CN106067956A - 分离混合输入的rf信号和电源信号的电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分离混合输入的RF信号和电源信号的电路和方法。所述电路包括：信号分离模块、整流模块以及DC‑DC转换模块；信号分离模块的输入端连接混合信号的输入端；所述信号分离模块的两输出端分别连接高频头和整流模块的输入端，整流模块的输出端连接DC‑DC转换模块的输入端，用DC‑DC转换模块输出的电压为电视驱动系统电路供电；所述信号分离模块通过干扰抑制模块与整流模块的输入端连接，以抑制整流及DC‑DC转换过程中产生的谐波信号对RF信号的反向干扰。本发明能够分离混合输入的RF信号和直流/交流电源信号，且提高RF信号的接收灵敏度。

Description

分离混合输入的RF信号和电源信号的电路和方法

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及分离混合输入的RF信号和电源信号的电路和方法。

背景技术

市面上的电视系统中，为了防止电源信号对低频RF(射频)信号的干扰，电源信号输入和RF信号输入是分开的。因此在PCB布线过程中，需将两者的走线尽可能分开，需要两条输入线。

近年来，在特定领域出现了将电源信号和RF信号混合输入的技术，即将低压直流电源信号和RF信号均通过RF信号线传输。例如医院电视系统，普通的市电直接输入不符合高等级的安全需求，需要转换成低安全电压的电源信号作为电视的输入电压，又不改变原有的布线系统，这就出现了RF信号与电源信号同时由RF线输入的需求；对于新建的医院，有与RF信号与低压电源信号在同一条RF线上输入到电视，方便简洁，也越来越多的采用此技术。

然而目前的技术中，对于输入的混合信号，需采用一个尺寸较大的磁芯绕线电感元件(例如长3-4CM的棒型插件电感)来分离混合输入的电源信号与RF信号，存在走线长，不易将磁芯绕线电感元件安装在RF屏蔽罩内的问题；同时磁芯绕线电感元件还会带来RF信号高频部分(如400MHZ-800MHZ)的衰减，RF信号频率越高衰减越多；此外，这样的磁芯绕线电感的成本也较高。并且，还存在电源信号的谐波信号对RF信号低频部分(如55MHZ--90MHZ)产生干扰的问题。

因此，现有的分离混合输入的RF信号和电源信号的方案，成本高，且实现效果不理想。

发明内容

基于此，本发明实施例提供的分离混合输入的RF信号和电源信号的电路和方法，能够分离混合输入的RF信号和直流/交流电源信号，且提高RF信号的接收灵敏度。

本发明一方面提供分离混合输入的RF信号和电源信号的电路，包括：信号分离模块、整流模块、DC-DC转换模块以及干扰抑制模块；信号分离模块的输入端连接混合信号的输入端，所述混合信号包括RF信号和直流/交流电源信号；所述信号分离模块的一输出端连接高频头，另一输出端通过干扰抑制模块连接整流模块的输入端；整流模块的输出端连接DC-DC转换模块的输入端，用DC-DC转换模块输出的电压为电视驱动系统电路供电；

所述信号分离模块，用于从所述混合信号中分离得到RF信号，将得到的RF信号输入至高频头的射频信号引脚；以及从所述混合信号中分离得到对应的电源信号；

所述整流模块，用于将输入的电源信号整流为对应的直流电压；

所述DC-DC转换模块，用于将整流得到的直流电压转换为与电视驱动系统相适应的直流电压；

所述干扰抑制模块，用于抑制整流及DC-DC转换过程中产生的谐波信号对RF信号的反向干扰。

本发明还提供了一种分离混合输入的RF信号和电源信号的方法，包括：

接收输入的混合信号，该混合信号包括RF信号和直流/交流电源信号；

从所述混合信号中分离得到RF信号和对应的电源信号；

将分离得到的RF信号输入至高频头的射频信号引脚；将分离得到的电源信号进行整流和DC-DC转换，并对整流和DC-DC转换过程中产生的谐波信号对RF信号的反向干扰进行抑制。

上述技术方案，通过信号分离模块从混合信号中分离得到RF信号和直流信号/交流；通过整流模块将分离得到的电源信号整流为直流电压；通过DC-DC转换模块将整流得到的直流电压转换为与电视驱动系统相适应的直流电压；通过干扰抑制模块抑制整流及DC-DC转换过程中产生的谐波信号对RF信号的反向干扰。本发明上述实施例的方案，能够分离混合输入的RF信号和直流/交流电源信号，实现通过RF信号线向电视驱动系统供电，且避免RF信号全频段受到电源信号的干扰，提高RF信号全频段的灵敏度；并且实现成本低，且通用性强。

附图说明

图1为一实施例的分离混合输入的RF信号和电源信号的电路的示意性结构图；

图2为一实施例的信号分离模块的示意性结构图；

图3为一实施例的干扰抑制模块的示意性结构图；

图4为一实施例的DC-DC转换模块的示意性结构图；

图5为一实施例的分离混合输入的RF信号和电源信号的电路的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为一实施例的分离混合输入的RF信号和电源信号的电路的示意性结构图。在本发明实施例中，在PCB布线过程中，无需将RF信号线和电源信号线的走线分开，可将RF信号和电源信号通过RF信号线混合输入。所述电源信号既可为直流电源信号，也可以为交流电源信号。本发明实施例的分离混合输入的RF信号和电源信号的电路接收到输入的混合信号时，需要对其包含的信号进行分离，将其中的RF信号送至高频头，并用其中的电源信号为电视驱动系统电路供电；此外，还需尽量保证接收到的RF信号的灵敏度。

结合图1-图4所示，下面对本发明实施例的分离混合输入的RF信号和电源信号的电路进行说明。

如图1所示，所述电路包括：信号分离模块、整流模块、DC-DC转换模块以及干扰抑制模块。信号分离模块的输入端连接混合信号的输入端RF_IN(本发明实施例中即RF信号线)，所述混合信号包括RF信号和直流/交流电源信号。所述信号分离模块的两输出端分别连接高频头和整流模块的输入端，整流模块的输出端连接DC-DC转换模块的输入端，用DC-DC转换模块输出的电压为电视驱动系统电路供电。并且，本发明实施例中所述信号分离模块是通过干扰抑制模块与整流模块的输入端连接的。下面对各模块进行说明。

其中，所述信号分离模块，用于从所述混合信号中分离得到RF信号和直流电源信号/设定频率范围内的交流电源信号；并将分离得到的RF信号输入至高频头；

所述整流模块，用于将输入的直流电源信号/交流电源信号整流为直流电压；

所述DC-DC转换模块，用于将整流得到的直流电压转换为与电视驱动系统相适应的直流电压，以向电视驱动系统电路供电；

所述干扰抑制模块，用于抑制整流及DC-DC转换过程中产生的谐波信号对RF信号的反向干扰。

如图3所示，为了减小DC-DC变换产生的噪声、电流谐波信号及整流产生的电流谐波反向干扰到RF信号，所述干扰抑制模块具体可包括：磁棒绕线电感LB1，两级级联的共模电感LC1(即第一共模电感)和LC2(即第二共模电感)，并联的电容CT27(即第一电容)和CT30(即第二电容)，以及电容CB3(即第三电容)、CB4(即第四电容)；共模电感LC1两输出端分别与共模电感LC2两输入端连接。其中，磁棒绕线电感LB1一端连接RF_VCC端，LB1另一端连接CB3一端、共模电感LC1的第一线圈的输入端，电容CB3另一端、共模电感LC1的第二线圈的输入端均接地，电容CB4短接在共模电感LC1、LC2之间；电容CT27一端连接干扰抑制模块的信号输入端，电容CT27另一端与高频头的接地引脚共地；共模电感LC2两线圈的输出端分别作为干扰抑制模块的两输出端(如图3所示的L-1、N-1端)。调节共模电感LC1、LC2的电感参数和电容CB3、CB4的电容大小，可抑制不同频段的共模干扰；调节磁棒绕线电感LB1和电容CT27、CT30的参数，可抑制不同频段的差模干扰。

作为一优选实施方式，如图3所示，所述电感LB1另一端通过保险丝FB6连接电容CB3一端、LC1的第一线圈的输入端；LC1的第一线圈的输出端连接CB4一端、LC2的第一线圈的输入端，LC1的第二线圈的输出端连接CB4另一端、LC2的第二电感线圈的输入端，LC2的第一线圈的输入端作为干扰抑制模块的第一输出端L-1，LC2的第二线圈的输出端作为干扰抑制模块的第二输出端N-1。如图3所示，所述整流模块为整流桥，其两个输入端(即图3所示的A端和B端)分别连接所述干扰抑制模块的两个输出端(L-1端和N-1端)。通过该干扰抑制模块，可抑制整流及DC-DC转换过程中产生的高次谐波和噪声对数字电视信号的RF信号的全频段的干扰。

所述混合信号里面不仅含有高频RF信号，同时也含有要给系统供电的直流或交流电源信号。作为一优选实施方式，如图2所示，本实施例中将所述混合信号分为两路，一路经过电容CT7隔直，得到RF信号，进入高频头，高频头RFT1插座的第一引脚为RF信号的输入；电容CT7不仅要滤掉直流信号，同时也要将滤除低频工频交流电源信号。另一路通过电感LT5，得到直流电源信号/频率在设定范围内(例如50～60Hz)的交流电源信号，输送到RF_VCC端。由于电视系统常用的电源信号比RF信号的频率低很多，因此通过上述的分离电路，通过设置电感LT5的参数，使其能够阻断设定频率阈值(由于RF信号提出为高频信号，这里可根据RF信号的频率范围进行设定，如600MHZ)以上的频率信号，而导通直流或设定频率范围内的交流电源信号导通，以将电源信号送入后续的整流模块进行处理；另一方面，由于电感元件的分布电容小，能够把有用的RF信号输入到高频头而不受到损失。优选的，可采用贴片型电感，其成本低、且方便小型化贴片安装，方便将其屏蔽在高频头的屏蔽罩内，并且走线短，不易引入额外干扰，从而降低RF信号衰减。

作为一优选实施方式，如图4所示，所述DC-DC转换模块包括：适用于市电输入的PWM控制器UB1，变压器TB101，二极管DB8(即第一二极管)、DB9(即第二二极管)和滤波电容EB2。其中，PWM控制器UB1的VCC引脚同时连接二极管DB9负极、滤波电容EB2正极、二极管DB8负极，二极管DB9正极连接所述干扰抑制模块的第一输出端L-1，滤波电容EB2负极连接所述整流模块的第一电压输出端SGND(如图3、4所示的电路中，第一电压输出端SGND作为输出电压信号的地)，二极管DB8正极连接变压器TB101的第二绕组；变压器TB101的第一绕组连接整流模块的第二电压输出端Vbridge。若所述干扰抑制模块的第一输出端L-1输出的是交流电源信号，在交流电源信号的正半周电压时，通过二极管DB9对滤波电容EB2充电，当所述交流电源信号在负半周电压时，由于接入了二极管DB9，滤波电容EB2将不会放电。因此，经过若干个电源信号周期，滤波电容EB2上的电压可达到PWM控制器UB1的启动电压(即PWM控制器UB1的VCC引脚的电压达到PWM控制器UB1的启动电压)，即UB1的VCC引脚电压可达到UB1的启动电压。若没有二极管DB9，在交流电源信号的负半周电压时，滤波电容EB2将放电，导致滤波电容EB2上的电压始终难以达到PWM控制器UB1的启动电压。例如：在18V左右的交流电源信号输入时，滤波电容EB2将始终无法达到DC-DC启动的17V直流电压。通过接入二极管DB9，既可在交流电源信号的正半周电压对滤波电容EB2充电，又可在交流电源信号的负半周电压时防止滤波电容EB2放电，因此滤波电容EB2上的电压能够达到所述PWM控制器UB1的启动电压。

当检测到EB2上的电压达到PWM控制器UB1的启动电压时，PWM控制器UB1启动。并且在PWM控制器UB1启动之后，由整流模块的第二电压输出端Vbridge的输出电压经过变压器TB101的第二绕组和二极管DB8，维持PWM控制器UB1正常工作。通过上述的转换电路，采用低成本的普通PWM控制器，通过二极管DB9使控制器经若干个交流电压输入周期后，PWM控制器的VCC引脚电压能达到最小启动电压，有效解决了控制器难以启动的问题。

优选的，本发明实施例中采用的是普通市电为电源信号输入的DC-DC PWM控制器，其启动电压为17V以上；使得转换电路的通用性强，便于以低成本的方式实现了漏电隔离。

如图4所示，所述DC-DC转换模块还包括：电容CB6、CB7、CB9-CB13，滤波电容EB1，电阻RB2-RB5、RB8-RB13、RB15、RB18、RB25，二极管DB5，封装的并联二极管DB7，MOS耗尽型场效应管QB1，光敏三极管PCB1B。其中，变压器TB101的第一绕组(图4中的1、3绕组)的初级线圈一端、CB6一端、CB7一端、RB2一端均连接整流模块的Vbridge输出端，CB7另一端连接RB5一端、DB5负极，RB2另一端连接RB5另一端，EB1并联在CB6两端，RB3并联在RB2两端，RB4并联在RB5两端，DB5正极、CB9一端均连接变压器TB101的第一绕组的初级线圈另一端。QB1漏极连接DB5正极，QB1栅极连接RB11一端、RB8一端、DB7正极；RB11另一端、RB15一端、RB25一端均连接QB1源极；QB1源极还通过RB19连接整流模块的第一电压输出端SGND。PWM控制器UB1的COMP引脚连接CB11一端、PCB1B漏极，UB1的OTP引脚连接RB18一端，UB1的GND引脚、CB11另一端、PCB1B源极、RB18另一端均连接整流模块的SGND输出端；UB1的OUT引脚连接RB8另一端、RB13一端，RB13另一端连接DB7负极；UB1的VCC引脚通过RB9连接DB9负极，DB9正极连接L-1端；UB1的VCC引脚还连接CB13一端、EB2正极；UB1的CS引脚连接CB12一端、RB15另一端，CB12另一端、CB13另一端、EB2负极均连接整流模块的SGND输出端。变压器TB101的第二绕组(图4中的5、6绕组)的初级线圈一端连接RB10一端，RB10另一端连接RB12一端、DB8正极，RB12另一端连接CB10一端，DB8负极、CB10另一端均连接EB2正极。

优选的，本发明实施例中混合信号中的直流电源信号的电压值为18-42V，所述混合信号中的交流电源信号的电压有效值为18V-28V。即通过本发明实施例的上述电路，既可通过RF信号线给电视驱动系统既可供18-42V的直流电源信号，又可以采用18V-28V的交流电源信号供电。

如图4，输入交流市电时，PWM控制器UB1的上电启动的电路是VCC引脚接到输入整流之前的L-1位置，对于连接到VCC引脚的滤波电容EB2(容量为10uF)来说，交流火线在正半周电压时，通过二极管DB9对EB2充电，当火线是负半周的电压时，通过接入的二极管DB9可防止EB2放电。所以EB2上的电压能够达到17V以上，以使PWM控制器UB1启动。UB1启动后就由变压器TB101的5、6绕组(见图4所示)，通过二极管DB8接入的整流后的电源信号供给UB1后继的VCC引脚电流，使其正常工作。对于最低为18V交流输入的医院电视来说，其启动时充电电流太小，一次的火线输入的正半周充电时间不足以使UB1充电到17V以上启动工作。若没有二极管DB9，多次的正半周的充电也会随着多次的负半周放电，UB1的VCC电压永远无法达到17V以上。

由于高频头的地与输入的交流电源信号的地是同一个地，所以DC-DC转换的初次级间不能有共模电容。因为如果存在共模电容，电感LB1将对整流桥与DC-DC转换过程中产生的共模干扰无法良好的抑制，初级电源信号的共模干扰就会通过共模电容流到次级电源信号的地，再流到高频头地，这个地也是RF信号的地，从而干扰到RF信号。因此如果DC-DC初次级间接上电容，RF信号频率越低其接收能力越差。

基于上述实施例的分离混合输入的RF信号和电源信号的电路，本发明还提供了一种分离混合输入的RF信号和电源信号的方法，如图5所示，该方法包括：

步骤S11，接收输入的混合信号，该混合信号包括RF信号和直流/交流电源信号；本发明实施例中，所述混合信号中的直流电源信号的电压值为18-42V，所述混合信号中的交流电源信号的电压有效值为18V-28V。

步骤S12，从所述混合信号中分离得到RF信号和对应的电源信号；

步骤S13，将分离得到的RF信号输入高频头；将分离得到的电源信号先后进行整流和DC-DC转换，并对整流和DC-DC转换过程中产生的谐波信号对RF信号的反向干扰进行抑制。

通过上述分离混合输入的RF信号和电源信号的方法,可得到与电视驱动系统相适应的直流电压向电视驱动系统电路供电；同时也能通过输入高频头射频信号引脚的RF信号向电视系统提供射频信号。

优选的，在步骤S12中，可将所述混合信号分为两路，一路通过电容元件以隔断混合信号中的电源信号，得到RF信号；另一路通过电感元件以隔断混合信号中的RF信号，得到电源信号，所述电源信号为直流信号或者频率在设定范围内的交流电源信号。

在上述分离混合输入的RF信号和电源信号的电路及的方法的实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。可以理解，其中所使用的术语“第一”、“第二”等在本文中用于区分对象，但这些对象不受这些术语限制。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，不能理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种分离混合输入的RF信号和电源信号的电路，其特征在于，包括：信号分离模块、整流模块、DC-DC转换模块以及干扰抑制模块；信号分离模块的输入端连接混合信号的输入端，所述混合信号包括RF信号和直流/交流电源信号；所述信号分离模块的一输出端连接高频头，另一输出端通过干扰抑制模块连接整流模块的输入端；整流模块的输出端连接DC-DC转换模块的输入端，用DC-DC转换模块输出的电压为电视驱动系统电路供电；

所述信号分离模块，用于从所述混合信号中分离得到RF信号，将得到的RF信号输入至高频头的射频信号引脚；以及从所述混合信号中分离得到对应的电源信号；

所述整流模块，用于将输入的电源信号整流为对应的直流电压；

所述DC-DC转换模块，用于将整流得到的直流电压转换为与电视驱动系统相适应的直流电压；

所述干扰抑制模块，用于抑制整流及DC-DC转换过程中产生的谐波信号对RF信号的反向干扰。

2.根据权利要求1所述分离混合输入的RF信号和电源信号的电路，其特征在于，所述干扰抑制模块包括：磁棒绕线电感，两级级联的第一共模电感和第二共模电感，并联的第一电容和第二电容，以及第三电容、第四电容；第一共模电感的两线圈输出端分别与第二共模电感的两线圈输入端连接，第四电容短接在第一共模电感、第二共模电感之间；

磁棒绕线电感一端作为干扰抑制模块的信号输入端，磁棒绕线电感另一端连接第三电容一端、第一共模电感的第一线圈的输入端，第三电容另一端、第一共模电感的第二线圈的输入端均接地；第一电容一端连接干扰抑制模块的信号输入端，第一电容另一端与高频头的接地引脚共地；第二共模电感的两线圈输出端分别作为干扰抑制模块的两输出端；

通过调节第一共模电感、第二共模电感的电感参数和第三电容、第四电容的电容大小，抑制对应频段的谐波信号对RF信号的共模干扰；通过调节磁棒绕线电感和第一电容、第二电容的参数，抑制对应频段的谐波信号对RF信号的差模干扰。

3.根据权利要求2所述分离混合输入的RF信号和电源信号的电路，其特征在于：

所述磁棒绕线电感另一端通过保险丝连接第三电容一端、第一共模电感第一线圈的输入端。

4.根据权利要求1所述分离混合输入的RF信号和电源信号的电路，其特征在于，所述信号分离模块包括电容元件和电感元件，

所述信号分离模块将所述混合信号分为两路，一路通过所述电容元件以得到RF信号；另一路通过所述电感元件以得到电源信号，所述电源信号为直流信号或者频率在设定范围内的交流电源信号。

5.根据权利要求4所述分离混合输入的RF信号和电源信号的电路，其特征在于，所述电感元件为贴片型电感。

6.根据权利要求1所述分离混合输入的RF信号和电源信号的电路，其特征在于，所述DC-DC转换模块包括：适用于市电输入的PWM控制器，变压器，第一二极管、第二二极管和滤波电容；

PWM控制器的VCC引脚同时连接第二二极管负极、滤波电容正极、第一二极管负极，第二二极管正极连接所述干扰抑制模块的第一输出端，滤波电容负极连接所述整流模块的第一电压输出端，第一二极管正极连接变压器的第二绕组；变压器的第一绕组连接整流模块的第二电压输出端；

若所述干扰抑制模块的第一输出端输出的是交流电源信号，则在所述交流电源信号的正半周电压时，通过第二二极管对滤波电容充电，在所述交流电源信号的负半周电压时，第二二极管进入反向电压状态，以防止滤波电容放电；当检测到滤波电容上的电压达到PWM控制器的启动电压时，所述PWM控制器启动，并且在其启动之后，由整流模块的第二电压输出端的输出电压经过变压器的第二绕组和第一二极管，维持PWM控制器正常工作。

7.根据权利要求6所述分离混合输入的RF信号和电源信号的电路，其特征在于，所述PWM控制器UB1的启动电压为17V以上。

8.根据权利要求1所述分离混合输入的RF信号和电源信号的电路，其特征在于，所述混合信号中的直流电源信号的电压值为18-42V，所述混合信号中的交流电源信号的电压有效值为18V-28V。

9.一种分离混合输入的RF信号和电源信号的方法，其特征在于，包括：

接收输入的混合信号，该混合信号包括RF信号和直流/交流电源信号；

从所述混合信号中分离得到RF信号和对应的电源信号；

将分离得到的RF信号输入至高频头的射频信号引脚；将分离得到的电源信号进行整流和DC-DC转换，并对整流和DC-DC转换过程中产生的谐波信号对RF信号的反向干扰进行抑制。

10.根据权利要求9所述分离混合输入的RF信号和电源信号的方法，其特征在于，所述混合信号中的直流电源信号的电压值为18-42V，所述混合信号中的交流电源信号的电压有效值为18V-28V。