專利名稱：衛星降頻器的制作方法
技術領域：
本實用新型系有關于一種降頻器，特別是指，一種全頻段低噪聲的衛星降頻器。
背景技術：
衛星通訊服務因為具有寬頻、廣播、無國界等特色，近來消費市場對衛星接收系統的需求逐漸增大。在使用衛星通訊服務時，需有衛星地面接收器、衛星降頻器(low noise block down-converter，LNB)、中頻纜線、解調變器等元件。衛星地面接收器用于接收衛星信號；衛星降頻器將由3萬多公里傳來的射頻信號放大，再將射頻信號降到中頻電纜能夠傳輸的頻率范圍；中頻電纜線再將信號送至解調變器作后續的影像處理。第1圖以數字衛星廣播為例，顯示出接收衛星信號所需的元件。首先以碟型天線(disk)10來接收衛星信號。一般電視所用的衛星信號頻率(射頻)約為10.7G-12.75GHz，故需用衛星降頻器20將信號放大后降至同軸電纜22所能傳輸的中頻頻段(約950M-2150MHZ)。一般衛星降頻器20多安裝在碟型天線10上。最后以中頻纜線22接至室內的解調變器30加以解調，接上室內單元40(indoor unit，IDU)如電視等。
而隨著衛星接收系統的室內單元持續進步，越來越多的室內單元具有個人錄像機(personal video records，PVR)的功能，可以讓使用者一邊收看節目，一邊收錄不同頻道的節目。因此，多個輸出的衛星接收器需求亦逐漸增大。
第2圖顯示傳統雙偏極化雙輸出的全頻段衛星降頻器，是由一對低噪聲放大器(LNA)212、一低噪聲放大器偏壓電路214、一對本地振蕩器255和257、混波器251及253、中頻放大器259、中頻切換電路232、控制電路262等所組成。此類衛星降頻器由低噪聲放大器212將水平及垂直偏極化的信號放大后，通過信號分支器220把信號分成兩股，分別送到不同濾波范圍的帶通濾波器242及244將信號分成高頻段-垂直信號(SHV)、低頻段-垂直信號(SLV)、高頻段-水平信號(SHH)及低頻段-水平信號(SLH)。低噪聲放大器偏壓電路214可控制低噪聲放大器212的運作。本地振蕩器255和257各產生不同頻率的振蕩波，通常約為10.6GHz及9.75GHz，以將垂直偏極化射頻信號(V)和水平偏極化射頻信號(H)的頻率范圍由約10.7G-12.75GHz降到約0.95-2.15GHz。再分別經過混波器251或253、濾波器246或248產生各自的中頻信號，再由四對二的中頻切換電路232和控制電路262選擇要取得哪些中頻信號。
第2圖中的衛星降頻器設計，在混波器中另需使用到介質振蕩器(DRO)，介質振蕩器不但需要人工調頻，也占據了很大的印刷電路板(print circuitboard，PCB)面積，是此類降頻器設計的缺點。
發明內容
有鑒于此，本實用新型提出一降頻器，包含有二低噪聲放大器、切換電路、濾波器、兩振蕩器、混波器、中頻放大器及控制電路。低噪聲放大器用于放大兩偏極化信號，濾波器可讓多個特定頻率的信號通過，混波器用于將該濾波器的輸出與第一或第二振蕩波相混合，中頻放大器用于將該混波器的輸出放大，控制電路可選擇二偏極化信號其中之一者為輸出，亦可選擇上述振蕩器輸出其中之一者為上述混波器的輸入。
第1圖顯示數字衛星廣播在接收衛星信號所需的元件。
第2圖顯示一傳統的雙偏極化雙輸出的全頻段衛星降頻器。
第3A圖是本實用新型的一實施例，為一雙偏極化單輸出低噪聲全頻放大降頻器的方塊圖。
第3B、3C圖分別為本實用新型的雙偏極化單輸出低噪聲全頻放大降頻器另一實施方塊圖。
第4A圖為本實用新型的另一實施例，為一雙偏極化雙輸出低噪聲全頻放大降頻器的方塊圖。
第4B、4C、4D圖分別為本實用新型的雙偏極化雙輸出低噪聲全頻放大降頻器另一實施方塊圖。
標號說明10碟型天線 20降頻器
22 中頻纜線30 解調變器40 室內單元220、221 信號分支器214低噪聲放大器偏壓電 210、212、216、217 低噪聲放大器路230四對二切換電路 237參考振蕩源234二對一切換電路 236、237 參考振蕩源240、241 帶通濾波器 242、244 帶通濾波器246、248 帶通濾波器或低通濾 232四對二中頻段切波器換電路243壓控振蕩器 247頻率/相位檢測器245壓控振蕩器 249除頻器250整合電路251、252、253 混波器254、255、 本地振蕩器 258、259 中頻放大器256、257260、266 控制電路261放大器262濾波器 263解碼器264控制電路265放大器266放大器 270、272 輸出端口274鎖相回路275鎖相回路280整合電路281頻率/相位檢測器282混波器 283除頻器284、286 本地振蕩器 285解碼器288中頻放大器 290、292 整合電路V 垂直偏極化信號 H 水平偏極化信號SHV高頻段-垂直信號 SLV低頻段-垂直信號SHH高頻段-水平信號 SLH低頻段-水平信號
具體實施方式
第3A圖是本實用新型的一實施例，為一雙偏極化單輸出低噪聲全頻放大降頻器的方塊圖。本實施例由二對一切換電路234、帶通濾波器240、混波器252、一對本地振蕩器254及256、濾波器262、中頻放大器258及控制電路264等所組成。其中二對一切換電路234內包含有低噪聲放大器210及211、低噪聲放大器偏壓電路214。低噪聲放大器210、211分別將垂直偏極化信號(V)、水平偏極化信號(H)放大后，控制電路264再選擇接收水平偏極化信號211或是垂直偏極化信號210。經過第二級的低噪聲放大器216放大后送至一帶通濾波器240濾掉噪聲，信號被送至混波器252執行降頻的動作。混波器252將本地振蕩器254或256產生的振蕩波S2與帶通濾波器240的輸出S1相混合，可產生中頻信號。控制電路264可以選擇以本地振蕩器254或256的輸出為S2。通過濾波器262之后，本地振蕩信號與高頻信號被濾去，再經過中頻放大器258后，可以于輸出端口270得到一降頻后的信號。其中輸出端口270得到的輸出可為高頻段-垂直信號、低頻段-垂直信號、高頻段-水平信號或低頻段-水平信號四者其中之一。也就是說，控制電路264可選擇垂直偏極化信號V或水平偏極化信號H，并可決定以本地振蕩器254或256的輸出決定輸出端口270的信號內容為高頻段或低頻段。
本實用新型中，并不限定使用何種提供振蕩波S2的元件。第3B圖是本實用新型的雙偏極化單輸出低噪聲全頻放大降頻器另一實施方塊圖。在本實施例中，以一鎖相回路273取代本地振蕩器254、256，此外，并須一參考振蕩源236提供固定頻率的振蕩波當作鎖相回路273的輸入。在本實施例中，采用一石英振蕩器作為參考振蕩源236。控制電路264并產生控制信號以決定鎖相回路273輸出的振蕩頻率。
第3C圖是本實用新型的雙偏極化單輸出低噪聲全頻放大降頻器另一實施方塊圖。在本實施例中，提供鎖相回路的其中一種實施例。參考振蕩源236產生的信號輸入頻率/相位檢測器247后，再與除頻器249產生的振蕩信號相位差比對。頻率/相位檢測器247將參考振蕩源236與除頻器249的輸出的相位差轉成電壓值，用于調整壓控振蕩器245的振蕩頻率。通過混波器252將放大器261的輸出S1相混合，可產生一中頻信號。控制電路264可以藉由解碼器263將除頻器249的除數調整，以產生所需的信號，進而控制混波器252的輸出。再經過中頻放大器258后，可以于輸出端口270得到一降頻后的信號。其中輸出端口270得到的輸出可為高頻段-垂直信號、低頻段-垂直信號、高頻段-水平信號或低頻段-水平信號四者其中之一。也就是說，控制電路264可選擇垂直偏極化信號V或水平偏極化信號H，并可以控制除頻器249的輸出來決定輸出端口270的信號內容為衛星信號的高頻段或低頻段。
舉例來說，假設參考振蕩源236提供的振蕩頻率為50MHz，而除頻器249的除數為195。則壓控振蕩器245的頻率9750MHz經過除頻器249后，即成為一50MHz的振蕩波。此外，若將除數改為212，則壓控振蕩器245的頻率10600MHz經過除頻器249后便成一50MHz的振蕩波。
第4A圖為本實用新型的另一實施例，為一雙偏極化雙輸出低噪聲全頻放大降頻器的方塊圖。本實施例由一對低噪聲放大器210及211、低噪聲放大器偏壓電路214、一對信號分支器220及221、四對二切換電路230、一對帶通濾波器240及241、一對混波器252及282、兩對本地振蕩器254及256，284及286、一對低通濾波器或帶通濾波器262及292、一對中頻放大器258和288及控制電路260等所組成。低噪聲放大器210、211分別將垂直偏極化信號(V)、水平偏極化信號(H)放大以后，將放大過的信號分別以信號分支器220、221送至四對二切換電路230。信號分支器220、221可將輸入轉為兩相同的輸出。低噪聲放大器偏壓電路214可控制低噪聲放大器210、211的運作。控制電路260可選擇四對二切換電路230的輸出信號SS1及SS2為來自水平偏極化信號或是來自垂直偏極化信號。SS1及SS2的信號內容彼此互相獨立，意即控制電路260可分開決定SS1、SS2為來自垂直偏極化或是水平偏極化信號，并不因SS1選擇了某一方向的偏極化信號而限制SS2的選擇。切換電路230的輸出SS1送至帶通濾波器240濾掉噪聲后，信號S3被送至混波器252執行降頻的動作。混波器252將本地振蕩器254或256產生的振蕩波S2與帶通濾波器240的輸出S3相混合，可產生一中頻信號。通過濾波器262之后，本地振蕩信號與高頻信號被濾去，再經過中頻放大器258后，可以于輸出端口270得到一降頻后的信號。輸出端口270得到的輸出可為高頻段-垂直信號、低頻段-垂直信號、高頻段-水平信號或低頻段-水平信號四者其中之一。S2的來源為本地振蕩器254或256會影響輸出端口270為高頻段或低頻段。
此外，切換電路230的輸出SS2送至一帶通濾波器241濾掉噪聲后，信號S5被送至混波器282降頻。混波器282將本地振蕩器284或286產生的振蕩波S4與帶通濾波器241的輸出S6相混合，可產生一中頻信號。通過濾波器292之后，本地振蕩信號與高頻信號被濾去，再經過中頻放大器288后，可以于輸出端口272得到一降頻后的信號。其中輸出端口272得到的輸出可為高頻段-垂直信號、低頻段-垂直信號、高頻段-水平信號或低頻段-水平信號其中之一。控制電路260可決定以本地振蕩器284或286的輸出為S4。S4的來源為本地振蕩器284或286會影響輸出端口272為高頻段或低頻段。同樣的，控制電路260可自由選擇S2、S4之來源為何，不會因為S2選擇高頻段或低頻段而限制了S4的可能性。
第4B圖是本實用新型的雙偏極化雙輸出低噪聲全頻放大降頻器另一實施方塊圖。在本實施例中，以鎖相回路274、275取代本地振蕩器254、256、284及286，此外，由參考振蕩源236、237提供固定頻率的振蕩波當作鎖相回路273、275的輸入。在本實施例中，亦采用一石英振蕩器作為參考振蕩源。控制電路260并產生控制信號以決定鎖相回路274、275輸出的振蕩頻率。
第4C圖是本實用新型的雙偏極化雙輸出低噪聲全頻放大降頻器另一實施方塊圖。低噪聲放大器210、211分別將垂直偏極化信號(V)、水平偏極化信號(H)放大以后，將放大過的信號分別以信號分支器220、221送至四對二切換電路230。信號分支器220、221可將輸入轉為兩相同的輸出。低噪聲放大器偏壓電路214可控制低噪聲放大器210、211的運作。控制電路260可選擇四對二切換電路230的輸出信號SS1及SS2為來自水平偏極化信號或是來自垂直偏極化信號。SS1及SS2的信號內容彼此互相獨立，意即控制電路260可分開決定SS1、SS2為來自垂直偏極化或是水平偏極化信號，并不因SS1選擇了某一方向的偏極化信號而限制SS2的選擇。SS1與SS2分別輸入帶通濾波器240、241后，其余信號傳遞方式皆與第3B圖相似，故在此略過不述。
第4D圖與第4C圖架構相似，但在第4D圖中僅使用了一個參考振蕩源237。如此以來可以省下電子零件的成本及所占用的面積。
第3A圖亦可衍伸出另外的實施方式。將第3圖中的混波器252、本地振蕩器254及256、濾波器261及中頻放大器258以整合電路250或第3-1圖的整合電路代替，亦為本實用新型的架構。
同理，在本實用新型的實施例中，另可以將混波器、振蕩器及中頻放大器以一整合電路來取代，如第3B-3C圖中的整合電路280所示。控制電路264可輸入控制信號到解碼器263以調整除數，進而控制壓控振蕩器的輸出頻率。而第4A圖中混波器252、本地振蕩器254及256、濾波器262及中頻放大器258亦可以一整合電路250或代替，第4C、4D圖中混波器252、壓控振蕩器245、頻率/相位檢測器247及除頻器249等皆可以整合電路280代替。
本實用新型雖以單輸出、雙輸出等實施例揭露如上，然任何本領域技術人員亦可以本實用新型的精神延伸出多輸出、多偏極化、多衛星的衛星降頻器。
本實用新型雖增加了射頻段的元件，卻可以減少帶通濾波器及混波器的數目，省略多對多的中頻切換電路，同時不需要再使用人工調頻的介質共振器的電子材料，對于多輸出可采用第4C圖的方式，所有的整合電路共享一個參考振蕩源。本實用新型可縮小體積、減少電子材料、免去人工調頻的步驟，總而言之，為一可以降低生產成本的衛星降頻器設計。
本實用新型雖以較佳實施例揭露如上，然其并非用于限定本實用新型，任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍當視所附的權利要求范圍所界定者為準。
權利要求1.一種降頻器，包含有切換電路，上述切換電路具有至少兩輸入端，分別為第一信號及第二信號，其中上述第一信號和第二信號為偏極化信號，且上述切換電路的輸出系根據第一控制信號決定；濾波器，耦接到上述切換電路，用于讓多個特定頻率的信號通過；參考振蕩源，提供參考振蕩波；鎖相回路，根據第二控制信號及上述參考振蕩波產生第一振蕩波；混波器，用于將上述濾波器的輸出與上述第一振蕩波相混合；中頻放大器，用于將上述混波器的輸出放大；及控制電路，用于產生上述第一及第二控制信號。
2.根據權利要求1所述的降頻器，其中上述鎖相回路系包括除頻器，用于根據上述第一振蕩波及一除數產生第三振蕩波；頻率/相位檢測器，用于根據第二振蕩波與上述第三振蕩波的頻率/相位差產生電壓；壓控振蕩器，用來根據上述電壓調整上述第一振蕩波的頻率；及解碼器，根據上述第二控制信號改變上述除數。
3.根據權利要求1所述的降頻器，其中上述切換電路為二輸入一輸出的切換電路，包括第一低噪聲放大器，用于放大第一信號及第二低噪聲放大器，用于放大第二信號，其中上述切換電路的第一輸入端為上述第一信號，第二輸入為上述第二信號。
4.根據權利要求1所述的降頻器，更包括第一及第二信號分支器，分別接到上述切換電路，其中每一信號分支器可將一輸入信號轉成兩相同的輸出信號第一低噪聲放大器，耦接到上述第一信號分支器，用于放大上述第一信號；及第二低噪聲放大器，耦接到上述第二信號分支器，用于放大上述第二信號。
5.根據權利要求4所述的降頻器，其中上述切換電路為四輸入二輸出的高頻切換電路，其中上述濾波器為第一帶通濾波器，上述混波器為第一混波器，上述鎖相回路為第一鎖相回路，上述中頻放大器為第一中頻放大器，其中上述切換電路的第一、第二輸入耦接到上述第一信號分支器的輸出，第三、第四輸入耦接到上述第二信號分支器的輸出，上述切換電路有第一輸出耦接到上述第一帶通濾波器，上述切換電路一第二輸出耦接到第二帶通濾波器，上述第二帶通濾波器耦接到第二混波器，第二鎖相回路耦接到上述第二混波器，第二中頻放大器耦接到上述第二混波器，上述控制電路并產生第三控制信號，使第二鎖相回路根據上述第三控制信號及上述參考振蕩波產生第二振蕩波。
6.根據權利要求5所述的降頻器，其中上述中頻放大電路的輸出為互相獨立的輸出。
7.根據權利要求5所述的降頻器，其中上述第一、第二鎖相回路的參考振蕩波可由一振蕩器產生或由兩相同的振蕩器產生。
8.根據權利要求1所述的降頻器，其中上述混波器、上述鎖相回路及上述中頻放大器可由一整合電路實現。
9.根據權利要求1所述的降頻器，其中上述低噪聲放大器可由一低噪聲放大器偏壓電路來控制。
10.根據權利要求1所述的降頻器，其中上述濾波器可為一帶通濾波器。
專利摘要一降頻器，包含有二低噪聲放大器、一切換電路、一濾波器、兩振蕩器、一混波器、一中頻放大器及一控制電路。低噪聲放大器用于放大兩偏極化信號，該切換電路的輸出可切換至該切換電路其中一輸入，該濾波器可讓多個特定頻率的信號通過，該混波器用于將該濾波器的輸出與一第一或一第二振蕩波相混合，該中頻放大器用于將該混波器的輸出放大，該控制電路可決定該切換電路的輸出，亦可選擇該等振蕩器的輸出之一為該混波器的輸入。
文檔編號H04B7/15GK2792022SQ200520016348
公開日2006年6月28日 申請日期2005年4月18日 優先權日2005年4月18日
發明者詹長庚, 黃宜勤 申請人:啟碁科技股份有限公司