CN1308458A - 卫星调谐器的输入电路 - Google Patents

Abstract

本发明可以防止接收的信号泄漏到LNB电源线上,从而防止输入VSWR特性恶化。在LNB电源线和大地之间设有用来消除噪声的一个1000pF电容器和用来使泄漏到LNB电源线的高频分量流入大地的一个1pF电容器。1000pF的电容器可以消除LNB电源线中包括的噪声分量。而1pF的电容器可以旁路通过扼流圈泄漏的高频信号分量,从而在一个宽广的频带上降低节点NA上的阻抗,并且防止在节点NA上产生反射波,避免输入VSWR出现恶化。

Description

卫星调谐器的输入电路

本发明特别涉及到用来接收卫星广播的卫星调谐器的一种输入电路。

用来接收卫星广播的抛物面天线附带有LNB(Low Noise BlockDown Converter)，用来将卫星用例如12GHz频带发送的信号变换成例如1GHz到2GHz频带的信号频率。LNB的电源是从一个调谐器一侧通过同轴电缆送来的，并且卫星广播的调谐器电路的输入级设有用来为LNB一侧提供电源的电路。

图1表示卫星广播的常规调谐器101的一个输入级的结构。如图1所示，卫星广播的常规调谐器101的输入级设有天线端子102，高通滤波器111，扼流圈112和一个电容器113。天线端子102被用于通过一条同轴电缆105连接附属于抛物面天线103的LNB104，天线端子102例如可以采用一种F型连接器。电容器113例如是1000pF的片状陶瓷电容器。

用抛物面天线103从卫星上接收一种例如12GHz频带的信号。接收的信号被LNB104变换成例如1GHz到2GHz频带的信号，并且通过同轴电缆105输入到天线端子102。进而通过高通滤波器111将输入信号提供给一个初级放大器。

LNB104的电源通过LNB电压源线114输出，并且通过扼流圈112从天线端子102经由同轴电缆105传送给LNB104。

高通滤波器111能够提取从天线端子102输入的高频信号分量，并且将高频信号分量发送给初级放大器。扼流圈112能够截割从天线端子102输入的高频信号分量。进而用电容器113消除LNB电压源线114中包括的噪声分量。特别是对于数字卫星广播的调谐器来说，有时候时钟分量等等会投入LNB电压源线114。电容器113按照旁路电容器的方式工作，用来防止诸如时钟分量等等数百MHz以下的噪声分量流入信号路径。

如上所述，卫星广播调谐器101的输入级具有为LNB104一侧提供电源的电路，并且在天线端子102和与其串联的LNB电压源线114之间设有扼流圈112，让高频信号分量不会流到LNB电压源线114一侧。进而在LNB电压源线114和大地之间设有用于截割噪声的1000pF的电容器113。

从小尺寸构造和无调节构造的角度来看，扼流圈112是在微波传输带上形成的一种图形，因而会由于与空间有关的问题难以构成具有大电感的构造。因此就难以用扼流圈112完全截割来自天线端子102的高频信号分量，并且来自输入端子102输入高频信号分量会通过扼流圈112泄漏到LNB电压源线114。

尽管在LNB电压源线114和大地之间设有电容器113，为了消除数百MHz的噪声，这里的电容器113使用了具有1000pF的较大电容的构造。然而，对于这种具有较大电容的电容器来说，它相对于高频信号分量的阻抗很大，并且泄漏到LNB电压源线114的高频信号分量不能被旁路。因此，出现在节点NA上的反射会导致输入VSWR(Standing Wave Ratio)特性恶化。

实际上，电容器113不仅仅提供了一个完整的电容元件，还提供了一个电感元件。因此就会有一个自身谐振频率。

如果电容器是1000pF，电感元件就会很大，而自身谐振频率会达到数百MHz。因此，电容器113相对于1GHz的高频信号就象是一个电感元件在工作。因此，节点NA上相对于高频信号的阻抗会变得很大。结果，流经扼流圈112的高频信号分量就会泄漏到LNB电压源线114，出现在节点NA上的反射会导致输入VSWR特性恶化。

本发明提供了一种能够改善输入装置的接收特性的构造。

按照本发明所提供的一种卫星调谐器的输入电路包括：

通过电缆连接到外部变换器的一个天线端子；

一个高通滤波器，用来提取经由电缆从外部变换器发送来的高频信号分量，并且将提取的高频信号发送给一个初级电路；

一条获取电源的电源线，用来通过电缆为外部变换器提供电源；

插入电源线和天线端子之间的一个扼流圈，用来防止通过电缆发送来自外部变换器的高频信号分量，并且从电源线向天线端子发送电源；

连接在电源线和大地之间的第一电容器，用来消除发送给电源线的电源中包括的噪声分量的影响；以及

连接在电源线和大地之间的第二电容器，用来消除经由扼流圈泄漏的高频信号分量的影响。

在LNB电源线和大地之间提供了用来消除噪声的1000pF的电容器和用于使泄漏到LNB电源线的高频信号分量流到大地的1pF的电容器。利用这个1pF的电容器能够在宽广的频带内降低LNB电源线和扼流圈之间的节点NA上的阻抗，并且能够防止输入VSWR特性恶化。

图1的连线图表示有关的卫星广播调谐器的一个输入级的构造。

图2的连线图表示采用了本发明的卫星广播调谐器的一个输入级的构造。

图3是一个等效电路图，用来解释采用了本发明的卫星广播调谐器的输入级。

图4的曲线被用来解释采用了本发明的卫星广播调谐器的输入级。

图5A和5B表示的等效电路图被用来解释采用本发明的卫星广播调谐器的输入级。

图6是一个平面图，用来解释采用本发明的卫星广播调谐器的输入级。

图7A和7B表示的等效电路图被用来解释采用本发明的卫星广播调谐器的输入级。

以下要参照附图来解释本发明的实施例。图2表示采用本发明的卫星广播调谐器的一个输入级的构造。

在图2中，卫星广播调谐器1的输入级设有一个天线端子2。天线端子2被用来通过电缆5连接附属于抛物面天线3的LNB4。天线端子2例如可以采用一种F型连接器。

天线端子2被连接到高通滤波器11的一个输入端，并且连接到扼流圈12的一端。高通滤波器11的另一端连接到一个初级放大器(未示出)。扼流圈12的另一端连接到电容器13的一端和电容器14的一端，并且连接到一条LNB电压源线15。电容器13和电容器14的另一端接地。电容器13是具有1000pF电容的构造，而电容器14是具有1pF电容的构造。电容器13和14可以采用片状陶瓷电容器。

在卫星广播中，信号是用例如12GHz频带的无线电波发送的。用抛物面天线3接收来自卫星的信号。接收的信号被LNB4变换成例如1GHz频带的信号，并且通过同轴电缆5发送给调谐器1一侧。进而将通过同轴电缆5发送的高频信号提供给调谐器1的天线端子2，并且通过高通滤波器111将来自天线端子2的高频信号提供给一个初级放大器(未示出)。

进而从调谐器一侧提供同轴电缆5为附属于抛物面天线3的LNB4发送电源。为了给LNB4提供电源电压，让直流电源电压流到LNB电压源线15。来自LNB电压源线15的电源电压经由扼流圈12从天线端子2输出，并且通过同轴电缆5发送给LNB4。

这样，卫星广播的调谐器1就需要向LNB4发送电源电压，因此，同轴电缆5就需要从LNB4向调谐器1一侧发送高频信号，并且从卫星广播的调谐器1向LNB4发送电源电压。图2中的高通滤波器11被用来从天线端子2上仅仅提取高频信号分量并且将高频信号分量发送给初级放大器。扼流圈12被用来将来自天线端子2的LNB电压源线15上的直流电源电压通过同轴电缆5发送给LNB4，并且防止从天线端子2输入的高频信号分量泄漏到LNB电压源线15上。

进而，按照本实施例还在LNB电压源线15和大地之间提供了1000pF的电容器13和1pF的电容器14。

1000pF的电容器13被用来消除LNB电压源线15中包括的噪声分量。也就是说，电容器13的作用是一个旁路电容器，用来防止诸如时钟分量等等数百MHz以下的噪声分量流入信号路径。

1pF的电容器14被用来旁路经由扼流圈12泄漏的高频信号分量，从而在宽广的频带上降低节点NA上的阻抗，并且防止输入VSWR由于节点NA上产生的反射波而发生恶化。

也就是说，扼流圈12构成了微波传输带线路上的一种图形，因而难以形成具有大电感的构造。因此就难以用扼流圈12完全截割来自天线端子2的高频信号分量，从天线输入端子2输入的这种高频信号分量有时会经由扼流圈12泄漏到LNB电压源线15。

LNB电压源线15和大地之间的电容器13大约有1000pF，它相对于高频信号构成了一个电感元件，因此，流到节点NA的高频信号不会通过电容器13旁路。结果，频率越高，节点NA上的阻抗就越大，在节点上产生一个反射波形，并且使VSWR特性恶化。

如果在LNB电压源线15和大地之间提供1pF的电容器14，流到节点NA的高频信号就会通过电容器14旁路，使节点NA上的阻抗降低，这样就能改善输入VSWR特性。

进一步的解释会证明这样的事实，如果在LNB电压源线15和大地之间提供1pF的电容器14，可以在宽广的频带内降低节点NA上的阻抗，并且改善输入VSWR。

电容器13和14可以采用片状陶瓷电容器，实际的电容器13和14不仅包括完整的电容元件，还有一个电感元件。因此，如果用图3的等效电路来表示电容器13和14，可以用一个电容元件C13和一个电感元件L13代表电容器13，并且用一个电容元件C14和一个电感元件L14代表电容器14。因此，电容器13和14都具有分别由电容元件C13和电感元件L13以及电容元件C14和电感元件L14所确定的自身谐振频率。尽管电容器13和14都是电容元件，电容器13和14在低于自身谐振频率的频率上变成容性(电容)，而在高于自身谐振频率的频率上会变成感性(电感)。

图4可以解释电容器13和14的自身谐振频率，符号A1代表电容器13的特性，而符号A2代表电容器14的特性。如图4所示，电容器13大约是1000pF，因此，电感元件也是很大的，并且自身谐振频率f1处在数百MHz，这一频率比输入到调谐器的高频信号的频率fin(1GHz到2GHz)低。电容器14大约是1pF，因此，电感元件也小，并且自身谐振频率f2处在数GHz，这一频率比输入到调谐器的高频信号的频率fin(1GHz到2GHz)高。

这样，电容器13的自身谐振频率f1的频率就比输入到调谐器的高频信号的频率fin低，尽管电容器13是一个电容器元件，电容器13相对于输入到调谐器的高频信号具有电感特性，并且构成很大的阻抗。同时，电容器14的自身谐振频率f2变成了比输入到调谐器的高频信号的频率fin高的频率，它相对于输入到调谐器的高频信号具有电容特性，并且构成小的阻抗。

因此，相对于输入的高频信号而言，按照图5A所示的等效电路，电容器13的作用是一个电感元件L130，而电容器14的作用是一个电容元件C140。当电容元件C140相对于高频信号的阻抗被认为可以忽略不计时，就变成了图5B所示的构造，从天线输入端子2经由扼流圈12泄漏的高频信号通过电容器14接地，节点NA上的阻抗下降，并且能够防止输入VSWR恶化。

这样，按照本发明的实施例，在LNB电压源线15和大地之间提供了1000pF的电容器13和1pF的电容器14。利用电容器14可以降低节点NA上的阻抗，并且能够防止输入VSWR恶化。

进而，调谐器1主要是在一条微波传输带线路上构成的，当电容器13和14的另一端接地时，电容器13和14的另一端往往是通过通孔连接到一个基片背面的接地面上。这种通孔在高频段会构成大电感元件，并且变成增加节点NA上的阻抗的一种因素。

图6表示了图2的广播调谐器1的输入级的具体结构。如图6所示，天线端子2变成了一个F型连接器C2，扼流圈12变成了微波传输带线路上的一个图形P12，而电容器13和14变成了片状电容器D13和D14。

片状电容器D13和D14一侧的端部被连接到LNB电压源线路的图形P15，并且其另一侧的端部通过通孔H1和H2被连接到一个基片B1背面的接地面上。通孔H1和H2在高频段会构成大电感元件，并且在基片B1的厚度变大时不能忽略通孔H1和H2构成的电感元件。

如果用符号L0代表通孔H1和H2构成的电感元件，如上所述，如果用符号L130代表电容器13(片状电容器D13)相对于输入高频信号的电感元件，并且用符号C140代表电容器14(片状电容器D14)相对于输入高频信号的电容元件，考虑到通孔构成的电感，在节点NA部位的等效电路如图7A所示。在这种情况下，如果忽略电容器14的电容元件C140构成的阻抗，等效电路就变成了图7B，可以用以下公式来计算节点NA上的阻抗。

[公式1] $Z=\frac{\mathrm{j\ω}(L_0+L_{130})\·\mathrm{j\ω}{L}_0}{\mathrm{j\ω}(L_0+L_{130})+\mathrm{j\ω}{L}_0}$ $=\frac{-{\mathrm{\ω}}^2{(L}_0+L_{130})}{\mathrm{j\ω}(2L_0+L_{130})}$ $=\frac{\mathrm{j\ω}{L}_0(L_0+L_{130})}{2L_0+L_{130}}$ $=\mathrm{j\ω}{L}_0-\frac{\mathrm{j\ω}{L_0}^2}{2L_0+L_{130}}$

根据公式，z＜jωL0，

由此可以看出，通过插入和电容器13并联的电容器14，与单个电容器的情况相比可以降低节点NA上的阻抗，并且还可以减少通孔构成的电感元件L0的影响。

进而，尽管按照上述实施例的本发明是用于卫星广播调谐器电路的输入级的，本发明也可以用于具有发送高频信号并且通过传输路径提供电源的构造的其他装置。

进而，尽管按照上述实施例是在LNB电压源线15和大地之间提供了1000pF的电容器13和1pF的电容器14，本发明并非仅限于具有这种容量的电容器。特别是，即使是在电容器具有相同容量的情况下，其电感元件在高频段也是不同的，还有额外的各种因素，例如元件布局，提供通孔的方式，图形的形状等等，因此，计算出的电容器的最佳容量并不是唯一的。进而还可以在LNB电压源线15和大地之间进一步连接多个电容器。

Claims (9)

1．一种卫星调谐器的输入电路包括：

通过电缆连接到外部变换器的一个天线端子；

一个高通滤波器，用来提取经由电缆从外部变换器发送来的高频信号分量，并且将提取的高频信号发送给一个初级电路；

一条获取电源的电源线，用来通过电缆为外部变换器提供电源；

插入电源线和天线端子之间的一个扼流圈，用来防止通过电缆发送来自外部变换器的高频信号分量，并且从电源线向天线端子发送电源；

连接在电源线和大地之间的第一电容器，用来消除发送给电源线的电源中包括的噪声分量的影响；以及

连接在电源线和大地之间的第二电容器，用来消除经由扼流圈泄漏的高频信号分量的影响。

2．按照权利要求1的卫星调谐器输入电路，其特征是第二电容器的电容比第一电容器的电容小。

3．按照权利要求1的卫星调谐器输入电路，其特征是第二电容器的自身谐振频率比通过电缆输入的高频信号的频率高。

4．按照权利要求1的卫星调谐器输入电路，其特征是第一和第二电容器是由片状电容器构成的。

5．按照权利要求1的卫星调谐器输入电路，其特征是扼流圈是由微波传输带线路上的一种图形构成的。

6．按照权利要求1的卫星调谐器输入电路，其特征是天线端子采用一种F型连接器。

7．按照权利要求4的卫星调谐器输入电路，其特征是第一和第二电容器采用陶瓷电容器。

8．按照权利要求1的卫星调谐器输入电路，其特征是第一电容器的自身谐振频率比通过电缆输入的高频信号的频率低。

9．按照权利要求1的卫星调谐器输入电路，其特征是第一电容器的一端和第二电容器的一端被连接到电源线的图形上，而另一端通过通孔连接到一个基片背面的接地面上。

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