可集成的22KHz包絡檢測及頻帶開關電路的製作方法

2023-06-05 15:57:01 2

專利名稱：可集成的22KHz包絡檢測及頻帶開關電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種衛星數位電視接收設備，尤其涉及一種應用於Ku波段雙本振高 頻頭控制晶片中的22KHz包絡檢測電路及頻帶開關電路。
背景技術：
目前，衛星電視正在向數位化、Ku波段發展，而這也是開通直播衛星系統的必然選 擇。所謂的Ku波段，其頻率覆蓋10. 7GHz 12. 75GHz，頻寬大於2GHz，超出了接收機的頻 率範圍。因此，要接收Ku波段衛視信號，必須用Ku波段高頻頭。當然，其他配套設備(如 衛星接收機、拋物面天線等)與收視C波段時相比並沒有特別的要求。為了達到全頻段接收，Ku雙本振高頻頭把Ku波段頻率分為高低二段，即 10. 7GHz 11.8GHz和11. 7GHz 12. 75GHz,而對應的雙本振頻率分別為9. 75GHz和 10.6GHz。該兩個本振(本地振蕩器)的工作由0/22kHz開關來切換，且兩個本振始終只有 一個在工作，這樣可以把整個Ku波段頻率轉變到接收機所能接收的950 2150M Hz中頻 範圍內。現有技術多採用分立器件實現22KHz選頻，輸出驅動級的電平設置不夠靈活，且開 關切換速度比較慢，影響正常的電視節目的快速切換。

發明內容
本發明的目的在於提出一種集成度高、成本低、速度快、驅動能力強、可靠性高的， 用於Ku波段高頻頭的可集成22KHz包絡檢測及頻帶開關電路，從而克服現有技術中的不 足。為實現上述發明目的，本發明採用了如下技術方案所述包絡檢測及頻帶開關電路包括—有源濾波電路，其對接收的輸入信號進行濾波處理，篩選波形為22KHz的信號， 經放大後發送至一峰值檢波電路；一峰值檢波電路，其若連續接收到有源濾波電路輸出的波形為22KHz的信號，則 輸出電壓逐漸拉升至高電平，而若未接收到有源濾波電路輸出的波形為22KHz的信號，則 輸出為低電平；一電平比較電路，其根據峰值檢波電路輸出的高電平或低電平轉換為輸出數字高 低電平的「 1，，和「0」作為輸出驅動電路的使能信號；一輸出驅動電路，其採用電平比較電路輸出的「 1，，和「0」做為使能信號，使兩個輸 出根據不同的情況，分別輸出有效信號。進一步的講，所述有源濾波電路包括高增益差分運算放大器，高增益差分運算放 大器的同相輸入端連接一第一參考電壓，其反向輸入端和輸出端外接無源電阻電容器件。所述無源電阻電容器件包括外圍第一濾波電容、第二濾波電容、第二限流保護電 阻和第三濾波電阻，第三濾波電阻與高增益差分運算放大器的反向輸入端和輸出端跨接； 第一濾波電容與高增益差分運算放大器的反向輸入端、第二濾波電容的一端和第二電阻的一端連接；第二濾波電容的另一端與高增益差分運算放大器的輸出端連接。所述高增益差分運算放大器為一增益70dB、相位裕度75度、_3dB帶寬為3. 5KHz 的全差分二級運放。所述第一參考電壓接在高增益差分運算放大器的同相輸入端和參考地之間，且所 述第一參考電壓由片內帶隙基準電壓分壓得到，並由一穩壓二極體保護。所述峰值檢波電路包含第一二極體、第一電容以及第三放電電流源，第一二極體 的正端跟前級有源濾波電路輸出相連，其負端與第一電容一端連接，同時輸出到後級電平 比較電路，第一電容的另一端連接到參考地上，第三電流源跨接在netl和參考地之間。所述電平比較電路包括一電壓比較器，所述電壓比較器的反向輸入端與峰值檢波 電路的輸出連接，其同相輸入端與一第二參考電壓連接。所述電壓比較器為一遲滯比較器，其上升沿和下降沿翻轉點電壓不同，中間存在 一個電壓窗口。優選的，該遲滯比較器閾值電壓Vt = 2. 2V、上升沿翻轉點電壓Vtkp+ = 3. 2V、 下降沿翻轉點電壓VTKP_ = 1. 2V、遲滯窗口 AV = 2V。所述輸出驅動電路包括第一反向器、第三運算放大器、第四運算放大器、第一電流 源、第二電流源和一負電壓源，所述第三、第四運算放大器具有使能控制埠，並由使能信 號控制，且第三、第四運算放大器的同相輸入端作為參考電壓管腳，根據應用需要外部設 置其電壓，第一電流源跨接在第三運算放大器和負電壓源之間，第二電流源跨接在第四運 算放大器和負電壓源之間。所述第三、第四運算放大器的使能信號是一相反信號，由第一反向器進行反向操 作，且第三、第四運算放大器的反向輸入端與輸出端直接相連。與現有技術相比，本發明的有益效果在於本發明實現了 Ku波段雙本振高頻頭的 22ΚΗζ方波信號檢測電路及頻帶開關電路與原有控制電路的集成設計，集成度高，成本低， 驅動能力強，速度快，可靠性高，性能好，有利於數字衛星電視應用推廣。


以下集合附圖及具體實施例對本發明的技術方案作進一步說明。圖1是本發明具體實施方式
中一種22ΚΗζ包絡檢測電路及頻帶開關電路結構示意 圖；圖2Α是圖1中第一全差分運算放大器的幅頻特性曲線圖；圖2Β是圖1中第一全差分運算放大器的相頻特性曲線圖；圖3是圖1所示22ΚΗζ包絡檢測電路的工作波形圖；圖4是本實施例中遲滯比較器的傳輸特性曲線圖；圖5是圖1所示22ΚΗζ包絡檢測電路的一種應用狀態示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本實施例的可集成的Ku波段雙本振高頻頭的22ΚΗζ包絡檢測電路及 頻帶開關電路包括一有源濾波電路、一峰值檢波電路、一電平比較電路和輸出驅動電路。所述有源濾波電路包括高增益差分運算放大器ΑΜΡ1、第一參考電壓REF1、外圍無 源電阻電容器件(包括第一濾波電容CF1、第二濾波電容CF2、第三濾波電阻R3以及第二限 流保護電阻R2)，所述高增益差分運算放大器AMPl為一增益70dB、相位裕度75度、_3dB帶寬為3. 5KHz的全差分二級運放，其運放幅頻特性和相頻特性如圖2A、2B所示，所述第一參 考電壓REFl接在高增益差分運算放大器AMPl的同相輸入端和參考地之間，該第一參考電 壓由片內帶隙基準電壓分壓得到，同時通過一穩壓二極體保護，確保第一參考電壓穩定在 1. 8V，其主要作用就是抬高輸入信號的直流電平，使得有源濾波電路的輸出Fout的直流電 平也穩定在1. 8V，這有利於後級峰值檢波電路正常操作。所述有源濾波電路的外圍器件接法為第三濾波電阻跨接在高增益差分運算放大 器AMPl的反向輸入端Fin和輸出端Ftm ；第一濾波電容Cfi接在高增益差分運算放大器AMPl 的反向輸入端Fin和第二濾波電容Cf2的一端，以及第二電阻R2的一端；第二濾波電容Cf2的 另一端接在高增益差分運算放大器AMPl的輸出端Fott。所述無源電阻、電容的值分別為R2 =10ΚΩ，R3 = 150ΚΩ，CF1 = 470pF，CF2 = 68pF。如此就以高增益差分運算放大器AMPl為 主構成22KHz的有源帶通濾波網絡，低於和高於22KHz的波形都會快速衰減，只允許22KHz 的波形通過。所述峰值檢波電路採用二極體檢波，包括第一二極體D1、第一電容Cl和第三電流 源13。第一二極體的正端跟前級有源濾波電路輸出Fout相連，第一二級管的負端與第一檢 波電容Cl 一端和第三電流源13的一端相連，同時連到後級電平電路中電壓比較器AMP2的 反向輸入端，第一檢波電容Cl的另一端則連接到參考地上，第三電流源13的另一端同樣接 在參考地上。當LNB (高頻頭)輸入疊加了 22KHz波形的時候，信號通過上述有源帶通濾波 網絡濾波放大，此時信號通過第一二極體Dl對第一檢波電容Cl充電，充電電流大於放電電 流源13流過的電流，其中第一二極體Dl有一個IV左右的檢波壓降。所述峰值檢波電路的工作波形如圖3所示，連續22KHz信號輸入時，netl的電壓 逐漸上升到(VDD-Vbe)的值，然後送給後級的電平比較電路進行比較操作。當沒有22KHz 信號輸入時，通過第三電流源(放電電流源)13把節點netl的電壓拉到參考地，那麼netl 電壓為參考地的零電位。所述電平比較電路包含一電壓比較器AMP2和一第二參考電壓REF2，電壓比較器 AMP2是一個可以比較兩個輸入模擬信號並產生一個二進位輸出的電路，即產生高低的數字 電平。所述電壓比較器AMP2為一遲滯比較器，其上升沿和下降沿翻轉點電壓不同，中間存 在一個電壓窗口，提高系統抗噪聲的能力，其傳輸曲線如圖4所示，輸入從負值開始並向正 值變化時，輸出不變，直到輸入達到正向轉折點Vtkp+時，比較器輸出才開始改變。一旦輸出 變高，實際的轉折點被改變。當輸入向負值方向減小時，輸出不變，直到輸入達到負向轉折 點VTKP_時，比較器輸出開始翻轉。所述電壓比較器的Vtkp+ = 3. 2V，VTKP_ = 1. 2V。所述第二 參考電壓REF2是帶隙基準電壓分壓得到，其值為2. 2V，且溫度變化係數很小。通過電壓比 較器AMP2對netl電壓的操作，就得到數字高低電平「 1，，和「0」，送到後級作為輸出驅動電 路(輸出驅動級)的控制使能信號。當有22KHz波形輸入時，netl的電壓高於第二參考電 壓REF2，電壓比較器AMP2輸出「0」，即Enable =「0」;當沒有22KHz波形輸入時，netl的電 壓拉低到參考地電位，此時電壓比較器AMP2輸出「1」，即Enable信號為「1」。所述輸出驅動級包括由第一反向器INV1、第三運算放大器AMP3、第四運算放大器 AMP4、第一電流源、第二電流源和一負電壓源VSUB。第一反向器INVl完成使能控制信號的取 反，分別控制第三運算放大器AMP3和第四運算放大器AMP4的工作狀態。第三、第四運算放 大器都接成單位增益反饋形式，即反向輸入端與輸出端直接相連作為輸出緩衝器。第三、第四運算放大器的同相輸入端作為參考電壓管腳，根據應用需要外部設置其電壓。第一電流 源、第二電流源作為輸出的下拉結構，當緩衝器不工作時就把輸出箝位到負壓Vsub上。所 述負壓Vsub為晶片內部產生的，值為-3. 2V。所述輸出驅動級的工作輸出緩衝器的使能端Enable是高電平有效的。當Enable =0時，第三運放AMP3正常工作，HB輸出與LOV輸入一樣的電平信號；此時AMP4關斷，LB 輸出被拉低至Vsub，即輸出大概-3V電壓。當Enable = 1時，第四運放AMP4正常工作，LB 輸出跟隨LOV輸入；第三運放截止，HB輸出Vsub電壓。其中LOV電壓是有應用需要在晶片 外部配置，一般為3V或0V。所述功能為有22KHz輸入時，HB輸出有效；反之，LB輸出有 效。如圖5所示，本實施例在實際應用時，通過高頻頭的水平天線和垂直天線接收電 視衛星信號(包含水平極化信號和垂直極化信號)，送給後面的低噪聲增益級放大，得到 10. 7 12. 75GHz的高頻信號。LB和HB信號就去控制本地振蕩器1和本地振蕩器2的工 作。所述本地振蕩器1的中心頻率為9. 75GHz，本地振蕩器2的中心頻率為10. 6GHz。放大 後的10. 7 12. 75GHz高頻信號通過混頻器與其中一個本地振蕩器的中心頻率進行相減操 作，得到可以處理的中頻信號，中頻信號範圍為950 2150MHz。中頻信號送給解調器進行 解調最後得到有效的電視數位訊號。需要指出的是，上述實施例僅為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟 悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範 圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種可集成的22KHz包絡檢測及頻帶開關電路，其特徵在於，所述包絡檢測及頻帶開關電路包括一有源濾波電路，其對接收的輸入信號進行濾波處理，篩選波形為22KHz的信號，經放大後發送至一峰值檢波電路；一峰值檢波電路，其若連續接收到有源濾波電路輸出的波形為22KHz的信號，則輸出電壓逐漸拉升至高電平，而若未接收到有源濾波電路輸出的波形為22KHz的信號，則輸出低電平；一電平比較電路，其根據峰值檢波電路輸出的高電平或低電平轉換為輸出數字高低電平的「1」和「0」作為輸出驅動電路的使能信號；一輸出驅動電路，其採用電平比較電路輸出的「1」和「0」做為使能信號，使兩個輸出根據不同的情況，分別輸出有效信號。
2.根據權利要求1所述的可集成的22KHz包絡檢測及頻帶開關電路，其特徵在於所述有源濾波電路包括高增益差分運算放大器，高增益差分運算放大器的同相輸入端 連接一第一參考電壓，其反向輸入端和輸出端外接無源電阻電容器件。
3.根據權利要求2所述的可集成的22KHz包絡檢測及頻帶開關電路，其特徵在於所述無源電阻電容器件包括外圍第一濾波電容、第二濾波電容、第二限流保護電阻和第三濾波電阻，第三濾波電阻與高增益差分運算放大器的反向輸入端和輸出端跨接；第一 濾波電容與高增益差分運算放大器的反向輸入端、第二濾波電容的一端和第二電阻的一端 分別連接；第二濾波電容的另一端與高增益差分運算放大器的輸出端連接。
4.根據權利要求2或3所述的可集成的22KHz包絡檢測及頻帶開關電路，其特徵在於 所述高增益差分運算放大器為一增益70dB、相位裕度75度、-3dB帶寬為3. 5KHz的全差分 二級運放。
5.根據權利要求2所述的可集成的22KHz包絡檢測及頻帶開關電路，其特徵在於所 述第一參考電壓接在高增益差分運算放大器的同相輸入端和參考地之間，且所述第一參考 電壓由片內帶隙基準電壓分壓得到，並由一穩壓二極體保護。
6.根據權利要求1所述的可集成的22KHz包絡檢測及頻帶開關電路，其特徵在於所 述峰值檢波電路包含第一二極體、第一電容以及第三放電電流源，第一二極體的正端跟前 級有源濾波電路輸出相連，其負端與第一電容一端連接，同時輸出到電平比較電路，第一電 容的另一端連接到參考地上，第三電流源跨接在netl和參考地之間。
7.根據權利要求1所述的可集成的22KHz包絡檢測及頻帶開關電路，其特徵在於所 述電平比較電路包括一電壓比較器，所述電壓比較器的反向輸入端與峰值檢波電路的輸出 連接，其同相輸入端與一第二參考電壓連接。
8.根據權利要求7所述的可集成的22KHz包絡檢測及頻帶開關電路，其特徵在於所 述電壓比較器為一遲滯比較器，其閾值電壓Vt = 2. 2V、上升沿翻轉點電壓Vtkp+ = 3. 2V、下 降沿翻轉點電壓VTKP_ = 1. 2V、遲滯窗口 Δ V = 2V。
9.根據權利要求1所述的可集成的22ΚΗζ包絡檢測及頻帶開關電路，其特徵在於所述輸出驅動電路包括第一反向器、第三運算放大器、第四運算放大器、第一電流源、第二電流源和一負電壓源，所述第三、第四運算放大器具有使能控制埠，並由使能信號控 制，且第三、第四運算放大器的同相輸入端作為參考電壓管腳，根據應用需要外部設置其電壓，第一電流源跨接在第三運算放大器和負電壓源之間，第二電流源跨接在第四運算放大 器和負電壓源之間。
10.根據權利要求9所述的可集成的22KHZ包絡檢測及頻帶開關電路，其特徵在於所 述第三、第四運算放大器的使能信號是一相反信號，由第一反向器進行反向操作，且第三、 第四運算放大器的反向輸入端與輸出端直接相連。
全文摘要
一種可集成的22KHz包絡檢測及頻帶開關電路，其採用一有源濾波電路對接收的輸入信號進行濾波處理，篩選出22KHz信號，再放大發送至一峰值檢波電路；峰值檢波電路若連續接收到上述22KHz信號，輸出電壓逐漸拉升至高電平，而若未接收到上述信號，則輸出低電平；一電平比較電路根據峰值檢波電路輸出的高電平或低電平轉換為輸出數字高低電平的「1」和「0」作為輸出驅動電路的使能信號；一輸出驅動電路採用電平比較電路輸出的「1」和「0」作為使能信號，使兩個輸出根據不同情況分別輸出有效信號。本發明實現了Ku波段雙本振高頻頭的22KHz方波信號檢測電路及頻帶開關電路與原有控制電路的集成設計，集成度高，成本低，驅動能力強，速度快，可靠性高。
文檔編號H04N5/50GK101895707SQ20101021177
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者杜坦, 江石根, 石萬文, 陳志明, 雷紅軍 申請人:蘇州市華芯微電子有限公司