CN1268806A - 振荡电路和调谐器 - Google Patents

Abstract

一种使用印刷电路板上的模式线圈作为谐振电路的振荡电路,为了满意地调节振荡频率的离散,提供了一个缠绕0.5匝或大于和少于1匝的空心线圈(air－core coil),该空心线圈被并联地连接到所述模式线圈上并栽植到所述印刷电路板上,通过调节所述空心线圈相对于所述印刷电路板的角度来调节所述振荡频率。

Description

振荡电路和调谐器

本发明涉及一种振荡电路、一种调节所述振荡电路振荡频率的调节方法、一种调谐器和一种调谐器的本机振荡电路的振荡频率调节方法，该调谐器适用于作为接收例如数字卫星广播的接收装置的数字卫星调谐器等。

一般的数字卫星广播接收装置包括一个数字卫星天线、一个数字卫星转换器、一个数字卫星调谐器等。来自广播卫星的数字卫星广播信号被数字卫星天线接收。数字卫星变换器将由数字卫星天线接收的该数字卫星广播信号变换成例如其频率位于950MHz到2,150KHz范围内的低频信号并对其进行放大，然后，将如此获得的高频接收信号提供给数字卫星调谐器。

数字卫星调谐器根据所述高频接收信号选择需要的转发器(transponder)并解调模拟基带信号(I.，Q)。所述调谐器还对这些I和Q信号执行A/D转换并使用QPSK解调器对数字信号解调，借此，以8位为单位并行输出被解调的数字信号。

已经提出了一种图1所示的数字卫星调谐器。下面将描述图1所示的数字卫星调谐器。在图1中，参考号1表示用于输入例如来自所述数字卫星调谐器的、频率范围为950MHz到2,150MHz的高频接收信号的高频接收信号输入端。来自所述高频接收信号输入端1的高频接收信号被提供给混合电路5的一个输入端，以便经过由下列电路所形成的串联电路对频率进行变换。即，通过一个用于消除例如479.5MHz中频信号的高通滤波器1a和高频放大器电路1b、用于消除例如靠近相邻转发器(transponder)信号等的图像频率信号以便允许通过除频率范围950MHz到2,150MHz以外所希望信号的压控型可变基带滤波器2、自动增益控制电路3和高频放大电路4进行频率变换。

参考号6表示形成本机振荡器10的压控型可变频率振荡器电路。在所述压控型可变频率振荡器电路6输出侧的振荡器的输出被提供给形成PLL(锁相环电路)的相位比较电路7的一个输入端。

参考号8表示用于控制所述接收装置的一个中央处理单元(CPU)。中央处理单元8产生具有与所希望信道对应的一个频率的信道选择信号。这个具有与所希望信道对应的频率的信道选择信号被从中央处理单元8提供给相位比较电路7的其它输入端。

相位比较电路7在输出端一侧将来自压控型可变频率振荡器电路6的振荡信号与具有与所希望信道对应频率的信道选择信号进行比较以便获得一个误差信号。相位比较电路7将在其输出端一侧获得的误差信号经过低通滤波器9提供给压控型可变频率振荡器电路6的控制端，并将与在低通滤波器9输出端一侧获得的信道选择信号对应的一个控制电压提供给具有其电容值随控制电压改变的变容二极管等的可变带通滤波器2。

这种配置使带通滤波器2消除例如靠近相邻转发器信号等图象频率信号中的除所希望信号以外的信号。

压控型可变频率振荡器电路6响应在低通滤波器9输出端一侧获得的误差信号控制所述振荡信号的频率。在压控型可变振荡器电路6中，参考号6a表示一个放大电路单元和参考号6b表示谐振电路单元。

在这种情况下，相位比较电路7、低通滤波器9和压控型可变频率振荡器电路6形成了一个用于构成所述PLL电路的本机振荡器10。

来自本机振荡器10的本机振荡信号被提供给用于变换频率的所述混合电路的其它输入端。混合电路3将它的输出信号经过由下列电路形成的串联电路提供到中频输出端14，即，通过一个中频信号的表面声波滤波器12和一个放大器电路13形成的串联电路提供给中频输出端14。模拟基带信号(I，Q)根据由中频输出端14提供的中频信号解调，执行I和Q信号的A/D转换借此以执行所述QPSK解调。

在图1所示的现有技术中，混合电路5、压控型可变频率振荡器电路6的放大器电路6a和中频放大器电路11构成一集成电路15。

由于图1所示的现有技术使用了上边外差法(upper side heterodyne)，如果提供给混合电路5一个输入端的高频接收信号的频率例如是950MHz到2,150MHz的A和所述中频信号的频率是例如479.5MHz的C，那么，本机振荡器10振荡信号的频率B是：

B＝A+C。

本机振荡器10的振荡信号频率B的范围是1,429MHz到2,629.5MHz，这个范围是非常高并且是宽频带的。

由于上述数字卫星调谐器的本机振荡器10的振荡信号具有非常高的频率和具有非常宽的频带，所以具有下述的缺点，即振荡电路元件、谐振电路等特性的离散导致了本机振荡器10振荡信号频率的分散(dispersion)。

有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种振荡电路和一种调谐器，它们能够满意地调节振荡频率的离散。

根据本发明的振荡电路是一种在印刷电路板上使用了模式线圈(patterncoil)作为谐振电路的振荡电路。所述振荡电路以如下方式设置：被缠绕0.5匝或多于和少于1匝的空心(air-core)线圈被平行地连接到所述模式线圈上并栽植在所述印刷电路板上，通过相对于所述印刷电路板调节所述空心线圈的角度调节振荡频率。

根据本发明，由于所述空心线圈被平行地连接到所述模式线圈上和被栽植在所述印刷电路板上，所以，通过改变所述空心线圈相对于所述印刷电路板的角度能够改变所包括电感的耦合系数。因此，可以另人满意地调节振荡频率而不会降低该谐振电路的Q值。

根据本发明，由于所述空心线圈被缠绕0.5匝或多于和少于1匝并且所述空心线圈的直径被设置得大于所述模式线圈的直径，所以，当所述空心线圈被栽植到所述印刷电路板上时，其引线部分(leg portion)和线圈部分之间的边界部分被用于定位，这方便了所述空心线圈的定位。

本发明的调谐器是如下配置的一个调谐器，即高频接收信号被提供给混合电路的一个输入端和来自本机振荡电路的本机振荡信号被提供给所述混合电路的其它输入端，借此在所述混合电路的输出端一侧获得一个中频信号。所述调谐器按如下配置，即被缠绕0.5匝或多于和少于1匝的空心线圈被并联连接到所述模式线圈上并被栽植到所述印刷电路板上，通过调节所述空心线圈相对于所述印刷电路板的角度来调节振荡频率。

根据本发明，由于在印刷电路板上的模式线圈被用做所述本机振荡器电路的谐振电路，和所述空心线圈被并联连接到所述模式线圈上并被栽植到所述印刷电路板上，所以，通过改变所述空心线圈相对于所述印刷电路板的角度能够改变所包括的电感的耦合系数。因此，所述本机振荡信号的频率能够在不降低所述谐振电路Q值的情况下进行另人满意的调节。

下面结合附图描述根据本发明的振荡器电路和调谐器的实施例的例子。

附图简要说明：

图1示出了数字卫星调谐器结构的一个例子；

图2A、2B和2C示出了根据本发明振荡电路实施例的例子；

图3借助于举例示出了在图2A、2B和2C中示出电路的配置；

图4示出了图3所示电路的等效电路的连接状态；

图5A和5B用于解释本发明。

在该实施例中，构成图1所示数字卫星调谐器的本机振荡器10的压控型可变频率振荡器被如图2A、2B、2C和图3所示配置。图2A、2B和2C示出了一个例子，在这个例子中，构成根据该实施例的压控型可变频率振荡器电路6的部分被安装在印刷电路板20上。在图2A和2B中，参考号15表示构成所述数字卫星调谐器的集成电路。如图1所示，集成电路15具有用于变换频率的混合电路5、压控型可变频率振荡电路6的放大器电路单元6a和中频放大电路11。

在图2A和2B中，参考号21a和21b表示构成所述压控型可变频率振荡电路6的谐振电路单元6b的电容器。参考号22a和22b表示其电容随所提供的电压值而变化的变容二极管。参考号23表示通过在所述印刷电路板20上进行印刷形成的基本是半圆形的模式线圈。

在该实施例中，如图2A、2B和2C所示，被缠绕0.5匝或多于和少于一匝的基本是半圆形的调节空心线圈24被并联连接到印刷电路板20的模式线圈23上并通过将其的一端和另一端插入到穿过所述印刷电路板20所形成的一个和另一个孔眼中将其栽植到印刷电路板20上，从而使其相对于所述印刷电路板20右角的位置倾斜(incline)。

在这种情况下，当所述空心线圈24相对于所述印刷电路板20的右角处倾斜时所述模式线圈的电感值Lp被设置得稍大(little larger)。

在这种情况下，空心线圈24的直径被设置得大于所述模式线圈23的直径。如果空心线圈24的直径被设置为大于所述模式线圈的直径和所述空心线圈被缠绕0.5匝或者是多于和少于1匝，那么当通过将空心线圈的一个端和另一个端插入到模式线圈的一个和另一个孔眼中以便将所述空心线圈24附着到所述印刷电路板20上时，在所述空心线圈的一个和另一个端处引线(leg)部分和线圈部分之间的边界部分被用于在将空心线圈插入到印刷电路板20的孔眼时定位所述空心线圈。

借助于举例的方式在图3中示出了图2A、2B和2C所示部分的电路配置。在解释图3时，参考号30a和30b表示构成压控型可变频率振荡电路6的放大电路单元6a的npn型晶体管。晶体管30a和30b的集电极接地。晶体管30a和30b的发射极分别经过恒流电路32a和32b接地。晶体管30a和30b的发射极经过电容器33彼此相互连接。

电容器31a被连接在晶体管30a的基极和发射极之间。电容器31b被连接在晶体管30b的基极和发射极之间。晶体管30a的基极经过由谐振电路单元6b的电容器21a和变容二极管22a形成的一个串联电路连接到模式线圈23的一端。晶体管30b的基极经过由谐振电路单元6b的电容器21b和变容二极管22b形成的一个串联电路连接到模式线圈23的另一端。

空心线圈24被并联连接到模式线圈23。电容器21a和变容二极管22a之间的接点经过电阻器25a接地。变容二极管22b和电容21b通过电阻25b接地。变容二极管22b和模式线圈23之间的接点被连接到控制信号输入端27，该输入端27被提供有来自低通滤波器9的所述误差信号，控制信号输入端27和电阻器26之间的接点经过用于流通交流信号的电容器28接地。

图3所示的电路形成了一个差分振荡电路。由于晶体管30a和30b以相反的相位振荡，印刷电路板20上模式线圈23和空心线圈24之间中点的电位变得与接地点的电位(地)相同。在形成反馈电路的电容器33处的电位变得与接地点的电位(地)相同。

假设图3所示晶体管30a和30b用Q1表示、电容器31a和31b的电容值用C1表示、电容器21a和21b的电容值用C4表示、变容二极管22a和22b的电容值用D1表示、模式线圈23的电感值用Lp表示、空心线圈24的电感值用La表示和所引入电感的电感值用M表示，所述电路可以被看作是图4所示的等效电路，并因此可以被认为是科尔皮兹(Colpitts)型振荡电路。

在这种情况下，模式线圈23、电容器21a和21b、电容器31a和31b和电容器33都具有固定的常数。但是，由于所述部件和模式宽度离散(dispersion in pattern width)的内在影响，在实际中这些是很容易受到干扰的。

在该实施例中，通过调节调节空心线圈24相对于所述印刷电路板20的角度可以补偿由于上述干扰所引起的变化量。具体地说，在图4所示的等效电路中，空心线圈24的电感值La与模式线圈23的电感值Lp具有一种差分连接关系的关系。利用图4所示等效电路中引入的电感M来表示这种关系。

被引入的电感M作用为使得电感值La和Lp彼此抵消。谐振电路单元6b的电感值L如下：

[等式1] $L=\frac{1}{\frac{1}{\mathrm{La}}+\frac{1}{\mathrm{Lp}}}-\frac{M}{2}$

在这种情况下，由于在该实施例中空心线圈24被并联连接到模式线圈23上，该谐振电路的一个线圈的电阻值被降低。因此，模式线圈23和所述谐振电路的值Q避免了被降低。

由于在该实施例中空心线圈24的直径被设计得大于模式线圈23的直径，与空心线圈23相对于印刷电路板20的角度变化相比较，所述电感值的变化可以设置得较小，这样可对振荡频率进行细调。

下面将参照图5A和5B描述当空心线圈24相对于印刷电路板20的角度变化时模式线圈23电感值变化的原理。在图5A中，上侧半圆线圈(0.5匝)表示模式线圈23，缠绕0.5匝或多于和少于一匝的下侧半圆线圈是所述空心线圈24。

如图5A所示，当电流从左向右流动时，根据Fleming(弗来明)左手定则顺时针磁通量产生。在这种情况下，如果空心线圈24相对于模式线圈23的角度被设置得小于90°，在空心线圈24处产生的磁通量是与在模式线圈23处产生的磁通量方向相反的方向上产生，如图5B所示，并且因此起作用而抵消由所述模式线圈产生的磁通量，这样就增加了耦合系数K。

如果空心线圈24垂直定位于模式线圈23，那么，空心线圈24的磁通量垂直于模式线圈23的磁通量，因此，耦合系数K被降低为0。引入电感M和耦合系数K之间的关系如下：

[等式2] $M=K\sqrt{\mathrm{La}.\mathrm{Lp}}$

根据该实施例，由于在印刷电路板20上空心线圈24被并联地连接到模式线圈23上和栽植到印刷电路板20上，引入电感M的耦合系数K能够通过改变所述空心线圈24相对于所述印刷电路板20的角度而变化。因此，可以另人满意地调节所述振荡频率而不会降低所述谐振电路的值Q。

根据当前实施例，由于该调节空心线圈24被缠绕0.5匝或多于和少于一匝并且空心线圈24的直径被设计得大于模式线圈的直径，所以，当空心线圈24被安装到印刷电路板20上时，其引线之间的间隔变得短于空心线圈24的直径。因此，其引线部分和线圈部分之间的边界部分被用做制动器(stopper)，以便于所述空心线圈的定位。

根据当前实施例，由于可以很好地调节所述振荡频率，就不需要执行诸如利用粘合剂粘结谐振电路线圈的减振处理。

当前实施例被用在一个数字卫星调谐器中时，可以接收数字卫星广播，其中调节空心线圈24能够良好调节引入电感M的耦合系数K，即能够最佳调节利用可变带通滤波器(调谐电路)和陷波电路等跟踪的本机振荡信号的频率并能够满意地消除数字卫星广播的干扰。

本发明并不局限于上述的实施例，勿须说，在不脱离本发明精神的前提下可以作出许多其它配置。

已经参考附图对本发明的最佳实施例进行了描述，应当理解，本发明并不局限于上述实施例，本专业技术领域内的普通技术人员可以在不脱离本发明权利要求的本发明的精神和范围的情况下做出各种修改。

Claims (8)

1.一种使用印刷电路板上的模式线圈作为谐振电路的振荡电路，其特征是该振荡电路包括：

被缠绕0.5匝或多于和少于一匝的空心线圈(air-coil)并联地连接到所述模式线圈上并栽植到所述印刷电路板上，和

通过调节所述空心线圈相对于所述印刷电路板的角度调节所述振荡频率。

2.根据权利要求1所述的振荡电路，其特征是所述空心线圈的直径被设置得大于所述模式线圈的直径。

3.根据权利要求1所述的振荡电路，其特征是通过将所述空心线圈的一端和另一端插入到所述印刷电路板的一个和另一个孔眼以便将所述空心线圈附着到所述印刷电路板上，并且当所述空心线圈被插入到印刷电路板的孔眼中时，在所述模式线圈和所述空心线圈的一端和另一端处的引线部分之间的边界部分被用于定位所述空心线圈。

4.一种振荡电路的振荡频率调节方法，使用印刷电路板上的模式线圈作为谐振电路，其特征是该方法包括：

提供被缠绕0.5匝或多于和少于一匝的空心线圈，并将其并联地连接到所述模式线圈上和栽植到所述印刷电路板上，和

通过调节所述空心线圈相对于所述印刷电路板的角度调节所述振荡频率。

5.一种调谐器，用于将高频接收信号提供给混合电路的一个输入端和将来自本机振荡电路的本机振荡信号提供给所述混合电路的另一端，借此以在所述混合电路的输出一侧获得一个中频信号，其特征是该调谐器包括：

在印刷电路板上的模式线圈被用做所述本机振荡电路的谐振电路和包括一个并联连接到所述模式线圈上并栽植到所述印刷电路板上的缠绕了0.5匝或多于和少于1匝的空心线圈，和

所述本机振荡电路的本机振荡信号的频率是通过调节所述空心线圈相对于所述印刷电路板的角度来调节。

6.根据权利要求5所述的调谐器，其特征是

所述空心线圈的直径大于所述模式线圈的直径。

7.根据权利要求5所述的调谐器，其特征是

所述空心线圈通过将该空心线圈的一端和另一端插入到所述模式线圈的一端和另一端而被附着到所述印刷电路板上，

当所述空心线圈被插入到所述印刷电路板的孔眼中时，在所述模式线圈和所述空心线圈的一端和另一端的引线部分之间的边界部分被用做定位所述空心线圈。

8.一种调节调谐器中本机振荡电路的振荡频率的方法，所述调谐器用于将一个高频接收信号提供给混合电路的一个输入端和将来自一个本机振荡电路的本机振荡信号提供给所述混合电路的另一输入端，借此以在所述混合电路的输出端处获得一个中频信号，其特征是该方法包括

在印刷电路板上的模式线圈被用做所述本机振荡电路的谐振电路和提供了一个并联连接到所述模式线圈并栽植到所述印刷电路板上的缠绕了0.5匝或大于和少于1匝的空心线圈，和

所述本机振荡电路的本机振荡信号频率通过调节所述空心线圈相对于所述印刷电路板的角度来调节。

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