CN1329403A - 射频发射机和/或接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明为其工作带宽分成至少两个非连续子频带的宽带发射机/接收机提供一种简单的解决方案。本发明使用包括设置有切换装置53和54的至少两个带通滤波器51和52的滤波装置50。使用两个切换的滤波器51和52使其能够使用一个单独的合成器6扫描工作带宽的两个子频带。频率合成器6在一个子频带以超外差模式工作,在另一个子频带以低外差模式工作。在一种变化中,本发明使用一个第三滤波器,并将带宽分成三个子频带。

Description

射频发射机和/或接收机
本发明涉及射频发射机和/或接收机。特别是，本发明涉及卫星广播设备。
卫星广播有许多优于被称为“地面”广播的无线传输的优点。在这些优点中，已经提到的有发射机和接收机之间的直接可见性，没有回波，以及可使用宽带频率。
卫星广播的成功对逐渐饱和的可用频率的频谱造成了影响。需要使用具有更宽带宽的更高频率。目前，一颗卫星通过处于同一频带中的几路载波进行广播。作为例子，例如，卫星电视接收机可接收处于11.7GHz与12.1GHz之间的20个频道。
图1示出常规类型的卫星接收机的例子，该卫星接收机包括安装在例如抛物面天线焦点处、标为LNB(低躁声模块)的接收模块，和标为TUNER的内部单元。LNB接收模块包括天线1，其后是低躁声放大器2。放大器2传送的信号通过混频器3和振荡器4转换成中频。从LNB接收模块发射到TUNER内部单元的信号的工作带宽位于约1至2GHz。
TUNER(调谐器)内部单元包括只许来自LNB模块的工作带宽的信号通过的第一带通滤波器5。由例如压控振荡器7和锁相环8组成的频率合成器6传送允许混频器9对工作带宽进行频率转换的调谐信号，以使从该带宽选择的频道处在预定义的中频附近。具有较多选择的第二滤波器10消除该工作带宽中出现的其它频道。耦合到本机振荡器12的混频器11把从中频选择的频道转换成基带。
为实现数据高速率传输，该频道可以没有电视图像广播那样宽，就是说，在5MHz和50MHz之间，但必须随着每个用户定制的信息具有较多的频带。如果一个频道处在Ka频带，由各种标准化组织做出的频率分配定义了可使用的各种频率，这些频率有时是非连续的。
为获得希望的带宽，可能需要使用非连续频带，以便具有很宽的带宽。作为例子，可能具有由宽度为900MHz的禁用频带分隔的例如在18.3和18.8GHz之间以及19.和20.2GHz之间的两个子频道组成的频带。工作带宽则分布在1.9GHz的范围。
象图1这样的常规设备因许多原因而不能使用。其中，频率合成器6必须在1.9GHz的范围工作。不幸的是，使用目前的装置很难生产这样的合成器。对于卫星电视接收机，利用将各种频带降低至一个单独的中频范围的数个LNB模块或利用在各种频率范围工作的数个TUNER单元解决该问题。
本发明的一个目的是为其接收的工作带宽分成至少两个非连续子频带的宽带接收机提供一种简单的解决方案。
本发明是一种射频接收机，包括把电磁波转换成第一信号的无线电波接收装置，通过固定频率转换将第一信号转换成第二信号的第一混频器，通过选择所述第二信号的部分频谱把第二信号转换成第三信号的滤波装置，和借助来自频率合成器的转换信号通过频率转换把第三信号转换成第四信号的第二混频器。滤波装置包括设置有切换装置的至少两个分开带宽的带通滤波器，从而能够只选择一个滤波器。
使用两个切换的滤波器使其能够使用一个单独的合成器扫描该工作带宽的至少两个子频带，根据本发明，频率合成器在一个子频带以超外差模式工作，在另一个子频带以低外差模式工作。
根据一个特定实施例，本发明使用第三滤波器并将带宽分成三个子频带。
为了生产双向传输设备，本发明的另一个目的是为任选耦合到接收机的发射机提供相似的解决方案。
因此，本发明的再一个主题是提供一种射频发射机，包括借助来自频率合成器的转换信号通过频率转换把第一信号转换成第二信号的第一混频器，通过选择所述第二信号的部分频谱把第二信号转换成第三信号的滤波装置，和通过固定频率转换把第三信号转换成第四信号的第二混频器，和把第四信号转换成电磁波的无线电波发射装置。滤波装置包括设置有切换装置的至少两个分开带宽的带通滤波器，从而能够只选择一个滤波器。
通过参考附图阅读下面的说明将更清楚地理解本发明，使本发明进一步的特性和优点更加显而易见，其中：
图1表示根据现有技术的卫星接收机；
图2表示根据本发明的卫星接收机的第一实施例；
图3表示根据本发明的卫星发射机的第一实施例；
图4表示图2的接收机中使用的信号频谱；
图5表示根据本发明的卫星接收机的第二实施例；
图6表示根据本发明的卫星发射机的第二实施例；
图7和8表示图5的接收机中使用的信号频谱。
为简化附图并使本领域技术人员更好地理解本发明与现有技术之间的区别，已将相同的参考标号用于相同或非常相似的部件。
图2表示根据本发明的卫星接收机的第一实施例。为了更清楚地理解该接收机的操作，还应参考图4。该接收机在高频范围，例如Ka频带内工作，它具有在频谱宽度w(图4a)上分布的带宽，其中，例如w等于1.9GHz并处在18.3和20.2GHz之间。该带宽的工作部分分成例如具有相同宽度，即500MHz的两个子频带B1和B2(图4a)，并位于18.3和18.8GHz之间以及19.7和20.2GHz之间。该接收机包括安装在例如抛物线天线焦点的LNB接收模块，和TUNER内部单元。
常规结构的LNB模块包括天线1，后面是低躁声放大器2。放大器2传送的信号通过混频器3和振荡器4转换成中频。振荡器4传送频率Fosc例如等于21.5GHz的信号，从而能够获得由具有相同频谱宽度w的LNB模块输出的信号，但转换成更便于经同轴电缆传输的频率。作为例子，发射到TUNER单元的信号在1.3和3.2GHz之间。
TUNER单元与现有技术的区别在于使用了设置在输入端的滤波装置50，该滤波装置从LNB模块接收信号。滤波装置50包括经切换装置53和54并联的两个滤波器51和52。滤波器51和52是Fosc频率转换后分别允许子频带B1和B2的图像频带B’1和B’2(图4b)通过的带通滤波器。频带B’1和B’2对应例如1.3至1.8GHz和2.7至3.2GHz的频带。切换装置53和54是由手动选择器或控制电路(未示出)控制的电子开关。当其希望使用子频带B1时，所需要的全部内容就是设置切换装置53和54的位置，以连接滤波装置50的输入端和输出端之间的滤波器51，以便在滤波装置的输出端使工作信号的频谱只对应B’1，抑制频带B’2。当其希望使用子频带B2时，所需要的全部内容就是设置切换装置53和54的位置，以连接滤波装置50的输入端和输出端之间的滤波器52，以便在滤波装置的输出端使工作信号的频谱只对应B’2，抑制频带B’1。
由例如压控振荡器7和锁相环8组成的频率合成器6传送允许混频器9转换所选择的频带B’1或B’2的调谐信号。调谐信号对应于频率Fvco的信号(图4b)，频率Fvco在与频带B’1和B’2的宽度具有相同宽度的范围内变化。该调谐信号根据所选择的滤波器或是转换B’1或是转换B’2，所得到的频带是B”1(图4d)或B”2(图4c)。调谐频率Fvco把得到的频带B”1或B”2安排在该频谱中，以使从得到的频带选择的频道位于例如等于700HMz的中频FIo附近(图4c和4d)。图4c和4d用实线表示得到的频带B”1或B”2，所得到的频带B”1和B”2对应于图4b中用实线表示的频率Fvco的信号。所得到的与图4b中用虚线表示的频率Fvco的信号对应的频带B”1或B”2在图4c和4d中用虚线表示。
带通型滤波器10从得到的频带B”1或B”2中消除未选择的频道。滤波器10是具有高衰减的带通滤波器，其截止频率对应于中频FIo，其宽度相当于一个频道的频谱占用，例如5MHz。耦合到本机振荡器12的混频器11把所选择的频道转换成基带。
图3表示根据本发明的发射机的第一实施例。该发射机在与图2的接收机相同的频带中工作。发射机包括与接收机中所有相同的部件，它与接收机的区别在于信号的方向相反，并用发射放大器2b代替放大器2。
在上述实例中，两个滤波器51和52的通带以及调谐信号Fvco的频率中的变化范围的宽度相同，这也表明调谐信号Fvco频率中的变化范围处在两个通带之间的中心。然而，如果两个可用子频带B1和B2没有相同宽度，具有相同通带的两个滤波器是不适当的。同样，必须适应调谐信号Fvco的频率变化范围，以便能够扫描最宽的带宽。
然而，如果两个子频带B1和B2之间的不平衡太大并且子频带之间的间隔太小，则不能使用本发明的第一实施例。图5表示接收机的第二实施例。为了更清楚地理解该接收机的操作，参考图5和图7。
该接收机在高频范围，例如Ka频带中工作，并且它具有分布在频谱宽度w(图7a)上的带宽，其中频谱宽度w例如等于1.75GHz并位于28.35和30.1GHz之间。该带宽的工作部分分成两个子频带B1和B2(图7a)，两个子频带具有例如位于28.35和28.6GHz之间250MHz的宽度以及29.25和30.1GHz之间750MHz的宽度。该接收机包括安装在例如抛物线天线焦点处的LNB接收模块，和TUNER内部单元。
常规结构的LNB模块包括天线1，低躁声放大器2，混频器3和振荡器4。振荡器4传送频率Fosc例如等于27.6GHz的信号(图7a)。该LNB模块的操作与图2中的LNB模块的操作相似。然而，在该实例中，由于频率不同，发射到TUNER单元的信号在0.75和2.5GHz之间。
TUNER单元包括滤波装置50b，合成器6，两个混频器9和11，滤波器10和本机振荡器12。滤波装置50b位于输入端并从LNB模块接收信号。滤波装置50b包括经切换装置53b和54b并联的三个滤波器51b、52b和55b。滤波器51b、52b和55b是频率Fosc转换后分别允许子频带B1和B2的图像频带B’1和B’2a以及B’2b(图7b)通过的带通滤波器。在该实例中，子频带B2的图像分成两个频带B’2a和B’2b，一个具有与频带B’1相同的宽度，另一个具有两倍的宽度。频带B’1以及B’2a和B’2b对应于例如0.75至1GHz，1.75至2GHz和2至2.5GHz的频带。切换装置53b和54b是由手动选择器或控制电路(未示出)控制的电子开关。
当希望使用子频带B1时，所需要的全部内容就是设置切换单元53b和54b的位置，以连接滤波装置50b的输入端和输出端之间的滤波器51b，以便在该滤波装置的输出端使工作信号的频谱只对应B’1，抑制频带B’2a和B’2b。当希望使用子频带B2时，根据所选择的频道是位于频带B’2a中还是频带B’2b中来使用滤波器52b或滤波器55b。
在该例子中，频率合成器6包括耦合到锁相环8的压控振荡器7，以及开关61和倍频器62。倍频器62连接到压控振荡器的输出端，以使倍频器62输出的信号总是以该频率的两倍传送信号。开关61耦合到切换装置53b和54b，以便在选择对应于双倍宽度频带的滤波器55b时，合成器6传送来自倍频器62的信号。如果选择其它滤波器51b或52b中的一个，合成器则传送来自振荡器7的调谐信号。调谐信号对应于频率Fvco的信号(图7b)，频率Fvco在与频带B’1和B’2a的宽度，例如250MHz具有相同宽度的范围内变化。倍频器输出的信号对应于频率2Fvco的信号(图7b)，频率2Fvco在与频带B’2b具有相同宽度，例如500MHz的范围内变化。
根据所选择的滤波器，调谐信号使频带B’1转换，或使频带B’2a转换或使频带B’2b转换，所得到的频带是B”1(图7c)或B”2a(图7d)或B”2b(图7e)。得到的频带B”1、B”2a或B”2b位于调谐频率Fvco或该频率两倍2Fvco的频谱内，以使从得到的频带选择的频道位于中频FIo附近(图7c至7e)，例如等于500MHz。
图7c、7d和7e用实线表示得到的频带B”1、B”2a和B”2b，得到的频带B”1、B”2a和B”2b对应于图7b中用实线表示的频率Fvco的信号。得到的与图7b中用虚线表示的频率Fvco的信号对应的频带B”1、B”2a和B”2b在图7c、7d和7e中用虚线表示。
带通型滤波器10从得到的频带B”1、B”2a或B”2b中消除未选择的频道。滤波器10是具有高衰减的带通滤波器，其截止频率对应于中频FIo，其宽度相当于一个频道的频谱占用，例如5MHz。耦合到本机振荡器12的混频器11把所选择的频道转换成基带。
当然，本发明不限于所提到的几个实例。为确定使用的各种频率，所需要的全部内容是利用下列等式：
FIo＝(a＋b)/2；    y＝2a＋b；    x＝(3a＋b)/2
其中a、b和c分别对应于子频带B1、禁用频带和子频带B2的宽度。值v对应于振荡器7的最小频率，最大频率等于x＋a。通过从子频带B1的低频减去x获得频率Fosc，x表示子频带B1的转换图像的低频。
图6表示根据本发明第二实施例的发射机的说明实例。该发射机在与图5的接收机相同的频带内工作。发射机包括与接收机中所有相同的部件，但与接收机的区别在于信号的方向相反，并用发射放大器2b代替放大器2。
也可能有许多有关第二实施例的变量，图8中示出了一些变量。如果较宽的子频带，例如B2处在比较窄的子频带，例如B1低的频率，所需要的全部内容是使振荡器4的频率位于子频带B1之上，如图8a所示，以便在最低的频率上替换较窄的频带。
图8b表示滤波器之间的不同分布。较宽子频带的图像的最宽部分位于比最窄部分的频率更低的频率。图5和6中的电路保持不变，但需要适应滤波器51b、52b和55b的截止频率，并且还要适应振荡器的各种频率。因此，用下面的等式代替上面给出的等式
FIo＝(3a＋b)/2    y＝a＋b；   x＝(a＋b)/2。
当然，本领域技术人员可以理解，通过把发射机耦合到接收机也能产生发射机-接收机设备，发射机/接收机的耦合按已知技术进行。

Claims (11)

1.一种射频接收机，包括：
把电磁波转换成第一信号的无线电波接收装置(1，2)，
通过固定频率转换(Fosc)将第一信号转换成第二信号的第一混频器(3)，
通过选择所述第二信号的部分频谱把第二信号转换成第三信号的滤波装置(50)，
借助来自频率合成器(6)的转换信号通过频率转换把第三信号转换成第四信号的第二混频器(9)，
其特征在于，滤波装置(50)包括设置有切换装置(53，54，53b，54b)的至少两个分开带宽的带通滤波器(51，52，51b，52b，55b)，从而能够只选择滤波器(51，52，51b，52b，55b)中的一个。
2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于两个滤波器(51，52)具有相同宽度的通带。
3.根据权利要求2所述的接收机，其特征在于频率合成器(6)传送其频率在与两个滤波器(51，52)的带宽相同宽度(a)的频率范围内变化的信号。
4.根据权利要求3所述的接收机，其特征在于该频率范围在两个通带的中心。
5.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于滤波装置包括设置有切换装置(53b，54b)的三个滤波器(51b，52b，55b)，从而能够只选择这些滤波器中的一个，两个滤波器(51b，52b)具有相同带宽，第三滤波器(55b)具有两倍宽度的带宽，其中频率合成器(6)传送其频率在第一频率范围内变化的信号，该频率的宽度对应于具有相同带宽的两个滤波器的带宽，并在相当于第一范围两倍的第二范围内。
6.一种射频发射机，包括：
借助来自频率合成器(6)的转换信号通过频率转换把第一信号转换成第二信号的第一混频器(9)，
通过选择所述第二信号的部分频谱把第二信号转换成第三信号的滤波装置(50)，
通过固定频率转换(Fosc)把第三信号转换成第四信号的第二混频器(3)，
把第四信号转换成电磁波的无线电波发射装置(1，2b)，
其特征在于：滤波装置(50)包括设置有切换装置(53，54，53b，54b)的至少两个分开带宽的带通滤波器(51，52，51b，52b，55b)，从而能够只选择滤波器(51，52，51b，52，55b)中的一个。
7.根据权利要求6所述的发射机，其特征在于两个滤波器(51，52)具有相同宽度的通带。
8.根据权利要求7所述的发射机，其特征在于频率合成器(6)传送其频率在与两个滤波器(51，52)的带宽相同宽度(a)的频率范围内变化的信号。
9.根据权利要求8所述的发射机，其特征在于该频率范围在两个通带的中心。
10.根据权利要求6所述的接收机，其特征在于滤波装置包括设置有切换装置(53b，54b)的三个滤波器(51b，52b，55b)，从而能够只选择这些滤波装置中的一个，两个滤波器(51b，52b)具有相同带宽，第三滤波器(55b)具有两倍宽度的带宽，其中频率合成器(6)传送其频率在第一频率范围内变化的信号，该频率的宽度对应于具有相同带宽的两个滤波器的带宽，并在相当于第一范围两倍的第二范围内。
11.一种传输设备，其特征在于包括根据权利要求1至5中的一项所述的接收机，和根据权利要求6至10中的一项所述的发射机。
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