CN111683214A - 单本振降频电路和降频器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单本振降频电路和降频器，包括极化天线；多级级联放大电路，第一级放大电路与极化天线连接；多级射频窄带滤波器，射频窄带滤波器的与级联放大电路间隔连接；锁相环集成电路，与最后一级射频窄带滤波器连接；介质滤波器，与锁相环集成电路连接；输出滤波电路，与介质滤波器连接，输出滤波电路连接有对外接口。多级级联放大电路可以增强射频信号的接收，多级射频窄带滤波器在射频信号的传输过程中可以有效地将3.4GHz～3.7GHz波段的信号进行抑制，从而实现抗干扰，射频信号经过锁相环集成电路处理后，进入介质滤波器，可以将异频信号进行抑制，并通过输出滤波电路进一步滤除干扰信号，得到高窄频的中频带宽，有利于提高降频器的抗干扰能力。

Description

单本振降频电路和降频器

技术领域

本发明涉及卫星通讯技术领域，特别涉及一种单本振降频电路和降频器。

背景技术

卫星电视经历了半个世纪的发展和普及，现已覆盖全球。随着卫星网络技术的不断发展，越来越多的设备需要不同频率的卫星信号的支持，导致越来越多的信号相互辐射干扰。此外，近年来新兴的5G技术，其信号频段与卫星电视C波段的接收频段部分重叠(3.4GHz～3.7GHz)，对市面上C波段降频器造成极大的辐射干扰，导致卫星电视的部分节目无法接收。此外，随着安全意识的不断提高，用户端在设计时需要避免产品因高压或大电流引发事故。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种单本振降频电路和降频器，能够提高降频器的抗干扰能力。

第一方面，根据本发明实施例的单本振降频电路，包括极化天线；多级级联放大电路，第一级所述级联放大电路的输入端与所述极化天线连接；多级射频窄带滤波器，所述射频窄带滤波器与所述级联放大电路间隔连接；锁相环集成电路，输入端与最后一级所述射频窄带滤波器连接；介质滤波器，输入端与所述锁相环集成电路的输出端连接；输出滤波电路，输入端与所述介质滤波器的输出端连接，所述输出滤波电路的输出端连接有对外接口。

根据本发明的一些实施例，所述级联放大电路和所述射频窄带滤波器的数量均为3级。

根据本发明的一些实施例，所述极化天线与第一级所述级联放大电路之间连接有第一射频微带传输线。

根据本发明的一些实施例，单本振降频电路还包括信号源电路，所述信号源电路至少与第一级所述级联放大电路连接。

根据本发明的一些实施例，所述级联放大电路包括第一至第三放大管，每个放大管均具有控制端、接地端和输出端，所述射频窄带滤波器包括第一至第三微带滤波器；

第一放大管的控制端连接有第一射频微带传输线，并通过所述第一射频微带传输线与所述极化天线连接，所述第一放大管的控制端还连接有第一分压滤波电路，并通过所述第一分压滤波电路与所述信号源电路的输出端G1连接，所述第一放大管的接地端接地，所述第一放大管的输出端与所述信号源电路的输出端D1连接，所述信号源电路的输出端D1还连接有电容C5，并通过所述电容C5接地，所述第一放大管的输出端还连接有电容C1，并通过所述电容C1与第一微带滤波器的输入端连接，所述第一微带滤波器的输出端与第二放大管的控制端连接；

所述第二放大管的控制端还连接有第二分压滤波电路，并通过所述第二分压滤波电路与所述信号源电路的输出端G2连接，所述第二放大管的接地端接地，所述第二放大管的输出端与所述信号源电路的输出端D2连接，所述信号源电路的输出端D2还连接有电容C9，并通过所述电容C9接地，所述第二放大管的输出端还连接有电容C6，并通过所述电容C6与第二微带滤波器的输入端连接，所述第二微带滤波器的输出端连接有电容C2，并通过所述电容C2与第三放大管的控制端连接；

所述第三放大管的控制端连接有第三分压滤波电路，并通过所述第三分压滤波电路与工作电源连接，所述第三放大管的接地端接地，所述第三放大管的输出端连接有第一滤波电路，并通过所述第一滤波电路与所述工作电源连接，所述第三放大管的输出端还连接有电容C7，并通过所述电容C7与第三微带滤波器的输入端连接，所述第三微带滤波器的输出端与所述锁相环集成电路的输入端连接。

根据本发明的一些实施例，所述第一分压滤波电路和/或所述第二分压滤波电路包括第一微带电感线、分压电阻和滤波电容，所述第一微带电感线的第一端与相应的放大管连接，所述第一微带电感线的第二端与所述分压电阻连接，并通过所述分压电阻与所述信号源电路连接，所述滤波电容的第一端与所述分压电阻的其中一端连接，所述滤波电容的第二端接地。

根据本发明的一些实施例，所述输出滤波电路包括多个输出滤波电容和多个第二微带电感线，多个所述输出滤波电容和多个所述第二微带电感线组成LC滤波电路。

根据本发明的一些实施例，单本振降频电路还包括稳压电路，所述稳压电路的输入端与所述对外接口连接，所述稳压电路的输出端用于提供工作电源，所述稳压电路的输入端还连接有过压保护电路。

第二方面，根据本发明实施例的降频器，包括工字型的窄带滤波壳体和上述的单本振降频电路，所述单本振降频电路安装在所述窄带滤波壳体内。

根据本发明实施例的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：

多级级联放大电路可以增强射频信号的接收，多级射频窄带滤波器在射频信号的传输过程中可以有效地将3.4GHz～3.7GHz波段的信号进行抑制，从而实现抗干扰，射频信号经过锁相环集成电路处理后，进入介质滤波器，可以进一步将异频信号进行抑制，并通过输出滤波电路进一步滤除干扰信号，得到高窄频的中频带宽，有利于提高降频器的抗干扰能力。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的单本振降频电路的电路原理框图；

图2为本发明实施例的单本振降频电路的电路原理图；

图3为本发明实施例的降频器的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二、第三只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本实施例公开了一种单本振降频电路，包括极化天线100、多级级联放大电路200、多级射频窄带滤波器300、锁相环集成电路400、介质滤波器500和输出滤波电路600，第一级级联放大电路200的输入端与极化天线100连接，射频窄带滤波器300与级联放大电路200间隔连接，锁相环集成电路400的输入端与最后一级射频窄带滤波器300连接，介质滤波器500的输入端与锁相环集成电路400的输出端连接，输出滤波电路600的输入端与介质滤波器500的输出端连接，输出滤波电路600的输出端连接有对外接口610。

本实施例中，在每一级级联放大电路200后连接一级射频窄带滤波器300，可以对频段为3.4GHz～3.7GHz的带外信号进行有效抑制，其中，在第一级级联放大电路200后连接一级射频窄带滤波器300，可以在带外信号最弱的情况下进行抑制，有利于提高抑制效果，本实施例的射频窄带滤波器300采用梳状式窄带异频抑制微带滤波器，可通过线路布线的方式实现，无需额外的电路器件，有利于降低生产成本。射频信号经过锁相环集成电路400处理后，进入介质滤波器500，可以进一步将异频信号进行抑制，并通过输出滤波电路600进一步滤除干扰信号，得到高窄频的中频带宽，有利于提高降频器的抗干扰能力。

在一些实施例中，级联放大电路200的数量为3级或4级，射频窄带滤波滤波器的数量为3级，在本实施例中，级联放大电路200和射频窄带滤波器300的数量均为3级，可以满足异频信号的抑制和放大需求，还可以节约电路成本。

请参照图2，极化天线100与第一级级联放大电路200之间连接有第一射频微带传输线101，第一射频微带传输线101通过线路布线的方式实现，无需额外的电路器件，可以在一定程度上对干扰信号进行抑制，有利于提高电路的抗干扰能力。

在一些实施例中，级联放大电路200的驱动信号由锁相环集成电路400提供，或采用由离散器件组成的负压产生电路提供，而本实施例中，请参照图2，单本振降频电路还包括信号源电路700，信号源电路700至少与第一级级联放大电路200连接。信号源电路700包括芯片U1，与由离散器件组成的负压产生电路相比，本实施例的芯片U1集成度更高，且输出的电压更稳定，可以为级联放大电路200提供更加稳定的偏压信号。

级联放大电路200包括第一至第三放大管，每个放大管均具有控制端、接地端和输出端，射频窄带滤波器300包括第一至第三微带滤波器，其中，第一放大管210采用MOS管Q1，第二放大管220采用MOS管Q2，第三放大管230采用三极管Q3，MOS管Q1、MOS管Q2和三极管Q3均为低噪声放大器件，有利于提高信号放大的稳定性。需要说明的是，放大管的控制端相当于MOS管的栅极或三极管的基极，放大管的接地端相当于MOS管的源极或三极管的发射极，放大管的输出端相当于MOS管的漏极或三极管的集电极。

第一放大管210的控制端连接有第一射频微带传输线101，并通过第一射频微带传输线101与极化天线100连接，第一放大管210的控制端还连接有第一分压滤波电路，并通过第一分压滤波电路与信号源电路700的输出端G1连接，第一放大管210的接地端接地，第一放大管210的输出端与信号源电路700的输出端D1连接，信号源电路700的输出端D1还连接有电容C5，并通过电容C5接地，第一放大管210的输出端还连接有电容C1，并通过电容C1与第一微带滤波器310的输入端连接，第一微带滤波器310的输出端与第二放大管220的控制端连接；

第二放大管220的控制端还连接有第二分压滤波电路，并通过第二分压滤波电路与信号源电路700的输出端G2连接，第二放大管220的接地端接地，第二放大管220的输出端与信号源电路700的输出端D2连接，信号源电路700的输出端D2还连接有电容C9，并通过电容C9接地，第二放大管220的输出端还连接有电容C6，并通过电容C6与第二微带滤波器320的输入端连接，第二微带滤波器320的输出端连接有电容C2，并通过电容C2与第三放大管230的控制端连接；

第三放大管230的控制端连接有第三分压滤波电路，并通过第三分压滤波电路与工作电源连接，第三放大管230的接地端接地，第三放大管230的输出端连接有第一滤波电路，并通过第一滤波电路与工作电源连接，第三放大管230的输出端还连接有电容C7，并通过电容C7与第三微带滤波器330的输入端连接，第三微带滤波器330的输出端与锁相环集成电路400的输入端连接。其中，第三分压滤波电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C12，第一滤波电路包括微带电感线L13和电容C11。

第一分压滤波电路和/或第二分压滤波电路包括第一微带电感线、分压电阻和滤波电容，第一微带电感线的第一端与相应的放大管连接，第一微带电感线的第二端与分压电阻连接，并通过分压电阻与信号源电路700连接，滤波电容的第一端与分压电阻的其中一端连接，滤波电容的第二端接地。第一微带电感线为通过线路布线的方式在线路板上形成小感量的微带电感，与贴片电感相比，微带电感具有更好的滤波效果。具体的，请参照图2，第一分压滤波电路包括微带电感线L11、电阻R2和电容C8，第二分压滤波电路包括微带电感线L12、电阻R3和电容C10。

请继续参照图2，锁相环集成电路400包括锁相环芯片IC2以及与锁相环芯片IC2连接晶振SMD1，锁相环芯片IC2的集成度高、外围电路少，有利于减少电路的面积，实现产品的小型化。射频信号经过锁相环集成电路400处理后传送到介质滤波器500，介质滤波器500采用窄频陶瓷介质低通滤波器L1，可以对异频信号进行抑制。

输出滤波电路600包括多个输出滤波电容和多个第二微带电感线，多个输出滤波电容和多个第二微带电感线组成LC滤波电路，其中输出滤波电容包括电容C16、电容C17、电容C18和电容C19，第二微带电感线包括微带电感线L14、微带电感线L15和电感线L16。

请参照图1和图2，单本振降频电路还包括稳压电路800，稳压电路800包括稳压芯片IC1，稳压电路800的输入端与对外接口610连接，稳压电路800的输出端用于提供工作电源，稳压电路800的输入端还连接有过压保护电路810，具体的，过压保护电路810采用瞬态抑制二极管D2。当对外接口610输入强电压脉冲时，瞬态抑制二极管D2可以对稳压电路800进行有效保护，且瞬态抑制二极管具有响应速度快和性价比高的优点。

请参照图3，本发明实施例还公开一种降频器，包括工字型的窄带滤波壳体900和上述的单本振降频电路，单本振降频电路安装在窄带滤波壳体900内。

本实施例的工作原理如下：

请参照图1至3，频段为3.4GHz～4.2GHz的卫星电视信号通过工字型的窄带滤波壳体900对频段为3.4GHz～3.7GHz的异频信号进行初步滤除后，通过极化天线100进行接收，极化天线100的极化模式可以根据用户的选择而设定为垂直极化或水平极化，极化天线100接收的射频信号通过第一射频微带传输线101传送到MOS管Q1，MOS管Q1对射频信号进行低噪声放大，其中MOS管Q1的栅漏电压V_GS由芯片U1的第3引脚输出、经过电容C8滤波以及电阻R2分压后提供，MOS管Q1的漏极电压由芯片U1的第4引脚输出、经过电容C5滤波后提供。经过MOS管Q1的第一级低噪声放大后，射频信号经电容C1耦合至第一微带滤波器310，用以将射频信号中3.4GHz～3.7GHz频段的信号进行抑制滤除，然后通过MOS管Q2对射频信号进行第二次放大，放大后的信号经过电容C6耦合至第二微带滤波器320，对带外信号进一步抑制。接着，信号经过三极管Q3进行放大、第三微带滤波器330进行抑制后传输到锁相环集成电路400，锁相环集成电路400对信号进行鉴相、振荡和运算放大等处理后，得到频段为950MHz～1450MHz的带宽信号，并通过电容C19耦合至窄频陶瓷介质低通滤波器L1。为了更进一步确保信号特性的稳定和一致性，以及防止电源或外接设备的杂波干扰，信号输出经过窄频陶瓷介质低通滤波器L1对频段在1450MHz以后的信号进行抑制，并经过输出滤波电路600将杂波进行抑制滤除。稳压芯片IC1为电路提供稳定的工作电压，瞬态抑制二极管D1对稳压芯片IC1进行保护，避免强电压脉冲对电路造成损伤。

多级级联放大电路200可以增强射频信号的接收，多级射频窄带滤波器300在射频信号的传输过程中可以有效地将3.4GHz～3.7GHz波段的信号进行抑制，从而实现抗干扰，射频信号经过锁相环集成电路400处理后，进入介质滤波器500，可以进一步将异频信号进行抑制，并通过输出滤波电路600进一步滤除干扰信号，得到高窄频的中频带宽，有利于提高降频器的抗干扰能力。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种单本振降频电路，其特征在于，包括：

极化天线(100)；

多级级联放大电路(200)，第一级所述级联放大电路(200)的输入端与所述极化天线(100)连接；

多级射频窄带滤波器(300)，所述射频窄带滤波器(300)与所述级联放大电路(200)间隔连接；

锁相环集成电路(400)，输入端与最后一级所述射频窄带滤波器(300)连接；

介质滤波器(500)，输入端与所述锁相环集成电路(400)的输出端连接；

输出滤波电路(600)，输入端与所述介质滤波器(500)的输出端连接，所述输出滤波电路(600)的输出端连接有对外接口(610)。

2.根据权利要求1所述的单本振降频电路，其特征在于，所述级联放大电路(200)和所述射频窄带滤波器(300)的数量均为3级。

3.根据权利要求1或2所述的单本振降频电路，其特征在于，所述极化天线(100)与第一级所述级联放大电路(200)之间连接有第一射频微带传输线(101)。

4.根据权利要求1所述的单本振降频电路，其特征在于，还包括信号源电路(700)，所述信号源电路(700)至少与第一级所述级联放大电路(200)连接。

5.根据权利要求4所述的单本振降频电路，其特征在于，所述级联放大电路(200)包括第一至第三放大管，每个放大管均具有控制端、接地端和输出端，所述射频窄带滤波器(300)包括第一至第三微带滤波器；

第一放大管(210)的控制端连接有第一射频微带传输线(101)，并通过所述第一射频微带传输线(101)与所述极化天线(100)连接，所述第一放大管(210)的控制端还连接有第一分压滤波电路，并通过所述第一分压滤波电路与所述信号源电路(700)的输出端G1连接，所述第一放大管(210)的接地端接地，所述第一放大管(210)的输出端与所述信号源电路(700)的输出端D1连接，所述信号源电路(700)的输出端D1还连接有电容C5，并通过所述电容C5接地，所述第一放大管(210)的输出端还连接有电容C1，并通过所述电容C1与第一微带滤波器(310)的输入端连接，所述第一微带滤波器(310)的输出端与第二放大管(220)的控制端连接；

所述第二放大管(220)的控制端还连接有第二分压滤波电路，并通过所述第二分压滤波电路与所述信号源电路(700)的输出端G2连接，所述第二放大管(220)的接地端接地，所述第二放大管(220)的输出端与所述信号源电路(700)的输出端D2连接，所述信号源电路(700)的输出端D2还连接有电容C9，并通过所述电容C9接地，所述第二放大管(220)的输出端还连接有电容C6，并通过所述电容C6与第二微带滤波器(320)的输入端连接，所述第二微带滤波器(320)的输出端连接有电容C2，并通过所述电容C2与第三放大管(230)的控制端连接；

所述第三放大管(230)的控制端连接有第三分压滤波电路，并通过所述第三分压滤波电路与工作电源连接，所述第三放大管(230)的接地端接地，所述第三放大管(230)的输出端连接有第一滤波电路，并通过所述第一滤波电路与所述工作电源连接，所述第三放大管(230)的输出端还连接有电容C7，并通过所述电容C7与第三微带滤波器(330)的输入端连接，所述第三微带滤波器(330)的输出端与所述锁相环集成电路(400)的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的单本振降频电路，其特征在于，所述第一分压滤波电路和/或所述第二分压滤波电路包括第一微带电感线、分压电阻和滤波电容，所述第一微带电感线的第一端与相应的放大管连接，所述第一微带电感线的第二端与所述分压电阻连接，并通过所述分压电阻与所述信号源电路(700)连接，所述滤波电容的第一端与所述分压电阻的其中一端连接，所述滤波电容的第二端接地。

7.根据权利要求1所述的单本振降频电路，其特征在于，所述输出滤波电路(600)包括多个输出滤波电容和多个第二微带电感线，多个所述输出滤波电容和多个所述第二微带电感线组成LC滤波电路。

8.根据权利要求1所述的单本振降频电路，其特征在于，还包括稳压电路(800)，所述稳压电路(800)的输入端与所述对外接口(610)连接，所述稳压电路(800)的输出端用于提供工作电源，所述稳压电路(800)的输入端还连接有过压保护电路(810)。

9.一种降频器，其特征在于，包括工字型的窄带滤波壳体(900)和权利要求1至8任意一项所述的单本振降频电路，所述单本振降频电路安装在所述窄带滤波壳体(900)内。

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