專利名稱：Lnb下變頻芯片電路及芯片、lnb下變頻電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號處理芯片的電路，尤其是一種LNB下變頻芯片電路。本發(fā)明涉及一種LNB下變頻芯片。本發(fā)明還涉及一種信號處理電路，尤其是一種LNB下變頻電路。 本發(fā)明還涉及一種LNB下變頻方法。
背景技術(shù)：
LNB,即Low Noise Block (低噪聲模塊)，俗稱高頻頭，是放置在衛(wèi)星接收天線的反射焦點位置，用來對衛(wèi)星信號進行放大和下變頻的裝置。目前的LNB大都采用分立元件，包括高放管、無源帶通濾波器、介質(zhì)振蕩器、混頻器、中頻放大器、穩(wěn)壓塊、偏置電路、負(fù)壓生成電路、2 檢測電路等構(gòu)成，如圖1和圖2所示。傳統(tǒng)方案的缺點在于
1.介質(zhì)振蕩器具有較大的溫度漂移特性，因此LNB的頻率穩(wěn)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，同時占用珍貴的板材面積。3.由于LNB —般尺寸較小，因此數(shù)量較大的分立元件給維修和調(diào)試帶來很大的不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種LNB下變頻芯片電路、應(yīng)用該LNB下變頻芯片電路的芯片、應(yīng)用該LNB下變頻芯片電路的LNB下變頻電路以及應(yīng)用該LNB下變頻芯片電路的LNB下變頻方法，能夠具有較高的鏡像抑制功能，可以節(jié)省帶通濾波器所占用的寶貴的板材空間，同時保證LNB優(yōu)異的噪聲性能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明LNB下變頻芯片電路的技術(shù)方案是，包括
預(yù)放大器，接收前端電路的中間級高放的輸出，并提高芯片的噪聲系數(shù)，以免惡化整個 LNB系統(tǒng)的噪聲，同時將中間級高放送來的單端信號轉(zhuǎn)化成兩路差分信號，提高芯片的共模噪聲抑制性能，所述兩路差分信號分別是0度相位的第一差分信號和180度相位的第二差分信號；
四相壓控振蕩器，輸出四個相位相差90°的本振信號，所述四個本振信號分別為90度相位的第一本振信號、0度相位的第二本振信號、270度相位的第三本振信號和180度相位的第四本振信號；
正交混頻器，接收來自所述四相壓控振蕩器送來的四個本振信號，以及預(yù)放大器輸出的兩個差分信號，所述正交混頻器將第一本振信號與第一差分信號混頻生成90度相位的第一中頻信號，將第二本振信號與第一差分信號混頻生成0度相位的第二中頻信號，將第三本振信號與第二差分信號混頻生成270度相位的第三中頻信號，將第四本振信號與第二差分信號混頻生成180度相位的第四中頻信號；
IQ中頻放大器，接收所述正交混頻器輸出的四個中頻信號，提高正交混頻器的驅(qū)動能力，防止信號衰減；
多相位濾波器，接收所述片內(nèi)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，實現(xiàn)芯片的鏡像抑制功能，然后將四個中頻信號中，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(fā)明還公開了一種LNB下變頻電路，其技術(shù)方案是，包括上述LNB下變頻芯片電路，以及LNB下變頻芯片電路的外圍電路，所述外圍電路包括
垂直級高放，接收射頻垂直信號并對衛(wèi)星接收天線接收下來的衛(wèi)星傳輸信號的垂直方向的電磁波進行放大，所述垂直級高放在接收頻段內(nèi)具有帶通特性；
水平級高放，接收射頻水平信號并對衛(wèi)星接收天線接收下來的衛(wèi)星傳輸信號的水平方向的電磁波進行放大，所述水平級高放在接收頻段內(nèi)具有帶通特性；
中間級高放，接收垂直級高放和水平級高放的輸出信號，所述中間級高放一直處于常開的狀態(tài)，對第一級高放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(tǒng)的噪聲系數(shù)。本發(fā)明又公開了一種LNB下變頻芯片，其技術(shù)方案是，所述LNB下變頻芯片集成有上述LNB下變頻芯片電路，所述LNB下變頻芯片電路通過所述LNB下變頻芯片的引腳與所述LNB下變頻芯片電路的外圍電路相連接。本發(fā)明再公開了一種采用上述LNB下變頻芯片電路實現(xiàn)的LNB下變頻方法，其技術(shù)方案是，由預(yù)放大器，將接收到的信號進行預(yù)放大，提高芯片的噪聲系數(shù)，以免惡化整個 LNB系統(tǒng)的噪聲，同時將接收到的單端信號轉(zhuǎn)化成兩路差分信號，提高芯片的共模噪聲抑制性能，所述兩路差分信號分別是0度相位的第一差分信號和180度相位的第二差分信號；由四相壓控振蕩器輸出四個相位依次相差90°的本振信號，所述四個本振信號分別為90度相位的第一本振信號、0度相位的第二本振信號、270度相位的第三本振信號和180度相位的第四本振信號；正交混頻器，將第一本振信號與第一差分信號混頻生成90度相位的第一中頻信號，將第二本振信號與第一差分信號混頻生成0度相位的第二中頻信號，將第三本振信號與第二差分信號混頻生成270度相位的第三中頻信號，將第四本振信號與第二差分信號混頻生成180度相位的第四中頻信號；之后由IQ中頻放大器，接收所述正交混頻器輸出的四個中頻信號，提高正交混頻器的驅(qū)動能力，防止信號衰減；再由多相位濾波器接收所述片內(nèi)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，實現(xiàn)芯片的鏡像抑制功能，然后將四個中頻信號中，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；最后通過中頻放大器接收所述多相位濾波器的輸出， 對片外75歐姆cable線的驅(qū)動，保證輸出匹配，并將中頻信號輸出。本發(fā)明由于集成了現(xiàn)有分立LNB方案中大部分分立元件部分，簡化了 LNB的應(yīng)用、 生產(chǎn)和維修，節(jié)約了成本；集成鎖相環(huán)路，大大提高了 LNB的頻率穩(wěn)定性能；集成鏡像抑制功能，可以節(jié)省PCB板上的帶通濾波器，節(jié)約了板材成本，提高了噪聲性能；彌補了現(xiàn)有技術(shù)在生產(chǎn)中良率低的缺點，提高了生產(chǎn)過程的成品率，提高生產(chǎn)效率。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明 圖1和圖2為現(xiàn)有的LNB下變頻電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明LNB下變頻電路的結(jié)構(gòu)圖。圖4和圖5為本發(fā)明LNB下變頻電路中壓控振蕩器的示意圖。圖6為本發(fā)明LNB下變頻電路中鎖相環(huán)電路的示意圖。圖7為本發(fā)明LNB下變頻電路中多相位濾波器的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明公開了一種LNB下變頻芯片電路，如圖3所示，包括
預(yù)放大器，接收前端電路的中間級高放的輸出，并提高芯片的噪聲系數(shù)，以免惡化整個 LNB系統(tǒng)的噪聲，同時將中間級高放送來的單端信號轉(zhuǎn)化成兩路差分信號，提高芯片的共模噪聲抑制性能，所述兩路差分信號分別是0度相位的第一差分信號和180度相位的第二差分信號；
四相壓控振蕩器，輸出四個相位相差90°的本振信號，所述四個本振信號分別為90度相位的第一本振信號、0度相位的第二本振信號、270度相位的第三本振信號和180度相位的第四本振信號；
正交混頻器，接收來自所述四相壓控振蕩器送來的四個本振信號，以及預(yù)放大器輸出的兩個差分信號，所述正交混頻器將第一本振信號與第一差分信號混頻生成90度相位的第一中頻信號，將第二本振信號與第一差分信號混頻生成0度相位的第二中頻信號，將第三本振信號與第二差分信號混頻生成270度相位的第三中頻信號，將第四本振信號與第二差分信號混頻生成180度相位的第四中頻信號；
IQ中頻放大器，接收所述正交混頻器輸出的四個中頻信號，提高正交混頻器的驅(qū)動能力，防止信號衰減；
多相位濾波器，接收所述片內(nèi)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，實現(xiàn)芯片的鏡像抑制功能，然后將四個中頻信號中，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。所述LNB下變頻芯片電路還包括片內(nèi)高放管控制電路及垂直水平切換電路，連接到芯片外圍電路的垂直級高放、水平級高放和中間級高放，所述片內(nèi)高放管控制電路為所述垂直級高放、水平級高放和中間級高放中的高放管的源極、漏極和柵極提供偏置電路，并將高放管的工作電流控制在正常工作的范圍內(nèi)，所述垂直水平切換電路根據(jù)垂直/水平切換電壓的大小，打開或關(guān)閉送給高放管的偏置，以實現(xiàn)垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高放一直控制在常開的狀態(tài)。所述LNB下變頻芯片電路還包括片內(nèi)中頻放大器，接收所述多相位濾波器的輸出，對片外75歐姆cable線的驅(qū)動，保證輸出匹配，尤其是保證和機頂盒之間的匹配，并將中頻信號輸出。所述四相壓控振蕩器如圖4和圖5所示，包括兩個相互耦合的壓控振蕩器單元 VCOl和VC02，輸出四個相位相差90°的本振信號，分別為90度相位的第一本振信號IP、 0度相位的第二本振信號QP、270度相位的第三本振信號IN和180度相位的第四本振信號QN。本發(fā)明選用hartley結(jié)構(gòu)實現(xiàn)鏡像抑制功能，根據(jù)hartley結(jié)構(gòu)下變頻器的實現(xiàn)原理可知，本發(fā)明必須產(chǎn)生4相正交本振信號。正交本振信號的實現(xiàn)方法通常有3種，多相位濾波器方案、二分頻方案和四相壓控振蕩器方案。本發(fā)明采用了四相壓控振蕩器方案，這樣避免了高頻下對多相位濾波器的驅(qū)動問題，同時如果采用二分頻方案中壓控振蕩器需要振在兩倍本振，對于Ku波段10. 6GHz的本振頻率來說，壓控振蕩器需要工作在21GHz，在如此高的頻率下，CMOS 二分頻器的實現(xiàn)難度非常大。如圖4和圖5所示，四相壓控振蕩器通過兩個壓控振蕩器(VCO)單元之間的相互耦合，實現(xiàn)了相位相差90度的4相本振信號。兩個壓控振蕩器單元分別有主振蕩管(M1、M2、 M5、M6)和耦合管(M3、M4、M7、M8)組成。第一級壓控振蕩器VCOl的輸出信號IP、IN輸入到第二個壓控振蕩器VC02的耦合管，第二級壓控振蕩器VC02的輸出QP、QN則輸入到第一級壓控振蕩器VCOl的耦合管。從而確保了 IP、QP、IN、QN之間90度的相位差。所述壓控振蕩器連接有鎖相環(huán)路和預(yù)分頻電路，所述壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定性通過鎖相環(huán)路實現(xiàn)，即將壓控振蕩器的輸出信號通過預(yù)分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率， 鎖相環(huán)路將分頻后的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差通過鎖相環(huán)路不斷調(diào)整壓控振蕩器的可變電容器進行補償，從而實現(xiàn)精確的本振頻率。為確保壓控振蕩器產(chǎn)生的本振信號不隨溫度等環(huán)境變化而變化，必須通過所述鎖相環(huán)路(PLL)對壓控振蕩器的本振信號進行鎖相，以實現(xiàn)精準(zhǔn)的本振信號，克服分立方案中介質(zhì)振蕩器(DRO)頻率不穩(wěn)定的缺點。具體的實現(xiàn)方案為，通過預(yù)分頻器將壓控振蕩器的本振信號進行分頻，將頻率分頻到參考時鐘(即晶體時鐘)頻率附近，鎖相環(huán)路將之與參考時鐘頻率進行比較，比較誤差通過不斷調(diào)整壓控振蕩器的可變電容來補償，從而實現(xiàn)對本振頻率的鎖相功能，由于晶體具有極高的Q值，頻率穩(wěn)定度極高，鎖相環(huán)路將壓控振蕩器的頻率與晶體頻率進行鎖相，確保了壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定度。本發(fā)明為了提高LNB系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性和相位噪聲性能，內(nèi)部可以集成鎖相環(huán)路和晶體振蕩器，以實現(xiàn)精確控制壓控振蕩器的頻率，并濾除壓控振蕩器的低頻相位噪聲。如圖6所示，預(yù)分頻器將由兩個壓控振蕩器單元組成的四相壓控振蕩器送出的 IOGHz附近的高頻信號，不斷分頻到晶體振蕩頻率附近，并送給鑒相器；同時晶體振蕩器將穩(wěn)定的晶體頻率信號也送給鑒相器，鑒相器通過比較兩組頻率信號的相位誤差，送出相應(yīng)的控制信號給電荷泵，環(huán)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振蕩器內(nèi)部的可變電容器，實現(xiàn)精確調(diào)整壓控振蕩器頻率的功能。本發(fā)明采用兩個壓控振蕩器構(gòu)成的四相交叉耦合型壓控振蕩器，兩個VCO的相位不同，但振蕩頻率完全相同，因此環(huán)路濾波器只需將控制電壓濾波后，同時送給兩個VCO即可。整個鎖相環(huán)路具有負(fù)反饋特性，這樣實現(xiàn)了壓控振蕩器的相位即頻率完全正比于晶體振蕩器的相位與頻率，由于晶體具有極高的Q值，其頻率穩(wěn)定性極高，從而確保了壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定性。壓控振蕩器在將IOGHz高頻信號送給鎖相環(huán)路的同時，又將IOGHz信號送給混頻器實現(xiàn)下變頻功能。所述無源多相位濾波器中包括與四個中頻信號對應(yīng)的四條通路，如圖6所示，每條通路包括串聯(lián)的多個電阻，前一條通路的每個電阻的前一端都通過一個電容與后一條通路相應(yīng)電阻的后一端相連接，最后一條通路的每個電阻的前一端都通過一個電容與第一條通路相應(yīng)電阻的后一端相連接。本發(fā)明采用hartley結(jié)構(gòu)實現(xiàn)鏡像抑制功能，根據(jù)hartley結(jié)構(gòu)下變頻器的實現(xiàn)原理可知，射頻信號經(jīng)過正交混頻器下變頻以后，需要通過多相位濾波器將鏡像位置的信號濾除掉。由于LNB系統(tǒng)要求950MHz到2150MHz的L波段中頻信號輸出，因此本發(fā)明采用了 4級無源多相位濾波器結(jié)構(gòu)。如圖7所示，多相位濾波器具有對負(fù)頻率(或正頻率)信號帶阻特性，而保持對正頻率(或負(fù)頻率)信號的帶通特性，同時，級數(shù)的多少決定了其阻帶寬度，級數(shù)越多，阻帶寬度越大，但通帶內(nèi)插損越大，本發(fā)明通過對阻帶寬度和通帶插損的折中，選擇了 4級多相位濾波器結(jié)構(gòu)。所述LNB下變頻芯片電路還包括片內(nèi)2 檢測電路，對接收的2 信號進行響應(yīng)，當(dāng)存在2 信號時，檢測電路會送出高電平給鎖相環(huán)路，鎖相環(huán)路控制壓控振蕩器工作在高本振，一旦2 信號消失，檢測電路會送出低電平，鎖相環(huán)路將壓控振蕩器鎖頻在低本振。所述LNB下變頻芯片電路還包括片內(nèi)負(fù)電壓生成電路，產(chǎn)生一個負(fù)電壓，為所述水平級高放、垂直級高放以及中間級高放中的高放管的柵壓提供需要的偏置點。所述LNB下變頻芯片電路還包括片內(nèi)穩(wěn)壓電路，為所述LNB下變頻芯片電路的其它部分提供電源。所述LNB下變頻芯片電路還包括片內(nèi)晶體振蕩電路，為所述LNB下變頻芯片電路的其它部分提供基準(zhǔn)頻率。本發(fā)明還公開了一種LNB下變頻電路，包括上述LNB下變頻芯片電路，以及LNB下變頻芯片電路的外圍電路，所述外圍電路包括
垂直級高放，接收射頻垂直信號并對衛(wèi)星接收天線接收下來的衛(wèi)星傳輸信號的垂直方向的電磁波進行放大，所述垂直級高放在接收頻段內(nèi)具有帶通特性；
水平級高放，接收射頻水平信號并對衛(wèi)星接收天線接收下來的衛(wèi)星傳輸信號的水平方向的電磁波進行放大，所述水平級高放在接收頻段內(nèi)具有帶通特性；
中間級高放，接收垂直級高放和水平級高放的輸出信號，所述中間級高放一直處于常開的狀態(tài)，對第一級高放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(tǒng)的噪聲系數(shù)。所述外圍電路還包括片外高放管控制電路及垂直水平切換電路，連接到所述外圍電路的垂直級高放、水平級高放和中間級高放，所述片外高放管控制電路為所述垂直級高放、水平級高放和中間級高放中的高放管的源極、漏極和柵極提供偏置電路，并將高放管的工作電流控制在正常工作的范圍內(nèi)，所述垂直水平切換電路根據(jù)垂直/水平切換電壓的大小，打開或關(guān)閉送給高放管的偏置，以實現(xiàn)垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高放一直控制在常開的狀態(tài)。所述外圍電路還包括片外中頻放大器，接收所述多相位濾波器的輸出，對片外75 歐姆cable線的驅(qū)動，保證輸出匹配，并將中頻信號輸出。高放管控制電路及垂直水平切換電路和所述中頻放大器可以集成在所述LNB下變頻芯片電路中，也可以如前所述集成在所述外圍電路中。所述外圍電路還包括片外2 檢測電路，對接收的2 信號進行響應(yīng)，當(dāng)存在2 信號時，所述片外2 檢測電路會送出高電平給鎖相環(huán)路，鎖相環(huán)路控制壓控振蕩器工作在高本振，一旦2 信號消失，所述片外2 檢測電路會送出低電平，鎖相環(huán)路將壓控振蕩器鎖頻在低本振。22k檢測電路可以集成在所述LNB下變頻芯片電路中，即所述片內(nèi)2 檢測電路， 或者如前所述集成在所述外圍電路中。再或者，所述LNB下變頻芯片電路中和外圍電路中都集成有2 檢測電路，所述LNB下變頻電路可以選擇采用其中一個來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。所述2 檢測電路無論是集成在芯片電路中還是外圍電路中，所述2 檢測電路通過其是否檢測到2 信號，送出相應(yīng)的控制信號給預(yù)分頻器，以改變與預(yù)分頻器的分頻比例，如圖6所示。例如，檢測到2 信號時，送出高電平給預(yù)分頻器，未檢測到2 信號時， 則送出低電平到預(yù)分頻器。預(yù)分頻器根據(jù)接收到的2 檢測電路從來的電壓，切換不同的分頻比例，以實現(xiàn)切換壓控振蕩器的振蕩頻率的，進而改變本振頻率的功能。通常的Ku波段LNB，需要支持9. 75GHz和10. 6GHz的本振頻率，沒有2 信號為 9. 75GHz本振，22k信號存在時，切換為10. 6GHz本振。所述外圍電路還包括片外負(fù)電壓生成電路，產(chǎn)生一個負(fù)電壓，為所述水平級高放、 垂直級高放以及中間級高放中的高放管的柵壓提供需要的偏置點。負(fù)電壓生成電路可以集成在所述LNB下變頻芯片電路中，即所述片內(nèi)負(fù)電壓生成電路，或者如前所述集成在所述外圍電路中。再或者，所述LNB下變頻芯片電路中和外圍電路中都集成有負(fù)電壓生成電路，所述LNB下變頻電路可以選擇采用其中一個來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。所述外圍電路還包括片外穩(wěn)壓電路，為所述LNB下變頻芯片電路提供電源。所述LNB下變頻芯片電路中和外圍電路中可以都集成有穩(wěn)壓電路，以充分保證為所述LNB下變頻芯片電路提供穩(wěn)定的電源。所述外圍電路還包括片外晶體振蕩電路，為所述LNB下變頻芯片電路提供基準(zhǔn)頻率。晶體振蕩電路可以集成在所述LNB下變頻芯片電路中，即所述片內(nèi)晶體振蕩電路，或者如前所述集成在所述外圍電路中。再或者，所述LNB下變頻芯片電路中和外圍電路中都集成有晶體振蕩電路，所述LNB下變頻電路可以選擇采用其中一個為所述LNB下變頻芯片電路提供基準(zhǔn)頻率。本發(fā)明還公開了一種LNB下變頻芯片，所述LNB下變頻芯片集成有上述LNB下變頻芯片電路，所述LNB下變頻芯片電路通過所述LNB下變頻芯片的引腳與所述LNB下變頻芯片電路的外圍電路相連接。圖3為本發(fā)明采用的具體實施方案，本發(fā)明采用Hartley接收機結(jié)構(gòu)，主要目的在于實現(xiàn)芯片的鏡像抑制性能。由于鏡像頻率部分的噪聲會使得接收機的噪聲系數(shù)惡化3dB， 因此對于LNB這樣對噪聲系數(shù)要求極高的系統(tǒng)來說，鏡像抑制的性能就顯得尤為重要。本發(fā)明還公開了一種采用上述LNB下變頻電路實現(xiàn)的LNB下變頻方法，由預(yù)放大器，將接收到的信號進行預(yù)放大，提高芯片的噪聲系數(shù)，以免惡化整個LNB系統(tǒng)的噪聲，同時將接收到的單端信號轉(zhuǎn)化成兩路差分信號，提高芯片的共模噪聲抑制性能，所述兩路差分信號分別是0度相位的第一差分信號和180度相位的第二差分信號；由四相壓控振蕩器輸出四個相位依次相差90°的本振信號，所述四個本振信號分別為90度相位的第一本振信號、0度相位的第二本振信號、270度相位的第三本振信號和180度相位的第四本振信號；正交混頻器，將第一本振信號與第一差分信號混頻生成90度相位的第一中頻信號，將第二本振信號與第一差分信號混頻生成0度相位的第二中頻信號，將第三本振信號與第二差分信號混頻生成270度相位的第三中頻信號，將第四本振信號與第二差分信號混頻生成180 度相位的第四中頻信號；之后由IQ中頻放大器，接收所述正交混頻器輸出的四個中頻信號，提高正交混頻器的驅(qū)動能力，防止信號衰減；再由多相位濾波器接收所述片內(nèi)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，實現(xiàn)芯片的鏡像抑制功能，然后將四個中頻信號中，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；最后通過中頻放大器接收所述多相位濾波器的輸出，對片外75歐姆cable線的驅(qū)動，保證輸出匹配，并將中頻信號輸出。所述壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定性通過鎖相環(huán)路實現(xiàn)，即將壓控振蕩器的輸出信號通過預(yù)分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率，鎖相環(huán)路將分頻后的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差通過鎖相環(huán)路不斷調(diào)整壓控振蕩器的可變電容器進行補償，從而實現(xiàn)精確的本振頻率。所述高放管控制電路為所述垂直級高放、水平級高放和中間級高放中的高放管的源極、漏極和柵極提供偏置電路，并將高放管的工作電流控制在正常工作的范圍內(nèi)，所述垂直水平切換電路根據(jù)垂直/水平切換電壓的大小，打開或關(guān)閉送給高放管的偏置，以實現(xiàn)垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高放一直控制在常開的狀態(tài)。所述中頻放大器接收所述多相位濾波器的輸出，對片外75歐姆cable線的驅(qū)動， 保證輸出匹配，并將中頻信號輸出。所述壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定性通過鎖相環(huán)路實現(xiàn)，即將壓控振蕩器的輸出信號通過預(yù)分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率，鎖相環(huán)路將分頻后的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差通過鎖相環(huán)路不斷調(diào)整壓控振蕩器的可變電容器進行補償，從而實現(xiàn)精確的本振頻率。所述2 檢測電路，對接收的2 信號進行響應(yīng)，當(dāng)存在2 信號時，檢測電路會送出高電平給鎖相環(huán)路，鎖相環(huán)路控制壓控振蕩器工作在高本振，一旦2 信號消失，檢測電路會送出低電平，鎖相環(huán)路將壓控振蕩器鎖頻在低本振。由負(fù)電壓生成電路，產(chǎn)生一個負(fù)電壓，為所述水平級高放、垂直級高放以及中間級高放中的高放管的柵壓提供需要的偏置點。本發(fā)明所采用的Hartley結(jié)構(gòu)的基本原理是通過正交本振信號(Quadrature L0) 和正交混頻器將射頻信號進行下變頻，再利用無源多相濾波器對混頻后的正交中頻信號進行90度相移，從而確保濾除鏡像信號，實現(xiàn)鏡像抑制的功能。本發(fā)明可以實現(xiàn)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，由于傳統(tǒng)的采用分立元件的LNB產(chǎn)品，為了滿足IdB以下的噪聲系數(shù)，需要在PCB板上加上帶通濾波器。而采用本發(fā)明以后，由于本發(fā)明采用hartley結(jié)構(gòu)的下變頻結(jié)構(gòu)，鏡像信號通過正交混頻器的下變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(jié)省了 PCB面積，簡化了應(yīng)用。實現(xiàn)Hartley結(jié)構(gòu)的一個關(guān)鍵問題是如何生成四相本振信號，尤其對于Ku波段的 LNB芯片，由于要求本振信號頻率范圍為9. 75GHz和10. 75GHz，甚至需要11. 3GHz的高頻， 因此如何生成四相本振信號成為本發(fā)明需要解決的一個難點。
生成四相本振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振蕩器方案，本發(fā)明采用四相壓控振蕩器方案，這樣避免了高頻下多相位濾波器的驅(qū)動問題，同時如果采用二分頻方案中壓控振蕩器需要振在兩倍本振，二分頻器的實現(xiàn)難度非常大。在實現(xiàn)具有鏡像抑制性能的hartley接收機的同時，本發(fā)明還利用CMOS芯片便于集成的特點，將2 信號檢測和負(fù)電壓生成電路和接收機集成在同一顆芯片內(nèi)，這樣大大節(jié)約了 LNB的生產(chǎn)成本。本發(fā)明由于集成了現(xiàn)有分立LNB方案中大部分分立元件部分，簡化了 LNB的應(yīng)用、 生產(chǎn)和維修，節(jié)約了成本；集成鎖相環(huán)路，大大提高了 LNB的頻率穩(wěn)定性能；集成鏡像抑制功能，可以節(jié)省PCB板上的帶通濾波器，節(jié)約了板材成本，提高了噪聲性能；集成負(fù)電壓、 2 信號檢測和高放管控制，大大節(jié)約LNB生產(chǎn)成本；彌補了現(xiàn)有技術(shù)在生產(chǎn)中良率低的缺點，提高了生產(chǎn)過程的成品率，提高生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.一種LNB下變頻芯片電路，其特征在于，包括預(yù)放大器，接收前端電路的中間級高放的輸出，并提高芯片的噪聲系數(shù)，以免惡化整個 LNB系統(tǒng)的噪聲，同時將中間級高放送來的單端信號轉(zhuǎn)化成兩路差分信號，提高芯片的共模噪聲抑制性能，所述兩路差分信號分別是0度相位的第一差分信號和180度相位的第二差分信號；四相壓控振蕩器，輸出四個相位相差90°的本振信號，所述四個本振信號分別為90度相位的第一本振信號、0度相位的第二本振信號、270度相位的第三本振信號和180度相位的第四本振信號；正交混頻器，接收來自所述四相壓控振蕩器送來的四個本振信號，以及預(yù)放大器輸出的兩個差分信號，所述正交混頻器將第一本振信號與第一差分信號混頻生成90度相位的第一中頻信號，將第二本振信號與第一差分信號混頻生成0度相位的第二中頻信號，將第三本振信號與第二差分信號混頻生成270度相位的第三中頻信號，將第四本振信號與第二差分信號混頻生成180度相位的第四中頻信號；IQ中頻放大器，接收所述正交混頻器輸出的四個中頻信號，提高正交混頻器的驅(qū)動能力，防止信號衰減；多相位濾波器，接收所述片內(nèi)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，實現(xiàn)芯片的鏡像抑制功能，然后將四個中頻信號中，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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNB下變頻芯片電路，其特征在于，還包括片內(nèi)高放管控制電路及垂直水平切換電路，連接到芯片外圍電路的垂直級高放、水平級高放和中間級高放，所述片內(nèi)高放管控制電路為所述垂直級高放、水平級高放和中間級高放中的高放管的源極、 漏極和柵極提供偏置電路，并將高放管的工作電流控制在正常工作的范圍內(nèi)，所述垂直水平切換電路根據(jù)垂直/水平切換電壓的大小，打開或關(guān)閉送給高放管的偏置，以實現(xiàn)垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高放一直控制在常開的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNB下變頻芯片電路，其特征在于，還包括片內(nèi)中頻放大器， 接收所述多相位濾波器的輸出，對片外75歐姆cable線的驅(qū)動，保證輸出匹配，并將中頻信號輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNB下變頻芯片電路，其特征在于，所述四相壓控振蕩器包括兩個相互耦合的壓控振蕩器單元，輸出四個相位依次相差90°的本振信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LNB下變頻芯片電路，其特征在于，所述壓控振蕩器連接有鎖相環(huán)路和預(yù)分頻電路，所述壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定性通過鎖相環(huán)路實現(xiàn)，即將壓控振蕩器的輸出信號通過預(yù)分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率，鎖相環(huán)路將分頻后的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差通過鎖相環(huán)路不斷調(diào)整壓控振蕩器的可變電容器進行補償，從而實現(xiàn)精確的本振頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNB下變頻芯片電路，其特征在于，所述多相位濾波器中包括與四個中頻信號對應(yīng)的四條通路，每條通路包括串聯(lián)的多個電阻，前一條通路的每個電阻的前一端都通過一個電容與后一條通路相應(yīng)電阻的后一端相連接，最后一條通路的每個電阻的前一端都通過一個電容與第一條通路相應(yīng)電阻的后一端相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNB下變頻芯片電路，其特征在于，還包括片內(nèi)2 檢測電路，對接收的2 信號進行響應(yīng)，當(dāng)存在2 信號時，檢測電路會送出高電平給鎖相環(huán)路，鎖相環(huán)路控制壓控振蕩器工作在高本振，一旦2 信號消失，檢測電路會送出低電平，鎖相環(huán)路將壓控振蕩器鎖頻在低本振。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNB下變頻芯片電路，其特征在于，還包括片內(nèi)負(fù)電壓生成電路，產(chǎn)生一個負(fù)電壓，為所述水平級高放、垂直級高放以及中間級高放中的高放管的柵壓提供需要的偏置點。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNB下變頻芯片電路，其特征在于，還包括片內(nèi)穩(wěn)壓電路，為所述LNB下變頻芯片電路的其它部分提供電源。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNB下變頻芯片電路，其特征在于，還包括片內(nèi)晶體振蕩電路，為所述LNB下變頻芯片電路的其它部分提供基準(zhǔn)頻率。
11.一種LNB下變頻電路，其特征在于，包括如權(quán)利要求1 10中任意一項所述的LNB 下變頻芯片電路，以及LNB下變頻芯片電路的外圍電路，所述外圍電路包括垂直級高放，接收射頻垂直信號并對衛(wèi)星接收天線接收下來的衛(wèi)星傳輸信號的垂直方向的電磁波進行放大，所述垂直級高放在接收頻段內(nèi)具有帶通特性；水平級高放，接收射頻水平信號并對衛(wèi)星接收天線接收下來的衛(wèi)星傳輸信號的水平方向的電磁波進行放大，所述水平級高放在接收頻段內(nèi)具有帶通特性；中間級高放，接收垂直級高放和水平級高放的輸出信號，所述中間級高放一直處于常開的狀態(tài)，對第一級高放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(tǒng)的噪聲系數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LNB下變頻電路，其特征在于，所述外圍電路還包括片外高放管控制電路及垂直水平切換電路，連接到所述外圍電路的垂直級高放、水平級高放和中間級高放，所述片外高放管控制電路為所述垂直級高放、水平級高放和中間級高放中的高放管的源極、漏極和柵極提供偏置電路，并將高放管的工作電流控制在正常工作的范圍內(nèi)， 所述垂直水平切換電路根據(jù)垂直/水平切換電壓的大小，打開或關(guān)閉送給高放管的偏置， 以實現(xiàn)垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高放一直控制在常開的狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LNB下變頻電路，其特征在于，所述外圍電路還包括片外中頻放大器，接收所述多相位濾波器的輸出，對片外75歐姆cable線的驅(qū)動，保證輸出匹配， 并將中頻信號輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LNB下變頻電路，其特征在于，所述外圍電路還包括片外 2 檢測電路，對接收的2 信號進行響應(yīng)，當(dāng)存在22k信號時，所述片外2 檢測電路會送出高電平給鎖相環(huán)路，鎖相環(huán)路控制壓控振蕩器工作在高本振，一旦2 信號消失，所述片外2 檢測電路會送出低電平，鎖相環(huán)路將壓控振蕩器鎖頻在低本振。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LNB下變頻電路，其特征在于，所述外圍電路還包括片外負(fù)電壓生成電路，產(chǎn)生一個負(fù)電壓，為所述水平級高放、垂直級高放以及中間級高放中的高放管的柵壓提供需要的偏置點。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LNB下變頻電路，其特征在于，所述外圍電路還包括片外穩(wěn)壓電路，為所述LNB下變頻芯片電路提供電源。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LNB下變頻電路，其特征在于，所述外圍電路還包括片外晶體振蕩電路，為所述LNB下變頻芯片電路提供基準(zhǔn)頻率。
18.—種LNB下變頻芯片，其特征在于，所述LNB下變頻芯片集成有如權(quán)利要求1 10 中任意一項所述的LNB下變頻芯片電路，所述LNB下變頻芯片電路通過所述LNB下變頻芯片的引腳與所述LNB下變頻芯片電路的外圍電路相連接。
19.一種采用權(quán)利要求1 10中任意一項所述的LNB下變頻芯片電路實現(xiàn)的LNB下變頻方法，其特征在于，由預(yù)放大器，將接收到的信號進行預(yù)放大，提高芯片的噪聲系數(shù)，以免惡化整個LNB系統(tǒng)的噪聲，同時將接收到的單端信號轉(zhuǎn)化成兩路差分信號，提高芯片的共模噪聲抑制性能，所述兩路差分信號分別是0度相位的第一差分信號和180度相位的第二差分信號；由四相壓控振蕩器輸出四個相位依次相差90°的本振信號，所述四個本振信號分別為90度相位的第一本振信號、0度相位的第二本振信號、270度相位的第三本振信號和180度相位的第四本振信號；正交混頻器，將第一本振信號與第一差分信號混頻生成90 度相位的第一中頻信號，將第二本振信號與第一差分信號混頻生成0度相位的第二中頻信號，將第三本振信號與第二差分信號混頻生成270度相位的第三中頻信號，將第四本振信號與第二差分信號混頻生成180度相位的第四中頻信號；之后由IQ中頻放大器，接收所述正交混頻器輸出的四個中頻信號，提高正交混頻器的驅(qū)動能力，防止信號衰減；再由多相位濾波器接收所述片內(nèi)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，實現(xiàn)芯片的鏡像抑制功能，然后將四個中頻信號中，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；最后通過中頻放大器接收所述多相位濾波器的輸出，對片外75歐姆cable線的驅(qū)動，保證輸出匹配，并將中頻信號輸出。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的LNB下變頻方法，其特征在于，所述壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定性通過鎖相環(huán)路實現(xiàn)，即將壓控振蕩器的輸出信號通過預(yù)分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率，鎖相環(huán)路將分頻后的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差通過鎖相環(huán)路不斷調(diào)整壓控振蕩器的可變電容器進行補償，從而實現(xiàn)精確的本振頻率。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的LNB下變頻方法，其特征在于，還包括高放管控制電路及垂直水平切換電路，連接到芯片外圍電路的垂直級高放、水平級高放和中間級高放，所述高放管控制電路為所述垂直級高放、水平級高放和中間級高放中的高放管的源極、漏極和柵極提供偏置電路，并將高放管的工作電流控制在正常工作的范圍內(nèi)，所述垂直水平切換電路根據(jù)垂直/水平切換電壓的大小，打開或關(guān)閉送給高放管的偏置，以實現(xiàn)垂直和水平信號間的接收切換，同時，中間級高放一直控制在常開的狀態(tài)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的LNB下變頻方法，其特征在于，還包括中頻放大器，接收所述多相位濾波器的輸出，對片外75歐姆cable線的驅(qū)動，保證輸出匹配，并將中頻信號輸出ο
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的LNB下變頻方法，其特征在于，所述壓控振蕩器連接有鎖相環(huán)路和預(yù)分頻電路，所述壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定性通過鎖相環(huán)路實現(xiàn)，即將壓控振蕩器的輸出信號通過預(yù)分頻電路，不斷分頻到參考時鐘頻率，鎖相環(huán)路將分頻后的輸出信號與參考時鐘頻率進行比較，頻率誤差通過鎖相環(huán)路不斷調(diào)整壓控振蕩器的可變電容器進行補償，從而實現(xiàn)精確的本振頻率。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的LNB下變頻方法，其特征在于，還包括2 檢測電路，對接收的2 信號進行響應(yīng)，當(dāng)存在2 信號時，2 檢測電路會送出高電平給鎖相環(huán)路，鎖相環(huán)路控制壓控振蕩器工作在高本振，一旦2 信號消失，22k檢測電路會送出低電平，鎖相環(huán)路將壓控振蕩器鎖頻在低本振。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的LNB下變頻方法，其特征在于，還包括負(fù)電壓生成電路，產(chǎn)生一個負(fù)電壓，為所述水平級高放、垂直級高放以及中間級高放中的高放管的柵壓提供需要的偏置點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LNB下變頻芯片電路、LNB下變頻芯片，以及采用這種LNB下變頻芯片電路實現(xiàn)的LNB下變頻電路和LNB下變頻方法，本發(fā)明通過正交本振信號(QuadratureLO)和正交混頻器(QuadratureMixer)將射頻信號進行下變頻，再利用無源多相濾波器(Polyphasefilter)對混頻后的正交中頻信號進行90度相移，從而確保濾除鏡像信號，實現(xiàn)鏡像抑制的功能。
文檔編號H03D7/18GK102201789SQ201110044008
公開日2011年9月28日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者尹雪松, 魏述然 申請人:銳迪科科技有限公司