CN103780885A - 一种ku波段双极化双输出高频头 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种KU波段双极化双输出高频头，包括馈源、内置电路板的电路板盒、设置在电路板盒上的两个接头，以及连接在所述馈源和所述电路板盒之间，用于传递信号的导波管，所述电路板盒上进一步设有电路板盒盖；所述电路板上设有一级高频放大电路、二级高频放大电路、滤波电路、晶振（晶体振荡器）电路、变频输出电路、控制电路和三端稳压电路等，采用单独一颗25MHZ的晶振及两个变频IC组合的锁相电路自动完成使输出信号在频率和相位上与参考输入信号同步保持一致，且性能稳定，并利用高度集成的芯片使电路板简单化的优势将电路板设计成了由一块电路板组成的KU波段双输出高频头。

Description

一种KU波段双极化双输出高频头

技术领域

本发明涉及一种KU波段射频卫星信号的接收装置，特别是一种用于接收数字卫星电视信号的KU波段双极化双输出高频头。

背景技术

高频头是一种数字卫星电视信号接收装置,它能进行频道选择、信号放大及变频处理，最终输出稳定的电视信号，这其中有几个环节很重要，要使高频头的输出信号在频率和相位上与参考信号同步并保持一致，通常都是在电路板的控制电路、三极管以及DR组成的振荡频率电路共同完成，它的具体操作是：在使用时需要人工去手动调节调谐螺丝的间距来改变振荡频率电路所产生的本振信号频率，然后通过控制电路控制本振频率去调整输出的信号频率及相位从而达到对输出信号锁定的目的，由于KU波段的振荡频率电路所产生的本振频率很高，容易受到外界环境温度的变化，使高频头的组件发生热胀冷缩，导致调谐螺丝与DR之间的间距产生变化，进而改变振荡频率电路产生的本振频率，使其频率偏移无法让高频头的输出信号与参考输入信号保持一致，最终影响高频头的正常工作及使用寿命。

此外，目前KU波段双输出的高频头是由多块电路板通过多个连接针相连组装而成，存在线路复杂、极化隔离效果差、生产起来繁琐、制作成本高等缺陷。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种KU波段双极化双输出高频头，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种KU波段双极化双输出高频头，采用单独一颗25MHZ的晶振及两个变频IC组合的锁相电路自动完成使输出信号在频率和相位上与参考输入信号同步保持一致，且性能稳定，并利用高度集成的芯片使电路板简单化的优势将电路板设计成了由一块电路板组成的KU波段双输出高频头。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种KU波段双极化双输出高频头，包括馈源、内置电路板的电路板盒、设置在电路板盒上的两个接头，以及连接在所述馈源和所述电路板盒之间，用于传递信号的导波管，所述电路板盒上进一步设有电路板盒盖；所述电路板上设有一级高频放大电路、二级高频放大电路、滤波电路、晶振（晶体振荡器）电路、变频输出电路、控制电路和三端稳压电路等，其中，三端稳压电路与控制电路相连，控制电路同时与一级高频放大电路、二级高频放大电路以及变频输出电路连接，滤波电路连接在二级高频放大电路和变频输出电路之间，晶振电路与变频输出电路相连；上述电路包括V线路和H线路，V线路接收到垂直天线的射频信号，经一级高频放大电路和二级高频放大电路两次放大，再通过滤波电路滤波后传送到变频输出电路，经变频输出电路混频获得V路中频信号后放大输出；同理，H线路接收到水平天线的射频信号，经一级高频放大电路和二级高频放大电路两次放大，再通过滤波电路滤波后传送到变频输出电路，经变频输出电路混频获得H路中频信号后放大输出；上述变频输出电路采用型号为TFF1013的变频芯片。

作为优选，上述晶振电路包括25MHZ晶振、电容、电容，晶振一端通过串联电容连接V线变频芯片的HB1端，另一端串联电容连接变频芯片的HB2端，变频芯片与晶振电路组成混频单元，通过晶体振荡器自动调节和锁相与2个变频芯片产生本振频率 9.75GHZ和10.6GHZ的本振信号。 

作为优选，上述一级高频放大电路包括依次相连的V线场效应晶体管、V线第一晶体管；以及依次相连的H线场效应晶体管、H线第一晶体管；上述V线和H线的元器件相互独立。所述场效应晶体管采用型号为NEC3503的场效应管，所述第一晶体管采用型号为ON5087的场效应管。

作为优选，上述二级高频放大电路包括两个相互并联的V线第二晶体管，以及两个相互并联的H线第二晶体管，垂直信号经一级高频放大电路放大处理后，由功率分配器分成两路，分别经过两个并联的V线第二晶体管再次进行放大处理。

作为优选，上述控制电路采用型号为LS3211的控制芯片，控制一级高频放大电路和二级高频放大电路具有稳定的电压，保证其工作的稳定性。

作为优选，上述三端稳压电路包括2个型号为UTC78M06的三端稳压管，以及连接在两块三端稳压管的2个二极管，两个三端稳压管分别通过2个二极管后与控制芯片相连，为控制电路提供6V电压，三端稳压管的VIN1、VOUT1、VIN2、VOUT2端均设有电容接地进行滤波，使直流更纯，让控制芯片运行更稳定。

上述KU波段双极化双输出高频头工作原理：由于本发明所述的高频头属于双极化、双输出高频头，提供给两个用户使用，为了信号接收互不影响，两路中频信号输出OUT1和OUT2必需都拥有垂直与水平两个极化输出信号。中频输出OUT1具体工作原理是这样的：馈源接收到卫星信号后通过导波管传输射频信号给一级高频放大电路和二级高频放大电路中的V线场效应晶体管、V线第一晶体管、V线第二晶体管进行放大处理，然后通过BPF1滤波单元滤波将所需的波段（10.7GHZ～12.75GHZ）传送到变频输出电路混频，其中本振频率是由25MHZ晶振Y结合变频芯片所产生的两个本振频率9.75GHZ和10.6GHZ。最后通过变频芯片差频放大处理后获得频宽为950MHZ～2150MHZ的中频信号输出，再由输出接口接传送给卫星接收机解调和解码工作，最终将解码出来的视频信号和音频信号传输给电视机播放。同理，另一路中频信号输出OUT2则是由一级高频放大电路和二级高频放大电路中的H线场效应晶体管、H线第一晶体管和H线第二晶体管对射频信号进行放大处理以后，通过BPF2滤波单元滤波将所需的波段（10.7GHZ～12.75GHZ）传送给变频芯片混频，其本振频率是由25MHZ晶振Y结合变频芯片产生9.75GHZ和10.6GHZ，最后通过变频芯片差频放大处理后获得频宽为950MHZ～2150MHZ的中频信号输出，再由输出接口接传送给卫星接收机。

与现有的技术相比，上述KU波段双极化双输出高频头具有如下优点：

1）、单独采用一颗25MHZ晶体和两个变频芯片就可完成对两路输出信号的频率及相位进行自动 调节和锁定，不需人工手动去调节9.75GHZ和10.6GHZ两个频点；

2）、采用多块集成芯片将复杂的电路集成化，使电路板由早前需用多块电路板构成的KU波段双输出高频头设计成了简单的一块电路板KU波段双输出高频头，从而大幅提高了生产效率及降低了制造成本；

3）、二级高频放大电路采用NXP ON5087高增益场效应晶体放大管和通过数字模拟设计而成的镜像滤波器组合，最大限度解决了KU波段双输出高频头中最令人头疼的极化互扰问题，从而使得产品性能功率增益高、噪声系数低、极化隔离效果好、可靠性高。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本实施例的KU波段双极化双输出高频头结构示意图；

图2为本实施例的KU波段双极化双输出高频头电路原理方框图；

图3为本实施例的变频输出电路原理图；

图4为本实施例的控制电路原理图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种KU波段双极化双输出高频头，包括馈源1、内置电路板的电路板盒4、设置在电路板盒4上的两个接头3，以及连接在所述馈源1和所述电路板盒4之间，用于传递信号的导波管2，所述电路板盒4上进一步设有电路板盒盖5；所述电路板4上设有一级高频放大电路41、二级高频放大电路42、滤波电路43、晶振（晶体振荡器）电路44、变频输出电路45、控制电路46和三端稳压电路47等，上述电路包括V线路和H线路，由于卫星电视接收系统中天线接收到的卫星下行微波信号非常微弱，为保证信号的质量，将卫星的垂直极化信号和水平极化信号分为V线路、H线路二个线路分别对卫星下行频率进行放大处理，然后通过带通镜像频率抑制滤波器选择所需的频段信号再和本振信号混频差频出中频信号，输出信号通过电缆传送给卫星接收机完成解调和解码工作，最终输出视频信号和音频信号给电视机。

在本实施例中，上述一级高频放大电路41包括依次相连的V线场效应晶体管Q1V、V线第一晶体管Q2V；以及依次相连的H线场效应晶体管Q1H、H线第一晶体管Q2H；上述V线和H线的元器件相互独立。上述二级高频放大电路42包括两个相互并联的V线第二晶体管Q3V1、Q3V2，以及两个相互并联的H线第二晶体管Q3H1 、Q3H2。 V线路是由垂直天线接收到的射频信号连接V线场效应晶体管Q1V放大，然后串接耦合电容C7连接到第一晶体管Q2V再次放大，再由功率分配器串接耦合电容C11、C12分成两路信号连接到V线第二晶体管Q3V1、Q3V2进行二级低噪声高频放大获得V路信号。H线路则是由水平天线接收到的射频信号连接H线场效应晶体管Q1H放大, 然后串接耦合电容C8连接到H线第一晶体管Q2H再次放大，再由功率分配器串接电容耦合C9、C10分成两路信号连接到H线第二晶体管Q3H1、Q3H2进行二次低噪声高频放大获得H路信号。上述场效应晶体管Q1V、Q1H采用的是NEC公司的NEC 3503场效应管低噪声放大器对馈源馈入的信号进行放大，第一晶体管Q2V、Q2H以及第二晶体管Q3V1、Q3V2、Q3H1、Q3H2采用的是NXP ON5087高增益场效应晶体放大管。因此KU波段双输出高频头功率增益高、噪声系数低、极化隔离效果好。

在本实施例中，所述的控制电路46主要包括控制芯片IC3、IC4，其中控制芯片IC3与高频放大电路中的Q1V、Q2V、Q3V1、Q3H1四个放大器相连，控制芯片IC4与Q1H、Q2H、Q3V2、Q3H2四个放大器相连，双输出高频头的中频输出OUT1是通过控制电路46对Q3V2和Q3V1电压切换实现极化选择，OUT2则是通过控制电路46对Q3H2和Q3H1的电压切换来实现极化选择。上述控制电路46中的控制芯片IC3、IC4型号为LS3211，控制一级高频放大电路41和二级高频放大电路42具有稳定的电压，保证其工作的稳定性。

如图3所示，在本实施例中，所述变频输出电路45采用型号为TFF1013的变频芯片。晶振电路44包括25MHZ晶振Y、电容C1、电容C2，晶振Y一端通过串联电容C1连接V线变频芯片U1的HB1端，另一端串联电容C2连接H线变频芯片U2的HB2端。上述变频芯片U1、U2与晶振电路45组成混频单元，通过晶体振荡器Y自动调节和锁相与2个变频芯片U1、U2产生本振频率 9.75GHZ和10.6GHZ的本振信号。单独采用一颗25MHZ晶体和两个变频芯片U1、U2就可完成对两路输出信号的频率及相位进行自动调节和锁定，不需人工手动去调节9.75GHZ和10.6GHZ两个频点。

如图4所示，在本实施例中，所述三端稳压电路47包括2个型号为UTC78M06的三端稳压管IC5、IC6，以及连接在两块三端稳压管IC5、IC6的2个二极管D1、D2，两个三端稳压管IC5、IC6分别通过2个二极管后D1、D2与控制芯片IC3、IC4相连，为控制电路46提供6V电压，三端稳压管IC5、IC6的VIN1、VOUT1、VIN2、VOUT2端均设有电容接地进行滤波，使直流更纯，让控制芯片运行更稳定。

所述的滤波电路43中的BPF1、BPF2是数字模似仿真出来的镜象抑制带通滤波器，BPF1 滤波器的前端连接二级高频放大电路42的Q3V1、Q3H1，后端连接变频芯片U1，BPF2滤波器的前连接二级高频放大电路42的Q3V2、Q3H2，后端连接变频芯片U2。

由于本发明所述的高频头属于双极化双输出高频头，提供给两个用户使用，为了信号接收互不影响，两路中频信号输出OUT1和OUT2必需都拥有垂直与水平两个极化输出信号。中频输出OUT1具体工作原理是这样的：馈源1接收到卫星信号后通过导波管2传输射频信号给一级高频放大电路41和二级高频放大电路中42的Q1V、Q2V、Q3V1、Q1H、Q2H、Q3H1进行放大处理，然后通过BPF1滤波电路滤波将所需的波段（10.7GHZ～12.75GHZ）传送到变频芯片U1混频，其中本振频率是由25MHZ晶振Y结合变频芯片U1所产生的两个本振频率9.75GHZ和10.6GHZ。最后通过变频芯片U1差频放大处理后获得频宽为950MHZ～2150MHZ的中频信号输出，再由输出接口接传送给卫星接收机解调和解码工作，最终将解码出来的视频信号和音频信号传输给电视机播放。同理，另一路中频信号输出OUT2则是由一级高频放大电路41和二级高频放大电路42中的Q1H、Q2H、Q3H1、Q3H2对射频信号进行放大处理以后，通过BPF2滤波滤波将所需的波段（10.7GHZ～12.75GHZ）传送给变频芯片U2混频，其本振频率是由25MHZ晶振Y结合变频芯片U2产生9.75GHZ和10.6GHZ，最后通过变频芯片U2差频放大处理后获得频宽为950MHZ～2150MHZ的中频信号输出，再由输出接口接传送给卫星接收机。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (7)

1.一种KU波段双极化双输出高频头，其特征在于：包括馈源、内置电路板的电路板盒、设置在电路板盒上的两个接头，以及连接在所述馈源和所述电路板盒之间，用于传递信号的导波管，所述电路板盒上进一步设有电路板盒盖；所述电路板上设有一级高频放大电路、二级高频放大电路、滤波电路、晶振电路、变频输出电路、控制电路和三端稳压电路，其中，三端稳压电路与控制电路相连，控制电路同时与一级高频放大电路、二级高频放大电路以及变频输出电路连接，滤波电路连接在二级高频放大电路和变频输出电路之间，晶振电路与变频输出电路相连；上述电路包括V线路和H线路，V线路接收到垂直天线的射频信号，经一级高频放大电路和二级高频放大电路两次放大，再通过滤波电路滤波后传送到变频输出电路，经变频输出电路混频获得V路中频信号后放大输出； H线路接收到水平天线的射频信号，经一级高频放大电路和二级高频放大电路两次放大，再通过滤波电路滤波后传送到变频输出电路，经变频输出电路混频获得H路中频信号后放大输出；上述变频输出电路采用型号为TFF1013的变频芯片。

2.如权利要求1所述的一种KU波段双极化双输出高频头，其特征在于：上述晶振电路包括25MHZ晶振、电容、电容，晶振一端通过串联电容连接V线变频芯片的HB1端，另一端串联电容连接变频芯片的HB2端。

3.如权利要求1所述的一种KU波段双极化双输出高频头，其特征在于：上述一级高频放大电路包括依次相连的V线场效应晶体管、V线第一晶体管；以及依次相连的H线场效应晶体管、H线第一晶体管。

4.如权利要求3所述的一种KU波段双极化双输出高频头，其特征在于：所述场效应晶体管采用型号为NEC3503的场效应管，所述第一晶体管采用型号为ON5087的场效应管。

5.如权利要求1所述的一种KU波段双极化双输出高频头，其特征在于：上述二级高频放大电路包括两个相互并联的V线第二晶体管，以及两个相互并联的H线第二晶体管，垂直信号经一级高频放大电路放大处理后，由功率分配器分成两路，分别经过两个并联的V线第二晶体管再次进行放大处理。

6.如权利要求1所述的一种KU波段双极化双输出高频头，其特征在于：上述控制电路采用型号为LS3211的控制芯片。

7.如权利要求1所述的一种KU波段双极化双输出高频头，其特征在于：上述三端稳压电路包括2个型号为UTC78M06的三端稳压管，以及连接在两块三端稳压管的2个二极管，两个三端稳压管分别通过2个二极管后与控制芯片相连。

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