專利名稱：參考信號源強(qiáng)化裝置和衛(wèi)星信號發(fā)射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種參考信號源強(qiáng)化裝置，特別是涉及利用濾波器和放大器功能，使參考信號源有更大及更穩(wěn)定的輸入功率動態(tài)范圍的一種參考信號源強(qiáng)化裝置和衛(wèi)星信號發(fā)射器。
背景技術(shù)：
鎖相環(huán)振蕩器(phase lock loop oscillators，PLO)是使用電路內(nèi)部精準(zhǔn)、頻率變動量極低的振蕩頻率源做為參考，經(jīng)由閉合回路自動控制系統(tǒng)的反饋?zhàn)饔茫?qū)動另一個動作不精準(zhǔn)、頻率變動量高的作用組件的操作頻率，使其能快速且一直保持穩(wěn)定與正確的頻率參考源達(dá)到同相甚至是同相又同頻的狀態(tài)，由此，若以電路外部精準(zhǔn)、頻率變動量極低的振蕩頻率源作為基準(zhǔn)參考，來驅(qū)使電路內(nèi)部精準(zhǔn)、頻率變動量極低的振蕩頻率源，使其實現(xiàn)相位鎖定的狀態(tài)，即可用來作為通訊系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)電路。
任何鎖相環(huán)振蕩器(phase lock loop oscillators，PLO)必定需要有一個參考信號源(reference signal)，整個電路才能正常動作，在PLO電路設(shè)計完好的情形下，回路頻寬(loop bandwidth)的內(nèi)的相位噪聲(phase noise)特性便完全取決于該信號源，但此信號源在傳送到PLO的過程中，如傳輸線損失、空氣噪聲、或其它電路噪聲干擾到此信號源，都會降低整個PLO的特性品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明主要目的是提供一種參考信號源強(qiáng)化裝置，特別是有關(guān)于利用濾波器和放大器功能，使參考信號源有更大及更穩(wěn)定的輸入功率動態(tài)范圍的一種參考信號源強(qiáng)化裝置和衛(wèi)星信號發(fā)射器。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種參考信號源強(qiáng)化裝置，包括一電源、一第一低通濾波器耦接一參考頻率信號，用以消除參考頻率信號的一第一頻率(例如超高頻率ultrahigh frequency，UHF或高于超高頻率的頻率信號)、一第二低通濾波器耦接第一低通濾波器，用以消除參考頻率信號的諧波或高于參考頻率信號的頻率信號、一帶通濾波器耦接第二低通濾波器，用以消除參考頻率信號的一第二頻率。
一信號放大裝置包括一第一放大器耦接帶通濾波器，用以擴(kuò)大參考頻率信號可使用的輸入功率動態(tài)范圍和降低上述參考頻率信號的輸入功率，并放大上述參考頻率信號、一第二放大器耦接第一放大器，用以降低電源的低頻噪聲，并放大參考頻率信號、以及一第三放大器操作在輸出飽和狀態(tài)，耦接第二放大器，用以降低電源的低頻噪聲，并限制參考頻率信號在穩(wěn)定的功率范圍輸出。
為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉若干實施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下。


圖1表示本發(fā)明的第一實施例參考信號源強(qiáng)化裝置的框圖。
圖2表示本發(fā)明的第二實施例參考信號源強(qiáng)化裝置的電路圖。
圖3表示本發(fā)明的第三實施例衛(wèi)星信號發(fā)射器的示意圖。
附圖符號說明10-參考信號源強(qiáng)化裝置，20-第一低通濾波器，30-第二低通濾波器，40-帶通濾波器，50-信號放大裝置，60-第一放大器，70-第二放大器，80-第三放大器，90-衛(wèi)星信號發(fā)射器，100-鎖相環(huán)振蕩器，110-混波器，120-射頻放大器，130-天線，140-電源，R1-R12-電阻，C1-第一電容，C2-第二電容，C3-第三電容，C4-第四電容，C5-第五電容，C6-第六電容，C7-第七電容，C8-第八電容，CA-第一耦合電容，CB-第二耦合電容，CC-第三耦合電容，CD-第四耦合電容，CE-第五耦合電容，L1-第一電感，L2-第二電感，L3-第三電感，L4-第四電感，L5-第五電感，Q1-第一晶體管，Q2-第二晶體管，Q3-第三晶體管，SL-微帶線，F(xiàn)R-參考頻率信號，f1-第一頻率，f2-第一頻率，I1-輸入信號，M1-載波信號，N1-第一信號，GND-接地端。
具體實施例方式
實施例一
圖1表示本發(fā)明的第一實施例參考信號源強(qiáng)化裝置的框圖，如圖1所示，參考信號源強(qiáng)化裝置10包括一電源140、一第一低通濾波器20、一第二低通濾波器30、一帶通濾波器40、以及一信號放大裝置50。
本實施例參考信號源強(qiáng)化裝置10的工作原理如下所述。第一低通濾波器20耦接一參考頻率信號FR，用以消除參考頻率信號FR的一第一頻率f1(例如超高頻率ultrahigh frequency，UHF或高于超高頻率的頻率信號)，第二低通濾波器30耦接第一低通濾波器20，用以消除參考頻率信號FR的諧波(例如倍頻信號)或高于參考頻率信號FR的頻率信號，帶通濾波器40耦接第二低通濾波器30，用以消除參考頻率信號FR的一第二頻率f2(例如低頻噪聲)。
信號放大裝置50包括一第一放大器60耦接帶通濾波器40，用以擴(kuò)大參考頻率信號FR可使用的輸入功率動態(tài)范圍和降低參考頻率信號FR的輸入功率，并放大參考頻率信號FR、一第二放大器70耦接第一放大器60，用以降低電源140的低頻噪聲，并放大參考頻率信號FR、以及一第三放大器80，操作在輸出飽和狀態(tài)耦接第二放大器70用以使增益降低，可以減少電源140所帶來的低頻噪聲，并限制參考頻率信號FR在穩(wěn)定的功率范圍輸出。
參考信號源強(qiáng)化裝置10的功能，使參考頻率信號FR有更大及更穩(wěn)定的輸入功率動態(tài)范圍、降低外界噪聲對參考頻率訊號FR的干擾、以及可抵抗高低溫變化，從-40℃～+80℃皆可正常工作，使參考頻率信號FR在傳送到鎖相環(huán)振蕩器(PLO)100的過程中，可避免傳輸線損失、空氣噪聲、或其它電路噪聲干擾到此信號源，以提升整個鎖相環(huán)振蕩器100的特性品質(zhì)。
實施例二圖2表示本發(fā)明的第二實施例參考信號源強(qiáng)化裝置的電路圖。
如圖2所示，本實施例的工作原理如第一實施例所述，其參考信號源強(qiáng)化裝置10的電路結(jié)構(gòu)如下。第一低通濾波器20包括一微帶線(strip line)SL耦接一參考頻率信號FR、以及一第一電容C1耦接在微帶線SL、第一耦合電容CA和一接地端GND之間，用以消除參考頻率信號FR的一第一頻率f1(例如超高頻率ultrahigh frequency，UHF或高于超高頻率的頻率信號)，其中，微帶線SL構(gòu)成一電感器；第二低通濾波器30耦接第一低通濾波器20，用以消除參考頻率信號FR的諧波(例如倍頻信號)或高于參考頻率信號FR的頻率信號，帶通濾波器40包括一第五電容C5并接一第四電感L4耦接第二低通濾波器30，用以消除參考頻率信號FR的一第二頻率f2(例如低頻噪聲)，其中；第二低通濾波器30包括一第一電感L1耦接第一耦合電容CA、一第二電感L2耦接第一電感L1、一第三電感L3耦接在第二電感L2和帶通濾波器40之間、一第二電容C2耦接第一電感L1、第二電感L2和接地端GND之間、一第三電容C3接接第二電感L2、第三電感L3和接地端GND之間、以及一第四電容L4耦接第三電感L3、帶通濾波器40和接地端GND之間。
信號放大裝置50包括一第一放大器60耦接帶通濾波器40，第一放大器60包括一第一晶體管Q1，第一晶體管Q1的第一端用以輸出參考頻率信號FR，且經(jīng)由一電阻R1耦接電源140、第一晶體管Q1的第二端耦接一第二耦合電容CB，且經(jīng)由一電阻R2耦接電源140，并經(jīng)由一電阻R3耦接接地端GND、以及第一晶體管Q1的第三端分別耦接一電阻R4和一第六電容C6至接地端GND，用以擴(kuò)大參考頻率信號FR可使用的輸入功率動態(tài)范圍和降低參考頻率信號FR的輸入功率，并放大參考頻率信號FR、一第二放大器70耦接第一放大器60，第二放大器70包括一第二晶體管Q2，第二晶體管Q2的第一端用以輸出參考頻率信號FR，且經(jīng)由一電阻R5耦接電源140、第二晶體管Q2的第二端耦接一第三耦合電容CC，且經(jīng)由一電阻R6耦接電源140，并經(jīng)由一電阻R7耦接接地端GND、以及第二晶體管Q2的第三端分別耦接一電阻R8和一第七電容C7至接地端GND，用以降低電源140的低頻噪聲，并放大參考頻率信號FR、以及一第三放大器80操作在輸出飽和狀態(tài)耦接第二放大器70，第三放大器80包括一第三晶體管Q3，第三晶體管Q3的第一端用以輸出參考頻率信號FR，且經(jīng)由一電阻R9耦接電源、第三晶體管Q3的第二端耦接一第四耦合電容CD，且經(jīng)由一電阻R10耦接電源140，并經(jīng)由一電阻R11耦接接地端GND、以及第三晶體管Q3的第三端分別耦接一電阻R12和一第八電容C8至接地端GND，用以降低電源140的低頻噪聲，并限制參考頻率信號FR在穩(wěn)定的功率范圍輸出。
其中，一第一耦合電容CA耦接在第一低通濾波器20和第二低通濾波器30之間、第二耦合電容CB耦接在帶通濾波器40和第一放大器60之間、第三耦合電容CC耦接在第一放大器60和第二放大器70之間、第四耦合電容CD耦接在第二放大器70和第三放大器80之間、一第五耦合電容CE耦接第三放大器80的輸出端，用以阻擋各級之間的直流電源成分和降低低頻噪聲、以及一第五電感L5耦接在電源140和信號放大裝置50之間，用以降低高頻噪聲。
實施例三
圖3表示本發(fā)明的第三實施例衛(wèi)星信號發(fā)射器的示意圖，如圖3所示，衛(wèi)星信號發(fā)射器90包括一電源140、一參考信號源強(qiáng)化裝置10、一鎖相環(huán)振蕩器100、一混波器110、以及一射頻放大器120，其中，參考信號源強(qiáng)化裝置10的結(jié)構(gòu)和原理如第一實施例所示。
本實施例衛(wèi)星信號發(fā)射器90的工作原理如下所述。參考信號源強(qiáng)化裝置10包括第一低通濾波器20耦接一參考頻率信號FR，用以消除參考頻率信號FR的一第一頻率f1(例如超高頻率ultrahigh frequency，UHF或高于超高頻率的頻率信號)，其中，微帶線SL系構(gòu)成一電感器；第二低通濾波器30耦接第一低通濾波器20，用以消除參考頻率信號FR的諧波(例如倍頻信號)或高于參考頻率信號FR的頻率信號，帶通濾波器40耦接第二低通濾波器30，用以消除參考頻率信號FR的一第二頻率f2(例如低頻噪聲)。
信號放大裝置50包括一第一放大器60耦接帶通濾波器40，用以擴(kuò)大參考頻率信號FR可使用的輸入功率動態(tài)范圍和降低參考頻率信號FR的輸入功率，并放大參考頻率信號FR、一第二放大器70耦接第一放大器60，用以降低電源140的低頻噪聲，并放大參考頻率信號FR、以及一第三放大器80操作在輸出飽和狀態(tài)，耦接第二放大器70用以降低電源140的低頻噪聲，并限制參考頻率信號FR在穩(wěn)定的功率范圍輸出。
鎖相環(huán)振蕩器100耦接參考信號源強(qiáng)化裝置10，根據(jù)第三放大器80所輸出的參考頻率信號FR而輸出一載波信號M1，混波器110用以將載波信號M1和一輸入信號I1合成，而輸出一第一信號N1，射頻放大器120耦接混波器110，用以增大第一信號N1的強(qiáng)度并透過一天線130輸出。
雖然本發(fā)明以三個實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可做若干的更動和潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍視后附的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種參考信號源強(qiáng)化裝置，適用于鎖相環(huán)振蕩器，上述參考信號源強(qiáng)化裝置包括一電源；一第一低通濾波器，耦接一參考頻率信號，用以消除上述參考頻率信號的一第一頻率；一第二低通濾波器，耦接上述第一低通濾波器，用以消除上述參考頻率信號的諧波或高于上述參考頻率信號的頻率信號；一帶通濾波器，耦接上述第二低通濾波器，用以消除上述參考頻率信號的一第二頻率；一信號放大裝置，包括一第一放大器，耦接上述帶通濾波器，用以擴(kuò)大上述參考頻率信號可使用的輸入功率動態(tài)范圍和降低上述參考頻率信號的輸入功率，并放大上述參考頻率信號；一第二放大器，耦接上述第一放大器，用以降低上述電源的低頻噪聲，并放大上述參考頻率信號；一第三放大器，操作在輸出飽和狀態(tài)，耦接上述第二放大器，用以降低上述電源的低頻噪聲，并限制上述參考頻率信號在穩(wěn)定的功率范圍輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的參考信號源強(qiáng)化裝置，還包括一第一耦合電容耦接在上述第一和第二低通濾波器之間、一第二耦合電容耦接在上述帶通濾波器和上述第一放大器之間、一第三耦合電容耦接在上述第一和第二放大器之間、一第三耦合電容耦接在上述第二和第三放大器之間、以及一第四耦合電容耦接上述第三放大器的輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的參考信號源強(qiáng)化裝置，其中，上述第一低通濾波器包括一微帶線耦接上述參考頻率信號、以及一第一電容耦接在上述微帶線、上述第一耦合電容和一接地端之間，其中，上述微帶線構(gòu)成一電感器。
4.如權(quán)利要求1所述的參考信號源強(qiáng)化裝置，其中，上述第二低通濾波器包括一第一電感耦接上述第一耦合電容、一第二電感耦接上述第一電感、一第三電感耦接在上述第二電感和上述帶通濾波器之間、一第二電容耦接上述第一、第二電感和上述接地端之間、一第三電容接接上述第二、第三電感和上述接地端之間、以及一第四電容耦接上述第三電感、上述帶通濾波器和上述接地端之間。
5.如權(quán)利要求1所述的參考信號源強(qiáng)化裝置，其中，上述帶通濾波器包括一第五電容并接一第四電感。
6.如權(quán)利要求1所述的參考信號源強(qiáng)化裝置，還包括一第五電感耦接在上述電源和上述信號放大裝置之間。
7.如權(quán)利要求1所述的參考信號源強(qiáng)化裝置，其中，上述第一頻率為超高頻率或高于超高頻率的頻率信號。
8.如權(quán)利要求1所述的參考信號源強(qiáng)化裝置，其中，上述參考頻率信號的諧波為一倍頻信號。
9.如權(quán)利要求1所述的參考信號源強(qiáng)化裝置，其中，上述第二頻率為一低頻噪聲。
10.一種衛(wèi)星信號發(fā)射器，包括一電源；一參考信號源強(qiáng)化裝置，耦接一參考頻率信號，上述參考信號源強(qiáng)化裝置包括一第一低通濾波器，耦接一參考頻率信號，用以消除上述參考頻率信號的一第一頻率；一第二低通濾波器，耦接上述第一低通濾波器，用以消除上述參考頻率信號的諧波或高于上述參考頻率信號的頻率信號；一帶通濾波器，耦接上述第二低通濾波器，用以消除上述參考頻率信號的一第二頻率；一信號放大裝置，包括一第一放大器，耦接上述帶通濾波器，用以擴(kuò)大上述參考頻率信號可使用的輸入功率動態(tài)范圍和降低上述參考頻率信號的輸入功率，并放大上述參考頻率信號；一第二放大器，耦接上述第一放大器，用以降低上述電源的低頻噪聲，并放大上述參考頻率信號；一第三放大器，操作在輸出飽和狀態(tài)，耦接上述第二放大器，用以降低上述電源的低頻噪聲，并限制上述參考頻率信號在穩(wěn)定的功率范圍輸出；一鎖相環(huán)振蕩器，耦接上述信號強(qiáng)化裝置，根據(jù)上述第三放大器所輸出的上述參考頻率信號而輸出一載波信號；一混波器，用以將上述載波信號和一輸入信號合成，而輸出一第一信號；一射頻放大器，耦接上述混波器，用以增大上述第一信號的強(qiáng)度并通過一天線輸出。
11.如權(quán)利要求10所述的衛(wèi)星信號發(fā)射器，還包括一第一耦合電容耦接在上述第一和第二低通濾波器之間、一第二耦合電容耦接在上述帶通濾波器和上述第一放大器之間、一第三耦合電容耦接在上述第一和第二放大器之間、一第三耦合電容耦接在上述第二和第三放大器之間、以及一第四耦合電容耦接上述第三放大器的輸出端。
12.如權(quán)利要求10所述的衛(wèi)星信號發(fā)射器，其中，上述第一低通濾波器包括一微帶線耦接上述參考頻率信號、以及一第一電容耦接在上述微帶線、上述第一耦合電容和一接地端之間，其中，上述微帶線系構(gòu)成一電感器。
13.如權(quán)利要求10所述的衛(wèi)星信號發(fā)射器，其中，上述第二低通濾波器包括一第一電感耦接上述第一耦合電容、一第二電感耦接上述第一電感、一第三電感耦接在上述第二電感和上述帶通濾波器之間、一第二電容耦接上述第一、第二電感和上述接地端之間、一第三電容耦接上述第二、第三電感和上述接地端之間、以及一第四電容耦接上述第三電感、上述帶通濾波器和上述接地端之間。
14.如權(quán)利要求10所述的衛(wèi)星信號發(fā)射器，其中，上述帶通濾波器包括一第五電容并接一第四電感。
15.如權(quán)利要求10所述的衛(wèi)星信號發(fā)射器，還包括一第五電感耦接在上述電源和上述信號放大裝置之間。
16.如權(quán)利要求10所述的衛(wèi)星信號發(fā)射器，其中，上述第一頻率為超高頻率或高于超高頻率的頻率。
17.如權(quán)利要求10所述的衛(wèi)星信號發(fā)射器，其中，上述參考頻率信號的諧波為一倍頻信號。
18.如權(quán)利要求10所述的衛(wèi)星信號發(fā)射器，其中，上述第二頻率為一低頻噪聲。
全文摘要
一種參考信號源強(qiáng)化裝置，利用濾波器和放大器功能，使參考信號源有更大及更穩(wěn)定的輸入功率動態(tài)范圍，并降低溫度變化對電路的影響。該裝置包括電源、第一低通濾波器耦接一參考頻率信號，用以消除參考頻率信號的第一頻率、第二低通濾波器耦接第一低通濾波器，用以消除參考頻率信號的諧波或高于參考頻率信號的頻率信號、帶通濾波器耦接第二低通濾波器，用以消除參考頻率信號的第二頻率、和信號放大裝置用以擴(kuò)大參考頻率信號可使用的輸入功率動態(tài)范圍和降低參考頻率信號的輸入功率，放大參考頻率信號，降低電源的低頻噪聲，并限制該參考頻率信號在穩(wěn)定的功率范圍輸出；藉此提供參考信號源強(qiáng)化裝置，以及應(yīng)用此參考信號源強(qiáng)化裝置的衛(wèi)星信號發(fā)射器。
文檔編號H03L7/06GK1642012SQ20041000188
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月15日
發(fā)明者黃振家, 石皇城 申請人:啟碁科技股份有限公司