CN101895707A - 可集成的22KHz包络检测及频带开关电路 - Google Patents
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Abstract
一种可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其采用一有源滤波电路对接收的输入信号进行滤波处理，筛选出22KHz信号，再放大发送至一峰值检波电路；峰值检波电路若连续接收到上述22KHz信号，输出电压逐渐拉升至高电平，而若未接收到上述信号，则输出低电平；一电平比较电路根据峰值检波电路输出的高电平或低电平转换为输出数字高低电平的“1”和“0”作为输出驱动电路的使能信号；一输出驱动电路采用电平比较电路输出的“1”和“0”作为使能信号，使两个输出根据不同情况分别输出有效信号。本发明实现了Ku波段双本振高频头的22KHz方波信号检测电路及频带开关电路与原有控制电路的集成设计，集成度高，成本低，驱动能力强，速度快，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种卫星数字电视接收设备，尤其涉及一种应用于Ku波段双本振高频头控制芯片中的22KHz包络检测电路及频带开关电路。
背景技术
目前，卫星电视正在向数字化、Ku波段发展，而这也是开通直播卫星系统的必然选择。所谓的Ku波段，其频率覆盖10.7GHz～12.75GHz，频宽大于2GHz，超出了接收机的频率范围。因此，要接收Ku波段卫视信号，必须用Ku波段高频头。当然，其他配套设备(如卫星接收机、抛物面天线等)与收视C波段时相比并没有特别的要求。
为了达到全频段接收，Ku双本振高频头把Ku波段频率分为高低二段，即10.7GHz～11.8GHz和11.7GHz～12.75GHz，而对应的双本振频率分别为9.75GHz和10.6GHz。该两个本振(本地振荡器)的工作由0/22kHz开关来切换，且两个本振始终只有一个在工作，这样可以把整个Ku波段频率转变到接收机所能接收的950～2150M Hz中频范围内。现有技术多采用分立器件实现22KHz选频，输出驱动级的电平设置不够灵活，且开关切换速度比较慢，影响正常的电视节目的快速切换。
发明内容
本发明的目的在于提出一种集成度高、成本低、速度快、驱动能力强、可靠性高的，用于Ku波段高频头的可集成22KHz包络检测及频带开关电路，从而克服现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
所述包络检测及频带开关电路包括：
一有源滤波电路，其对接收的输入信号进行滤波处理，筛选波形为22KHz的信号，经放大后发送至一峰值检波电路；
一峰值检波电路，其若连续接收到有源滤波电路输出的波形为22KHz的信号，则输出电压逐渐拉升至高电平，而若未接收到有源滤波电路输出的波形为22KHz的信号，则输出为低电平；
一电平比较电路，其根据峰值检波电路输出的高电平或低电平转换为输出数字高低电平的“1”和“0”作为输出驱动电路的使能信号；
一输出驱动电路，其采用电平比较电路输出的“1”和“0”做为使能信号，使两个输出根据不同的情况，分别输出有效信号。
进一步的讲，所述有源滤波电路包括高增益差分运算放大器，高增益差分运算放大器的同相输入端连接一第一参考电压，其反向输入端和输出端外接无源电阻电容器件。
所述无源电阻电容器件包括外围第一滤波电容、第二滤波电容、第二限流保护电阻和第三滤波电阻，第三滤波电阻与高增益差分运算放大器的反向输入端和输出端跨接；第一滤波电容与高增益差分运算放大器的反向输入端、第二滤波电容的一端和第二电阻的一端连接；第二滤波电容的另一端与高增益差分运算放大器的输出端连接。
所述高增益差分运算放大器为一增益70dB、相位裕度75度、-3dB带宽为3.5KHz的全差分二级运放。
所述第一参考电压接在高增益差分运算放大器的同相输入端和参考地之间，且所述第一参考电压由片内带隙基准电压分压得到，并由一稳压二极管保护。
所述峰值检波电路包含第一二极管、第一电容以及第三放电电流源，第一二极管的正端跟前级有源滤波电路输出相连，其负端与第一电容一端连接，同时输出到后级电平比较电路，第一电容的另一端连接到参考地上，第三电流源跨接在net1和参考地之间。
所述电平比较电路包括一电压比较器，所述电压比较器的反向输入端与峰值检波电路的输出连接，其同相输入端与一第二参考电压连接。
所述电压比较器为一迟滞比较器，其上升沿和下降沿翻转点电压不同，中间存在一个电压窗口。优选的，该迟滞比较器阈值电压VT＝2.2V、上升沿翻转点电压VTRP+＝3.2V、下降沿翻转点电压VTRP-＝1.2V、迟滞窗口ΔV＝2V。
所述输出驱动电路包括第一反向器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一电流源、第二电流源和一负电压源，所述第三、第四运算放大器具有使能控制端口，并由使能信号控制，且第三、第四运算放大器的同相输入端作为参 考电压管脚，根据应用需要外部设置其电压，第一电流源跨接在第三运算放大器和负电压源之间，第二电流源跨接在第四运算放大器和负电压源之间。
所述第三、第四运算放大器的使能信号是一相反信号，由第一反向器进行反向操作，且第三、第四运算放大器的反向输入端与输出端直接相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明实现了Ku波段双本振高频头的22KHz方波信号检测电路及频带开关电路与原有控制电路的集成设计，集成度高，成本低，驱动能力强，速度快，可靠性高，性能好，有利于数字卫星电视应用推广。
附图说明
以下集合附图及具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
图1是本发明具体实施方式中一种22KHz包络检测电路及频带开关电路结构示意图；
图2A是图1中第一全差分运算放大器的幅频特性曲线图；
图2B是图1中第一全差分运算放大器的相频特性曲线图；
图3是图1所示22KHz包络检测电路的工作波形图；
图4是本实施例中迟滞比较器的传输特性曲线图；
图5是图1所示22KHz包络检测电路的一种应用状态示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的可集成的Ku波段双本振高频头的22KHz包络检测电路及频带开关电路包括一有源滤波电路、一峰值检波电路、一电平比较电路和输出驱动电路。
所述有源滤波电路包括高增益差分运算放大器AMP1、第一参考电压REF1、外围无源电阻电容器件(包括第一滤波电容CF1、第二滤波电容CF2、第三滤波电阻R3以及第二限流保护电阻R2)，所述高增益差分运算放大器AMP1为一增益70dB、相位裕度75度、-3dB带宽为3.5KHz的全差分二级运放，其运放幅频特性和相频特性如图2A、2B所示，所述第一参考电压REF1接在高增益差分运算放大器AMP1的同相输入端和参考地之间，该第一参考电压由片内带隙基准电压分压得到，同时通过一稳压二极管保护，确保第一参考电压稳定在1.8V，其主要作用就是抬高输入信号的直流电平，使得有源滤波电路的输出Fout的直流电平也稳定在1.8V，这有利于后级峰值检波电路正常操作。
所述有源滤波电路的外围器件接法为：第三滤波电阻跨接在高增益差分运算放大器AMP1的反向输入端FIN和输出端FOUT；第一滤波电容CF1接在高增益差分运算放大器AMP1的反向输入端FIN和第二滤波电容CF2的一端，以及第二电阻R2的一端；第二滤波电容CF2的另一端接在高增益差分运算放大器AMP1的输出端FOUT。所述无源电阻、电容的值分别为：R2＝10KΩ，R3＝150KΩ，CF1＝470pF，CF2＝68pF。如此就以高增益差分运算放大器AMP1为主构成22KHz的有源带通滤波网络，低于和高于22KHz的波形都会快速衰减，只允许22KHz的波形通过。
所述峰值检波电路采用二极管检波，包括第一二极管D1、第一电容C1和第三电流源I3。第一二极管的正端跟前级有源滤波电路输出Fout相连，第一二级管的负端与第一检波电容C1一端和第三电流源I3的一端相连，同时连到后级电平电路中电压比较器AMP2的反向输入端，第一检波电容C1的另一端则连接到参考地上，第三电流源I3的另一端同样接在参考地上。当LNB(高频头)输入叠加了22KHz波形的时候，信号通过上述有源带通滤波网络滤波放大，此时信号通过第一二极管D1对第一检波电容C1充电，充电电流大于放电电流源I3流过的电流，其中第一二极管D1有一个1V左右的检波压降。
所述峰值检波电路的工作波形如图3所示，连续22KHz信号输入时，net1的电压逐渐上升到(VDD-Vbe)的值，然后送给后级的电平比较电路进行比较操作。当没有22KHz信号输入时，通过第三电流源(放电电流源)I3把节点net1的电压拉到参考地，那么net1电压为参考地的零电位。
所述电平比较电路包含一电压比较器AMP2和一第二参考电压REF2，电压比较器AMP2是一个可以比较两个输入模拟信号并产生一个二进制输出的电路，即产生高低的数字电平。所述电压比较器AMP2为一迟滞比较器，其上升沿和下降沿翻转点电压不同，中间存在一个电压窗口，提高系统抗噪声的能力，其传输曲线如图4所示，输入从负值开始并向正值变化时，输出不变，直到输入达到正向转折点VTRP+时，比较器输出才开始改变。一旦输出变高，实际的转折点被改变。当输入向负值方向减小时，输出不变，直到输入达到负向转折点VTRP-时，比较器输出开始翻转。所述电压比较器的VTRP+＝3.2V，VTRP-＝1.2V。所述第二参考电压REF2是带隙基准电压分压得到，其值为2.2V，且温度变化系数很小。通过电压比较器AMP2对net1电压的操作，就得到数字高低电平“1”和“0”，送到后级作为输出驱动电路(输出驱动级)的控制使能信号。当有22KHz波形输入时，net1的电压高于第二参考电压REF2，电压比较器AMP2输出“0”，即Enable＝“0”；当没有22KHz波形输入时，net1的电压拉低到参考地电位，此时电压 比较器AMP2输出“1”，即Enable信号为“1”。
所述输出驱动级包括由第一反向器INV1、第三运算放大器AMP3、第四运算放大器AMP4、第一电流源、第二电流源和一负电压源VSUB。第一反向器INV1完成使能控制信号的取反，分别控制第三运算放大器AMP3和第四运算放大器AMP4的工作状态。第三、第四运算放大器都接成单位增益反馈形式，即反向输入端与输出端直接相连作为输出缓冲器。第三、第四运算放大器的同相输入端作为参考电压管脚，根据应用需要外部设置其电压。第一电流源、第二电流源作为输出的下拉结构，当缓冲器不工作时就把输出箝位到负压Vsub上。所述负压Vsub为芯片内部产生的，值为-3.2V。
所述输出驱动级的工作：输出缓冲器的使能端Enable是高电平有效的。当Enable＝0时，第三运放AMP3正常工作，HB输出与LOV输入一样的电平信号；此时AMP4关断，LB输出被拉低至Vsub，即输出大概-3V电压。当Enable＝1时，第四运放AMP4正常工作，LB输出跟随LOV输入；第三运放截止，HB输出Vsub电压。其中LOV电压是有应用需要在芯片外部配置，一般为3V或0V。所述功能为：有22KHz输入时，HB输出有效；反之，LB输出有效。
如图5所示，本实施例在实际应用时，通过高频头的水平天线和垂直天线接收电视卫星信号(包含水平极化信号和垂直极化信号)，送给后面的低噪声增益级放大，得到10.7～12.75GHz的高频信号。LB和HB信号就去控制本地振荡器1和本地振荡器2的工作。所述本地振荡器1的中心频率为9.75GHz，本地振荡器2的中心频率为10.6GHz。放大后的10.7～12.75GHz高频信号通过混频器与其中一个本地振荡器的中心频率进行相减操作，得到可以处理的中频信号，中频信号范围为950～2150MHz。中频信号送给解调器进行解调最后得到有效的电视数字信号。
需要指出的是，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于，所述包络检测及频带开关电路包括：
一有源滤波电路，其对接收的输入信号进行滤波处理，筛选波形为22KHz的信号，经放大后发送至一峰值检波电路；
一峰值检波电路，其若连续接收到有源滤波电路输出的波形为22KHz的信号，则输出电压逐渐拉升至高电平，而若未接收到有源滤波电路输出的波形为22KHz的信号，则输出低电平；
一电平比较电路，其根据峰值检波电路输出的高电平或低电平转换为输出数字高低电平的“1”和“0”作为输出驱动电路的使能信号；
一输出驱动电路，其采用电平比较电路输出的“1”和“0”做为使能信号，使两个输出根据不同的情况，分别输出有效信号。
2.根据权利要求1所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于：
所述有源滤波电路包括高增益差分运算放大器，高增益差分运算放大器的同相输入端连接一第一参考电压，其反向输入端和输出端外接无源电阻电容器件。
3.根据权利要求2所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于：
所述无源电阻电容器件包括外围第一滤波电容、第二滤波电容、第二限流保护电阻和第三滤波电阻，第三滤波电阻与高增益差分运算放大器的反向输入端和输出端跨接；第一滤波电容与高增益差分运算放大器的反向输入端、第二滤波电容的一端和第二电阻的一端分别连接；第二滤波电容的另一端与高增益差分运算放大器的输出端连接。
4.根据权利要求2或3所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于：所述高增益差分运算放大器为一增益70dB、相位裕度75度、-3dB带宽为3.5KHz的全差分二级运放。
5.根据权利要求2所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于：所述第一参考电压接在高增益差分运算放大器的同相输入端和参考地之间，且所述第一参考电压由片内带隙基准电压分压得到，并由一稳压二极管保护。
6.根据权利要求1所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于：所述峰值检波电路包含第一二极管、第一电容以及第三放电电流源，第一二极管的正端跟前级有源滤波电路输出相连，其负端与第一电容一端连接，同时输出到电平比较电路，第一电容的另一端连接到参考地上，第三电流源跨接在net1和参考地之间。
7.根据权利要求1所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于：所述电平比较电路包括一电压比较器，所述电压比较器的反向输入端与峰值检波电路的输出连接，其同相输入端与一第二参考电压连接。
8.根据权利要求7所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于：所述电压比较器为一迟滞比较器，其阈值电压VT＝2.2V、上升沿翻转点电压VTRP+＝3.2V、下降沿翻转点电压VTRP-＝1.2V、迟滞窗口ΔV＝2V。
9.根据权利要求1所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于：
所述输出驱动电路包括第一反向器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一电流源、第二电流源和一负电压源，所述第三、第四运算放大器具有使能控制端口，并由使能信号控制，且第三、第四运算放大器的同相输入端作为参考电压管脚，根据应用需要外部设置其电压，第一电流源跨接在第三运算放大器和负电压源之间，第二电流源跨接在第四运算放大器和负电压源之间。
10.根据权利要求9所述的可集成的22KHz包络检测及频带开关电路，其特征在于：所述第三、第四运算放大器的使能信号是一相反信号，由第一反向器进行反向操作，且第三、第四运算放大器的反向输入端与输出端直接相连。
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