CN111711419A - C波段降频电路和降频器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种C波段降频电路和降频器，包括双工器；中频放大电路，输入端与双工器的输出端连接，输出端用于对外输出信号；结构相同的垂直极化支路和水平极化支路，均包括：极化探针，连接有第一放大电路；多级级联放大电路，与第一放大电路的输出端连接；多级射频窄带滤波器，与多级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，输出滤波电路与双工器连接。多级射频窄带滤波器可以实现抗干扰，射频信号进入介质滤波器，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，有利于提高降频器的抗干扰能力。

Description

C波段降频电路和降频器

技术领域

本发明涉及卫星通讯技术领域，特别涉及一种C波段降频电路和降频器。

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。

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C波段降频电路和降频器，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C波段降频电路，包括双工器；中频放大电路，输入端与所述双工器的输出端连接，所述中频放大电路的输出端用于对外输出信号；结构相同的垂直极化支路和水平极化支路，均包括：极化探针，连接有第一放大电路；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第一放大电路的输出端连接；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；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与所述双工器的输入端连接。

根据本发明的一些实施例，C波段降频电路还包括信号源电路，所所述信号源电路分别与所述垂直极化支路和所述水平极化支路的第一放大电路连接。

根据本发明的一些实施例，所述第一放大电路包括MOS管Q1，所述MOS管Q1的栅极通过第一射频微带传输线与所述极化探针连接，所述第一射频微带传输线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MOS管Q1的漏极连接有第一滤波电路，并通过所述第一滤波电路与所述信号源电路的输出端D1连接，所述MOS管Q1的源极接地。

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两级，所述级联放大电路包括三极管Q2和三极管Q3，所述射频窄带滤波器包括第一级微带滤波器和第二级微带滤波器；

所述三极管Q2的基极连接有电容C2，并通过所述电容C2与所述第一放大电路的输出端连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极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工作电源连接，所述三极管Q2的集电极还连接有电容C6，并通过所述电容C6与所述第一级微带滤波器连接，所述第一级微带滤波器连接有电容C4，并通过所述电容C4与所述三极管Q3的基极连接；

所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极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所述工作电源连接，所述三极管Q3的集电极还连接有电容C9，并通过所述电容C9与所述第二级微带滤波器连接，所述第二级微带滤波器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，所述第二分压滤波电路和/或所述第三分压滤波电路包括分压电阻、滤波电容和第一微带电感线，所述分压电阻的第一端与所述工作电源连接，所述分压电阻的第二端与所述第一微带电感线连接，并通过所述第一微带电感线与相应的三极管连接，所述分压电阻还与所述滤波电容连接，并通过所述滤波电容接地。

根据本发明的一些实施例，所述锁相环集成电路包括锁相环芯片以及与所述锁相环芯片连接的晶振。

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，所述双工器包括电容C27和电阻R10，所述电容C27和所述电阻R10并联后的两端分别与所述垂直极化支路和所述水平极化支路的输出滤波电路连接，所述电容C27和所述电阻R10并联后的两端还连接有电容C25，并通过所述电容C25与所述中频放大电路连接。

第二方面，根据本发明实施例的降频器，包括上述的C波段降频电路。

根据本发明的一些实施例，所述C波段降频电路连接有多个级联连接的分配器

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：

第一放大电路和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C波段降频电路的电路原理框图；

图2为本发明实施例的C波段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C波段降频电路，包括垂直极化支路100、水平极化支路200、双工器300和中频放大电路400，垂直极化支路100和水平极化支路200的结构相同，垂直极化支路100和水平极化支路200分别与双工器300的输入端连接，双工器300的输出端与中频放大电路400的输入端连接，中频放大电路400的输出端用于对外输出信号，垂直极化支路100和水平极化支路200均包括极化探针110、第一放大电路120、多级级联放大电路130、多级射频窄带滤波器140、锁相环集成电路150、介质滤波器160和输出滤波电路170，第一放大电路120的输入端与极化探针110连接，第一级级联放大电路130的输入端与第一放大电路120的输出端连接，射频窄带滤波器140与级联放大电路130间隔连接，锁相环集成电路150的输入端与最后一级射频窄带滤波器140连接，介质滤波器160的输入端与锁相环集成电路150的输出端连接，输出滤波电路170的输入端与介质滤波器160的输出端连接，输出滤波电路170的输出端与双工器300的输入端连接。

本实施例的第一放大电路120可以对输入的射频信号进行放大，为了进一步增强射频信号的接收，在第一放大电路120后级联多级级联放大电路130，级联放大电路130的数量通常为两级或三级，从而与第一放大电路120组成三级或四级的射频信号放大电路，级联放大电路130连接射频窄带滤波器140，可以对频段为3.4GHz～3.7GHz的射频信号进行有效抑制，从而达到高标准抗外干扰的效果，射频信号经过锁相环集成电路150处理后，进入介质滤波器160，可以进一步将异频信号进行抑制，并通过输出滤波电路170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，本实施例的垂直极化支路100和水平极化支路200相对独立，具有较佳的极化间隔离度，使射频信号插损最小。

在一些实施例中，第一放大电路120和多级级联放大电路130的驱动信号由锁相环集成电路150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，C波段降频电路还包括信号源电路500，信号源电路500与垂直极化支路100的第一放大电路120连接，信号源电路500还与水平极化支路200的第一放大电路120连接。信号源电路500用于为垂直极化支路100和水平极化支路200的第一放大电路120提供驱动信号。本实施例的信号源电路500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，可以为垂直极化支路100和水平极化支路200提供更加稳定的偏压信号。

由于垂直极化支路100和水平极化支路200的结构相同，下面以垂直极化支路100为了对垂直极化支路100和水平极化支路200的结构进行说明。

请参照图2，第一放大电路120包括MOS管Q1，MOS管Q1的栅极通过第一射频微带传输线101与极化探针110连接，第一射频微带传输线101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500的输出端G1连接，其中第一分压滤波电路包括电阻R2和电容C3，MOS管Q1的源极接地，MOS管Q1的漏极连接有第一滤波电路，并通过第一滤波电路与信号源电路500的输出端D1连接，其中第一滤波电路包括微带电感线L11和电容C5，微带电感线L11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。本实施例的第一放大电路120采用低噪声的MOS管，有利于提高信号接收和放大的稳定性，且第一射频微带传输线101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。

本实施例的级联放大电路130和射频窄带滤波器140的数量均为两级，级联放大电路130包括三极管Q2和三极管Q3，射频窄带滤波器140包括第一级微带滤波器141和第二级微带滤波器142；

三极管Q2的基极连接有电容C2，并通过电容C2与第一放大电路120的输出端连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接有第二分压滤波电路，并通过第二分压滤波电路与工作电源连接，其中工作电源由稳压芯片IC2提供，三极管Q2的集电极还连接有电容C6，并通过电容C6与第一级微带滤波器141连接，第一级微带滤波器141连接有电容C4，并通过电容C4与三极管Q3的基极连接；

三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极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，三极管Q3的集电极还连接有电容C9，并通过电容C9与第二级微带滤波器142连接，第二级微带滤波器142与锁相环集成电路150的输入端连接。

在一些实施例中，第二分压滤波电路和/或第三分压滤波电路包括分压电阻、滤波电容和第一微带电感线，分压电阻的第一端与工作电源连接，分压电阻的第二端与第一微带电感线连接，并通过第一微带电感线与相应的三极管连接，分压电阻还与滤波电容连接，并通过滤波电容接地。

具体的，第二分压滤波电路包括分压电阻R3、滤波电容C7和微带电感线L12，分压电阻R5的第一端与工作电源连接，分压电阻R5的第二端与微带电感线L12连接，并通过微带电感线L12与三极管Q2连接，分压电阻R5还与滤波电容C7连接，并通过滤波电容C7接地；

第三分压滤波电路包括分压电阻R6、滤波电容C10和微带电感线L13，分压电阻R6的第一端与工作电源连接，分压电阻R6的第二端与微带电感线L13连接，并通过微带电感线L13与三极管Q3连接，分压电阻R6还与滤波电容C10连接，并通过滤波电容C10接地。

锁相环集成电路150包括锁相环芯片IC1以及与锁相环芯片IC1连接的晶振SMD1，其中，垂直极化支路100的晶振频率为5.750GHz，水平极化支路200的晶振频率为5.150GHz，垂直极化支路100和水平极化支路200之间的极化间切换采用本振方式切换，即5750MHz为垂直极化、5150MHz为水平极化，无需电压进行切换，可以避免外部设备因供电不足而导致垂直极化和水平极化间切换异常。

请参照图1和图2，射频信号经过锁相环集成电路150处理后传送到介质滤波器160，介质滤波器160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。

请参照图2，输出滤波电路170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。

请继续参照图2，双工器300包括电容C27和电阻R10，电容C27和电阻R10并联后的两端分别与垂直极化支路100和水平极化支路200的输出滤波电路170连接，电容C27和电阻R10并联后的两端还连接有电容C25，并通过电容C25与中频放大电路400连接。

中频放大电路400包括芯片IC3，芯片IC3的输入端与电容C25连接，芯片IC3的输出端连接有电容C31，并通过电容C31进行信号输出。

本实施例的工作原理如下：

请参照图1和图2，对于垂直极化支路100，频段为3.4GHz～4.2GHz的卫星电视信号经垂直极化天线E1接收后，通过第一射频微带传输线101传输到MOS管Q1进行低噪声放大，其中芯片U1第2引脚输出的信号经过电容C3的滤波和电阻R2的限流后为MOS管Q1提供-0.3V至-0.45V的栅漏电压，芯片U1第1引脚输出的信号经过电容C5滤波后为MOS管Q1提供+2V的漏极电压，经过MOS管Q1放大后的信号通过电容C2耦合至三极管Q2，以进行信号放大。三极管Q2的基极电压由电阻R3和电阻R5分压后提供，三极管Q2的集电极电压由电阻R5分压后提供，电容C7和电容C8用于滤波。经三极管Q2放大后的信号由电容C6耦合至第一级微带滤波器141，用以将射频信号中3.4GHz～3.7GHz频段的信号进行抑制滤除。为了防止外界更强信号的干扰，射频信号在经过三极管Q3放大后，有电容C9耦合至第二级微带滤波器142，用以再一次将3.4GHz～3.7GHz频段的信号进行滤除，此时的带外信号抑制在-40dB以上，可以满足带外抑制能力，经过第二级微带滤波器142滤除后，得到频段为3.7GHz～4.2GHz的信号，并将该信号输入至锁相环芯片IC1，经过锁相环芯片IC1内部的鉴相、振荡和运算放大等处理后得到本振频率为5.750GHz、带宽为1550MHz～2050MHz的信号,该信号经耦合电容C15输出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进行滤波，并经过输出滤波电路170将杂波进行抑制滤除，滤波后的信号输出至双工器300，用以与水平极化信号混合，并经过芯片IC3进行中频放大后，经电容C31进行耦合输出。

水平极化支路200的工作原理与垂直极化支路100的工作原理类似，在此不再进行累述。

本发明实施例还公开一种降频器，包括上述的C波段降频电路。

请参照图1和图2，第一放大电路120和多级级联放大电路130可以增强射频信号的接收，多级射频窄带滤波器140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150处理后，进入介质滤波器160，可以进一步将异频信号进行抑制，并通过输出滤波电路170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。

请参照图3，C波段降频电路连接有多个级联连接的分配器，可以实现一个天线610、一个降频器620即可满足多用户使用的需求，避免用户随处安装天线以及避免造成安全隐患。

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 (10)

1.一种C波段降频电路，其特征在于，包括：

双工器(300)；

中频放大电路(400)，输入端与所述双工器(300)的输出端连接，所述中频放大电路(400)的输出端用于对外输出信号；

结构相同的垂直极化支路(100)和水平极化支路(200)，均包括：

极化探针(110)，连接有第一放大电路(120)；

多级级联放大电路(130)，第一级所述级联放大电路(130)的输入端与所述第一放大电路(120)的输出端连接；

多级射频窄带滤波器(140)，所述射频窄带滤波器(140)与所述级联放大电路(130)间隔连接；

锁相环集成电路(150)，输入端与最后一级所述射频窄带滤波器(140)连接；

介质滤波器(160)，输入端与所述锁相环集成电路(150)的输出端连接；

输出滤波电路(170)，输入端与所述介质滤波器(160)的输出端连接，所述输出滤波电路(170)的输出端与所述双工器(300)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的C波段降频电路，其特征在于，还包括信号源电路(500)，所述信号源电路(500)分别与所述垂直极化支路(100)和所述水平极化支路(200)的第一放大电路(120)连接。

3.根据权利要求2所述的C波段降频电路，其特征在于，所述第一放大电路(120)包括MOS管Q1，所述MOS管Q1的栅极通过第一射频微带传输线(101)与所述极化探针(110)连接，所述第一射频微带传输线(101)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(500)的输出端G1连接，所述MOS管Q1的漏极连接有第一滤波电路，并通过所述第一滤波电路与所述信号源电路(500)的输出端D1连接，所述MOS管Q1的源极接地。

4.根据权利要求1所述的C波段降频电路，其特征在于，所述级联放大电路(130)和所述射频窄带滤波器(140)的数量均为两级，所述级联放大电路(130)包括三极管Q2和三极管Q3，所述射频窄带滤波器(140)包括第一级微带滤波器(141)和第二级微带滤波器(142)；

所述三极管Q2的基极连接有电容C2，并通过所述电容C2与所述第一放大电路(120)的输出端连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极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工作电源连接，所述三极管Q2的集电极还连接有电容C6，并通过所述电容C6与所述第一级微带滤波器(141)连接，所述第一级微带滤波器(141)连接有电容C4，并通过所述电容C4与所述三极管Q3的基极连接；

所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极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所述工作电源连接，所述三极管Q3的集电极还连接有电容C9，并通过所述电容C9与所述第二级微带滤波器(142)连接，所述第二级微带滤波器(142)与所述锁相环集成电路(150)的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的C波段降频电路，其特征在于，所述第二分压滤波电路和/或所述第三分压滤波电路包括分压电阻、滤波电容和第一微带电感线，所述分压电阻的第一端与所述工作电源连接，所述分压电阻的第二端与所述第一微带电感线连接，并通过所述第一微带电感线与相应的三极管连接，所述分压电阻还与所述滤波电容连接，并通过所述滤波电容接地。

6.根据权利要求1所述的C波段降频电路，其特征在于，所述锁相环集成电路(150)包括锁相环芯片以及与所述锁相环芯片连接的晶振。

7.根据权利要求1所述的C波段降频电路，其特征在于，所述输出滤波电路(170)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C波段降频电路，其特征在于，所述双工器(300)包括电容C27和电阻R10，所述电容C27和所述电阻R10并联后的两端分别与所述垂直极化支路(100)和所述水平极化支路(200)的输出滤波电路(170)连接，所述电容C27和所述电阻R10并联后的两端还连接有电容C25，并通过所述电容C25与所述中频放大电路(400)连接。

9.一种降频器，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的C波段降频电路。

10.根据权利要求9所述的降频器，其特征在于，所述C波段降频电路连接有多个级联连接的分配器。

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