專利名稱：電子可控rf轉換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子電路，并且更特別地涉及射頻(RF)轉換電路和用于接收射頻信號的接收機電路。
背景技術：
接收機電路用于接收射頻RF信號。該RF信號可以包含模擬或數(shù)字信號。接收機電路將接收到的RF信號轉換為中頻(IF)信號，并且然后轉換為基帶信號。在接收的RF信號包含數(shù)字信號的情況下，輸出是數(shù)字信號，例如MPEG-2傳輸流。在接收的RF信號包含模擬信號的情況下，輸出是模擬基帶信號，例如NTSC信號。
轉換電路用于接通或者斷開電子信號通路。例如，利用轉換電路能夠將幾個信號源連接到一個信號輸入端。轉換電路允許選擇信號源之一并將其連接到信號輸入端。
尤其，對于RF應用，轉換電路需要滿足特定要求。要求之一是正向通路中的低插入損耗(IL)。另一個要求是未被選擇的信號源與信號輸入端之間以及信號源之間的隔離性能。
眾所周知，商業(yè)上可利用的電纜機頂盒(Set-Top-Box)(STB)利用諸如用于電纜和地面TV信號的兩個或多個信號源。在這些設備中，利用機電裝置實現(xiàn)兩個信號源之間的轉換，機電裝置需要電流來磁化線圈，然后該線圈在兩個觸針之間建立或者斷開接觸，從而執(zhí)行機械轉換器的功能。這樣的機電裝置體積大，并且需要相對高電流和高電壓來控制。
US-A-5,274,343公開了一種用于雷達系統(tǒng)的射頻電路，該電路將幾個RF信號源連接到倍頻器電路的單個輸入端口。該電路用作RF轉換電路，級聯(lián)通過傳播網(wǎng)絡互連的第一和第二轉換器。第一和第二轉換器是SPDT(單刀雙擲)集成的FET轉換器，每個轉換器包含一個公用端口和兩個分支端口。在每個第一轉換器中，一個分支端口連接到終端阻抗，而另一個分支通過傳播網(wǎng)絡連接到第二轉換器之一的分支端口。第二轉換器的公共端口通過網(wǎng)絡連接到輸入端口。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種轉換電路和接收機電路，用于在至少兩個信號源之間進行電子轉換，這些電路結構簡單并且提供良好的隔離性能。
利用依照權利要求1的轉換電路和依照權利要求9的接收機電路來實現(xiàn)該目的。從屬權利要求涉及優(yōu)選實施例。
依照本發(fā)明，轉換電路配備有至少兩個輸入端和一個輸入端。對于施加到兩個輸入端的射頻(RF)信號，選擇地提供至輸出端的信號通路。通過級聯(lián)第一和第二轉換器來實現(xiàn)這一點。
第一轉換器包括第一和第二端口。這些轉換器是電子可轉換的，使得在第一狀態(tài)中第一和第二端口被連接，而在第二狀態(tài)中第一和第二端口被斷開。這導致斷開狀態(tài)中的高插入損耗(例如，通常大于40dB)和連接狀態(tài)中的低插入損耗(例如，小于3dB，通常是大約1dB)。
在優(yōu)選實施例中，使用PIN二極管實現(xiàn)第一轉換器。優(yōu)選使用在第一和第二端口之間串聯(lián)連接的兩個反平行PIN二極管，并且在PIN二極管之間連接驅動器終端。同樣，優(yōu)選第一轉換器由分立的電子部分組成。
依照本發(fā)明，提供包括兩個分支端口和公用端口的第二轉換器作為轉換器級聯(lián)的第二級。第二轉換器起著單刀多擲(SPMT)轉換器的作用，選擇地將分支端口之一連接到公用端口。優(yōu)選使用僅有兩個分支端口的轉換器，因此使用單刀雙擲(SPDT)轉換器。依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，使用集成電路SPDT或SPMT轉換器用作第二轉換器，例如使用FET轉換器的集成電路。
依照本發(fā)明，在轉換電路中每個輸入端經由第一轉換器之一被連接到第二轉換器的分支端口之一。因此，信號通路是完全電子可轉換的。這個電路的零件數(shù)少。就隔離性能來說，因為級聯(lián)結構可以達到高值，例如，如果每個轉換級在相關的頻率范圍諸如從50到500MHZ的范圍內提供最低35dB隔離，則總的隔離性能將是最低值70dB。
依照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，為第一轉換器提供控制電路。該控制電路優(yōu)選地包含至少兩個驅動器電路，一個驅動器電路提供控制信號并且利用其驅動第一轉換器之一，而另一個驅動器電路提供反向的控制信號并且利用其驅動另一個第一轉換器。這允許利用在控制端上提供的僅僅一個控制信號來控制兩個轉換器。優(yōu)選地，控制電路由分立的電子零件組成。
依照本發(fā)明的另一個發(fā)展，第一和第二轉換器被同時控制。優(yōu)選地，上述控制電路也連接到第二轉換器，與第一轉換器同步地控制第二轉換器。這允許已包含其它電路的一種小型轉換電路用于兩個轉換器。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，將I2C收發(fā)信機連接到控制電路。I2C總線是簡單的通信和控制裝置，對此便宜的高度集成元件是可利用的。
依照本發(fā)明的另一方面，提供用于接收射頻信號的接收機電路，包括上述的連接到調諧器電路的輸入端的轉換電路。轉換電路用來從至少兩個RF信號源中選擇出一個信號源，以連接到調諧器輸入端。例如，兩個信號源可以是地面TV電視天線和電纜TV網(wǎng)絡。優(yōu)選地，調諧器包括寬帶電路，能夠處理兩個信號源的整個頻率范圍。由于轉換電路極好的隔離性能，兩個信號源良好地彼此隔離。因此，一個調諧器可以用于來自兩個不同信號源的信號，在兩個信號源之間進行電子轉換。


下面將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。其中圖1是連接到地面TV天線和電纜TV網(wǎng)絡的接收機裝置的示意圖；圖2是圖1中使用的RF轉換電路的示意性電路圖；圖3是圖2中使用的第一轉換器的示意性電路圖；圖4是圖2中使用的第二轉換器的示意性電路圖；圖5是圖2中使用的驅動器電路的示意性電路圖。
具體實施例方式
如圖1所示，具有接收機裝置11，該裝置包括TV設備14和機頂盒21。應指出，接收機裝置11在這兒僅作為一個例子。TV設備14可以是任何視覺顯示器，例如，以LCD、等離子或陰極射線顯示器的形式。接收機裝置11也可以是計算機系統(tǒng)，其中安裝TV卡以代替機頂盒21，并且具有計算機監(jiān)視器以代替TV設備14。作為另一個替代方案，機頂盒21的功能也可以集成在TV設備中。
機頂盒21包括接收機模塊15，用于接收高頻(HF)信號并且將之變換為基帶信號。
在圖1的例子中，接收機模塊15和機頂盒21是混合數(shù)字/模擬TV設備，也就是說，它們可以接收包含模擬和數(shù)字信號的高頻(HF)信號。
接收機模塊15包含調諧器12。該調諧器首先將其輸入端上接收的RF信號變換為中頻(IF)信號。另外的電路(circuiting)(未示出)然后解調該IF信號，以輸出模擬視頻信號(復合視頻基帶信號)和TV音頻信號。同一調諧器12還可以包括附加電路，諸如中頻(IF)放大器、SAW(表面聲波)濾波器、VSB/QAM(殘余邊帶/正交調幅)解調器等，其能夠解調地面和電纜數(shù)字TV信號以及輸出MPEG-2傳輸流。
在圖1的設備中，具有兩個高頻TV信號源地面TV天線16和TV電纜網(wǎng)絡18。天線16連接到接收機裝置11的第一輸入端20。TV電纜網(wǎng)絡18連接到接收機裝置11的第二輸入端22。在接收機裝置11的機頂盒21中，以某種方式設置接收機模塊15，使得接收機裝置11的高頻(HF)輸入端20、22實際上是接收機模塊15的輸入端。接收機模塊15包括連接到輸入端口20和22的轉換電路10。轉換電路10的輸出端口24被連接到調諧器12的輸入端。轉換器10用來將來自天線16的信號或來自電纜網(wǎng)絡18的信號連接到調諧器12。轉換電路10可以經由控制接口端口26由調諧器12進行電子控制。
兩個RF信號源16、18需要相互進行電子隔離。所需要的電子隔離是由于諸如FCC部分15.115、15.117的規(guī)則要求的。這里，規(guī)定54和216MHZ之間的隔離性能80dB、216和550MHZ之間的隔離性能60dB以及550和806MHZ之間的隔離性能55dB。
應指出，圖1中示出的轉換電路10和調諧器12的安排是示意性的表示，以說明轉換電路10的功能。在實際應用中，轉換電路10和調諧器12優(yōu)選地是同一個設備諸如接收機模塊15的一部分。
應指出，調諧器12本身對于技術人員是公知的，并因此在這里沒有詳細示出和解釋。調諧器電路12在端子24上接收高頻(HF)信號。圖2示出了具有轉換電路10和調諧器12的接收機模塊15的示意圖。
轉換電路10包括兩個單刀單擲(SPST)轉換器28、30，一個單刀雙擲(SPDT)轉換器32、控制電路34和驅動電壓輸入端26。
在調諧器12中實現(xiàn)I2C收發(fā)信機電路36。I2C收發(fā)信機電路36給電壓輸入端26提供電壓，以控制轉換電路10。收發(fā)信機36通過I2C總線接收命令，并且相應地控制轉換器10在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間轉換，其中在第一狀態(tài)中建立從第一輸入端20到輸出端24的信號通路，而在第二狀態(tài)中提供從第二輸入端22到輸出端24的信號通路。
I2C收發(fā)信機36提供電壓信號RFSW，該信號被饋送到控制電路34?？刂齐娐?4是互補驅動器電路，產生同相電壓VSW，以驅動第二SPST轉換器30，并且產生反相電壓VSW，以驅動第一SPST轉換器28。控制電路34進一步提供用于轉換器信號PESW的驅動器，以驅動SPDT轉換器32。
控制電路34在控制端38上接收電壓RFSW作為轉換信號。電壓RFSW可以為高，例如5V，或者為低，例如0V。
第一和第二SPST轉換器28、30具有相同的結構。它們都包含利用分別在驅動器端上的電壓VSW和VSW驅動的兩個轉換元件。如果施加到驅動器端的信號為Hi(高)，則兩個轉換元件被接通，這樣第一和第二端口44、46被連接。如果施加的信號為Lo(低)，那么這些轉換元件被關斷，從而斷開第一和第二端口44、46。
SPDT轉換器32包括兩個分支端口48、50，一個公用端口52和控制端口54。兩個分支(公用)端口48、50分別被連接到對應一個SPST轉換器28、30的第二端口。公用端口52被連接到轉換電路10的輸出端24。
SPDT轉換器32依據(jù)驅動器端口54上的驅動信號選擇地將分支端口48、50中的一個連接到公用端口52。如果驅動器信號為Hi，則第一分支端口48被連接到公用端口52。如果驅動信號為Lo，則第二分支端口50被連接到公用端口52。
控制電路10以如下方式工作依據(jù)在其I2C輸入端口上的信號，收發(fā)信機36向控制電路10提供轉換信號RFSW或Hi或Lo。
如果RFSW為Hi，這對應第一狀態(tài)，其中第一SPST28接通，連接第一輸入端口20到SPDT轉換器32的第一分支端口48。同時，SPDT轉換器32利用被設置為Hi的信號PESW進行控制，以便連接第一分支端口48到公用端口52，使得在第一輸入端20和轉換器10的輸出端24之間提供信號通路。這個信號通路具有低插入損耗。同時，第二SPST轉換器30斷開，并且SPDT轉換器32的第二分支端口50也被斷開。因而，在輸入端20和22之間以及在第二輸入端22和輸出端24之間具有高隔離度。
如果收發(fā)信機36接受到相反的I2C命令，則它控制轉換器10轉換到第二狀態(tài)，其中情況相反。RFSW為Lo(低)，VSW為Lo，第一SPST轉換器28斷開，VSW為Hi(高)，第二SPST轉換器30接通，PESW為Lo，SPDT轉換器32連接第二分支端口50到公用端口52，而第一分支端口48被斷開。這導致在第二輸入端22和輸出端24之間具有低插入損耗的信號通路，同時輸入端20和22彼此良好地相互隔離，而且第一輸入端20與輸出端24也良好地進行隔離。
在圖3中，示出了SPST轉換器28的電路圖。SPST轉換器28和30具有相同的結構。它們是使用分立的電子零件實現(xiàn)的。PIN二極管D1，D2用作轉換元件。例如，可以使用可從Hitachi(日立)獲得的HVC142系列類型的PIN二極管或具有例如低接通電容的類似的PIN二極管特性的部件。二極管D1，D2在輸入端口44和輸出端口46之間被以反平行模式串聯(lián)連接。在每個端口44、46上，提供電源電壓(5V)和地之間的電壓分配器，建立固定的DC(直流)電位。在二極管D1，D2之間連接驅動器端56，其中施加有電壓VSW。如果VSW為Hi(例如5V)，二極管D1，D2都變?yōu)檎蚱?，使得在輸入端?4和輸出端口46之間提供具有低插入損耗的信號通路。另一方面，如果VSW為Lo(例如0V)，二極管D1，D2被反向偏置，使得在輸入端口44和輸出端口46之間實現(xiàn)大約40dB的高隔離度。
在圖4中，示出了圖2的SPDT轉換器32的實現(xiàn)方式。SPDT轉換器32是使用集成電路RF SPDT轉換器58實現(xiàn)的。優(yōu)選地，這是MOSFET轉換器。例如，可以使用從Peregrine Semiconductor Corp.獲得的PE4230。這種集成電路的特征是高射頻(RF)隔離度(在1,0GHz上的38dB)和低插入損耗(在1,0GHz時的0,44dB)并且使用低電壓CMOS邏輯控制。
圖5示出了控制電路34的示意圖?？刂齐娐?4是使用分立的電子零件實現(xiàn)的。從轉換信號RFSW中，由第一驅動器電路40生成同相電壓信號VSW，并且由第二驅動器電路42生成反相電壓信號VSW。使用電阻分壓器網(wǎng)絡(resistive divider network)41從VSW獲取電壓PESW。通過在互補電路中連接的類型BC 857 BW和BC 847 BW的雙極性晶體管T1，T2實現(xiàn)驅動器電路40、42。
當RFSW被施加到互補晶體管對40、42的基極時，從驅動器晶體管40獲得同相電壓VSW，并且從驅動器晶體管42獲得反相電壓VSW。PESW是同相電壓VSW的自適應，以獲得用于SPDT轉換器32的正確轉換電壓。
如圖1所示，轉換電路10被集成在接收機模塊15中，該接收機模塊可以是機頂盒21的接收機模塊、PC-TV卡或電視機的集成接收機模塊。轉換電路10的輸出端口24被連接到調諧器12的輸入端口。如圖1所示，轉換電路10的兩個輸入端20、22連接到RF信號源。
依據(jù)經由I2C總線接收的控制信號，集成在調諧器12中的收發(fā)信機36控制轉換器10，以便選擇地將第一信號源(例如，圖1的地面天線16)或第二信號源(例如，圖1的電纜TV信號18)連接到調諧器12的RF輸入端。
調諧器12接收被選擇的RF信號并將其轉換為IF信號。調諧器12是能夠接收模擬信號和數(shù)字地面信號以及電纜信號的混合模塊。取決于接收的RF信號是否包含數(shù)字或模擬TV信號，解調生成的IF信號，以輸出基帶模擬信號，或者處理生成的IF信號，以輸出MPEG-2傳輸流形式的數(shù)字基帶信號。
權利要求
1.一種轉換電路(10)，包括至少兩個輸入端(20，22)和一個輸出端(24)，第一轉換器(28，30)，每個第一轉換器包括第一和第二端口(44，46)，所述第一轉換器(28，30)在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間是電子可轉換的，其中在第一狀態(tài)中在第一和第二端口(44，46)之間具有高插入損耗，而在第二狀態(tài)中在第一和第二端口(44，46)之間具有低插入損耗，其中每個輸入端(20，22)連接到所述第一轉換器(28，30)之一的第一端口(44)，以及第二轉換器(32)，具有至少兩個分支端口(48，50)和公用端口(52)，所述第二轉換器(32)在不同狀態(tài)之間是電子可轉換的，其中在每個狀態(tài)中在一個分支端口(48，50)和公用端口(52)之間的插入損耗低，而在公用端口(52)和另一個分支端口(48，50)之間的插入損耗高，其中每個分支端口(48，50)連接到所述第一轉換器(28，30)之一的第二端口(46)。
2.依照權利要求1的電路，其中第一轉換器(28，30)是使用PIN二極管(D1，D2)來實現(xiàn)的。
3.依照權利要求2的電路，其中第一轉換器(28，30)是使用在第一和第二端口(44，46)之間串聯(lián)連接的兩個反平行PIN二極管(D1，D2)實現(xiàn)的，以及在二極管(D1，D2)之間連接驅動器端(56)。
4.依照上述權利要求之一的電路，其中第一轉換器(28，30)是由分立電子部件組成的。
5.依照上述權利要求之一的電路，其中第二轉換器(32)是集成電路。
6.依照上述權利要求之一的電路，其中提供控制電路(34)，以便同步地控制第一和第二轉換器(28，30，32)。
7.依照上述權利要求之一的電路，其中提供控制電路(34)，其包括控制端(38)和至少兩個驅動器電路(40，42)，其中第一驅動器電路(40)提供同相電壓信號(VSW)，以驅動一個第一轉換器(30)，并且其中第二驅動器電路(42)提供反相電壓信號(VSW)，以驅動另一個第一轉換器(28)。
8.依照權利要求6或7的電路，其中控制電路(34)被連接到I2C收發(fā)信機(36)。
9.一種用于接收射頻信號的接收機電路，包括至少兩個射頻輸入端，調諧器電路(12)，用于在輸入端上接收射頻信號，并且用于生成基帶信號，以及依照上述權利要求之一的轉換電路(10)，其中輸入端(20，22)連接到射頻輸入端，并且輸出端(24)連接到調諧器(12)的輸入端。
全文摘要
描述了一種RF(射頻)轉換電路(10)和包括RF轉換電路的調諧器(12)。該轉換電路包括至少兩個輸入端和一個輸出端。這些輸入端被連接到不同的RF信號源，例如地面TV天線(16)和TV電纜網(wǎng)絡(18)。該電路包括各連接到輸入端之一的第一SPST轉換器(28，30)和連接到第一SPST轉換器的第二SPDT轉換器(32)。該轉換電路實現(xiàn)了輸入端(20，22)之間的高隔離性能。
文檔編號H04N5/00GK1765053SQ200480008314
公開日2006年4月26日 申請日期2004年3月11日 優(yōu)先權日2003年3月28日
發(fā)明者卓光林 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司