專利名稱：具有溫度特性補償電路的低噪聲降頻器的制作方法
技術領域：
本發明涉及低噪聲降頻器(下文中稱作LNB)，更具體地說，涉及衛星廣播接收系統中的LNB。
背景技術：
在衛星廣播接收系統中，LNB的功能是低噪聲地放大從廣播衛星收到的12GHz頻帶的衛星廣播信號，并將該信號降頻到中頻(IF)帶。上述的頻率轉換在LNB內的混頻器(下文中稱作MIX)中進行。
圖9是一個MIX的電路圖。該MIX電路包括高電子遷移率的三極管(下文中稱作HEMT)50，它用作實際執行頻率轉換的三極管，以及驅動電路10。驅動電路10包括PNP雙極型三極管Tr1和多個電阻元件。
驅動電路10為HEMT 50的漏極提供恒定電壓，該恒定電壓使MIX執行穩定的頻率轉換。也就是說，MIX的特性極大地依賴于HEMT 50的漏極電壓。
但是，在該MIX中，當驅動電路10內的PNP雙極型三極管Tr1的環境溫度發生變化時，PNP雙極型三極管Tr1自身的溫度特性引起提供到HEMT50的漏極的電壓改變。該漏極電壓的改變引起HEMT 50的增益頻率特性的改變，從而影響了穩定的頻率轉換。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種包含能夠為執行頻率轉換的三極管提供穩定電壓的驅動電路的低噪聲降頻器，而環境溫度的變化沒有任何影響。
根據本發明的一個方面，用于衛星廣播接收的低噪聲降頻器包括一個用于將收到的高頻信號轉換為中頻信號的混頻器。該混頻器包括執行頻率轉換的三極管；第一雙極型三極管，其發射極連接到三極管的漏極，集電極連接到三極管的柵極；溫度特性補償電路，連接到第一雙極型三極管的基極，用于抵消第一雙極型三極管的溫度特性。
因此，溫度特性補償電路抵消了第一雙極型三極管的溫度特性，使得即使在第一雙極型三極管的環境溫度發生變化的情況下，第一雙極型三極管也能為執行頻率轉換的三極管的漏極提供穩定電壓。
最好，溫度特性補償電路包括具有連接到第一雙極型三極管的基極的導電端子的第二雙極型三極管。
因此，該第二雙極型三極管使第一雙極型三極管的集電極電流相對于環境溫度的變化保持穩定，結果，第一雙極型三極管能夠為執行頻率轉換的三極管的漏極提供穩定的電壓。
更為優選地，將第一和第二雙極型三極管封裝為雙三極管。
由此，將第一雙極型三極管和第二雙極型三極管封裝在一起，以便它們在相同的環境條件下工作。結果，可以為執行頻率轉換的三極管提供更加穩定的電壓。而且，通過將兩個三極管集中到一個單個的封裝中，在電路內由這些三極管占據的面積可以變得更小。
如上所述，根據本發明，在LNB內的MIX中，在驅動電路中配置溫度特性補償電路使得為執行頻率轉換的三極管提供穩定的電壓，而環境溫度的變化沒有任何影響。
本發明的上述和其它目的、特征、各個方面以及優點，通過以下借助附圖的詳細描述，將會變得更加清楚，其中圖1示出衛星廣播接收系統的示意結構；圖2是表示圖1中LNB的示意結構的方框圖；圖3是表示根據本發明的一個實施例、圖2中MIX的結構的電路圖；圖4是表示圖3所示的MIX的一個示例的電路圖；圖5是表示圖3所示的MIX的另一個示例的電路圖；圖6是表示用于測量漏極電壓的、根據本發明的一個示例的MIX的結構的電路圖；圖7是用于漏極電壓測量的傳統的MIX的結構的電路圖；圖8A和8B表示漏極電壓的測量結果；和圖9是表示傳統的MIX的結構的電路圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細描述本發明的實施例。應該指出的是，相同或相應的部分用相同的參考標號表示，并且不再重復其描述。
(第一實施例)圖1示出典型的衛星廣播接收系統。該衛星廣播接收系統包括天線101、LNB 102、BS-IF電纜103、BS調諧器104、和電視105。
從地面站發射的14GHz的上行信號由廣播衛星100接收。廣播衛星100將該上行信號轉換并放大為12GHz的信號，并且再次將該信號發送回地面，作為衛星廣播電波信號。該衛星廣播電波信號由天線101接收，并輸入到LNB102。LNB 102低噪聲地放大作為具有12GHz頻帶微弱電波的衛星廣播電波信號，并由此在內部電路MIX中將該信號頻率變換為中頻信號(下文中稱作BS-IF信號)。該BS-IF信號經由BS-IF電纜103發送到BS調諧器104。在BS調諧器104中，在用戶選擇期望的節目的頻道后，對該信號進行FM解調，以便再現視頻信號和音頻信號。所再現的視頻和音頻信號發送到電視105。
下面將描述LNB 102的內部結構。
圖2是LNB 102的電路圖。
LNB 102包括接收衛星廣播電波信號的圓形波導1、低噪聲地放大衛星廣播電波信號的低噪聲放大器(下文中稱作LNA)2、使處于期望頻帶的信號通過并抑制處于象頻帶(image frequency band)的信號的BPF(帶通濾波器)3、MIX4、為MIX4提供振蕩信號的本地振蕩器5、放大將要傳送給BS調諧器104的信號的中頻放大器(下文中稱作IF-AMP)6、電源單元7、以及輸出端8。
具有11.71和12.01之間的頻率的衛星廣播電波信號由波導1之內的天線探頭接收。接著，該衛星廣播電波信號輸入到LNA 2，并被低噪聲地放大。放大的12GHz的信號輸入到BPF 3，并且在此抑制處于象頻帶的信號。
通過BPF 3的衛星廣播電波信號輸入到MIX 4。來自本地振蕩器5的10.678GHz的振蕩信號提供到MIX 4。在MIX 4中，將該處于12GHz頻帶的衛星廣播電波信號頻率變換為1035和1335MHz之間的BS-IF信號。
然后，該BS-IF信號輸入到IF-AMP 6，在此將該信號放大，使其具有適當的噪聲特性和增益特性。放大的BS-IF信號從輸出端8輸出，經由BS-IF電纜103發送到BS調諧器104。
下面將描述LNB 102中的MIX4。
圖3是表示根據本發明的一個實施例的MIX 4的結構的電路圖。
MIX4包括輸入端20、輸出端21、頻率變換輸入的衛星廣播電波信號的HEMT 50、電阻R1、R2、以及驅動電路10。
驅動電路10包括為HEMT 50提供穩定的漏極電壓的PNP三極管Tr1、抵消三極管Tr1的溫度特性的溫度特性補償電路11、以及電阻元件R3、R4、R5。
電阻元件R1連接在HEMT 50的柵極和三極管Tr1的集電極之間。電阻元件R2連接在HEMT 50的漏極和三極管Tr1的發射極之間。電阻元件R3連接在負電源節點25和三極管Tr1的集電極之間。另外，電阻元件R4連接在正電源節點22和三極管Tr1的發射極之間。電阻元件R5連接在三極管Tr1的基極和接地點24之間。溫度特性補償電路11連接在正電源節點23和三極管Tr1的基極之間。此外，HEMT 50的源極與接地點24相連接。
HEMT 50使用從本地振蕩器5輸入到HEMT 50的漏極的本地振蕩信號，對從輸入端20輸入到HEMT 50的柵極的衛星廣播電波信號進行頻率轉換。
圖4是表示根據該第一實施例的MIX4的結構的電路圖。
這里，增加NPN雙極型三極管作為圖3中的溫度特性補償電路11。溫度特性補償電路11包括NPN雙極型三極管Tr2、以及電阻元件R6、R7、R8。
電阻元件R6連接在正電源節點23和三極管Tr2的集電極之間。電阻元件R7連接在正電源節點26和三極管Tr2的基極之間。電阻元件R8連接在三極管Tr2的基極和接地點24之間。三極管Tr2的發射極與三極管Tr1的基極相連。
下面將描述圖4所示的MIX4的操作。
在圖4中，三極管Tr1的集電極電流是根據三極管Tr1的基極和電阻元件R5的連接點B1點處的電壓確定的。此外，HEMT 50的漏極電壓由三極管Tr1的集電極電流確定。
然而，B1點處的電壓是根據由三極管Tr2和電阻元件R7的連接點B2點處的電壓確定的三極管Tr2的集電極電流確定的。
現在考慮溫度變化施加到驅動電路10的情況。當三極管Tr1的環境溫度升高時，三極管Tr1的基極和發射極之間的電壓指向負溫度相關性，并由此三極管Tr1的集電極電流隨著溫度特性而增加。因此，三極管Tr1的集電極電流的增加影響了HEMT 50的漏極電壓，從而其漏極電壓降低。
接著，正如三極管Tr1的情況，三極管Tr2的環境溫度也增加。三極管Tr2的基極和發射極之間的電壓與三極管Tr1的情況一樣，也指示負溫度相關性。由此，三極管Tr2的集電極電流也增加。三極管Tr2的集電極電流的增加抬高了B1點處的電壓。B1點處的電壓的升高意味著降低三極管Tr1的基極和發射極之間的電壓，并影響三極管Tr1的集電極電流，從而使集電極電流減小。因此，抑制了由于溫度升高導致的三極管Tr1的集電極電流的增加，結果，即使環境溫度升高，HEMT 50的漏極電壓也是穩定的。
如上所述，通過將作為溫度特性的補償電路的、具有與三極管Tr1的極性結構相反的極性結構的三極管Tr2連接到用作為HEMT 1提供穩定電壓的驅動電路的三極管Tr1，可以減小由于溫度引起的HEMT 50的漏極電壓的變化。
(第二實施例)雖然已經描述了本發明的實施例，但是本發明并不僅限于上述的實施例，并且可以用其它各種形式實現。
圖5是表示LNB 102中MIX4的另一示例的電路圖。
該MIX4使用將三極管Tr1和三極管Tr2封裝在一起的雙三極管12，替代如圖4所示的被作為獨立元件配置的三極管Tr1和三極管Tr2。
相對于環境溫度變化的MIX 4的操作與第一實施例中的操作相類似，并且雙三極管12相對于環境溫度的變化穩定HEMT 50的漏極電壓。
通過將三極管Tr1和三極管Tr2封裝在一起形成雙三極管12，對于每一個三極管Tr1、Tr2，溫度條件變得完全相同，因此，抑制了相對于溫度改變的變化，并可以為HEMT 50提供更加穩定的電壓。
此外，通過該封裝技術，可以減少電路內三極管所占據的面積，從而由于空間減小，可以實現減輕設備的重量。
(示例)圖6是說明當測量HEMT 50的漏極電壓相對于溫度變化的變化時，本發明的MIX的結構的電路圖。
對于驅動電路，使用將三極管Tr1和三極管Tr2封裝在一起的雙三極管12。
圖5中的電阻元件R1在圖6中由串聯連接的電阻元件R11、R12和旁路電容C1構成。類似地，在圖6中，圖5中的電阻元件R2由串聯連接的電阻元件R21、R22和旁路電容C2構成。
此外，在圖6中，旁路電容C3連接在三極管Tr1的基極和接地點24之間，旁路電容C4連接在三極管Tr2的基極和接地點24之間。
作為對比示例，圖7示出當相對于溫度變化測量HEMT 50的漏極電壓的變化時，傳統的MIX的電路結構。
正電源設定為7V，負電源設定為-2V，在環境溫度為-30℃、25℃、和50℃的情況下，測量了傳統MIX和本發明的MIX中HEMT 50的漏極電壓。
對于被測量的MIX，為傳統的MIX制造了兩個具有一致結構的電路，并命名為第一傳統電路和第二傳統電路。類似地，也為本發明的MIX制造了兩個具有一致結構的電路，并命名為第一發明電路和第二發明電路。
在各環境溫度下，HEMT 50的漏極電壓Vd值(V)的測量結果示于表1，說明結果的曲線圖示于圖8A。另外，以環境溫度25℃時的HEMT 50的漏極電壓值作為基準，各環境溫度下HEMT 50的漏極電壓的變化率示于表2，說明結果的曲線圖示于圖8B。
表1MIX-HEMT的漏極電壓Vd的變化[V]
表2MIX-HEMT的Vd的變化率[％](基準25℃)
作為測量結果，在本發明的MIX中，HEMT 50的漏極電壓的變化相對于環境溫度的變化較小。
因此，提供三極管Tr2作為溫度補償電路使得三極管Tr1的集電極電流的變化得以被抑制，因此，可以抑制HEMT 50的漏極電壓的變化。
盡管已經詳細描述和示出了本發明，但是應該理解的是，其僅是用于說明和作為示例，并不應該限制本發明，而本發明的構思和范圍由所附的權利要求限定。
權利要求
1.一種用于衛星廣播接收的低噪聲降頻器，包括將收到的高頻信號轉換為中頻信號的混頻器(4)，所述混頻器包括執行頻率轉換的三極管(50)；第一雙極型三極管(Tr1)，其發射極連接到所述三極管的漏極，集電極連接到所述三極管的柵極；以及溫度特性補償電路(11)，連接到所述第一雙極型三極管(Tr1)的基極，用于抵消所述第一雙極型三極管(Tr1)的溫度特性。
2.根據權利要求1所述的低噪聲降頻器，其中所述溫度特性補償電路(11)包括具有連接到所述第一雙極型三極管(Tr1)的基極的導電端子的第二雙極型三極管(Tr2)。
3.根據權利要求2所述的低噪聲降頻器，其中將所述第一和第二雙極型三極管(Tr1、Tr2)封裝為雙三極管。
全文摘要
在轉換器的混頻器(MIX)中,在驅動電路(10)中將雙極型三極管(Tr2)連接在雙極型三極管(Tr1)的基極和正電源節點(23)之間,作為溫度特性補償電路(11)。當驅動電路(10)的環境溫度上升時,由于三極管(Tr1)的溫度特性,三極管(Tr1)的集電極電流增大。這降低了高電子遷移率三極管(50)的漏極電壓。但是,溫度特性補償電路(11)中的三極管(Tr2)的集電極電流也增加,增大了B1點處的電壓,從而抑制了三極管(Tr1)的集電極電流的增加。這導致穩定的三極管(50)的漏極電壓。因此,該低噪聲的降頻器能夠為執行頻率轉換的三極管提供穩定的電壓,而不受環境溫度變化的任何影響。
文檔編號H03D7/12GK1347202SQ0113537
公開日2002年5月1日 申請日期2001年10月9日 優先權日2000年10月10日
發明者本山幸次 申請人:夏普公司