CN1033339A - 带宽可变的带宽限制电路 - Google Patents

Abstract

上、下边带限制LC串联谐振电路与一固定带通 的SAW滤波器相连。上下边带限制从串联谐振电 路由变容二极管、线圈组成，变容二极管上加有一控 制电压。随着控制电压的变化，LC串联谐振电路的 谐振频率彼此相对于SAW滤波器的中心频率成正 比变化，从而使电路的通带随着变化。

Description

本发明涉及一种具有可变带宽的带宽限制电路，它适用于改变诸如卫星广播接收机的室内单元中的第二中频（IF）变频级的通频带。

在一个卫星广播接收机中，例如在美国的只接收电视（TVRO）的接收机中，先经一个低噪声变频器（LNB）将从天线上接收到的3.7至4.2GHz的调频（FM）波变频到频带为0.95至1.45GHz的第一中频（IF）信号，然后送至室内单元。在室内单元中，利用本振的振荡输出信号，将加至混频器的该第一IF信号变换成140MHz的第二IF信号。通过带通滤波器（BPF）将第二IF信号的带宽限制在27MHz，然后由调频解调器进行频率解调，从而得到一视频输出信号。

因为卫星输出信号的带宽为36MHz，所以最好也将BPF的带宽定在36MHz。然而，我们知道输出的噪声功率No为：

No＝K·T·B·F

其中K：波尔兹曼常数，

T：绝对温度，

B：带宽，

F：无线电接收机的噪声因子。

因此，带宽宽了会使载波/噪声比（C/N）变坏。相反，带宽窄了又会使原来的信号被截削，从而引起截削噪声。因此，迄今为止BPF的带宽近似为27MHz，作为对上述带宽宽窄之间折衷选择。

然而，还有另一种类型的卫星，它除发射除上所述的4GHz的FM波以外，还发送12GHz的FM波。当用于从这种卫星接收FM波时，要求有一BPF的带宽设定在24MHz左右的TVRO接收机。

在美国，地面微波电话信道所使用的频率，与用于TVRO接收机中的频率基本上是一样的。在微波电话信道中所使用的频率采用TVRO接收机的中心频率（140MHz±10MHz），因此在受到这种干扰的地区可通过在BPF后级中插入一个具有一个通带为140±10MHz的陡削的陷波器，可以消除这种干扰。

然而，因为在上述结构的TVRO接收机中第二中频级的通带是固定的，它不能适应由于天气或卫星不同而引起的输入信号的C/N的变化。由于在第二中频级插入了陷波器，使得信号即使在没有受到干扰的信道中也被切削。

目前还有一种BPF，它通过交换连接两个具有不同通带宽度的两个表面波（SAw）滤波器，用以消除这一缺点。然而，因为这种BPF要用来交换连接两个SAW滤波器，从而使其电路结构复杂而成本昂贵。

因此，本发明的目的是提供一个带宽可变的带宽限制电路，它可以适应由于天气或卫星的差异而引起的C/N变化，並且使在不受干扰的信道中的信号不被切削。

本发明的另一目的是提供一个具有如上所述可变带宽的带宽限制电路。

按照本发明一个方面，提供了一个可变带宽的带宽限制电路，该电路包括：一个用于接收其频带受限制的输入信号，一个用于输出一个频带受限制的输出信号的输出端;固定带的带通滤波器装置，它连接于输入端和输出端之间，用来限制输入信号的带宽以便输出带宽限止后的输出信号;第一谐振电路装置，它与带通滤波器装相连接，该第一谐振电路装置接收控制电压，並且其谐振频率正比于控制电压而变化，並接近于带通滤波器装置的通带的上限频率;第二谐振电路装置，它与带通滤波器装置相连，第二谐振电路装置接收控制电压，其谐振频率正比于控制电压但与第一谐振电路相反的方向变化，该谐振频的下限接近于带通滤波器装置的通带的下限。

根据本发明的另一个方面，提供了一个卫星广播接收机的室内单元，该接收机包括：用于接收第一中频信号的装置;本地振荡器装置，它用来产生一个振荡信号;混频器装置，用来将由接收装置接收来的第一中频信号与由本振产生的振荡信号进行混频，以获得第二中频信号;具有可变带宽的带宽限制装置，用来把第二中频信号限制到所需的带宽，带宽限制装置包括一个输入端，由该输入端接收从混频装置得到的第二中频信号，还包括一个输出端，由该输出输出带宽受限的第二中频信号;一个连接在输入端和输出端之间的固定通带的带通滤波器，用来限止输入的第二中频信号的带宽並将其输出;一个与带通滤波器相连的第一谐振电路，第一谐振电路接收控制电压，其谐振频率正比于控制电压而变，谐振频率有一个接近于带通滤波器通带的上限频率的频率;一个与带通滤波器相连的第二谐振电路，该电路接收控制电压，其谐振频率正比于控制电压、但与第一谐振电路相反的方向变化，谐振频率有一个接近于带通滤波器的通带的下限频率的频率，此带宽限制电路还包括一个解调装置，用来对其带宽受带宽限制装置限制的第二中频信号，以获得一个视频输出信号。

图1为TVRO接收机的方框图;

图2为图1中的室内单元的方框图;

图3为本发明的具有可变带宽的带宽限止电路的一个实施例;

图4为本发明的带宽限止电路的一个实例;

图5和图6为说明图4中的带宽限止电路工作的关系曲线;另外，

图7为本发明的带宽可变的带宽限止电路的另一实施例。

图1示出了只接收电视（TVRO）的接收机，本发明的可变带宽的带宽限制电路可应用到该接收机中。在TVRO接收机中，由天线1接收到的3.7至4.2GHz的调频波被低噪声变频器（LMB）z变换到0.95至1.45GHz频带的第一中频信号。变换后的第一中频信号被加到室内单元3。

在室内单元中，如图2所示，第一中频信号经缓冲器11加至混频器12，混频器12对振荡输出信号和第一中频信号进行混频。更具体地说，混频器12用振荡输出信号将第I中频信号变频到第二中频信号。第二中频信号经缓冲器14送至带宽限制电路15。第二中频信号经带宽限制电路送至FM解调器16。FM解调器16对第二中频信号进行频率解调，从而输出一视频信号。

现在介绍本发明采用的带宽限制电路15。本发明的具有可变带宽的带宽限止电路将第二中频信号的频带限制在要求的12至27MHz的频带内。图3示出了带宽限制电路的构成。具体地说，来自混频器12的第二中频信号经缓冲器14加至通带限制电 路15的输入端21。输入端21与表面波（SAW）滤波器22的输入端相连，滤波器22组成了一个具有固定带的带通滤波器（BPF）。SAW滤波器22的输出端经电阻23连接到带宽限制电路15的输出端24。SAW滤波器22的输出端和电阻23的一端的连结点与线圈25的一端相连。线圈25的另一端与变容二极管26的阴极相连，同时通过电容器27接地。变容二极管26的阳极则接地。

电阻器23的另一端与控制电压端29相接，控制电压Vc经电阻28加至电阻器23。此外，电阻23的另一端也与线圈30的一端相连。线圈30的另一端与变容二极管31的阳极相连，並通过电容32接地。变容二极管31的阴极经电容器33接地，同时又接至电源端35，预定的（+12V）工作电压Vcc通过电阻34加到其上。应该指出，变容二极管26和31要求必须有相同的特性。

在上述结构的可变带宽的带宽限制电路15中，输入到输入端21的第二中频信号加到SAW滤波器22，该滤波器有一限制在27MHz的正常带宽内的固定带宽。如果输入的电场是正常的，並没有干扰波或干扰的话;则就有接近工状的控制电压加至控制电压端29。此时从串联谐振电路A₁（由线圈25，变容二极管26和电容器27组成）的谐振频率是在SAW滤波器22的通带的下边带之外，而LC串联谐振电路A₂（由线圈30，变容管31，电容器32、33所组成）的谐振频率是在SAW滤波器22的通带的上边带之外，因此，从串联谐振电路A₁和A₂並不影响SAW滤波器22的特性。

在上述具有可变带宽的带宽限制电路15中，可通过选择加至控制端29的控制电压值改变带宽。例如，如果输入电场强度太低，或者由于干扰波要求其频带变窄，那未加至控制电压端29的控制电压Vc的电压值可以提高。换句话说，当控制电压Vc升高时，变容二极管26的电容量就减少。这样，位于SAW下限频率一边Lc串联谐振电路A₁的痴衿德示吞岣摺５笨刂频缪筕c上升时，变容二极管31的容量增加，于是，位于上限频率一边的LC串联谐振电路A₂的谐振频率就下降。用这种方式，第二中频级的通带以插入在两个陷波器之间的形式而使其通带变窄，从而使在显示屏上的视频信号的质量得到改善。

当控制电压Vc加至控制电压端上时，例如，从自动增益控制器的控制电路获得控制电压时，其带宽可按照输入场强而自动改变。

把SAW滤波器用作为带通滤波器的理由是由于SAW滤波器不受陷波电路阻抗变化的影响，因为SAW滤波器具有高阻抗的特性。

如上所述的实施例的带宽限制电路有一下限频率侧LC串联谐振电路A₁，该谐振电路A₁有一个接近于固定通频带的SAW滤波器22的下限频率的谐振频率，有一上限频率侧的LC串联谐振电路A₂，该谐振电路A₂相似地有一接近于上限频率的谐振频率。控制电压Vc是由控制电压端29加到变容二极管26的阴极的，变容二极管26作为下限侧LC串联谐振电路A₁的容性元件。一个高于控制电压Vc的上限控制电压的常值电压加至上限侧LC串联谐振电路A₂的变容二极管31的阴极，而控制电压Vc加至其阳极通频带则通过改变控制电压Vc的电压加以变化。

如上所述的电路，LC串联谐振电路A₁和A₂的谐振频率是通过改变加到控制端29的控制电压Vc而变化的。因此，只要适当地设置控制电压Vc，整个通频带可以被减少得比BPF22的通频带小。于是，通频带可以自由地变化以适应输入信号的C/N（信号/噪声）的变化，並消除了在不接收干扰信号的信道中的信号被切削。

现在参考图4至图6介绍实际的例子和实测结果。在图4中，一个第二中频波加至在输入端41上。输入端41与SAW滤波器42相连，滤波器42是一个其中心频率为140MHz，3dB带宽为27MHz的带通滤波器。SAW滤波器42的输出端与输出端43相连。SAW滤波器42的输出端也与线圈44的一端相连。线圈44的另一端与变容二极管45的阳极相连。变容二极管45的阴极通过电容器46接地，並与电源端48相连，一个预定的（+12V）工作电压Vcc通过电阻47加到电源端48。

SAW滤波器42的输出端与控制电压端50相连，在电压端50上加有控制电压Vc，电压Vc经电阻49加至SAW滤波器42的输出端，SAW滤波器42的输出端与线圈51的一端相连，连圈51的另一端则与变容二极管52的阴极相连，並通过容器53接地。变容二极管52的阳极接于地。

图4中的电路的频带的变窄是这样实现：利用下限频率侧的从串联谐振电路A₁由线圈51，变容二极管52和电容器33组成）在其陷波频率的低边带处的频率特性和上限频率侧的从串联谐振电路A₂（由线圈44，变容二极管45和电容器46组成）的在其陷波频率的上边带处的频率特性削去SAW滤波器42的肩形特性使其通带变窄。具体地说，如图5的特性曲线所示，当低高两个陷波频率（如61a和61b所示）相对于频率140MHz适当间置时，SAW滤波器42的特性仍与原来的一样，即如特性曲线63所示。然而，当两个陷波频率如62a和62b所示靠拢时，便形成了比SAW滤波器42本身的通带要窄的通带，即形成了如特性曲线62所示的那样频率特性。

图3和图4的电路的区别仅在于在图4中没有图3中的电阻23和电容32。电阻23是一个用来消除LC串联谐振电路A₁和A₂间的干扰的衰减器，而电容32则是用来调整带宽变化的灵敏度。

现在介绍求取图4中的电路常数的方法。在上述原理中，下述两个条件必须满足以便确定电路常数：

（1）上、下边带陷波器的尾部特性（tailing    characleristics）是相同的;和

（2）两个隔波器要相对于中心频率以相同的频率间隔变化（只在27MHz频带内）。

为满足条件（1），就需使两个LC串联谐振电路A₁和A₂的特性相匹配。这一点可通过使用电容量不同的变容二极管，它们的要有线圈44，51一样的低Q，並使线圈44和51的电感量基本相等。

现再就条件（2）结合图4具体予以说明。图4中的变容管45、52采用东芝公司生产的型号为ISV153的二极管，电源端加上12伏共用偏压，可变电压范围Vx考虑为6±3伏。变容二极管45、52的电容值Cd由下表给出：

表1

Vx（V）    Cd（PF）

3    12.6

4    10.9

5    9.6

6    8.5

7    7.6

8    6.9

9    6.2

当线圈使用直径为0.4mm的PU导线时，如果中心频率为140MHz，频带为20MHz，则高侧谐振频率fh和低侧谐振频率分别近似为165MHz和117MHz。例如，为了得到频率fh和fe，以便满足控制电压Uc＝8伏，则线圈44，51的电感值（二者相等）和电容器46、53的电容值如下式确定：

$\frac{1}{\mathrm{2\; \pi }\sqrt{\frac{{\mathrm{C\; d}}_1{\mathrm{\times \; C}}^x}{{\mathrm{C\; d}}_1{\mathrm{+\; C}}_x}\mathrm{·\; L}}}\mathrm{(\; 1\; )}$

＝165×10⁶

$\frac{1}{\mathrm{2\; \pi }\sqrt{{\mathrm{(\; C\; d}}_2\mathrm{+\; C\; y\; )\; ·\; L}}}\mathrm{(\; 2\; )}$

＝117×10⁶

其中，

Cd₁，Cd₂：变容二极管45，52的电容量。

Cx：电容45的电容量，

Cy：电容43的电容量，

L：线圈44，51的电感量。

这里，因为控制电压Vc＝8伏，加在变容管45的阴极与阳极之间的电压为（12-8）＝4伏。于是，可变电压范围Vx＝4V。因此，变容二极管45的电容量Cd₁为10.9×10^-12。因为在变容二极管52的阴极与阳极之间加有8伏的电压，所以它获得了8伏的电压可变范围，变量二极管的电容量为Cd₂为6.9×10^-12。因而上述公式（1）和（2）成为：

$\frac{1}{\mathrm{2\; \pi }\sqrt{\frac{{\mathrm{10.9\; \times \; 10}}^{\mathrm{-\; 12}}{\mathrm{+\; C}}^x}{{\mathrm{10.9\; \times \; 10}}^{\mathrm{-12}}{\mathrm{+\; C}}^x}\mathrm{·\; L}}}$

＝165×10⁶（3）

$\frac{1}{\mathrm{2\; \pi }\sqrt{{\mathrm{(\; 6.9\; \times \; 10}}^{\mathrm{-12}}{\mathrm{+\; C}}^y)\mathrm{·\; L}}}\mathrm{(\; 4\; )}$

＝117×10⁶

为了使当控制电压Vc从8伏变到9伏时，满足在高边和低边的两个陷波频率的变化量固定不变，这样就有如下等式：

${\mathrm{165\; \times \; 10}}^6\mathrm{-\; (}\frac{1}{\mathrm{2\; \pi }\sqrt{\frac{{\mathrm{12.6\; \times \; 10}}^{\mathrm{-\; 12}}{\mathrm{+\; C}}^x}{{\mathrm{12.6\; \times \; 10}}^{\mathrm{-12}}{\mathrm{+\; C}}^x}\mathrm{·\; L}}}=\frac{1}{\mathrm{2\; \pi }\sqrt{{\mathrm{(\; 6.2\; \times \; 10}}^{\mathrm{-12}}{\mathrm{+\; C}}^y\mathrm{)\; ·\; L}}}{\mathrm{-\; 117\; \times \; 10}}^6\mathrm{(\; 5\; )}$

因而，线圈44，54的电感量L和电容器46，53的电容量Cx，Cy通过联立求解等式（3）、（4）、（5）得到。

在本实施例中，为得到如图6所示的带宽变化，取其值分别为：

L＝200nH

Cx＝8PF

Cy＝2.5PF

具体地说，在控制电压3至9伏的范围内通带可在12至27MHz的范围内变化。

虽然本发明已结合实施作了介绍，然而本发明並不限于这些具体的实施例。可在本发明的精神实质的范围，可以有其它的改变和修改。例如，在上述实施例中，用正压作为控制电压和电源电压。然而，也可使用负压，在这种情况下，如图7所示，就需将两个变容二极管的阴极和阳极倒一个向连接。

Claims (14)

1、一个具有可变带宽的带宽限制电路，包括：

一个用于接收带宽要受限的输入信号的输入端(21，41)；

一个用于输出带宽受限后的输出信号的输出端(24、43)；

及

连接于上述输入端和输出端之间的固定通频带带通滤波器装置(22，42，它用来限制输入信号的带宽並输出带限受限后的信号；上述频带限制电路其特征在于进一步包括：

第一谐振电路装置A₂，它与上述带通滤波器装置(22，42)相连，上述谐振电路装置(A₂)接收一个控制电压Vc，並具有一个正比于控制电压Vc变化的谐振频率，上述谐振频率有一个靠近上述带通滤波器装置(22、42)的通带的上限频率的频率，及

第二谐振电路装置A₁，它与上述带通滤波器装置(22、42)上述第二谐振电路装置(A₁)接收控制电压(Vc)，並具有一个正比于控制电压但与上述第一谐振电路装置的变化方向相反变化的谐振频率，上述谐振频率具有一个靠近带通滤波器装置(22、42)的通带的上限频率；

2、按照权利要求1的带宽限制电路，其中的上述带通滤波器装置包括一个表面波滤波器（22，24）。

3、按照权利要求2的频带限止电路，其中所述第一谐振电路装置包括一个上限侧LC串联谐振电路（A₂），该串联谐振电路（A₂）至少包括一个用作为容性元件的一个变容二极管，上述变容二极管（31，45）的容值随上述控制电压而变，及

所述第二谐振电路装置包括一个下限侧LC串联谐振电路（A₁），该串联谐振电路（A₁）至少有一个用作为容性元件的变容二极管（26，52），上述变容二极管（26，52）反向地与在上述限侧LC串联谐振电路（A₂）中的上述变容二极管（31，45）相连接，並且其容量随上述控制电压（Vc）而变化。

4、按照权利要求3的带宽限止电路，其中上述上限侧LC串联谐振电路（A₂）的一端连接在上述表面波滤波器（22，42┖蜕鲜鍪涑龆耍?4，43）之间另一端接地，而在两个端点之间加上一正比于上述控制电压的电压，及

所述下限侧LC串联谐振电路（A₁）的一端连接在上述表面波滤波器（22，42）和上述输出端（24，43）之间而另一端与地相接，而上述控制电压Vc则加在两端之间。

5、权利要求4的带宽限制电路，其中上述上限侧LC串联谐振电路（A₂）包括一个第一线圈（30，44），该线圈的一端与上述输出端（24，43）相连，其上加有正值的上述控制电压Vc，包括一个第一变容二极管（31，45），该变容二极管的阳极与上述第一线圈（30，44）的另一端相连，其阴极加有高于上述控制电压（Vc）的正值的常值电压（Vcc），及

上述下限侧的LC串联谐振电路（A₁），它包括一第二线圈（25，51），该线圈的一端与上述输出端（24，43）相连，其上加有上述控制电压Vc，包括一个第二变容管（26，52），其阴极与上述第二线圈（25，51）的另一端相连，其阳极与基准电位端相连。

6、权利要求5的带宽限制电路，其中上述控制电压（Vc）包括一个预定电压，上述上限和下限侧的LC串联谐振电路（A₂，A₁）並不会因该预定电压而影响通过上述表面波滤波器（22，42）和信号。

7、权利要求5的带宽限止电路，其中上述上限和下限侧的LC串联谐振电路（A₂A₁）的谐振频率随着上述控制电压Vc的上升而向着接近上述表面波滤波器（22，42）的中心频率的方向改变。

8、权利要求7的带宽限制电路，其中上述 下限侧LC串联谐振电路（A₂，A₁）的谐振频率根据上述控制电压Vc的电压值的变化，彼此间按比例变化。

9、按照权利要求4的带宽限制电路，其中上述上限侧LC串联谐振电路（A₂）包括一第一线圈（30），该线圈的一端与上述输出端（24）相连，其上加有负的控制电压（-Vc），包括一个第一变容二极管31（a），该变容二极管的阴极与上述线圈（30）的另一端相连，在其阳极加有一个低于上述控制电压（-Vc）的负的常值电压，及

上述下限侧LC串联谐振电路（A₁）包括一个第二线圈（25），该线圈的一端与上述输出端（24）相连，其上加以上述控制电压（-Vc），包括一个第二变容二极管（26），该变容二极管的阳极与上述第二线圈的另一端相连，其阴极则与基准电位端相连。

10、按照权利要求9的带宽限制电路，其中上述控制电压（-Vc）包括一预定电压值，以此预定电压值，上述上、下限侧的LC串联谐振电路（A₂，A₁）並不会影响通过上述表面波滤波器22的信号。

11、如权利要求9所述的带宽限止电路，其中上述上、下限侧的LC谐振电路（A₂，A₁）的谐振频率，随着上述控制电压（-Vc）的下降向着靠拢上述表面波滤波器（22）的中心频率的方向变化。

12、如权利要求11所述的带宽限制电路，其中上述上、下限侧的LC串联谐振电路（A₂，A₁）的谐振频率，根据上述控制电压（-Vc）的电压值的变化，彼此间按比例地变化。

13、一个卫星广播接收机的室内单元，包括：

用于接收第一中频信号的装置;

用于产生一个振荡信号的本地振荡器装置;

变频器装置（12），它用来将由上述接收装置（11）接收的信号与由本振装置（13）产生的振荡信号进行变频，以获得一个第二中频信号;

可变带宽的带宽限制装置（15），它用来将第二中频信号限制在一个所需的频带内;及解调装置（1b），它用来解调其带宽被上述带宽限制装置（15）限制的第二中频信号，以便获得一个视频信号;上述卫星广播接收机室内单元，其特征在于包括：

一个用于接收由上述变频装置（12）获得的第二中频信号的输入端（21，41）;

一个用于输出其带宽受限的第二中频信号的输出端（24，43）;

一个具有固定通频带的带通滤波器，它连接在上述输入端（21，41）和上述输出端（24，43）之间，用来对输入的第二中频信号的带宽进行限止以输出一个带宽受限的第二中频信号;

一个第一谐振电路（A₂），它与上述带通滤波器（22，42）相连，上述第一谐振电路（A₂）接收一个控制电压（Vc），它具有一个正比于控制电压（Vc）变化的谐振频率，上述谐振频率具有一个靠近上述带通滤波器（22，42）的通带的上限频率的频率;及

一个第二谐振电路（A₁），它与上述带通滤波器（22，42）相连，上述第二谐振电路（A₁）接收控制电压（Vc），並有正比于控制电压但与上述第一谐振电路（A₂）的变化方向相反变化的谐振频率，上述谐振频率有一靠近上述带通滤波器（22，42）的下限频率的频率。

14、权利要求13中的室内单元，其中所述带通滤波器包括一个表面波滤波器（22，42）。

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