TWI445328B - 應用於衛星降頻器的接收器及射頻金氧半電晶體放大器 - Google Patents

應用於衛星降頻器的接收器及射頻金氧半電晶體放大器 Download PDF

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Description

應用於衛星降頻器的接收器及射頻金氧半電晶體放大器
本發明係有關於一種應用於衛星降頻器的接收器及射頻金氧半電晶體放大器，尤指一種可隨使用頻帶轉換共振頻率的應用於衛星降頻器的接收器及射頻金氧半電晶體放大器。
在先前技術中，當衛星降頻器接收衛星微波頻帶(C頻帶、X頻帶、KU 頻帶或Ka 頻帶)的訊號時，衛星降頻器內的放大器的操作範圍必須涵蓋整個衛星微波頻帶，亦即放大器的操作範圍必須相當大，導致衛星降頻器的設計者很難設計適合的放大器。請參照第1A圖，第1A圖係為先前技術說明應用於衛星降頻器的射頻金氧半電晶體放大器100的示意圖。如第1A圖所示，射頻金氧半電晶體放大器100包含一N型金氧半電晶體102及一電感104。電感104和射頻金氧半電晶體放大器100內的寄生電容決定射頻金氧半電晶體放大器100的固定共振頻率ω。請參照第1B圖，第1B圖係為說明射頻金氧半電晶體放大器100的頻率響應的示意圖。如第1B圖所示，因為射頻金氧半電晶體放大器100的操作範圍必須涵蓋衛星微波頻帶且維持一定的增益平坦度(gain flatness)，所以射頻金氧半電晶體放大器100具有較低的Q值、低電能效率以及較差的鏡像抑制(image rejection)，導致衛星降頻器的設計者很難設計適合的射頻金氧半電晶體放大器100。
本發明的一實施例提供一種應用於衛星降頻器的接收器。該接收器包含一射頻金氧半電晶體放大器、一混波器及一中頻放大器。該射頻金氧半電晶體放大器係用以根據一控制訊號，接收並放大一衛星微波頻帶的第一頻帶的訊號及該衛星微波頻帶的第二頻帶的訊號；該混波器係耦接於該射頻金氧半電晶體放大器，用以根據一本地振盪器(local oscillator)的第一振盪頻率，降低該第一頻帶的訊號成為一第一中頻頻帶的訊號，或根據該本地振盪器的第二振盪頻率，降低該第二頻帶的訊號成為一第二中頻頻帶的訊號；及該中頻放大器係耦接於該混波器，用以放大該第一中頻頻帶的訊號及該第二中頻頻帶的訊號，並輸出放大後的該第一中頻頻帶的訊號及該第二中頻頻帶的訊號。
本發明的另一實施例提供一種應用於衛星降頻器的接收器之射頻金氧半電晶體放大器。該射頻金氧半電晶體放大器包含一匹配電路、一N型金氧半電晶體、一第一電感、一第一開關及一第一電容。該匹配電路具有一第一端，耦接於一外部天線電路，一第二端，及一第三端，耦接於一地端，其中該匹配電路係用以匹配該射頻金氧半電晶體放大器與該外部天線電路，以及接收一衛星微波頻帶的第一頻帶的訊號及該衛星微波頻帶的第二頻帶的訊號；該N型金氧半電晶體具有一第一端，一第二端，耦接於該匹配電路，及一第三端，耦接於該地端，用以放大該第一頻帶的訊號及該第二頻帶的訊號；該第一電感具有一第一端，用以接收一第一電壓，及一第二端，耦接於該N型金氧半電晶體的第一端；該第一開關具有一第一端，耦接於該第一電感的第二端，一第二端，用以接收該控制訊號，及一第三端；及該第一電容具有一第一端，耦接於該N型金氧半電晶體的第一端，及一第二端，耦接於該地端；其中該第一開關根據該控制訊號開啟時，該匹配電路根據該第一電感與該第一電容的共振頻率，接收該第一頻帶的訊號，以及該第一開關根據該控制訊號關閉時，該匹配電路根據該第一電感與一寄生電容的共振頻率，接收該第二頻帶的訊號。
本發明提供一種應用於衛星降頻器的接收器及一射頻金氧半電晶體放大器。該接收器及該射頻金氧半電晶體放大器係根據一控制訊號，調整該射頻金氧半電晶體放大器的電路共振頻率為一第一共振頻率及一第二共振頻率。當該射頻金氧半電晶體放大器的電路共振頻率為該第一共振頻率時，該射頻金氧半電晶體放大器接收並放大一衛星微波頻帶的第一頻帶的訊號；當該射頻金氧半電晶體放大器的電路共振頻率為該第二共振頻率時，該射頻金氧半電晶體放大器接收並放大該衛星微波頻帶的第二頻帶的訊號。如此，該應用於衛星降頻器的接收器及該射頻金氧半電晶體放大器不需同時涵蓋整個該衛星微波頻帶。因此，本發明具有較高的Q值、高電能效率、增益平坦度以及較佳的鏡像抑制。
請參照第2圖，第2圖係為本發明的一實施例應用於衛星降頻器的接收器200的示意圖。接收器200耦接於一外部天線電路201，接收器200包含一射頻金氧半電晶體放大器202、一混波器204及一中頻放大器206。射頻金氧半電晶體放大器202係用以根據一控制訊號CS，由外部天線電路201接收並放大一衛星微波頻帶的第一頻帶的訊號F1及衛星微波頻帶的第二頻帶的訊號F2，其中衛星微波頻帶可為一C頻帶、一X頻帶、一KU 頻帶或一Ka 頻帶。以KU 頻帶為例，KU 頻帶係介於10.7GHz和12.75GHz之間，以及第一頻帶係介於10.7GHz和11.7GHz之間和第二頻帶係介於11.7GHz和12.75GHz之間。混波器204係耦接於射頻金氧半電晶體放大器202，用以根據一本地振盪器(local oscillator)205的第一振盪頻率OF1，降低第一頻帶的訊號F1成為一第一中頻頻帶的訊號IF1，或根據本地振盪器205的第二振盪頻率OF2，降低第二頻帶的訊號F2成為一第二中頻頻帶的訊號IF2。以KU 頻帶為例，第一振盪頻率OF1係為9.75GHz以及第二振盪頻率OF2係為10.6GHz。中頻放大器206係耦接於混波器204，用以放大第一中頻頻帶的訊號IF1及第二中頻頻帶的訊號IF2，並輸出放大後的第一中頻頻帶的訊號IF1及第二中頻頻帶的訊號IF2至下一級電路208。以KU 頻帶為例，第一中頻頻帶係介於950MHz和1950MHz之間以及第二中頻頻帶係介於1100MHz和2150MHz之間。
請參照第3圖，第3圖係為本發明的另一實施例說明射頻金氧半電晶體放大器202的示意圖。射頻金氧半電晶體放大器202包含一匹配電路2022、一N型金氧半電晶體2024、一第一電感2026、一第一開關2028及一第一電容2030。匹配電路2022具有一第一端，耦接於一外部天線電路201，一第二端，及一第三端，耦接於一地端GND，其中匹配電路2022係用以匹配射頻金氧半電晶體放大器202與外部天線電路201，以及接收第一頻帶的訊號IF1及第二頻帶的訊號IF2。N型金氧半電晶體2024具有一第一端，一第二端，耦接於匹配電路2022，及一第三端，耦接於地端GND，用以放大第一頻帶的訊號IF1及第二頻帶的訊號IF2。第一電感2026具有一第一端，用以接收一第一電壓VDD，及一第二端，耦接於N型金氧半電晶體2024的第一端。第一開關2028具有一第一端，耦接於第一電感2026的第二端，一第二端，用以接收控制訊號CS，及一第三端。第一電容2030具有一第一端，耦接於第一開關2028的第三端，及一第二端，耦接於地端GND。匹配電路2022包含一第二電感20222、一第二開關20224及一第二電容20226。第二電感20222具有一第一端，耦接於匹配電路202的第一端，及一第二端，耦接於匹配電路2022的第二端；第二開關20224具有一第一端，耦接於第二電感20222的第二端，一第二端，用以接收控制訊號CS，及一第三端；第二電容20226具有一第一端，耦接於第二開關20224的第三端，及一第二端，耦接於地端GND。
第一開關2028和第二開關20224根據控制訊號CS開啟時，匹配電路2022根據第一電感2026與第一電容2030的第一共振頻率ω1，接收第一頻帶的訊號IF1，以及第一開關2028和第二開關20224根據控制訊號CS關閉時，匹配電路2022根據第一電感2026與射頻金氧半電晶體放大器202內的寄生電容的第二共振頻率ω2，接收第二頻帶的訊號IF。另外，當匹配電路2022根據第一共振頻率ω1，接收第一頻帶的訊號IF1時，匹配電路2022係以第二電感20222並聯第二電容20226和外部天線電路201匹配；當匹配電路2022根據第二共振頻率ω2，接收第二頻帶的訊號IF2時，匹配電路2022係以第二電感20222和外部天線電路201匹配。
請參照第4圖，第4圖係以KU 頻帶為例，說明射頻金氧半電晶體放大器202的頻率響應的示意圖。如第4圖所示，射頻金氧半電晶體放大器202根據控制訊號CS而有一涵蓋KU 頻帶的第一頻帶的第一頻率響應FFR與一涵蓋KU 頻帶的第二頻帶的第二頻率響應SFR，其中第一頻率響應FFR係對應於第一共振頻率ω1以及第二頻率響應SFR係對應於第二共振頻率ω2。如第4圖所示，因為射頻金氧半電晶體放大器202的操作範圍根據控制訊號CS分成第一頻帶(10.7GHz-11.7GHz)與第二頻帶(11.7GHz-12.75GHz)，亦即射頻金氧半電晶體放大器202根據控制訊號CS不需同時涵蓋整個KU 頻帶，所以射頻金氧半電晶體放大器202具有較高的Q值、高電能效率、增益平坦度以及較佳的鏡像抑制。
綜上所述，本發明所提供的應用於衛星降頻器的接收器及射頻金氧半電晶體放大器係根據控制訊號，調整射頻金氧半電晶體放大器的電路共振頻率為第一共振頻率及第二共振頻率。當射頻金氧半電晶體放大器的電路共振頻率為第一共振頻率時，射頻金氧半電晶體放大器接收並放大衛星微波頻帶的第一頻帶的訊號；當射頻金氧半電晶體放大器的電路共振頻率為第二共振頻率時，射頻金氧半電晶體放大器接收並放大衛星微波頻帶的第二頻帶的訊號。如此，應用於衛星降頻器的接收器及射頻金氧半電晶體放大器不需同時涵蓋整個衛星微波頻帶。因此，本發明具有較高的Q值、高電能效率、增益平坦度以及較佳的鏡像抑制。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、202．．．射頻金氧半電晶體放大器
102、2024．．．N型金氧半電晶體
104．．．電感
200．．．接收器
201．．．外部天線電路
204．．．混波器
205．．．本地振盪器
206．．．中頻放大器
208．．．下一級電路
2022．．．匹配電路
2026．．．第一電感
2028．．．第一開關
2030．．．第一電容
20222．．．第二電感
20224．．．第二開關
20226．．．第二電容
CS．．．控制訊號
IF1．．．第一中頻頻帶的訊號
IF2．．．第二中頻頻帶的訊號
F1．．．第一頻帶的訊號
F2．．．第二頻帶的訊號
FFR．．．第一頻率響應
GND．．．地端
OF1．．．第一振盪頻率
OF2‧‧‧第二振盪頻率
SFR‧‧‧第二頻率響應
VDD‧‧‧第一電壓
ω‧‧‧共振頻率
ω 1‧‧‧第一共振頻率
ω 2‧‧‧第二共振頻率
第1A圖係為先前技術說明應用於衛星降頻器的射頻金氧半電晶體放大器的示意圖。
第1B圖係為說明射頻金氧半電晶體放大器的頻率響應的示意圖。
第2圖係為本發明的一實施例應用於衛星降頻器的接收器的示意圖。
第3圖係為本發明的另一實施例說明射頻金氧半電晶體放大器的示意圖。
第4圖係為說明射頻金氧半電晶體放大器的頻率響應的示意圖。
201．．．外部天線電路
202．．．射頻金氧半電晶體放大器
204．．．混波器
2022．．．匹配電路
2024．．．N型金氧半電晶體
2026．．．第一電感
2028．．．第一開關
2030．．．第一電容
20222．．．第二電感
20224．．．第二開關
20226．．．第二電容
CS．．．控制訊號
IF1．．．第一中頻頻帶的訊號
IF2．．．第二中頻頻帶的訊號
F1．．．第一頻帶的訊號
F2．．．第二頻帶的訊號
GND．．．地端
OF1．．．第一振盪頻率
OF2．．．第二振盪頻率
VDD．．．第一電壓

Claims (12)

  1. 一種應用於衛星降頻器的接收器，包含：一射頻金氧半電晶體放大器，用以根據一控制訊號，從一外部天線電路接收並放大一衛星微波頻帶的第一頻帶的訊號及該衛星微波頻帶的第二頻帶的訊號，其中該射頻金氧半電晶體放大器包含：一匹配電路，具有一第一端，耦接於該外部天線電路，一第二端，及一第三端，耦接於一地端，其中該匹配電路係用以匹配該射頻金氧半電晶體放大器與該外部天線電路，以及接收該第一頻帶的訊號及該第二頻帶的訊號；一N型金氧半電晶體，具有一第一端，一第二端，耦接於該匹配電路，及一第三端，耦接於該地端，用以放大該第一頻帶的訊號及該第二頻帶的訊號；一第一電感，具有一第一端，用以接收一第一電壓，及一第二端，耦接於該N型金氧半電晶體的第一端；一第一開關，具有一第一端，耦接於該第一電感的第二端，一第二端，用以接收該控制訊號，及一第三端；及一第一電容，具有一第一端，耦接於該第一開關的第三端，及一第二端，耦接於該地端；其中該第一開關根據該控制訊號開啟時，該匹配電路根據該第一電感與該第一電容的共振頻率，接收該第一頻 帶的訊號，以及該第一開關根據該控制訊號關閉時，該匹配電路根據該第一電感與一寄生電容的共振頻率，接收該第二頻帶的訊號；一混波器，耦接於該射頻金氧半電晶體放大器，用以根據一本地振盪器(local oscillator)的第一振盪頻率，降低該第一頻帶的訊號成為一第一中頻頻帶的訊號，或根據該本地振盪器的第二振盪頻率，降低該第二頻帶的訊號成為一第二中頻頻帶的訊號；及一中頻放大器，耦接於該混波器，用以放大該第一中頻頻帶的訊號及該第二中頻頻帶的訊號，並輸出放大後的該第一中頻頻帶的訊號及該第二中頻頻帶的訊號。
  2. 如請求項1所述之接收器，其中該匹配電路包含：一第二電感，具有一第一端，耦接於該匹配電路的第一端，及一第二端，耦接於該匹配電路的第二端；一第二開關，具有一第一端，耦接於該第二電感的第二端，一第二端，用以接收該控制訊號，及一第三端；及一第二電容，具有一第一端，耦接於該第二開關的第三端，及一第二端，耦接於該地端。
  3. 如請求項1所述之接收器，其中該衛星微波頻帶係為一C頻帶(C band)。
  4. 如請求項1所述之接收器，其中該衛星微波頻帶係為一X頻帶(X band)。
  5. 如請求項1所述之接收器，其中該衛星微波頻帶係為一KU 頻帶(Ku band)。
  6. 如請求項1所述之接收器，其中該衛星微波頻帶係為一Ka 頻帶(Ka band)。
  7. 一種應用於衛星降頻器的接收器之射頻金氧半電晶體放大器，包含：一匹配電路，具有一第一端，耦接於一外部天線電路，一第二端，及一第三端，耦接於一地端，其中該匹配電路係用以匹配該射頻金氧半電晶體放大器與該外部天線電路，以及接收一衛星微波頻帶的第一頻帶的訊號及該衛星微波頻帶的第二頻帶的訊號；一N型金氧半電晶體，具有一第一端，一第二端，耦接於該匹配電路，及一第三端，耦接於該地端，用以放大該第一頻帶的訊號及該第二頻帶的訊號；一第一電感，具有一第一端，用以接收一第一電壓，及一第二端，耦接於該N型金氧半電晶體的第一端；一第一開關，具有一第一端，耦接於該第一電感的第二端，一第二端，用以接收該控制訊號，及一第三端；及 一第一電容，具有一第一端，耦接於該第一開關的第三端，及一第二端，耦接於該地端；其中該第一開關根據該控制訊號開啟時，該匹配電路根據該第一電感與該第一電容的共振頻率，接收該第一頻帶的訊號，以及該第一開關根據該控制訊號關閉時，該匹配電路根據該第一電感與一寄生電容的共振頻率，接收該第二頻帶的訊號。
  8. 如請求項7所述之射頻金氧半電晶體放大器，其中該匹配電路包含：一第二電感，具有一第一端，耦接於該匹配電路的第一端，及一第二端，耦接於該匹配電路的第二端；一第二開關，具有一第一端，耦接於該第二電感的第二端，一第二端，用以接收該控制訊號，及一第三端；及一第二電容，具有一第一端，耦接於該第二開關的第三端，及一第二端，耦接於該地端。
  9. 如請求項7所述之射頻金氧半電晶體放大器，其中該衛星微波頻帶係為一C頻帶。
  10. 如請求項7所述之射頻金氧半電晶體放大器，其中該衛星微波頻帶係為一X頻帶。
  11. 如請求項7所述之射頻金氧半電晶體放大器，其中該衛星微波頻帶係為一KU 頻帶。
  12. 如請求項7所述之射頻金氧半電晶體放大器，其中該衛星微波頻帶係為一Ka 頻帶。
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