CN1373605A - 抑制高频信号失真的高频信号切换电路 - Google Patents

抑制高频信号失真的高频信号切换电路 Download PDF

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Abstract

高频信号切换电路,减少信号传送损失和高价的电路部件,使二极管的截止偏置值变大,以抑制高频信号失真。包括第1、第2高频信号路径和切换电压提供部,第1高频信号路径有分别串联于放大级输入端和输出端的第1二极管及第2二极管,第2高频信号路径由与第1高频信号路径并联的第3二极管构成,切换电压提供部切换放大级的动作状态和第1至第3二极管的导通状态,切换电压提供部的切换电压为第1极性时,放大级为动作状态,第1和第2二极管导通,第3二极管截止,向第1高频信号路径传送高频信号,切换电压提供部的切换电压为第2极性时,放大级为非动作状态,第1和第2二极管截止,第3二极管导通,向第2高频信号路径传送高频信号的装置。

Description

抑制高频信号失真的高频信号切换电路
技术领域
本发明涉及高频信号切换电路，特别涉及连接于电视调谐器输入端的、分别降低因切换为强电场输入时和弱电场输入时引起的高频信号传送损失和必要部件个数的高频信号切换电路。
背景技术
在已有的电视调谐器中，已知在电视调谐器输入端连接配置高频信号切换电路，以对应于强电场状态和弱电场状态两者。该高频信号切换电路包括通过高频放大级传送高频信号的第1高频信号路径和旁路高频放大级来传送高频信号的第2高频信号路径。当在弱电场状态下使用时，在第1高频信号路径中传送高频信号，在高频放大级中放大高频信号，将输入电视调谐器的高频信号电平增大至规定电平，另一方面，当在强电场状态下使用时，在第2高频信号路径中传送高频信号，旁路高频放大级，以便输入电视调谐器的高频信号电平不超过规定电平。
这里，图3是表示已知高频信号切换电路结构的一个实例的电路图，还同时表示电视调谐器的构成部分。
如图3所示，高频信号切换电路30包括第1高频信号路径31、第2高频信号路径32、输入耦合回路33、高频信号输入端子34、高频信号输出端子35、频带解码器(切换电压提供部)36和电源端子37。
第1高频信号路径31包括放大用场效应晶体管(FET)311、第1二极管312、第2二极管313、偏压设定电阻314、315、源电阻316、旁路电容317、负载电感318、负载电阻319、旁路电容3110、3113、隔直流电容器3111、3116和偏压设定电阻3112、3114、3115。第2高频信号路径32包括信号传递用场效应晶体管(FET)321、第3二极管322、隔直流电容器323、326和偏压设定电阻324、325。输入耦合回路33包括电感331、333和电容332、334、335。
在第1高频信号路径31中，放大用场效应晶体管311的栅极分别连接于第1二极管312的阳极和偏压设定电阻315的一端，源极连接于源电阻316和旁路电容317的各自一端，漏极连接于负载电感318和隔直流电容器3111的各自一端。第1二极管312的阴极连接于偏压设定电阻314和输入耦合回路33的电容335的各自一端。第2二极管313的阳极连接于偏压设定电阻3114的一端，阴极连接于偏压设定电阻3115和隔直流电容器3116的各自一端。偏压设定电阻314的一端的另一端接地，偏压设定电阻315的另一端连接于频带解码器36的输出端。源电阻316和旁路电容317的各自另一端接地。负载电感318的另一端连接于负载电阻319的一端。负载电阻319的另一端分别连接于旁路电容3110的一端和电源端子37。旁路电容3110的另一端接地，隔直流电容器3111的另一端连接于偏压设定电阻3112、3114的各其它端。偏压设定电阻3112的另一端分别连接于旁路电容3113的一端和频带解码器36的输出端。旁路电容3113的另一端接地，偏压设定电阻3115的另一端接地。隔直流电容器3116的另一端连接于高频信号输出端子35。
在第2高频信号路径32中，信号传递用场效应晶体管321的栅极分别连接于第3二极管322的阳极和偏压设定电阻324的一端，源极分别连接于偏压设定电阻325的一端和隔直流电容器326的一端，漏极连接于隔直流电容器323的一端。第3二极管322的阴极接地，隔直流电容器323的另一端连接于第3二极管322的阴极。偏压设定电阻324、325的另一端连接于频带解码器36的输出端。隔直流电容器326的另一端连接于第2二极管313的阴极。在输入耦合回路33中，电感331的一端分别连接于电容332的一端和高频信号输入端子34，另一端接地。电容332的另一端分别连接于电感333的一端和电容335的另一端。电感333的另一端与电容334的一端连接，电容334的另一端接地。频带解码器36的输入端连接于电源端子37，电源端子37连接于电视调谐器40的电源端子47。
下面，如图3所示，电视调谐器40包括VHF天线电路部(VHFANT)41V、UHF天线电路部(UHFANT)41U、VHF高频放大部(VHFRFAMP)42V、UHF高频放大部(UHFRFAMP)42U、VHF高频电路部(VHFRF)43V、UHF高频电路部(UHFRF)43U、VHF混合段(VHFMIX)44V、UHF混合段(UHFMIX)44U、中频放大部(IFAMP)45、中频信号输出端子46和电源端子47。
此时，VHF天线电路部41V的输入端连接于高频信号切换电路30的高频信号输出端子35，输出端连接于VHF高频放大部42V的输入端。UHF天线电路部41U的输入端高频信号输出端子35，输出端连接于UHF高频放大部42U的输入端。VHF高频放大部42V的输出端连接于VHF高频电路部43V的输入端，UHF高频放大部42U的输出端连接于UHF高频电路部43U的输入端。VHF高频电路部43V的输出端连接于VHF混合段44V的输入端，UHF高频电路部43U的输出端连接于UHF混合段44U的输入端。VHF混合段44V的输出端连接于中频放大部45的输入端，UHF混合段44U的输出端连接于中频放大部45的输入端。中频放大部45的输出端连接于中频信号输出端子46上。
如上所述构成的高频信号切换电路30如下操作。
首先，在弱电场区域、即接收电场强度弱的区域中使用连接高频信号切换电路30的电视调谐器40的情况下，切换高频信号切换电路30的频道解码器36，设定成从其输出端输出等于电源电压的电压VB，例如5V。此时，从频带解码器36输出的电压VB通过偏压设定电阻315提供给放大用场效应晶体管311的栅极，使放大用场效应晶体管311变为动作状态。与此同时，基于电压VB的电流通过偏压设定电阻315、第1二极管312和偏压设定电阻314流向接地点，由此导通第1二极管312，另外，基于电压VB的电流通过偏压设定电阻3112、3114、第2二极管313和偏压设定电阻3115流向接地点，由此导通第2二极管313。另一方面，基于电压VB的电流流向偏压设定电阻324和第3二极管322，使信号传递用场效应晶体管321的栅极电压比其源极电压低，导通信号传递用场效应晶体管321。
因此，对于第1高频信号路径31变为能动状态，第2高频信号路径32变为非能动状态，提供给高频信号输入端子34的低电平高频信号通过导通的第1二极管312提供给放大用场效应晶体管311，在由放大用场效应晶体管311放大至规定电平后，通过导通的第2二极管313提供给高频信号输出端子35。此时，因为信号传递用场效应晶体管321导通，所以高频信号无法通过信号传递用场效应晶体管321传递给高频信号输出端子35。
接着，在强电场区域下、即在接收电场强度强的区域下使用连接于高频信号切换电路30的电视调谐器40时，切换高频信号切换电路30的频带解码器36，进行设定，使从其输出端输出等于接地电压的电压VE、例如0V。此时，即使从频带解码器36输出的接地电压VE通过偏压设定电阻315提供给放大用场效应晶体管311的栅极，也不能使放大用场效应晶体管311变为动作状态，而处于非动作状态。与此同时，由于提供接地电压VE，所以没有通过偏压设定电阻315、第1二极管312和偏压设定电阻314流向接地点的电流，第1二极管312变为导通。同样，由于提供接地电压VE，所以没有通过偏压设定电阻3112、3114、第2二极管313和偏压设定电阻3115流向接地点的电流，第2二极管313变为导通。另一方面，由于提供接地电压VE，没有流向偏压设定电阻324和第3二极管322的电流，信号传递用场效应晶体管321的栅极、源极间电压变为零偏置，信号传递用场效应晶体管321变为导通。
因此，对于第1高频信号路径31变为非能动状态，第2高频信号路径32变为能动状态，提供给高频信号输入端子34的高电平高频信号通过导通的信号传递用场效应晶体管321提供给高频信号输出端子35。此时，因为第1二极管312和第2二极管313都变为导通，放大用场效应晶体管311变为非动作状态，所以高频信号无法通过放大用场效应晶体管311传递给高频信号输出端子35。
之后，提供给高频信号输出端子35的高频信号提供给后续的电视调谐器。这里，在高频信号为VHF带电视接收信号的情况下，由VHF天线电路部41V去除该电视接收信号中不要的信号频带的信号成分，由VHF高频放大部42V放大至规定电平，由VHF高频电路部43V再次去除不要的信号频带的信号成分，由VHF混合段44V变换为中频信号，由中频放大部45将得到的中频信号放大至规定电平，提供给中频信号输出端子46。另一方面，在高频信号为UHF带电视接收信号的情况下，由UHF天线电路部41U去除该电视接收信号中不要的信号频带的信号成分，由UHF高频放大部42U放大至规定电平，由UHF高频电路部43U再次去除不要的信号频带的信号成分，由UHF混合段44U变换为中频信号，由中频放大部45将得到的中频信号放大至规定电平，提供给中频信号输出端子46。
在上述已知高频信号切换电路30的第1高频信号路径31变为非能动状态、同时第2高频信号路径32变为能动状态时，因为通过处于导通状态的信号传递用场效应晶体管321来传送第2高频信号路径32的高频信号，所以不仅会因为信号传递用场效应晶体管321产生信号传送损失，例如产生3至4dB左右的信号传送损失，而且在构成第2高频信号路径32的情况下，因为必须使用信号传递用场效应晶体管321等价格较高的电路部件，所以高频信号切换电路30的制造成本变高。
如上所述，当上述已知高频信号切换电路30的第1高频信号路径31变为非能动状态时，因为截止第1二极管312、第2二极管313的截止偏压值较低，所以当提供高电平的高频信号时，第1二极管312、第2二极管313中流入部分该高电平的高频信号，在第2高频信号路径32传送的高频信号中产生失真。
发明的内容
鉴于这种技术背景，本发明的目的在于提供一种高频信号切换电路，分别降低弱电场状态下的信号传送损失和较高的电路部件，使二极管的截止偏置值变大，以抑制高频信号失真的发生。
为了实现上述目的，本发明的高频信号切换电路包括第1高频信号路径、第2高频信号路径，和切换电压提供部，第1高频信号路径包含高频放大级、串联连接于高频放大级的输入端和高频信号输入端之间的第1二极管、串联连接于高频放大级输出端和高频信号输出端之间的第2二极管，第2高频信号路径由串联连接于高频信号输入端和高频信号输出端之间的第3二极管构成，切换电压提供部切换高频放大级的动作、非动作状态和第1至第3二极管的导通和截止，并且该高频信号切换电路具备当切换电压提供部的切换电压为第1极性时，高频放大级为动作状态，第1和第2二极管导通，第3二极管截止，向第1高频信号路径传送高频信号，当切换电压提供部的切换电压为第2极性时，高频放大级为非动作状态，第1和第2二极管截止，第3二极管导通，向第2高频信号路径传送高频信号的装置。
根据上述装置，因为由导通、截止动作的第3二极管构成为第2高频信号路径，所以可以大幅度降低第3二极管导通时的信号传送损失，并且，通过仅使用第3二极管作为第2高频信号路径，可降低部件个数。另外，当形成导通第3二极管的正偏压时，因为形成了使第1高频信号路径的第1二极管和第2二极管充分截止的反偏压，所以部分高电平的高频信号流向截止时的第1二极管和第2二极管，在传送中的高频信号中不会产生失真。
在所述装置中，第1和第2二极管各自的阳极端通过电阻连接于切换电压提供部，各自的阴极端通过电阻连接于基准电位点上。因此，选择各电阻的电阻值，使第1和第2二极管的阴极端电压的切换电压为第1极性时，第2二极管的阴极端电压比第1二极管的阴极端电压高，当切换电压为第2极性时，第2二极管的阴极端电压比第1二极管的阴极端电压低。
根据这种结构，容易设定导通第1二极管和第2二极管的正偏压和截止第1二极管和第2二极管的反偏压，在设定这些电压时，也容易设定截止第3二极管的反偏压和导通第3二极管的正偏压。
附图的简要说明
图1表示本发明高频信号路径切换电路的一个实施例，是表示其结构的电路图，并表示了电视调谐器的构成部分。
图2是表示图1所示高频信号切换电路动作时主要结构的等价电路图。
图3是表示已知的高频信号切换电路结构的一个实例的电路图，并表示了电视调谐器的构成部分。
发明的具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。
图1表示本发明高频信号路径切换电路的一个实施例，是表示其结构的电路图，并表示了电视调谐器的构成部分。
如图1所示，高频信号切换电路1由第1高频信号路径2、第2高频信号路径3、输入耦合回路4、高频信号输入端子5、高频信号输出端子6、电源端子7和频带解码器(切换电压提供部)8构成。
第1高频信号路径2包括放大用场效应晶体管(FET)21、第1二极管22、第2二极管23、偏压设定电阻24、25、26、源极电阻27、旁路电容28、负载电感29、负载电阻210、旁路电容211、215、隔直流电容器212、217、偏压设定电阻213、214、216。第2高频信号路径3由第3二极管31构成。输入耦合回路4由电感41、43和电容42、44、45构成。此时，包含放大用场效应晶体管21的电路部分构成线性高频放大级。
在第1高频信号路径2中，放大用场效应晶体管21的栅极分别连接于第1二极管22的阳极和偏压设定电阻25的一端，源极连接于源极电阻27和旁路电容28的各自一端，漏极连接于负载电感29和隔直流电容器213的各自一端。第1二极管22的阴极连接于偏压设定电阻24和输入耦合回路4的电容45的各自一端。第2二极管23的阳极连接于偏压设定电阻214的一端，阴极连接于偏压设定电阻216和隔直流电容器217的各自一端。偏压设定电阻24的另一端接地，偏压设定电阻25的另一端连接于频带解码器8的输出端。偏压设定电阻26的另一端连接于电源端子7。源极电阻27和旁路电容28的另一端均接地。负载电感29的另一端连接于负载电阻210的一端上。负载电阻210的另一端分别连接于旁路电容211的一端和电源端子7上。旁路电容211的另一端接地，隔直流电容器212的另一端分别连接于偏压设定电阻213的一端和偏压设定电阻214的另一端上。偏压设定电阻213的另一端分别连接于旁路电容215的一端和频带解码器8的输出端上。旁路电容215的另一端接地，偏压设定电阻216的另一端接地，隔直流电容器217的另一端连接于高频信号输出端子6上。
在第2高频信号路径3中，第3二极管31的阳极连接于第1二极管22的阴极，阴极连接于第2二极管23的阴极。在输入耦合回路4中，电感41的一端分别连接于电容42的一端和高频信号输入端子5，另一端接地。电容42的另一端分别连接于电感43的一端和电容45的另一端，电感43的另一端连接于电容44的一端，电容44的另一端接地。电源端子7连接于电视调谐器9的电源端子16上，频带解码器8的输入端连接于电源端子7上。
另外，如图1所示，电视调谐器9与图3所示电视调诣器40的结构相同，包括VHF天线电路部(VHFANT)10V、UHF天线电路部(UHFANT)10U、VHF高频放大部(VHFRFAMP)11V、UHF高频放大部(UHFRFAMP)11U、VHF高频电路部(VHFRF)12V、UHF高频电路部(UHFRF)12U、VHF混合段(VHFMIX)13V、UHF混合段(UHFMIX)13U、中频放大部(IFAMP)14、中频信号输出端子15和电源端子16。
此时，VHF天线电路部10V的输入端连接于高频信号切换电路1的高频信号输出端子6，输出端连接于VHF高频放大部11V的输入端。UHF天线电路部10U的输入端高频信号输出端子6，输出端连接于UHF高频放大部11U的输入端。VHF高频放大部11V的输出端连接于VHF高频电路部12V的输入端，UHF高频放大部11U的输出端连接于UHF高频电路部12U的输入端。VHF高频电路部12V的输出端连接于VHF混合段13V的输入端，UHF高频电路部12U的输出端连接于UHF混合段13U的输入端。VHF混合段13V的输出端连接于中频放大部14的输入端，UHF混合段13U的输出端连接于中频放大部14的输入端。中频放大部14的输出端连接于中频信号输出端子15上。
图2(a)、(b)表示图1所示高频信号切换电路1动作时主要结构的等价电路图，(a)表示第1高频信号路径2为动作状态、第2高频信号路径3为非动作状态时的电路图，(b)表示第1高频信号路径2为非动作状态、第2高频信号路径3为动作状态时的电路图。
在图2(a)、(b)中，171为包含放大用场效应晶体管21的高频放大级，172为第1二极管22构成的第1开关，173为第2二极管23构成的第2开关，174为第3二极管31构成的第3开关，此外，对与图1所示结构要素相同的结构要素标以相同的符号。
这里，结合图2(a)、(b)来说明所述结构的本实施例的高频信号切换电路1的动作。
在本实施例中，首先，在弱电场区域、即接收电场强度弱的区域中使用连接高频信号切换电路1的电视调谐器9时，切换高频信号切换电路1的频道解码器8，设定成从其输出端输出等于电源电压的电压VB，例如5V。当进行如此设定时，从频带解码器8输出的电压VB通过偏压设定电阻25提供给放大用场效应晶体管21的栅极，使放大用场效应晶体管21变为动作状态。与此同时，基于电压VB的电流通过偏压设定电阻25、第1二极管22和偏压设定电阻24流向接地点，由此导通第1二极管22，另外，基于电压VB的电流通过两个偏压设定电阻213、214、第2二极管23和偏压设定电阻216流向接地点，由此导通第2二极管23。在此状态时，选定各个偏压设定电阻24、25、213、214、216的各电阻值，使电源电压为5V，第3二极管31的阳极电压、即图1和图2的A点电压为2.5V，第3二极管31的阴极电压、即图1和图2的B点电压为4.6V，通过偏压设定电阻26向第3二极管31施加电压VB，作为反偏压，第3二极管31变为截止。此时的高频信号切换电路1的状态变为图2(a)所示状态。
因此，对于第1高频信号路径2变为能动状态，第2高频信号路径3变为非能动状态，提供给高频信号输入端子5的低电平高频信号通过导通的第1二极管22提供给处于动作状态的放大用场效应晶体管21，在由放大用场效应晶体管21放大至规定电平后，通过导通的第2二极管23提供给高频信号输出端子6。另一方面，此时，因为第3二极管31变为截止，所以高频信号无法通过第3二极管31传递给高频信号输出端子6。
接着，在强电场区域下、即在接收电场强度强的区域下使用连接于高频信号切换电路1的电视调谐器9时，切换高频信号切换电路1的频带解码器8，进行设定，使从其输出端输出等于接地电压的电压VE、例如0V，此时，即使从频带解码器8输出的接地电压VE通过偏压设定电阻25提供给放大用场效应晶体管21的栅极，也不能使放大用场效应晶体管21变为动作状态，而处于非动作状态。与此同时，由于提供接地电压VE，电流不会通过偏压设定电阻25、第1二极管22和偏压设定电阻24流向接地点，从而第1二极管22变为截止。同样，由于提供接地电压VE，所以没有电流通过两个偏压设定电阻213、214、第2二极管23和偏压设定电阻216流向接地点，由此，第2二极管23变为截止。在此状态下，从电源端子7通过偏压设定电阻26向第1二极管22的阴极和第3二极管31的阳极提供偏压，图1和图2的A点电压变为1.6V，第3二极管31的阴极电压、即图1和图2的B点电压为0.9V，向第3二极管31提供正偏压，第3二极管31变为导通。因此，随着第3二极管31的导通，分别确实向第1二极管22和第2二极管23提供反偏压，因此，第1二极管22的反偏压变大。此时的高频信号切换电路1的状态变为图2(b)所示的状态。
因此，对于第1高频信号路径2变为非能动状态，第2高频信号路径3变为能动状态，提供给高频信号输入端子5的高电平高频信号通过导通的第3二极管31提供给高频信号输出端子6。此时，因为第1二极管22和第2二极管23都变为截止，放大用场效应晶体管21变为非动作状态，所以高频信号无法通过放大用场效应晶体管21传递给高频信号输出端子6，如上所述，因为第1二极管22的反偏压比大，所以高电平高频信号流入第1二极管22，向不会流入第2二极管23，在第2高频信号路径3传送的高频信号中不会产生失真。
之后，通过高频信号切换电路1的高频信号从高频信号输出端子6提供给后续的电视调谐器9。即使在这种情况下，如果高频信号为VHF带电视接收信号，则由VHF天线电路部10V去除该电视接收信号中不要的信号频带的信号成分，由VHF高频放大部11V放大至规定电平，由VHF高频电路部12V再次去除不要的信号频带的信号成分，由VHF混合段13V变换为中频信号，由中频放大部14将得到的中频信号放大至规定电平，提供给中频信号输出端子15。另一方面，如果高频信号为UHF带电视接收信号，则由UHF天线电路部10U去除该电视接收信号中不要的信号频带的信号成分，由UHF高频放大部11U放大至规定电平，由UHF高频电路部12U再次去除不要的信号频带的信号成分，由UHF混合段13U变换为中频信号，由中频放大部14将得到的中频信号放大至规定电平，提供给中频信号输出端子15。
虽然上述实施例的高频信号切换电路1各部分的电压分别表示该高频信号切换电路实施时最佳的电压值，但本发明的高频信号切换电路1不限于具有这种电压值，在不脱离其技术内容的范围内，不用说可适当变更这些电压值。
本发明的效果：
如上所述，根据本发明，因为由导通截止的第3二极管构成为第2高频信号路径，所以可大幅度降低第3二极管导通时的信号传送损失，并且，通过仅使用第3二极管作为第2高频信号路径，可达到所谓的降低部件个数的效果。
另外，根据本发明，当形成导通第3二极管的正偏压时，因为形成了使第1高频信号路径的第1二极管和第2二极管充分截止的反偏压，所以部分高电平的高频信号流向截止时的第1二极管和第2二极管，实现在传送中的高频信号中不会产生失真的效果。

Claims (6)

1.一种高频信号切换电路，其特征在于：包括第1高频信号路径、第2高频信号路径，和切换电压提供部，该第1高频信号路径包含高频放大级、串联连接于所述高频放大级的输入端和高频信号输入端之间的第1二极管、串联连接于所述高频放大级输出端和高频信号输出端之间的第2二极管，该第2高频信号路径由串联连接于所述高频信号输入端和所述高频信号输出端之间的第3二极管构成，该切换电压提供部用于切换所述高频放大级的动作、非动作状态和所述第1至第3二极管的导通和截止，当所述切换电压提供部的切换电压为第1极性时，所述高频放大级为动作状态，所述第1和第2二极管导通，所述第3二极管截止，向所述第1高频信号路径传送高频信号，当所述切换电压提供部的切换电压为第2极性时，所述高频放大级为非动作状态，所述第1和第2二极管截止，所述第3二极管导通，向所述第2高频信号路径传送高频信号。
2.根据权利要求1所述的高频信号切换电路，其特征在于：所述高频放大级在放大元件上使用场效应晶体管，向所述场效应晶体管的栅极提供所述切换电压，切换其动作、非动作状态。
3.根据权利要求1所述的高频信号切换电路，其特征在于：所述高频放大级的输入电阻高，输出电阻低。
4.根据权利要求1所述的高频信号切换电路，其特征在于：所述第1和第2二极管的各自阳极端通过电阻连接于所述切换电压提供部，其各自阴极端通过电阻连接于基准电位点。
5.根据权利要求4所述的高频信号切换电路，其特征在于：选择所述各电阻的电阻值，使第1和第2二极管的阴极端电压，在所述切换电压为第1极性时，所述第2二极管的阴极端电压比所述第1二极管的阴极端电压高，当所述切换电压为第2极性时，所述第2二极管的阴极端电压比所述第1二极管的阴极端电压低。
6.根据权利要求1所述的高频信号切换电路，其特征在于：所述切换电压提供部由频带解码器构成，选择输出等于电源电压的第1极性切换电压和等于基准电位的第2极性切换电压。
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