大電晶體的工作電流控制在正常工作的範圍內，該垂直水平切換電路根據垂直/水平切換電壓的大小，打開或關閉送給高頻放大電晶體的偏置，以達到垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高頻放大一直控制在常開的狀態。
3. 如申請專利範圍第1項所述的LNB降頻晶片電路，其中，該晶片內中頻放大器，接收該多相位濾波器的輸出，對晶片外75歐姆電纜(cable)線的驅動，保證輸出匹配，並將中頻信號輸出。
4. 如申請專利範圍第1項所述的LNB降頻晶片電路，其中，該四相壓控震盪器包括兩個相互耦合的壓控震盪器單元，輸出四個相位依次相差90°的本地振盪信號。
5. 如申請專利範圍第4項所述的LNB降頻晶片電路，其中，該壓控震盪器連接有鎖相環路和預分頻電路，該壓控震盪器的頻率穩定性透過鎖相環路達成，即將壓控震盪器的輸出信號透過預分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率，鎖相環路將分頻後的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差透過鎖相環路不斷調整壓控震盪器的可變電容器進行補償，從而達到精確的本地振盪頻率。
6. 如申請專利範圍第1項所述的LNB降頻晶片電路，其中，該多相位濾波器中包括與四個中頻信號對應的四條通路，每條通路包括串聯的多個電阻，前一條通路的每個電阻的前一端都透過一個電容與後一條通路相應電阻的後一端相連接，最後一條通路的每個電阻的前一端都透過一個電容與第一條通路相應電阻的後一端相連接。
7. 如申請專利範圍第1項所述的LNB降頻晶片電路，其中，該晶片內22kHz檢測電路，對接收的22kHz信號進行響應，當存在22kHz信號時，檢測電路會送出高電壓位準給鎖相環路，鎖相環路控制壓控震盪器工作在高本地振盪，一旦22kHz信號消失，檢測電路會送出低電壓位準，鎖相環路將壓控震盪器鎖頻在低本地振盪。
8. 如申請專利範圍第1項所述的LNB降頻晶片電路，其中，該晶片內負電壓生成電路，產生一個負電壓，為該水平級高頻放大、垂直級高頻放大以及中間級高頻放大中的高頻放大電晶體的閘極偏壓提供需要的偏置點。
9. 如申請專利範圍第1項所述的LNB降頻晶片電路，其中，該晶片內穩壓電路，為該LNB降頻晶片電路的其它部分提供電源。
10. 如申請專利範圍第1項所述的LNB降頻晶片電路，其中，該晶片內晶體振盪電路，為該LNB降頻晶片電路的其它部分提供基準頻率。
11. 一種LNB降頻電路，其特徵在於，包括如申請專利範圍第1~10項中任意一項所述的LNB降頻晶片電路，以及LNB降頻晶片電路的外圍電路，所述外圍電路包括：垂直級高頻放大，接收射頻垂直信號並對衛星接收天線接收下來的衛星傳輸信號的垂直方向的電磁波進行放大，該垂直級高頻放大在接收頻段內具有帶通特性；水平級高頻放大，接收射頻水平信號並對衛星接收天線接收下來的衛星傳輸信號的水平方向的電磁波進行放大，所述水平級高頻放大在接收頻段內具有帶通特性；中間級高頻放大，接收垂直級高頻放大和水平級高頻放大的輸出信號，該中間級高頻放大一直處於常開的狀態，對第一級高頻放大送出的信號進行二次放大，提高混頻器前面放大器的整體增益，降低整個LNB系統的噪聲係數。
12. 如申請專利範圍第11項所述的LNB降頻電路，其中，該外圍電路還包括晶片外高頻放大電晶體控制電路及垂直水平切換電路，連接到該外圍電路的垂直級高頻放大、水平級高頻放大和中間級高頻放大，該晶片外高頻放大電晶體控制電路為該垂直級高頻放大、水平級高頻放大和中間級高頻放大中的高頻放大電晶體的源極、汲極和閘極提供偏置電路，並將高頻放大電晶體的工作電流控制在正常工作的範圍內，該垂直水平切換電路根據垂直/ 水平切換電壓的大小，打開或關閉送給高頻放大電晶體的偏置，以達到垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高頻放大一直控制在常開的狀態。
13. 如申請專利範圍第11項所述的LNB降頻電路，其中，該外圍電路還包括晶片外中頻放大器，接收該多相位濾波器的輸出，對晶片外75歐姆電纜(cable)線的驅動，保證輸出匹配，並將中頻信號輸出。
14. 如申請專利範圍第11項所述的LNB降頻電路，其中，該外圍電路還包括晶片外22kHz檢測電路，對接收的22kHz信號進行響應，當存在22kHz信號時，該晶片外22kHz檢測電路會送出高電壓位準給鎖相環路，鎖相環路控制壓控震盪器工作在高本地振盪，一旦22kHz信號消失，該晶片外22kHz檢測電路會送出低電壓位準，鎖相環路將壓控震盪器鎖頻在低本地振盪。
15. 如申請專利範圍第11項所述的LNB降頻電路，其中，該外圍電路還包括晶片外負電壓生成電路，產生一個負電壓，為該水平級高頻放大、垂直級高頻放大以及中間級高頻放大中的高頻放大電晶體的閘極偏壓提供需要的偏置點。
16. 如申請專利範圍第11項所述的LNB降頻電路，其中，該外圍電路還包括晶片外穩壓電路，為該LNB降頻晶片電路提供電源。
17. 如申請專利範圍第11項所述的LNB降頻電路，其中，該外圍電路還包括晶片外晶體振盪電路，為該LNB降頻晶片電路提供基準頻率。
18. 如申請專利範圍第1項所述LNB降頻晶片電路，係於該LNB降頻晶片電路透過該LNB降頻晶片的引腳與該LNB降頻晶片電路的外圍電路相連接。
19. 一種使用如申請專利範圍第1項所述的LNB降頻晶片電路的LNB降頻方法，其中，由預放大器，將接收到的信號進行預放大，提高晶片的噪聲係數，以免惡化整個LNB系統的噪聲，同時 將接收到的單端信號轉化成兩路差分信號，提高晶片的共模噪聲抑制性能，該兩路差分信號分別是0°相位的第一差分信號和180°相位的第二差分信號；由四相壓控震盪器輸出四個相位依次相差90°的本地振盪信號，該四個本地振盪信號分別為90°相位的第一本地振盪信號、0°相位的第二本地振盪信號、270°相位的第三本地振盪信號和180°相位的第四本地振盪信號；正交混頻器，將第一本地振盪信號與第一差分信號混頻生成90°相位的第一中頻信號，將第二本地振盪信號與第一差分信號混頻生成0°相位的第二中頻信號，將第三本地振盪信號與第二差分信號混頻生成270°相位的第三中頻信號，將第四本地振盪信號與第二差分信號混頻生成180度相位的第四中頻信號；之後由IQ中頻放大器，接收該正交混頻器輸出的四個中頻信號，提高正交混頻器的驅動能力，防止信號衰減；再由多相位濾波器接收該晶片內IQ中頻放大器的輸出，將四個中頻信號進行濾波，消除鏡像信號，達到晶片的鏡像抑制功能，然後將四個中頻信號中，第一中頻信號和第二中頻信號相加，第三中頻信號和第四中頻信號相加，生成兩個信號輸出；最後透過中頻放大器接收該多相位濾波器的輸出，對晶片外75歐姆cable線的驅動，保證輸出匹配，並將中頻信號輸出。
20. 如申請專利範圍第19項所述的LNB降頻方法，其中，該壓控震盪器的頻率穩定性透過鎖相環路達成，即將壓控震盪器的輸出信號透過預分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率，鎖相環路將分頻後的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差透過鎖相環路不斷調整壓控震盪器的可變電容器進行補償，從而達到精確的本地振盪頻率。
21. 如申請專利範圍第19項所述的LNB降頻方法，其中，該高頻放大電晶體控制電路及垂直水平切換電路，連接到晶片外圍電路的垂直級高頻放大、水平級高頻放大和中間級高頻放大，該高頻放大電晶體控制電路為該垂直級高頻放大、水平級高頻放大和中間級高頻放大中的高頻放大電晶體的源極、汲極和閘極提供 偏置電路，並將高頻放大電晶體的工作電流控制在正常工作的範圍內，該垂直水平切換電路根據垂直/水平切換電壓的大小，打開或關閉送給高頻放大電晶體的偏置，以達到垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高頻放大一直控制在常開的狀態。
22. 如申請專利範圍第19項所述的LNB降頻方法，其中，該中頻放大器，接收該多相位濾波器的輸出，對晶片外75歐姆cable線的驅動，保證輸出匹配，並將中頻信號輸出。
23. 如申請專利範圍第19項所述的LNB降頻方法，其中，該壓控震盪器連接有鎖相環路和預分頻電路，該壓控震盪器的頻率穩定性透過鎖相環路達成，即將壓控震盪器的輸出信號透過預分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率，鎖相環路將分頻後的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差透過鎖相環路不斷調整壓控震盪器的可變電容器進行補償，從而達到精確的本地振盪頻率。
24. 如申請專利範圍第19項所述的LNB降頻方法，其中，該22kHz檢測電路，對接收的22kHz信號進行響應，當存在22kHz信號時，22kHz檢測電路會送出高電壓位準給鎖相環路，鎖相環路控制壓控震盪器工作在高本地振盪，一旦22kHz信號消失，22kHz檢測電路會送出低電壓位準，鎖相環路將壓控震盪器鎖頻在低本地振盪。
25. 如申請專利範圍第19項所述的LNB降頻方法，其中，該負電壓生成電路，產生一個負電壓，為該水平級高頻放大、垂直級高頻放大以及中間級高頻放大中的高頻放大電晶體的閘極偏壓提供需要的偏置點。