CN106488200B - 一种高频头电路及高频头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高频头电路及高频头。该高频头电路，包括依次连接的射频接收模块、射频放大模块、射频功分模块、高频滤波模块、单本振混频模块、一级中频放大模块、切换开关、二级中频放大模块和若干输出端口，其中，所述射频功分模块的低频输出端口空置，高频输出端口与所述高频滤波模块连接。该高频头电路去掉了中频功分模块，优化了PCB电路的布线，实现了四路中频信号的输出，降低了信号在传输时的损耗及相互干扰，实现了高频头单面板布线的目的，改善产品性能，提高产品Q值及降低产品材料成本及人工作业成本。

Description

一种高频头电路及高频头

技术领域

本发明涉及降频领域，尤其涉及一种高频头电路及高频头。

背景技术

卫星天线接收卫星电视的工作原理是利用卫星天线收集微弱的卫星信号，并将该卫星信号反射至装置在碟型天线焦点处的高频头（LNB）。接着，高频头将此集中信号放大，并将射频频率降至 1GHz 至 2GHz 左右的中频，然后经由电缆传送至室内的接收器或数字输出端口组，接收器将信号中所要收看的频道选定，经放大解调复原成图像及声音信号后，就输入电视而播放节目。

根据市场区域及客户需求，高频头也使用单本振双极化多输出类型产品，如圆极化(即Circular ），本振为10.75GHz；线极化（即Linear），本振为10.7GHz与11.3GHz等产品。其通常设计有两种方案：（1）由馈源导波管及两极化信号天线、三级射频放大模块、射频功分模块、滤波器模块、单本振混频模块、一级中频放大模块、中频功分模块、两颗4*2切换开关、二级中频放大模块、输出端口及供电电路；（2）由馈源导波管及两极化信号天线、三级射频放大模块、滤波模块、单本振混频模块、一级中频放大模块、中频功分模块、两颗2*2切换开关，二级中频放大模块，输出端口及供电电路。

以上两种设计结构缺陷在于；1）信号经一级中频放大器处理后，均需通过中频功分器进行信号平衡，再传送至两组切换选择开关器，期间信号传输过程存在级间损耗及信号干扰；2）信号经中频功分后，信号需经连接PIN针分支输出，即存在两块PCB组合连接，此结构增加产品材料成本及人工组装成本；3）产品经多次加工处理，相对外因引起的稳定性受影响，存在不良隐患。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种高频头电路及高频头。该高频头电路在省去中频功分模块的情况下，实现了四路中频信号的输出，其信号传输连接端点减少，降低了信号在传输时的损耗及相互干扰；优化了PCB电路的布线，信号输出端配置的交叉端点减少，降低了信号相互间的干扰；实现了高频头单面板布线的目的，改善产品性能，提高产品Q值及降低产品材料成本及人工作业成本。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种高频头电路，包括依次连接的射频接收模块、射频放大模块、射频功分模块、高频滤波模块、单本振混频模块、一级中频放大模块、切换开关、二级中频放大模块和若干输出端口，其中，所述射频功分模块的低频输出端口空置，高频输出端口与所述高频滤波模块连接。

进一步地，所述切换开关为LAPIS Semiconductor公司生产的4*4切换开关，型号ML7045。

进一步地，所述一级中频放大模块的输出端接入所述4*4切换开关的默认低电平输入端。

进一步地，将所述4*4切换开关中的非默认低电平输入端空置。

进一步地，所述高频滤波模块中的带通滤波器的前端及第三阶N型滤波槽设置有若干微带线平面二阶谐波器和/或若干微带线平衡线。

进一步地，所述高频滤波模块的镜像抑制频宽为11.7GHz~12.75GHz，所述单本振混频模块输出的本振频率为10.75GHz。

进一步地，所述高频滤波模块的镜像抑制频宽为11.7GHz~12.7GHz，所述单本振混频模块输出的本振频率为10.7GHz。

进一步地，所述高频滤波模块的镜像抑制频宽为12.25GHz~12.75GHz，所述单本振混频模块输出的本振频率为11.3GHz。

一种高频头，使用了上述的电路，所述电路设置在同一块PCB板上。

本发明具有如下有益效果：

（1）所述功分模块的低频输出端口空置，仅保留功分后射频信号的高频波段，实现高频头电路的单本振设计，其两个带通滤波器的本振振腔的尺寸相同，达到将两个带通滤波器的本振振腔设置在同一块PCB板中的目的，既可以简化高频头电路的设计，改善高频头的性能，提高其Q值，也可以节省高频头的材料成本和人工成本；

（2）去掉中频功分模块，使用一个4*4切换开关，实现四输出的目的，简化了线路布局，降低了将两个带通滤波器的本振振腔设置在同一块PCB板的难度，减少信号在功分中衰减或离散，以及减弱为设置多个切换开关而导致的信号间的相互干扰，有效提高产品中频信号的输出利用率，而且可以简化高频头的电路，可以优化PCB的线路布局，提高PCB的利用率，使PCB更小，达到节省成本的目的，也减少了线路之间的交叉端点，从而使中频信号更好的传送，提升产品的输出效应，降低杂散干扰；

（3）微带线平面二阶谐波器和微带线平衡线可以调整两极化射频输出信号平衡传送，减小单端信号传送损耗及整个信号通频带输出波形的平坦度，防止当射频信号输入高频滤波模块时，发生射频信号的单端失衡损耗情况；

（4）本高频头电路适用于多种单本振高频头，本振为10.75GHZ的圆极化通频带是包含本振为10.7GHZ的线极化通频带的，即按此电路设计的PCB板同时适用于这两种高频头，而无需更换PCB上的电子元件；本振为11.3GHz的线性高频头时，则需要将带通滤波器重新仿真，将其镜像抑制频宽修改为12.25GHz~12.75GHz，并接入射频功分模块的高频输出端即可，达到匹配市场不同区域客户的需求目的；

（5）供电电路采用复合二极管可以简化供电电路的布线，供电线路与中频输出线路的交叉点明显减少，从而实现PCB板布局时，输出端口的中频信号输出线路与供电电路有效隔离，提高产品本身信号的抗干扰能力及稳定性，以及减小线路的面积，简化线路设计。

附图说明

图1为本发明提供的高频头电路的原理框图；

图2为本发明提供的高频头电路的电路图；

图3为本发明提供的高频头电路的射频接收模块、射频放大模块和功分模块的局部电路图；

图4为本发明提供的高频头电路的高频滤波模块、单本振混频模块和一级中频放大模块的局部电路图；

图5为本发明提供的高频头电路的切换开关、二级中频放大模块、供电电路和若干输出端口的局部电路图；

图6为本发明提供的高频头电路的高频滤波模块的局部放大电路图；

图7为本发明提供的高频头电路的供电电路的复合二极管的局部放大图；

图8为本发明提供的高频头电路的切换开关的局部放大电路图；

图9为本发明提供的高频头的背面图；

图10为本发明提供的高频头的正面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1

如图1-5所示，一种高频头电路，包括依次连接的射频接收模块1、射频放大模块2、射频功分模块3、高频滤波模块4、单本振混频模块5、一级中频放大模块6、切换开关7、二级中频放大模块8和若干输出端口9。

所述射频接收模块1包括水平极化天线11和垂直极化天线12，分别用于接收空间水平和垂直方向上的ku波段射频信号，ku波段频率为10.7~12.75GHz；

所述射频放大模块2包括用于放大水平极化信号的由第一放大器、第二放大器和第三放大器组成三级放大器21，和用于放大垂直极化信号的由第四放大器、第五放大器和第六放大器组成的三级放大器22，将接收到的ku波段射频信号放大；

所述射频功分模块3包括水平极化信号的第一功分器31和垂直极化信号的第二功分器32，用于将放大后的ku波段射频信号分成低频波段（10.7GHz~11.7GHz）和高频波段（11.7GHz~12.75GHz）；

所述高频滤波模块4包括水平极化信号的第一带通滤波器41和垂直极化信号的第二带通滤波器42，用于将高频波段（11.7GHz~12.75GHz）之外的杂波滤除；

所述单本振混频模块5包括水平极化信号的第一混频器51、垂直极化信号的第二混频器52和单本振谐振电路53，所述单本振谐振电路53产生的本振频率通过第三功分器54等分后分别传送至所述第一混频器51和第二的混频器52，高频波段经混频后，输出两路中频信号；

所述一级中频放大模块6包括分别用于放大经混频后产生的两路中频信号的第七放大器61和第八放大器62；

所述切换开关7为4*4切换开关7，用于对两路中频信号的切换进行控制，并输出四路中频信号；

所述二级中频放大模块8包括分别用于放大切换开关7输出的四路中频信号的第九放大器81、第十放大器82、第十一放大器83和第十二放大器84；

所述若干输出端口9包括第一输出端口91、第二输出端口92、第三输出端口93和第四输出端口94。

其中，所述射频功分模块3的低频输出端口空置，高频输出端口与所述高频滤波模块4连接，即所述第一功分器31和第二功分器32的低频输出端口均空置，高频输出端口分别连接至第一带通滤波器41和第二带通滤波器42。

本发明的技术方案通过将所述第一功分器31和第二功分器31的低频输出端口空置（呈高阻态），仅保留功分后射频信号的高频波段，实现高频头电路的单本振设计，由于两路射频信号均为高频波段，其本振振腔的尺寸相同，在此情况下，可以实现将两个带通滤波器的本振振腔设置在同一块PCB板中的目的，既可以简化高频头电路的设计，改善高频头的性能，提高其Q值，也可以节省高频头的材料成本和人工成本。

如图8所示，所述切换开关7为LAPIS Semiconductor公司生产的4*4切换开关7，型号ML7045，所述一级中频放大模块6的输出端接入所述4*4切换开关7的默认低电平输入端，即所述第七放大器和第八放大器的输出端分别接入所述4*4切换开关7的默认低电平输入端。

将所述第七放大器61和第八放大器62的输出端分别接入所述4*4切换开关7的默认低电平输入端，所述中频信号能够在开关芯片内被等分处理，形成四路中频信号，并被传送至4*4切换开关7内，在去掉了中频功分模块的情况下，实现四输出的目的，在水平极化信号和垂直极化信号的带通滤波器的本振振腔尺寸相同的基础上，进一步优化了线路布局，简化高频头的电路，减少将两个带通滤波器的本振振腔设置在同一块PCB板后的信号交叉端点，提高其输出隔离度，改善产品效果，而且减少信号在功分中衰减或离散，以及多个切换开关而导致的信号间的相互干扰，有效提高产品的中频信号的输出利用率，优化PCB的线路布局，提高PCB的利用率，使PCB更小，达到节省成本的目的，从而使中频信号更好的传送，提升产品的输出效应，降低杂散干扰。

所述4*4切换开关7中的非默认低电平输入端空置，具体为：将所述4*4切换开关7中的芯片配片22KHz电路产生器中的C56、C57、C71和C76四颗1nF电容空置，即在控制芯片阻态值始终默认在低阻态（即0KHz）情况下，其内部仅由四组极化切换电阻R29和R30、R31和R32、R37和R38、R39和R40构成水平/垂直之间极化的切换，实现无频率阻态切换（即无22KHz信号）。

其作用是芯片用于匹配并实现水平极化与垂直极化之间的电压切换，同时，也是低阻态（0KHz）与高阻态（22kHz）之间的切换电路。

作为本发明技术方案的进一步优化，在匹配谐振频率时，相同尺寸振腔的情况下，用高本振频率替代原振腔内的匹配电路及石英晶体，即在保证输出射频信号所需频宽及幅值稳定的情况下，可实现单本振单面板的优化效果。

如图6所示，所述高频滤波模块4中的带通滤波器的前端及第三阶N型滤波槽设置有若干微带线平面二阶谐波器和/或若干微带线平衡线，即所述第一带通滤波器和第二带通滤波器分别在其前端及第三阶N型滤波槽设置有若干微带线平面二阶谐波器和/或若干微带线平衡线。

具体为：所述第一带通滤波器41有PAD1、PAD2、PAD3和PAD4，其尺寸分别为：0.54mm*0.66mm、2.23mm*1.02mm、0.94mm*1.02mm和1.27mm*0.82mm ，第二带通滤波器42有PAD1、PAD2和PAD3，其尺寸分别为：0.94mm*0.94mm、1.14*1.02mm和1.27mm*1.02。

微带线平面二阶谐波器和微带线平衡线的主要作用是调整两极化射频输出信号平衡传送，减小单端信号传送损耗及整个信号通频带输出波形的平坦度，防止当射频信号输入第一带通滤波器41和第二带通滤波器42时，发生射频信号的单端失衡损耗情况。

本发明的技术方案适用于多种单本振高频头，如：所述高频滤波模块4的镜像抑制频宽为11.7GHz~12.75GHz，所述单本振混频模块5输出的本振频率为10.75GHz的圆极化高频头，其最终输出的四路中频信号分别为水平极化的0.75GHz和2GHz、垂直极化的0.75GHz和2GHz；或者，所述高频滤波模块4的镜像抑制频宽为11.7GHz~12.7GHz，所述单本振混频模块5输出的本振频率为10.7GHz的线极化高频头，其最终输出的四路中频信号分别为水平极化的1GHz和2GHz、垂直极化的1GHz和2GHz；所述高频滤波模块4的镜像抑制频宽为12.25GHz~12.75GHz，所述单本振混频模块5输出的本振频率为11.3GHz的线极化高频头，其最终输出的四路中频信号分别为水平极化的0.95GHz和1.45GHz、垂直极化的0.95GHz和1.45GHz。

其中，本振为10.75GHZ的圆极化通频带是包含本振为10.7GHZ的线极化通频带的，即按此电路设计的PCB板同时适用于这两种高频头，而无需更换PCB上的电子元件，两种高频头的差异点在于：PCB前端的馈源波导管内，圆极化波导传送存在左旋及右旋极化区分，馈源导波管内需外加极化介质传导片，对信号进行区分传导；而线极化波导是由线性传导，馈源导波管直接接收信号并传送至极化天线即可。

而在实现本振11.3GHz的线性高频头时，则需要将带通滤波器重新仿真，将其镜像抑制频宽修改为12.25GHz~12.75GHz，并接入射频功分模块3的高频输出端即可。

如图5和8所示，本发明的技术方案中，还在所述若干输出端口9和切换开关7之间设置有供电电路10，用于为整个高频头供电，每个输出端口均连接有一个稳压块，每两个稳压块连接至一个复合二极管，所述复合二极管并联后与切换开关7连接。

在现有技术中，为防止稳压块向PCB的各前端元件输出的工作电压反向回窜，每个稳压块均连接有一个单向二极管，任何单路信号经稳压块输出均需匹配单向二极管来向各级芯片及放大器供电；当四路信号稳压块分别配置单向二极管时,高频电路线路布局占用面积大，材料成本高；因整体工作电路布局存在共用性元器件,故四路电压经稳压块输出工作电压时，采用类似分离方式布线，各端供电线路与中频信号输出线路存在多路交叉，在中频信号线路与元件工作供电线路交叉时，虽然有放置电容或电阻进行跳置及滤波，但供电线路上附带的低频电流干扰信号，同样会对中频输出信号产线强烈干扰，如：产生相应寄生电容、寄生电感之类的杂波效应。

本发明在电压经稳压块稳压输出后，复合二极管105所组成的电压连接线路输入端口由原本的四路变成两路，供电线路与中频输出线路的交叉点明显减少，从而实现PCB板布局时，输出端口的中频信号输出线路与供电电路有效隔离，提高产品本身信号的抗干扰能力及稳定性，以及减小线路的面积，简化线路设计。

实施例2

如图9和10，一种高频头，包括波导管202、分别与所述波导管202两端连接的波导口201和承载板205，所述承载板205上设置有PCB 203，所述PCB 203上设有实施例1中所述的高频头电路，所述承载板205上设有若干接线孔204。

传统的高频头中，一般在承载板205的两面（正面和背面）均设有PCB，用于高频头电路的布线，在使用了实施例1中经过优化的电路后，只需要一块PCB 203（承载板205背面）即可完成整个高频头电路的布线，极大地节省了材料成本和人工成本，而且输出的中频信号更加稳定，无杂讯干扰。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高频头电路，其特征在于，包括依次连接的射频接收模块、射频放大模块、射频功分模块、高频滤波模块、单本振混频模块、一级中频放大模块、切换开关、二级中频放大模块和若干输出端口，其中，所述射频功分模块的低频输出端口空置，高频输出端口与所述高频滤波模块连接；所述切换开关为LAPIS Semiconductor公司生产的4*4切换开关，型号ML7045；所述一级中频放大模块的输出端输出两路中频信号，分别接入所述4*4切换开关的默认低电平输入端，所述4*4切换开关的输出端输出四路中频信号；所述4*4切换开关中的非默认低电平输入端空置，将所述4*4切换开关中的芯片配片22KHz电路产生器中的四颗电容空置，在控制芯片阻态值始终默认在低阻态情况下，其内部仅由四组极化切换电阻构成水平/垂直之间极化的切换；其中，

所述单本振混频模块包括单本振谐振电路、功分器和混频器，所述单本振谐振电路产生的本振频率通过所述功分器等分后传送给所述混频器，所述高频滤波模块与混频器连接，所述混频器输出两路中频信号。

2.根据权利要求1所述的高频头电路，其特征在于，所述高频滤波模块中的带通滤波器的前端及第三阶N型滤波槽设置有若干微带线平面二阶谐波器和/或若干微带线平衡线。

3.根据权利要求1所述的高频头电路，其特征在于，所述高频滤波模块的镜像抑制频宽为11.7GHz~12.75GHz，所述单本振混频模块输出的本振频率为10.75GHz。

4.根据权利要求1所述的高频头电路，其特征在于，所述高频滤波模块的镜像抑制频宽为11.7GHz~12.7GHz，所述单本振混频模块输出的本振频率为10.7GHz。

5.根据权利要求1所述的高频头电路，其特征在于，所述高频滤波模块的镜像抑制频宽为12.25GHz~12.75GHz，所述单本振混频模块输出的本振频率为11.3GHz。

6.根据权利要求1所述的高频头电路，其特征在于，所述若干输出端口和切换开关之间设置有供电电路，每个输出端口均连接有一个稳压块，每两个稳压块连接至一个复合二极管，所述复合二极管并联后与切换开关连接。

7.一种高频头，其特征在于，使用了权利要求1-6中任一所述的高频头电路，所述高频头电路设置在同一块PCB板上。