專利名稱：具有頻帶變換的集成交叉點切換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信號處理。更具體地，本發(fā)明涉及射頻(RF)信號分配和頻率轉(zhuǎn)換。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)被設(shè)計成能使用通信信道將信息從信源提供給目的地。電通信信道可以通過多種方式被實現(xiàn)。電通信系統(tǒng)可以作為點到點信道、廣播信道、或二者的組合來實現(xiàn)通信信道?？梢允褂霉馔ㄐ沛溌坊螂娡ㄐ沛溌穪韺崿F(xiàn)所述通信信道。光通信鏈路包括但不限于自由空間光鏈路和光纖光鏈路。電通信鏈路類似地包括但不限于無線鏈路和有線鏈路。
在特定鏈路上所承載的所述信息的數(shù)量受限于所述鏈路中的可用帶寬。一些通信鏈路可以由于物理特性而是帶寬受限的，而其它通信鏈路可以由于人為因素而是帶寬受限的，所述人為因素可以包括系統(tǒng)設(shè)計的局限性和規(guī)定的(regulatory)限制。為了使在無線頻譜不受管理的情況下所產(chǎn)生的干擾最小化，規(guī)定的限制在無線通信系統(tǒng)中特別普遍。不論在有線系統(tǒng)還是無線系統(tǒng)中，與另一個不相關(guān)的信號占用相同帶寬的信號對所述不相關(guān)的信號來說都是干擾。類似地，所述不相關(guān)的信號對于所述第一信號來說也是干擾。由于在無線環(huán)境中很難將信號從干擾信號中隔離開來，因此，無線通信系統(tǒng)通常以規(guī)定的帶寬進行操作。
頻帶受規(guī)定所限制的公共通信系統(tǒng)包括廣播無線電和電視系統(tǒng)，所述規(guī)定例如由美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)或國際電信聯(lián)盟(ITU)所推行的規(guī)定。在廣播無線電和電視中所使用頻帶的規(guī)定和標準使得用戶的電子設(shè)備能夠令其工作的頻帶標準化。
已經(jīng)知道并且可以獲得許多技術(shù)來更有效地利用特定的頻帶。最通常的技術(shù)是使用某種形式的信號多路復用。通常的多路復用技術(shù)包括時分多路復用(TDM)、頻分多路復用(FDM)、碼分多路復用(CDM)、正交頻分多路復用(OFDM)等。
在TDM系統(tǒng)中，給獨立的用戶分配不重疊的時隙。由此，在任何特定的時間，允許一個用戶占用整個分配的帶寬。類似地，在FDM系統(tǒng)中，給用戶分配整個所分配的頻帶中的一部分，分配給一個用戶的所述頻帶的所述部分與分配給另一個用戶的部分是不重疊的。在CDM系統(tǒng)中，在全部時間內(nèi)，給每個用戶分配整個頻帶，但是，每個用戶使用正交碼在所述頻帶中進行通信。由于所述用戶的編碼是正交的，因此，每個用戶可以從占用所述頻帶的其它信號中恢復出其相應的信號。然而，在CDM系統(tǒng)中，每個用戶對所述頻帶中的所有其它用戶來說都是干擾信號。為了使由任何一個用戶給所述頻帶中的所有其它用戶帶來的干擾最小化，由CDM系統(tǒng)中的每個用戶所發(fā)送的能量嚴格地被控制為實現(xiàn)特定信號質(zhì)量所需的最小功率。在OFDM系統(tǒng)中，所述頻帶被分成多個不同的頻帶。每個用戶可以在整個頻帶上進行通信，但是，來自于每個用戶的信息被分成多個并行的流，所述并行的流作為正交波形在預定數(shù)量的子頻帶中的每個里被廣播。當然，所述多路復用技術(shù)的討論是不詳盡的，并且一些通信系統(tǒng)可以實現(xiàn)其它多路復用技術(shù)或者多于一個的多路復用技術(shù)的組合。
所規(guī)定的頻帶和所規(guī)定的頻帶中的通信信道的一種結(jié)果是兼容性。在第一通信頻帶中工作的通信系統(tǒng)希望將信息提供給在第二通信頻帶中工作的第二通信系統(tǒng)。對在不同頻帶下的兩種不兼容的信號進行連接的一種方式是頻率變換。以第一頻率來自于第一通信系統(tǒng)的信號可以被變換為第二頻率，以便在所述第二通信系統(tǒng)可以利用所述信號。通信系統(tǒng)可以結(jié)合多個頻率變換，以便將信號從信源提供給其最終的目的地。
另外，來自于第一通信系統(tǒng)的信號可以被頻率變換，以便與第二通信系統(tǒng)兼容。使用頻率變換的一個例子是在有線電視系統(tǒng)中。電視典型地被生產(chǎn)為與特定的電視標準兼容。在美國，大多數(shù)的電視兼容國家電視標準委員會(NTSC)標準以及由所述FCC所規(guī)定的用于電視信道的頻率分配。然而，從某種程度上來說，有線電視提供商實際上能夠在任何一個信道上提供所述內(nèi)容。另外，有線運營商所具有的信號數(shù)量可能遠遠超過典型的電視接收機所能調(diào)諧的信道數(shù)量。因此，在開頭或者有線電視信號源，有線運營商可以接收期望數(shù)量的信號，并且對每個信號進行頻率變換，將其變換到期望的電視信道上。
由所述有線運營商所實現(xiàn)的系統(tǒng)設(shè)計決定了頻率變換以及對信道間干擾的主要貢獻因素(contributor)，這樣，這些問題典型地與終端用戶無關(guān)。然而，隨著可以獲得更多來自于不同信源的內(nèi)容，所述終端用戶本地的接收機結(jié)合有這樣的能力，以便連接到多種信源并將所述多種信源組合為提供給所述終端用戶的信號。
例如，單個家庭可以訪問空中電視廣播信道、有線電視信道、衛(wèi)星電視信道、微波電視信道、閉路電視信道、以及來自于其它信源的電視信道。來自于多種信號源的這些多種通道可以容易地提供典型的電視可以調(diào)諧到的較多的信道。另外，來自于所述信號源的一種或多種的信道中的一些可以出現(xiàn)在相同信道上，這樣直接的信號組合是不可行的。例如，來自于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的信號可以被下變頻為一組特定的信道，所述信道與由所述有線電視信源所提供的信道重合。來自于所述兩種信號源的所述信道不可能在來自于所述衛(wèi)星電視信源的信道不干擾來自于所述有線電視信源的重合信道的情況下而直接地被合并。因此，典型地，切換器(switch)可以被提供，以便允許終端用戶選擇一個信號源以及從所有其它信源中消除干擾信號。
為了進一步地調(diào)解與從多個信源向終端用戶分配信號相關(guān)聯(lián)的所述問題，來自于例如衛(wèi)星電視信源的信源的信號不是從一個信源而是從多個信源到達的。衛(wèi)星電視接收機典型地能夠同時從被放置在一個或多個衛(wèi)星上的多個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中接收信號。從所述多個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器所接收的所述信號可能超過典型的電視調(diào)諧器的信道調(diào)諧能力。因此，對于特定的電視接收機而言，僅僅所有可獲得的衛(wèi)星電視信號的子集是可以同時獲得的。
盡管對于單個的用戶來說，信源切換器可以是一種可行的解決方案，但是，當多個例如電視的接收機通過例如共享同軸電纜的公共分配機制而連接到相同的信源時，信源切換器的使用很快就變成難以實行的了。給每個電視位置提供所有信號源以及在所述電視上提供信源切換器典型地是難以實行的。然而，所希望的是每個電視接收機能夠獨立地控制所述信號源。另外，在來自于例如衛(wèi)星電視的特定信源的信號可以在相同的信道上被提供的情況下，所希望的是能夠?qū)λ鲂盘栔械囊恍┻M行頻率變換，從而在不同的信道上提供它們。

發(fā)明內(nèi)容
在這里公開了信號分配系統(tǒng)、設(shè)備和方法?？偟膩砜矗鱿到y(tǒng)允許來自于第一數(shù)量的輸入信號中的任一個的信號被定向(direct)到多個目的地中的任一個上。另外，所述第一數(shù)量的輸入信號中每個可以包括來自于多個預定輸入頻帶的至少一個頻帶里的信號。所述系統(tǒng)還允許對來自于所述多個預定輸入頻帶中的每個的信號進行頻率變換，將其變換為多個預定輸出頻帶中的一個。所述預定輸入頻帶可以與所述預定輸出頻帶重合。另外，在輸入頻帶中的輸入信號可以被輸出到輸出頻帶，所述輸出頻帶基本上與所述輸入頻帶相同。在所述系統(tǒng)內(nèi)的放大器允許將來自于一個信號源的信號被提供給任何數(shù)量的獨立的頻率變換塊?？梢栽趩蝹€集成電路中實現(xiàn)所述系統(tǒng)的一些或者全部。
期望的信號可以從多個不同的信號源而被接收。從所述信號源到本地接收機的所述通信鏈路可以是有線的或者無線的。信號源中的每個提供一個或多個信源信號，例如通過低噪聲塊變頻器(low noise block converter)，所述信號可以被頻率變換到多個預定輸入頻帶之一上。或者，可以在所述預定輸入頻帶中的一個或多個上提供所述信源信號中的一個或多個。所述輸入頻帶典型地是不同的，并且定義了鄰接的復合(composite)頻帶。然而，所述輸入頻帶可以是重疊的，或者定義了分離的復合頻帶。所述輸入和輸出頻帶可以承載來自于一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器的用于一個或多個信道的數(shù)據(jù)。


參考附圖，根據(jù)下面所提出的詳細描述，本發(fā)明的特征、目的和優(yōu)點將變得更加明顯，其中相同參考符號始終相應地進行標識，并且其中圖1是被配置成能將信號從多個衛(wèi)星提供到多個用戶設(shè)備的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的功能框圖；圖2是級聯(lián)頻帶變換切換器的功能框圖；圖3是頻帶變換切換器的功能框圖，所述頻帶變換切換器具有被配置成能提供直通(pass through)的一個頻帶變換裝置和被配置成能提供變換的一個頻帶變換裝置；圖4A說明了在現(xiàn)有技術(shù)中已知的雙平衡混頻器的簡化開關(guān)圖；圖4B作為吉爾伯特(Gilbert)單元混頻電路來說明了圖4A的雙平衡混頻器；圖5說明了其中可以采用所述混頻電路的普通振蕩器、多混頻器系統(tǒng)；圖6A說明了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的混頻電路的簡化開關(guān)圖；圖6B說明了操作圖6A中所示的混頻電路的方法；圖6C作為修改的吉爾伯特單元混頻電路來說明了圖6A的所述混頻電路；圖7說明了所述混頻電路的第二實施例；圖8A和8B說明了根據(jù)本發(fā)明實施例利用圖3A和圖4的所述混頻電路的普通振蕩器、多混頻器系統(tǒng)；圖9A-9C是具有切換器的級聯(lián)緩沖放大器的功能框圖；圖10是具有頻帶變換的集成交叉點(crosspoint)切換器的功能框圖；圖11A-11D是切換器的功能框圖；圖12是具有頻帶變換的集成交叉點切換器的功能框圖；圖13是具有頻帶變換的集成交叉點切換器的功能框圖；圖14是具有頻帶變換的集成交叉點切換器的功能框圖；
圖15是連接有附加部件以提供兩種信號輸出的集成頻帶變換切換器的功能框圖；圖16是被配置成能從衛(wèi)星接收信號并且將其分配給多個用戶設(shè)備的信號分配系統(tǒng)的功能框圖；圖17A-17D是AGC放大器的功能框圖；圖18A-18B是級聯(lián)放大器配置的功能框圖；圖19是級聯(lián)的集成頻帶變換切換器的功能框圖；圖20是使用級聯(lián)AGC放大器來分配信號的方法的流程圖；圖21是被配置成能對具有預定帶寬的輸入信號進行頻率轉(zhuǎn)換的頻帶變換切換器的功能框圖；圖22是被配置成能將來自于兩個信源來的信號切換和頻率變換到一個輸出的頻帶變換切換器的功能框圖；圖23是使用集成頻帶變換切換器對輸入頻帶進行頻率變換的方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1是例如衛(wèi)星電視系統(tǒng)100的基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)的一個實施例的功能框圖。然而，本發(fā)明不局限于在基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)中的應用，本發(fā)明也不局限于的在電視系統(tǒng)中的使用。本發(fā)明適用于任何通信系統(tǒng)，其中在一個或多個輸入頻帶中的多個信號可以作為一個或多個輸出頻帶中的信號而被分配給一個或多個接收機。
所述衛(wèi)星電視系統(tǒng)100包括一個或多個衛(wèi)星110a-110c，其被設(shè)置在多個不同的軌道位置(orbital slots)上。盡管在圖1中示出了三個衛(wèi)星110a-110c，但是，在特定的衛(wèi)星電視系統(tǒng)100中可能有許多衛(wèi)星。所述衛(wèi)星可以在不同的載波頻率和極化上操作。可以由所述衛(wèi)星110a-110c所使用的所述不同的載波頻率和極化提供了一個衛(wèi)星傳輸與另一個的隔離的程度。另外，所述衛(wèi)星110a-110c可以實現(xiàn)定向天線以提供其它的信號選擇性。因此，通過相應的極化天線來接收廣播信號并且調(diào)諧到所述期望的衛(wèi)星頻率，接收機可以從例如110a的期望的衛(wèi)星中選擇信號，其中所述極化天線面向所期望的衛(wèi)星l10a的大致方向。由于每個衛(wèi)星110a-110c是以類似方式被配置的，因此，僅僅為所述衛(wèi)星中的一個110a提供更詳細的描述。
在衛(wèi)星電視系統(tǒng)100中的衛(wèi)星110a可以包括單個轉(zhuǎn)發(fā)器(未示出)，但是典型地包括多個轉(zhuǎn)發(fā)器。每個轉(zhuǎn)發(fā)器典型地在不同頻率上傳送以及具有相關(guān)的極化。如果由所述極性差異所提供的選擇性足以滿足所述系統(tǒng)，那么在相同的衛(wèi)星110a上的兩個不同轉(zhuǎn)發(fā)器可以在相同的頻率但以不同的極性來進行傳送，如果每個轉(zhuǎn)發(fā)器在不同頻率上傳送，則在單個衛(wèi)星110a上的不同轉(zhuǎn)發(fā)器可以全部以相同的極性傳送，或者可以使用不同的極性。
另外，一些轉(zhuǎn)發(fā)器可以被配置有多個載波頻率，所述頻率具有不同的信道偏移。其它轉(zhuǎn)發(fā)器可以在一個載波上多路復用多個數(shù)字信道。具有下面所描述的頻帶變換的所述集成交叉點切換器可以被配置成能在具有任何轉(zhuǎn)發(fā)器調(diào)制類型的一個或多個頻帶上操作。
例如，衛(wèi)星110a可以包括在多個載波頻率上提供信息的第一轉(zhuǎn)發(fā)器，所述載波頻率具有與用于電視接收機的信道間隔相對應的載波頻率間隔。在衛(wèi)星110a中的所述轉(zhuǎn)發(fā)器典型地被布置為轉(zhuǎn)發(fā)器組。例如，所述轉(zhuǎn)發(fā)器組可以被配置成能提供鄰接的信道組?？蛇x地，在特定的轉(zhuǎn)發(fā)器組中的所述信號可以具有變化的信道偏移，其中一個或多個信道具有不同的載波帶寬或符號速率。另外，在衛(wèi)星組中的所述轉(zhuǎn)發(fā)器可以被配置成能全部使用相同的極化來傳送。被配置成能用于衛(wèi)星電視系統(tǒng)100的典型的衛(wèi)星110a可以包括兩個轉(zhuǎn)發(fā)器組，在每個轉(zhuǎn)發(fā)器組中有十六個轉(zhuǎn)發(fā)器，每個組具有不同的極性。當然，所述衛(wèi)星110a不局限于任何特定的轉(zhuǎn)發(fā)器結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)發(fā)器組也不必局限于十六個轉(zhuǎn)發(fā)器。
被配置成能在衛(wèi)星電視系統(tǒng)100中操作的衛(wèi)星110a典型地在兩個頻帶里的一個中傳送下行鏈路信號。每個頻帶可以包括與一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器相對應的一個或多個信道。第一下行鏈路頻帶是在C-頻帶中，并且典型地范圍為3.6-4.2GHz。第二下行鏈路頻帶是在Ku-頻帶中，并且典型地范圍為10.7-12.75GHz。當然，每個衛(wèi)星或其它的信號源可以在一個或多個頻帶上傳送信號。所述頻帶不局限于所述列出的兩個頻帶，并且可以是任何適當?shù)念l帶，包括具有還未由管理實體所定義和分配的一個或多個頻帶。
當然，由于構(gòu)造磚墻(brick wall)濾波器的實際限制，用于一個或多個下行鏈路頻帶的上和下頻帶邊緣不是絕對的。相反地，所述頻帶典型地表示通頻帶，以及所述操作的轉(zhuǎn)發(fā)器下行鏈路頻帶典型包括這樣的頻帶，所述頻帶包括具有所述通頻帶內(nèi)的上和下頻帶邊緣?？蛇x地，所述頻帶邊緣可以定義阻帶邊緣，所述轉(zhuǎn)發(fā)器可以傳送在所述頻帶邊緣頻率外的基本上減少的能量。因此，事實上，所述下行鏈路頻帶的范圍可以大約是、或者基本上是3.6-4.2GHz和10.7-12.75GHz。另外，當衛(wèi)星110a可以被配置成能使用特定的下行鏈路頻帶時，所述衛(wèi)星110a實際上不能在所述下行鏈路頻帶內(nèi)的全部頻率上傳送信號。衛(wèi)星110a不局限于在這兩個頻帶中傳送下行鏈路信號，并且可以有通過所述衛(wèi)星110a所實現(xiàn)的另外的下行鏈路頻帶。這些另外的下行鏈路頻帶可以不同于先前所描述的下行鏈路頻帶，或者可以與所述先前描述的下行鏈路頻帶的一部分或全部重疊。
由所述衛(wèi)星110a-110c所傳送的所述下行鏈路信號可以由陸地電視系統(tǒng)所接收，并且被顯示給一個或者多個電視170a-170c。天線120典型地用于從所述衛(wèi)星110a-110c接收信號。所述天線120在圖1中作為截拋物面天線而被顯示，但是還可以使用其它天線120配置。在實現(xiàn)截拋物面天線120的實施例中，反射器可以將所述下行鏈路信號指向天線饋電(feed)122。盡管所示出的天線120僅僅具有一個天線饋電122，但是可以在單個天線120上使用一個或者多個天線饋電122。適合于在所述系統(tǒng)內(nèi)操作的一些天線配置不能包括天線饋電122。所述天線120或者天線饋電122可以被配置成能從特定的下行鏈路頻帶或者特定的極化中接收信號。例如，所述天線120和天線饋電122可以被配置成能接收具有左旋圓極化的10.7-12.75GHz頻帶。作為所述天線120的一部分而被包括的另一種天線饋電(未示出)可以被配置成能接收具有相同或者不同極化的另一個下行鏈路頻帶。另外，盡管在圖1中示出了一個天線120，但是，可以作為單個系統(tǒng)的一部分在一個位置或者多個位置上實現(xiàn)復合天線。
所述天線120的輸出被連接到用來處理所述接收信號的接收機180。在典型的衛(wèi)星電視系統(tǒng)100中，所述接收機180包括低噪聲放大器，其放大所述信號，同時使相關(guān)的噪聲影響最小化時。另外，在所述衛(wèi)星下行鏈路頻率所接收的信號典型地被頻率變換到一個或多個預定頻帶、或者公共的中頻(IF)頻帶。所接收的下行鏈路信號還可以被濾波以消除可以提供干擾的帶外信號。
在一個實施例中，由所述衛(wèi)星110a-110c所傳送的所述下行鏈路信號的載頻間隔典型地對應于由電視接收機或機頂盒所使用的信道間隔。在這個實施例中，有利地，將整個所接收的下行鏈路頻帶頻率轉(zhuǎn)換為由電視接收機或機頂盒所使用的所述預定頻帶之一?？蛇x地，所接收的下行鏈路頻帶可以被頻率轉(zhuǎn)換為中間頻率上的預定頻帶，用于在轉(zhuǎn)換到適合于電視接收機或機頂盒的頻率之前作進一步處理。在另一個實施例中，幾個信道可以使用單個載波而被多路復用。在這個實施例中，一個或多個被多路復用的載波可以被頻率轉(zhuǎn)換到機頂盒的輸入頻率上。
所述低噪聲放大、濾波、和初始頻率轉(zhuǎn)換的處理可以由低噪聲塊變頻器(LNB)130a-130c來執(zhí)行。盡管可以使用更少或更多的LNB，但是，在圖1中示出了三個LNB。例如130a的LNB可以被配置成能從例如120的一個或多個天線接收信號，對所述信號進行放大、濾波，以及將所述信號塊頻率轉(zhuǎn)換(block frequency convert)到公共的IF頻帶上。例如來自于第一轉(zhuǎn)發(fā)器組的信號的下行鏈路信號的第一集合可以被塊轉(zhuǎn)換(blockconvert)到第一公共的IF頻帶上，以及，例如來自于第二轉(zhuǎn)發(fā)器組的信號的下行鏈路信號的第二集合可以被塊轉(zhuǎn)換到第二公共的IF頻帶。例如，所述LNB 130a可以從兩個轉(zhuǎn)發(fā)器組接收下行鏈路信號。來自于兩個轉(zhuǎn)發(fā)器組的多個信號可以在一個或多個天線120上、或者在一個或多個天線饋電122上被接收。另外，所述下行鏈路信號可以來源于一個衛(wèi)星，例如110a，或者來源于多于一個的衛(wèi)星110a-110c。
例如，所述LNB 130a可以將來自于第一轉(zhuǎn)發(fā)器組的所述信號塊轉(zhuǎn)換到950-1450MHz的公共的IF頻帶上。類似地，所述LNB 130a可以同時將來自于第二轉(zhuǎn)發(fā)器組的所述信號塊轉(zhuǎn)換到1650-2150MHz的公共的IF頻帶上。在所述兩個公共的IF頻帶上的所塊轉(zhuǎn)換的信號可以在從所述LNB130a輸出之前被合并。將兩個轉(zhuǎn)發(fā)器組塊轉(zhuǎn)換到不同的預定頻帶以及然后對來自于所述預定頻帶的信號進行結(jié)合的所述處理通常被稱為頻帶堆疊(band-stacking)。在所述之前的例子中，來自于所述LNB 130的頻帶堆疊的輸出包括在950-1450MHz的第一公共IF頻帶中的塊轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)發(fā)器信號和在1650-2150MHz的第二公共IF頻帶中的塊轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)發(fā)器信號?？梢韵胂?，基于特定的轉(zhuǎn)發(fā)器組中所使用的信道間隔和載波帶寬，從兩個轉(zhuǎn)發(fā)器組來的信號可以被塊轉(zhuǎn)換到相同的公共IF頻帶上，并且，在沒有被被分配到相同載波頻率上的兩個信道的情況下被合并。典型地，兩個獨立的信號不會在相同的IF載波頻率上被合并，因為每個都將是對另一個的干擾源，從而可能使兩個信號都不能辨別。在例如TDM或者CDM系統(tǒng)的系統(tǒng)中，兩個信號可以占用相同的頻率空間，并且如果它們在例如時間和編碼的其它維度中占據(jù)不同的空間，則它們也是可以獨立地被分辯的。
如果轉(zhuǎn)發(fā)器組的數(shù)量超過預定頻帶、或者公共IF頻帶的數(shù)量，則就不可能頻帶堆疊來自于所有轉(zhuǎn)發(fā)器組的信號。在這種情況下，從特定的LNB130a來的頻帶堆疊的輸出可以僅僅構(gòu)成全部可利用的轉(zhuǎn)發(fā)器組的子集。另外的LNB 130b-130c可以用于保證從所述全部轉(zhuǎn)發(fā)器組來的信號被表示在所述LNB 130a-130c的所述頻帶堆疊的輸出中的一個上。然而，所述LNB130a-130c的頻帶堆疊的輸出不局限于具有來自于不同轉(zhuǎn)發(fā)器組的信號。因此，一個或多個所述頻帶堆疊的LNB輸出可以具有與另一個頻帶堆疊的LNB輸出相同的信號。在其它的實施例中，不使用頻帶堆疊，并且每個轉(zhuǎn)發(fā)器組是獨立地從所述LNB被輸出的。
所述LNB 130a-130c的所述輸出被連接到切換器配置的輸入，所述切換器配置在這里被稱為NxM交叉點切換器140。所述NxM交叉點切換器140包括N個輸入和M個輸出。來自于所述N個輸入的每個的信號可以有選擇地被路由到所述M個輸出中的任何輸出上。因此，從第一LNB 130a來的所述頻帶堆疊的輸出可以被連接到所述交叉點切換器140的第一輸入，以及可以有選擇地被路由到所述交叉點切換器140的輸出中的任何輸出上。
所述交叉點切換器140可以被配置，以使得僅僅一個輸入可以有選擇地被路由到輸出。可選地，所述交叉點切換器140可以被配置成能將多于一個的輸入有選擇地路由到相同的輸出上。另外，所述交叉點切換器140還可以被配置，以使得輸入信號可以有選擇地被路由到僅僅一個輸出上?？蛇x地，所述交叉點切換器140可以被配置成能有選擇地將輸入信號路由到多于一個的輸出上。典型地，所述交叉點切換器140被配置成能將輸入有選擇地路由到一個輸出上，以及僅僅一個輸入可以被路由到所述特定的輸出上。在所述交叉點切換器140配置限定一個輸出對一個輸入的情況下，如果輸入的數(shù)量N大于輸出的數(shù)量M，則就有一些輸入不能路由到輸出。類似地，如果所述交叉點切換器140配置將輸出限制為僅僅來自于一個輸入的信號，則一些輸入信號不能被路由到輸出，以及一個輸入可以被路由到多個輸出。
相反地，如果所述交叉點切換器140配置僅僅允許一個輸入被路由到一個輸出，以及輸入的數(shù)量N小于輸出的數(shù)量M，則一些輸出就不能具有被路由到其的任何信號。類似地，如果多個輸入可以被路由到相同的輸出以及一個輸入只得被路由到一個輸出，則一些輸出可能不具有被路由到其的任何信號。在每個所述實施例中的交叉點切換器可以通過上面所討論的各種選擇來配置。
所述交叉點切換器140的每個輸出被耦合到相應的輸入上，以耦合到頻帶變換部分150。所述頻帶變換部分150可以表示集成的裝置，其被配置成能為其每個輸入上的信號獨立地提供頻帶變換。可選地，所述頻帶變換部分150可以表示一個或多個頻帶變換裝置的集合，所述裝置被配置成能對每個所述輸入上的信號進行頻帶變換。在一個實施例中，所述頻帶變換部分150可以包括一個或多個頻帶變換裝置，所述裝置被配置成能使用公共的本地振蕩器來對一個或多個信號進行頻帶變換。在另一個實施例中，頻帶變換部分可以包括一個或多個頻帶變換裝置，所述裝置被配置成能獨立地對每個輸入信號進行頻帶變換。
在一個實施例中，所述頻帶變換部分150內(nèi)的頻帶變換裝置具有被連接到所述交叉點切換器140的輸出的輸入。所述頻帶變換裝置的輸出表示所述頻帶變換部分150的輸出。所述頻帶變換裝置可以被配置成能在沒有頻率變換的情況下將輸入信號有選擇地直接耦合到所述輸出，或者也可以對所述輸入信號進行頻率變換，將其變換為不同于所述輸入頻帶的頻帶上的輸出信號。所述頻率變換裝置還可以被配置，這樣，當選擇頻率變換時，對所述輸入信號進行頻率變換，從所述預定頻帶中的第一頻帶有選擇地變換到所述預定頻帶中的第二頻帶上。
在上述衛(wèi)星電視的實施例中，有兩個預定的頻帶。第一預定頻帶的范圍是950-1450MHz，第二預定頻帶的范圍是1650-2150MHz。在這個實施例中，頻帶變換裝置可以對所述兩個預定頻帶之一上的輸入信號進行頻率變換，將其變換為所述兩個預定頻帶之一上的輸出信號?？梢钥闯觯兴姆N不同的可能性。在所述兩個預定頻帶的低頻帶950-1450MHz中的輸入信號可以由所述頻帶變換裝置頻率變換到所述兩個預定頻帶中的低頻帶或高頻帶上。因此，在所述例子中，所述頻帶變換裝置所輸出的所述信號可以在較低的預定頻帶950-1450MHz中，或者在較高的預定頻帶1650-2150MHz中。當然，在其中一種情況中，沒有頻率變換，而是所述輸入信號從所述頻帶變換裝置的輸入直接地被耦合到所述頻帶變換裝置的輸出。從輸入到輸出沒有頻率變換的所述直接耦合可以稱為直通狀態(tài)。
類似地，被提供到所述高頻帶上的所述頻帶變換裝置的輸入信號可以是從所述高頻帶或者所述低頻帶的頻帶變換裝置所輸出的。在一種狀態(tài)下，所述頻帶變換裝置被配置成直通，并且在另一種狀態(tài)下，所述頻率變換裝置被配置成能對所述輸入信號進行頻率變換。
所述頻帶變換部分150可以被配置成能合并來自于一個或多個頻帶變換部分的輸出?？蛇x地，外部部件(未示出)可以結(jié)合一個或多個頻帶變換裝置的輸出。
因此，接收機180可以實現(xiàn)所述LNB 130a-130c、所述交叉點切換器140、以及所述頻帶變換部分150。所述接收機180可以在一個集成電路中實現(xiàn)全部所述部件，或者可以在分離的集成電路或獨立的裝置上實現(xiàn)一個或多個單元。例如，所述LNB 130a-130c每個可以作為獨立的裝置而被實現(xiàn)，并且具有頻帶變換部分150的所述交叉點切換器140可以在一個集成電路上被實現(xiàn)。所述LNB 130a-130c、交叉點切換器140和頻帶變換部分150可以在一個外殼中被實現(xiàn)。在考慮部件大小的情況下，所述安排是特別有利的。另外，在一個集成電路上的所述交叉點切換器140和所述頻帶變換部分150的組合可以大大地減少在離散配置上的能量需要。所述能量需要的減少可以產(chǎn)生另外的優(yōu)點。例如，具有減少的能量需要的交叉點切換器140和頻帶變換部分150的集成電路可以允許系統(tǒng)具有較小的電源。另外，減少的能量消耗典型地對應于減少的熱量耗散。具有減少的熱量耗散需求的系統(tǒng)通?？梢允褂幂^小的散熱片(heatsinks)或者可以不用散熱片。使用較小的散熱片還可以減少系統(tǒng)的尺寸。另外，與離散的系統(tǒng)相比，集成電路的實施例可以有利地降低成本。所述成本的節(jié)省可以歸功于部件和原料的節(jié)約，當所述交叉點切換器140和頻帶變換部分150被配置為集成電路時所述部件和原料可以被減少或者取消。
在另一個接收機180的實施例中，所述交叉點切換器140的一部分和所述頻帶變換部分150的一部分可以在分離的集成電路上被實現(xiàn)，以及其中一個集成電路可以封裝在例如130a的LNB內(nèi)。在另一個接收機180的實施例中，所述LNB 130a-130c可以被放置在遠離所述交叉點切換器140和頻帶變換部分150的裝置中。
所述頻帶變換部分150的輸出以及因此所述接收機180的輸出耦合到機頂盒160a-160c相應的輸入上。在所描述的實施例中，所述預定頻帶不對應于典型的電視接收機頻帶。因此，所述機頂盒160a-160c還可以對所述信號進行頻率變換，將其變換到電視接收機操作的頻帶上。另外，從所述頻帶變換部分150來的輸出信號可以是以與標準電視接收機170a-170c不兼容的格式的。所述機頂盒160a-160c然后可以在信號處理階段運行。例如，所述衛(wèi)星下行鏈路信號可以是以與典型的電視接收機170a-170c不兼容的形式而被數(shù)字調(diào)制的。所述機頂盒160a-160c可以被配置成能解調(diào)所述數(shù)字調(diào)制的信號，處理所述解調(diào)的信號，然后就所述信號來調(diào)制電視信道載波頻率用于傳遞給電視接收機170a-170c。
可選地，如果從所述頻帶變換部分150來的所述信號輸出是以與電視接收機170a-170c兼容的形式和頻帶的，則不需要所述機頂盒160a-160c。在另一個選擇中，由所述機頂盒160a-160c所執(zhí)行的一個或多個所述功能可以被集成到所述電視接收機170a-170c中。
在圖1所描述的實施例中以及在其它圖里所描述的實施例中，每個所述電視接收機170a-170c可以被連接到來自于所述機頂盒160a-160c之一的輸出上。所述機頂盒160a-160c中的每個可以具有一個或多個單獨的可編程輸出。然而，多于一個的電視接收機170a-170c可以被連接到例如160a的單個機頂盒的輸出上?？蛇x地，來自于多于一個的機頂盒160a-160c的輸出或者來自于例如160a的一個機頂盒的多個輸出可以被合并或者另外被連接到一個電視接收機上，例如170a上，盡管這種配置不是典型的。例如170a的電視接收機可以被配置成能調(diào)諧到由例如160a的所述機頂盒所提供的一個或多個頻帶內(nèi)的特定的信道上。所述電視接收機170a可以處理來自于所選擇的信道的信號，以顯示例如圖像或音頻的一些媒體內(nèi)容給所述用戶。
典型地，例如通過用于所述電視機170a或機頂盒160a的遠程控制給用戶提供控制，以便有選擇地配置所述交叉點切換器140或者頻帶變換部分150。例如，可以允許用戶使用被配置成能通過所述機頂盒160a進行操作的遠程控制，選擇接收來自于兩個不同的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組的信號。
使用所述第一LNB 130a，所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組之一可以被接收和頻率轉(zhuǎn)換到公共的IF頻帶上。所述第一LNB 130a可以被配置成能將所述信號頻率轉(zhuǎn)換到所述高IF頻帶1650-2150MHz上。使用所述第N個LNB 130c，所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組中的第二組可以被接收和頻率轉(zhuǎn)換到公共的IF頻帶上。所述第N個LNB 130c還可以被配置成能將所述信號頻率轉(zhuǎn)換到所述高IF頻帶1650-2150MHz上。所述其它實施例中的LNB可以類似地被配置。因此，如果在所述兩個轉(zhuǎn)發(fā)器組中的任何兩個信道在所述公共的IF頻帶中共享信號帶寬，則從所述兩個轉(zhuǎn)發(fā)器組來的所述塊轉(zhuǎn)換的信號通常是不可組合的。
然而，在這個例子中，所述交叉點切換器140可以由控制信號所配置，以將來自于所述第一LNB 130a的信號輸出到第一交叉點切換器的輸出，以及將來自于所述第N個LNB 130c的信號輸出到第二交叉點切換器輸出。使用由所述機頂盒160a所提供的所述控制信號，所述頻帶變換部分150然后可以被配置成能進行頻率變換，將來自于所述第一切換器輸出的信號從所述高IF頻帶變換到所述低IF頻帶上。所述頻帶變換部分150還可以被配置成能在沒有頻率變換的情況下直通來自于第二個切換器輸出的信號。在所述頻帶變換部分內(nèi)的組合器可以被配置成能組合來自于所述第一和第二頻帶變換輸出的輸出信號。然后，所述復合信號(composite signal)包括位于所述高公共IF頻帶的來自于所述第一轉(zhuǎn)發(fā)器組的信號，以及位于所述低公共IF頻帶的來自于所述第二轉(zhuǎn)發(fā)器組的信號。
因此，所述例子可以被歸納為允許來自于任何N個信號源的信號被組合成M個不同的頻帶堆疊的信號，其中所述信號源可以是衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組。所述頻帶堆疊的信號每個可以包括一到M個不同的頻帶。所述每個頻帶堆疊的信號然后可以被傳送到機頂盒、多個機頂盒、或者一個或多個其它接收機，用于顯示給一個或多個用戶。
例如，來自于所述接收機180的第一輸出的輸出可以被耦合到一個或多個機頂盒上，例如160a和160b上。可選地，在互不相交的頻帶中具有信息的多個接收機180的輸出可以是功率組合的，并且被耦合到單根電纜或分配系統(tǒng)上，用于將所述信號傳送到一個或多個機頂盒或接收機。在另一個實施例中，所述交叉點切換器140可以將相同的輸入信號定向到所述頻帶變換部分150的兩個分離的輸入上。所述頻帶變換部分150然后可以將所述輸入的一部分頻率變換到第一頻帶，以及還可以將所述輸入信號的第二部分頻率變換到第二頻帶。所述兩個頻帶可以被組合成被定向于單根電纜或分配系統(tǒng)的信號。在其它的實施例中，兩個分離的LNB可以具有在外殼外面的所述LNB上所組合的信號功率，所述LNB具有其自己的交叉點切換器以及頻帶變換部分150，所述頻帶變換部分具有分離的頻帶中的輸出信號。在一些實施例中，所述LNB 130a-130c、交叉點切換器140和頻帶變換部分150作為單個的裝置而被實現(xiàn)，所述裝置例如可以被放置在所述天線120處。在其它的實施例中，所述LNB 130a-130c可以在第一裝置中被實現(xiàn)，以及所述交叉點切換器140和頻帶變換部分可以作為一個或多個而被實現(xiàn)，所述裝置可以位于本地或者遠離LNB。
所述LNB 130a-130c、交叉點切換器140、頻帶變換部分150、以及機頂盒160a-160c可以通過許多不同的配置而被裝配。在每種配置中，多個獨立的用戶每個都可以從一個或多個獨立的信號中選擇不同的信道，而不影響其它用戶或裝置。
其它接收機的實施例可以裝配有被連接到相同LNB的多個交叉點切換器。圖2是具有級聯(lián)的頻帶變換切換器220、221的接收機200的實施例的功能框圖，其可以作為集成電路(IC)而被實現(xiàn)。在接收機200的所述實施例中，所述頻帶變換切換器220、221中的每個被配置成能具有兩個輸入和一個輸出。如前面就圖1所討論的那樣，所述頻帶變換切換器220、221不局限于任何特定的輸入和輸出配置，而是可以實現(xiàn)任意數(shù)目的輸入和輸出。另外，所述第一頻帶變換切換器220不必被配置成與第二頻帶變換切換器221相同，盡管在圖2中示出了類似的配置。
兩個LNB 210a、210b被配置成能提供所述輸入信號到所述第一頻帶變換切換器220。所述LNB 210a、210b中的每個可以提供一個或多個頻帶中的一個或多個信號。第一LNB 210a被連接到緩沖放大器222a和222b的第一集合中。所述兩個緩沖放大器222a和222b并行地被配置?？梢允褂酶鞣N可選的緩沖放大器配置，如將在下面詳細論述的那樣。第一內(nèi)部緩沖放大器222a將所述第一頻帶變換切換器220的第一輸入連接到交叉點切換器226的輸入。第一級聯(lián)緩沖放大器222b將所述第一頻帶變換切換器220的第一輸入連接到第一級聯(lián)的輸出。所述第一內(nèi)部緩沖放大器222a和所述第一級聯(lián)的緩沖放大器222b可以類似地被配置或者可以不同地被配置。所述緩沖放大器222a、222b的第一集合中的每個可以被配置成能提供增益或者衰減。所述緩沖放大器222a、222b可以是單位(unity)增益放大器或者可以提供顯著的信號增益?？蛇x地，所述緩沖放大器222a、222b可以提供衰減而不是增益。
所述緩沖放大器222a、222b可以被配置，以使得在例如222a的所述放大器中的一個的輸出上改變不會影響另一個放大器222b。例如，所述內(nèi)部緩沖放大器222a的輸出連接到所述交叉點切換器226的輸入。所述交叉點切換器226的輸入提供負載給所述內(nèi)部緩沖放大器222a的輸出，所述負載可以根據(jù)各種因素而變化。例如，所述交叉點切換器226輸入的阻抗可以作為頻率的函數(shù)而變化?？蛇x地，所述交叉點切換器226輸入的阻抗可以根據(jù)所選擇的切換器輸出或者根據(jù)裝置的配置而變化，所述裝置可以被連接到所選擇的交叉點切換器226輸出。另外，例如本地振蕩器信號的信號可以出現(xiàn)在所述緩沖放大器的輸出上。理論上，所述交叉點切換器226的輸入可以是從短路到開路的任何負載，盡管在實際配置中在所述負載中的實際變化將不可能跨越整個范圍。理想地，所述內(nèi)部緩沖放大器222a被配置，以使得在所述頻帶變換切換器220的輸入上的其影響不會由于在其輸出上任何負載或者信號而變化。典型地，所述內(nèi)部緩沖放大器222a提供這樣的信號隔離級別，所述級別不是無限的，但卻是足夠大的，以至于在其輸入所受到的影響是最少的。類似地，輸入負載變化不是零，但卻是最小的。
類似地，所述級聯(lián)的緩沖放大器222b可以經(jīng)受從開路到短路的范圍的負載變化，因為，所述級聯(lián)的緩沖放大器222b的輸出被連接到所述第一頻帶變換切換器220的輸出。所述級聯(lián)的緩沖放大器222b同樣可以被配置成能使所述放大器的輸入上的負載變化的影響最小化。
到所述第一頻帶變換切換器220的第二輸入與所述第一輸入類似地被配置。緩沖放大器224a、224b的第二集合具有被連接到第二輸入的輸入。第二內(nèi)部緩沖放大器224a將所述第二輸入連接到所述交叉點切換器226的第二輸入。第二級聯(lián)緩沖放大器224b將所述第二輸入連接到所述第一頻帶變換切換器220的第二級聯(lián)的輸出。所述緩沖放大器224a、224b的第二集合還被配置成對其輸出上的負載變化和信號不敏感。
在所述第一頻帶變換切換器220中的所述交叉點切換器226被配置成能將所述兩個內(nèi)部緩沖放大器222a、224a的輸出中的每個輸出有選擇地耦合到兩個切換器的輸出之一上。盡管在所述第一頻帶變換切換器220中僅僅示出了兩個切換器輸出，但是，任意數(shù)目的切換器輸出可以被合并到所述交叉點切換器226中。
第一切換器輸出被連接到第一頻帶變換裝置228a，第二切換器輸出類似地被連接到第二頻帶變換裝置228b。如先前就圖1所討論的那樣，所述頻帶變換裝置228a-228b中的每個可以被配置成能對信號進行頻率變換，或者在沒有頻率變換的情況下傳遞所述信號到其輸出。
所述頻帶變換裝置228a-228b的輸出被連接到信號組合器230的輸入，所述組合器在這里被表示為信號加法器。所述第一頻帶變換裝置228a的輸出被連接到所述信號組合器230的第一輸入，所述第二頻帶變換裝置228b的輸出被連接到所述信號組合器230的第二輸入。
所述信號組合器230被配置成能組合在其輸入所提供的所述信號，以及輸出所組合的復合信號。所述信號組合器230被顯示為信號加法器，其被配置成能將所述輸入信號相加以及在其輸出提供所述復合信號。典型地，由所述第一頻帶變換裝置228a所提供的信號占用這樣的頻帶，該頻帶不同于由所述第二頻帶變換裝置228b所提供的信號所占用的頻帶。由于來自于所述兩個頻帶變換裝置228a-228b的信號是被有效地頻率多路復用的，因此，所述輸入信號可以被組合以提供復合信號而不用經(jīng)受破壞性的干擾。當然，所述輸入信號不需要占用不同的頻帶。所述第一輸入信號可以占用這樣頻帶，該頻帶與由所述第二輸入信號所占用的頻帶中的一些或全部重疊。如果所述輸入信號中的期望信號占用相同的信號空間，則所述結(jié)果的所組合的復合信號可能會經(jīng)歷某種破壞性的信號干擾。可選地，如果在所述輸入信號中的信號分量不占據(jù)相同的信號空間，例如頻率、時間或編碼空間，則在所組合的信號中就可以不發(fā)生信號干擾。
來自于所述信號組合器230的復合輸出被連接到第一機頂盒240a?？蛇x地，來自于所述信號組合器230的輸出可以被耦合到多于一個的機頂盒、或者被耦合到信號分配系統(tǒng)(未示出)，所述信號分配系統(tǒng)可以被耦合到一個或多個機頂盒以及一個或多個接收機。如之前就圖1所解釋的那樣，所述機頂盒240a還可以被配置成能處理所述復合信號，以便使所述信號與例如電視機的終端用戶設(shè)備(未示出)兼容。
第二頻帶變換切換器221與所述第一頻帶變換切換器220類似地被配置。緩沖放大器223a、223b的第一集合接收第一輸入信號，而緩沖放大器225a、225b的第二集合接收第二輸入信號。所述輸入緩沖器223a、223b的第一集合包括內(nèi)部輸入緩沖放大器223a，所述內(nèi)部輸入緩沖放大器放大所述第一輸入信號，并且將所放大的信號提供給交叉點切換器227的輸入。所述輸出緩沖器223a、223b的第一集合還包括級聯(lián)緩沖放大器223b，所述級聯(lián)緩沖放大器放大所述第一輸出信號，以及將所放大的信號提供給所述第二頻帶變換切換器221的輸出。
所述輸入緩沖器225a、225b的第二集合類似地被配置。所述交叉點切換器227、頻帶變換裝置229a、229b、以及用于所述第二頻帶變換切換器221的信號組合器231與來自于所述第一頻帶變換切換器220的相應部件類似地被配置。所述第二頻帶變換切換器221的輸出類似地被連接到第二機頂盒240b，以及可以被耦合到多于一個的機頂盒。
然而，被提供給所述第二頻帶變換切換器221的所述輸入信號是從所述第一頻帶變換切換器220的級聯(lián)緩沖放大器222b、224b所提供的。因此，通過在所述頻帶變換切換器220、221上提供級聯(lián)的緩沖放大器，來自于LNB 210a-210b的信號可以被提供給任意數(shù)目的頻帶變換切換器220、221，以及最終提供給任意數(shù)目的機頂盒240a-240b。
所述LNB 210a-210b輸出可以提供信號給多個機頂盒240a-240b，而所述機頂盒240a-240b的數(shù)量不會較大地影響到例如240a的任何其它機頂盒的信號的質(zhì)量。因此，在例如240a的特定機頂盒上，來自于例如210a的特定LNB的信號的質(zhì)量不會顯著地受最終被連接到所述LNB 210a的機頂盒240a-240b的數(shù)量的影響。另外，通過改變級聯(lián)的頻帶變換切換器220、221的數(shù)量，或者通過選擇所述交叉點切換器226、227之一，從LNB 210a到機頂盒240a-240b的連接可以增加或者減少，而基本上不影響在特定機頂盒210a的信號質(zhì)量。終端用戶設(shè)備表示所述信息的能力以及終端用戶發(fā)覺信號質(zhì)量差異的能力都是對信號惡化量有貢獻的因素，所述信號惡化可以發(fā)生在到機頂盒的信號中，而基本上不影響在所述機頂盒上的信號質(zhì)量。
除了提供級聯(lián)的輸出之外，頻帶變換切換器可以被配置成能在所述頻帶變換裝置中提供直通信號路徑。所述頻帶變換開關(guān)圖3示出了具有被配置成能有選擇地提供頻率變換或者直通的頻帶變換裝置330a-330b的頻帶變換切換器300的實施例的功能框圖。所述頻帶變換切換器300可以實現(xiàn)為單個的集成電路。
一系列信號輸入每個都被耦合到相應緩沖放大器310a-310d的輸入。在一個實施例中，每個所述信號輸入可以接收被頻率多路復用的信號，例如，來自于LNB的輸出(未示出)。所述被頻率多路復用的信號可以是頻帶堆疊的信號，其包括來自于一個或多個預定頻帶的信號。在另一個實施例中，所述信號輸入中的一個或多個可以接收與單個信道相對應的信息。在另一個實施例中，所述信號輸入中的一個或多個可以接收包括幾個信道的被多路復用的信號。所述被多路復用的信號例如可以是被多路復用為承載幾個信道的數(shù)字調(diào)制信號。
所述緩沖放大器310a-310d中的每個放大所接收的信號，以及將所放大的輸出耦合到交叉點切換器320的相應輸入。所述緩沖放大器310a-310d可以被配置成能僅僅將所放大的信號耦合到各自的交叉點切換器320輸入?？蛇x地，所述緩沖放大器310a-310d中的一個或多個還可以被配置成能將所放大的信號耦合到相應的級聯(lián)輸出(未示出)，如將在下面就圖4A-4C詳細公開的那樣。
如前面所公開的那樣，所述交叉點切換器320可以被配置成能將其輸入中的任何一個有選擇地耦合到其輸出中的任何一個上。因此，來自于所述緩沖放大器310a-310d的并被提供給所述交叉點切換器320的輸入的所放大的信號輸出可以有選擇地被耦合到所述交叉點切換器320的任何輸出上。在圖3所示的實施例中，所述交叉點切換器320具有兩個輸出，盡管所述交叉點切換器320典型地可以實現(xiàn)任意數(shù)目的輸出。
來自于所述交叉點切換器320的第一輸出被耦合到第一頻帶變換裝置330a。類似地，所述交叉點切換器320的第二輸出被耦合到第二頻帶變換裝置330b。盡管所述兩個頻帶變換裝置330a、330b典型地是類似的結(jié)構(gòu)，但這不是必需的。所述頻帶變換裝置330a-330b中的每個例如可以具有不同的結(jié)構(gòu)。
所述第一頻帶變換裝置330a被配置成具有輸入切換器336a，其將輸入信號有選擇地路由到所述頻帶變換裝置330a中的頻率變換路徑或直通路徑上。在所述頻率變換位置中示出了用于所述第一頻帶變換裝置330a的輸入切換器336a。
當所述輸入切換器336a被配置成能將輸入信號路由到頻率變換路徑時，所述輸入信號被路由到例如混頻器332a的頻率變換裝置的輸入。從本地振蕩器(LO)來的信號被耦合到在所述混頻器332a上的LO端口。所述LO可以被集成到與所述頻帶變換切換器300的其它部件的相同的集成電路中，或者可以在集成電路頻帶變換切換器300的外部被實現(xiàn)。
來自于所述混頻器332a的所述頻帶變換的輸出頻率是到所述混頻器的輸入信號和所述LO頻率的函數(shù)。如以上討論的，被提供給所述緩沖放大器310a-310d以及因此被提供給所述頻帶變換裝置330a-330b的信號可以是在預定頻帶中的信號。所述LO頻率可以是可編程的，或者另外是可調(diào)的，以便允許所述預定輸入頻帶中的任何一個被頻率變換到所述預定輸出頻帶中的任何一個上。典型地，所述混頻器332a被配置，以使得來自于所述混頻器332a的被頻率變換的輸出是為理想的乘法器結(jié)果所優(yōu)化的。所希望的乘法器結(jié)果可以包括所述和值以及不同的頻率分量，或者僅僅包括所述和值或不同的頻率分量之一。典型地，所述輸入信號和所述LO信號是在所述混頻器的輸出所不希望的信號。所述混頻器332a可以被配置，以使得高階混頻器的結(jié)果是可以忽略的，也就是說，所述高階混頻器的結(jié)果低于所期望的混頻器結(jié)果預定數(shù)量，例如40dB?？蛇x地，高階混頻器結(jié)果可以低于10dB、15dB、20dB、30dB、50dB、60dB或其它的級別?？蛇x地，所述混頻器332a可以被配置，以使得有效的高階混頻器結(jié)果出現(xiàn)在所述混頻器332a的輸出。所述高階混頻器結(jié)果中的一些或全部可以被確定，以便無害地影響所述系統(tǒng)?？蛇x地，所述高階混頻器結(jié)果中的一些或全部可以通過在后續(xù)階段(未示出)中進行濾波而基本上被減少。濾波可以通過實現(xiàn)濾波器來執(zhí)行，或者可以作為在所述混頻器332a輸出之后的單元的頻率響應的結(jié)果來實現(xiàn)。所述濾波器可以在與所述緩沖器310a-310d、交叉點切換器320、和混頻器332a與332b相同的基片上被實現(xiàn)。可選地，所述濾波器可以與所述緩沖器310a-310d、交叉點切換器320、和混頻器332a與332b分開地被實現(xiàn)，以及甚至無需在其它裝置的本地被實現(xiàn)。所述濾波器可以具有大于、等于或小于輸入頻率帶寬的通頻帶。
所述預定輸入的頻帶中的一些或全部可以與所述預定輸出頻帶中的一些或全部相同或不同。在一個實施例中，所述預定輸入頻帶相互不同，所述預定輸出頻帶與所述預定輸入頻帶基本上相同。例如，所述預定輸入頻帶可以包括950-1450MHz的第一輸入頻帶以及1650-2150MHz的第二輸入頻帶。所述預定輸出頻帶然后可以包括在950-1450MHz的第一輸出頻帶以及1650-2150MHz的第二輸出頻帶，使得所述預定輸入和輸出頻帶相同。
所述頻率變換的信號是從所述混頻器332a所輸出的，以及被耦合到輸出切換器338a。所述輸出切換器338a被配置成能將來自于所選擇的信號路徑的信號輸出耦合到所述頻帶變換切換器300的輸出。用于所述第一頻帶變換裝置330a的輸出切換器338a被顯示為選擇所述頻率變換路徑。
所述第二頻帶變換裝置330b與所述第一頻帶變換裝置336a類似地被配置。輸入切換器336b被配置成能選擇頻率變換信號路徑或直通信號路徑。所述頻率變換路徑使用由LO所驅(qū)動混頻器332b，以對所述輸入信號進行頻率變換。輸出切換器338b將來自于所選擇的信號路徑的信號耦合到所述頻帶變換切換器300的輸出。
所述第二頻帶變換裝置336b的輸入切換器336b被顯示為選擇所述直通信號路徑。類似地，所述輸出切換器338b或所述第二頻帶變換裝置330b被顯示為選擇所述直通信號路徑。所述直通信號路徑被顯示為從所述輸入切換器336b到所述輸出切換器338b的直接連接。然而，在所述直通信號路徑上可以任意數(shù)目的單元。唯一的限制是在所述直通信號路徑中所述單元不會對所期望的輸入信號進行頻率變換，將其變換為所述頻帶變換裝置330b的輸出上的不同頻率。放置在所述頻帶變換裝置330b之后的一個或多個濾波器或頻率選擇的裝置可以被配置成能對所述頻帶變換裝置330b的輸出進行濾波。所述濾波器可以具有大于、等于或小于輸入頻率帶寬的通頻帶。因此，即使例如330a或330b的所述頻帶變換裝置被配置在直通模式下，所述輸出頻帶也可以比所述輸入頻帶窄。
例如330a的具有輸入切換器336a和輸出切換器338a的頻帶變換裝置被配置成能選擇信號路徑，典型地控制所述輸入切換器336a和所述輸出切換器338a以選擇所述信號路徑。有利的，其可以實現(xiàn)具有輸入切換器336a和輸出切換器338a的頻帶變換裝置330a，以限制所述未被選擇的信號路徑在所選擇的信號路徑上的影響。當然，例如330a的頻帶變換裝置不局限于任何特定的結(jié)構(gòu)，并且不必結(jié)合兩個切換器。另外，例如330a的所述頻帶變換裝置不必包括直通路徑，但是代替地可以結(jié)合兩個或更多的頻率變換路徑。
圖4A示出了在現(xiàn)有技術(shù)中已知的雙平衡混頻器的簡化開關(guān)圖。所述混頻器400分別包括RF和IF端口410與430，所述端口中的每個都差分地被示出，但是在另一個實施例中可以是單端的。所述差分RF信號410被提供給SPDT切換器422的輸入，所述切換器的狀態(tài)是以通過為其所提供的LO信號425所決定的速率來進行切換的。所述切換器422的輸出被耦合到差分IF端口430，所述端口可以提供所述差分IF信號430。
圖4B示出了如現(xiàn)有技術(shù)中已知的吉爾伯特單元乘法器或混頻電路的圖4A的雙平衡混頻器。所述混頻電路包括兩個被交叉耦合的差分晶體管對422，其基極被耦合到所述LO信源425，集電極被耦合到所述IF負載430，以及發(fā)射極被耦合到緩沖晶體管417。響應在端子410a與410b所施加的所述差分RF信號，電壓差在交叉電阻器415上被建立，從而產(chǎn)生靜止提供的(quiescently-supplied)電流的相應調(diào)制，所述電流驅(qū)動包括所述混頻器核的晶體管對422。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應當知道，所示的混頻電路僅僅是示例性的，并且還可以廣泛地使用所述電路的多種變化。
盡管雙平衡混頻器提供高級別的偶數(shù)階混頻結(jié)果抑制，但是，電路的非理想性會導致所述抑制中的降級。例如，相對低的阻抗寄生412(例如，電容)可以加載所述混頻器的發(fā)射極節(jié)點，所述阻抗可以將整流的LO電壓轉(zhuǎn)換為共模偶數(shù)階LO干擾信號電流。然后，所述LO干擾可以通過所述混頻器核并傳遞到所述輸出負載上。
當所述混頻器與其它電路集成時，減小的混頻器偶數(shù)階抑制可能是特別成問題的。圖5示出了其中由單個VCO提供多個混頻器的情況的例子。每個混頻器被配置成能以任一混頻模式進行操作，由此所述合成的信號505和輸入信號510a與510b被提供給相應的混頻器520a與520b，以產(chǎn)生相應的混頻信號530a與530b，或者以旁路模式進行操作，由此所述合成的信號505不被提供給所述混頻器520c，并且所述輸入信號510c被路由，這樣，其繞過所述混頻器520c。
圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的混頻電路600的簡化開關(guān)圖。所述混頻電路600包括混頻器核620和模式選擇電路640。所述混頻器核620包括兩個輸入切換器624與628，每個切換器分別具有輸入624a、628a和兩個輸出624b、624c與628b、328c。切換器被描述以表示所述部件的一般功能，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員應當知道，每個都可以使用電路部件的變形來實現(xiàn)，所述電路部件包括晶體管(BJT和FET類型的)、二極管等等。因此，如這里所使用的那樣，“切換器”或者“多個切換器”表示這些電路部件或其等同物中的任何部件。
輸入切換器624與628可以通過差分或者單側(cè)(single-sided)的形式接受在第一頻率f1上的信號。在差分形式中，所述第一頻率信號f1將包括差分信號，其中所述第一頻率信號f1的分離的極性分別被提供給分離的切換器輸入410a與410b。在單側(cè)操作期間，僅僅切換器的輸入中的一個(例如410a)需要接收所述第一頻率信號f1。在所述實施例中，另一個切換器的輸入(例如410b)被耦合到交流電地線。
所述第一和第二切換器624與628還被配置成能接收轉(zhuǎn)換信號425，所述信號工作以使得所述第一和第二切換器以第二頻率f2在其各自的輸出狀態(tài)之間切換，如將在下面描述的那樣。在所示的特定實施例中，所述第一和第二切換器624與628被配置，這樣，當接收所述切換信號425時，二者切換到所述相反的狀態(tài)(即，一個到其第一輸出，另一個到其第二輸出)。在所述實施例中，所述切換信號425可以用反相被提供，以在相反的輸出狀態(tài)中配置所述第一和第二切換器。
所述混頻電路600還包括模式選擇電路640，所述選擇電路在一個實施例中作為第三與第四切換器644與648而被實現(xiàn)。第三切換器640包括可切換到兩個輸出644b與644c的輸入644a，第四切換器648包括可切換到兩個輸出648b與648c的輸入648。如所示的那樣，所述第三切換器的輸入644a被耦合到所述第一切換器的第二輸出624c。所述第三切換器的第一輸出644b被耦合到所述第一切換器的第一輸出624b，所述第三切換器的第二輸出644c被耦合到所述第二切換器的第二輸出628c。所述第四切換器的輸入648a被耦合到所述第二切換器的第一輸出628b。所述第四切換器的第一輸出648b被耦合到所述第一切換器的第一輸出624b，并且第二輸出648c被耦合到所述第二切換器的第二輸出628c。
所述第三與第四切換器還被配置成能接收模式選擇信號650，所述信號可以操作以選擇所述第三與第四切換器644與648的輸出狀態(tài)。在特定的實施例中，所述第三與第四切換器644與648共同地被配置成能在以下兩個狀態(tài)里的一個中進行操作旁路狀態(tài)或者混頻狀態(tài)。如圖6A所示，就耦合到其第一輸出644b的所述第三切換器644以及耦合到其第二輸出648c的所述第四切換器648，在圖6A中舉例說明了所述旁路狀態(tài)?？蛇x地，所述混頻狀態(tài)可以通過切換所述第三與第四切換器的兩種狀態(tài)來實現(xiàn)，如還將在下面說明的那樣。在輸出端口430a與430b以差分形式提供所產(chǎn)生的旁路或者混頻信號。IF負載665a與665b每個被耦合到各自的輸出端口與ac地線上，如下面描述的那樣。在可選的實施例中，IF負載可以被耦合在端口665a與665b之間。所述“IF”負載不意味著所述負載的工作頻率被限制為輸入信號之下的那些頻率，并且當所期望的混頻結(jié)果是上變頻的信號時，實際上可以是較高的工作頻率。而且，所述IF負載可以包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的有源或者無源部件。
所述切換器(或其在晶體管、二極管或者其它部件中相應的實現(xiàn))可以使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的多種制造技術(shù)來分立地或者集成地被形成，所述技術(shù)包括雙極性互補金屬氧化物半導體(Bi-CMOS)處理中的整體(monolithic)制造。例如IF負載與振蕩器電路的在這里所描述的額外電路以及其它部件可以是根據(jù)本發(fā)明被整體形成到集成電路裝置上的。
圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明用于操作圖6A中所示的混頻電路的方法。首先，在672第一頻率信號被提供給所述輸入切換器624與628中的一個或二者。如上面所解釋的那樣，所述第一頻率信號可以是以單側(cè)信號形式的，在所述情況下，所述第一頻率信號被用于所述輸入410a或410b中的一個上，另一個切換器輸入被耦合到ac地線。在施加差分信號的情況下，反向極化信號被提供給相應的信號輸入410a與410b。
接著，在674，所述第一和第二切換器的輸入端以第二頻率f2在每個切換器的第一和第二輸出的之間進行切換。在特定的實施例中，通過使用所述第二頻率信號作為切換控制信號來執(zhí)行這些處理。在所述實施例中，用于產(chǎn)生所述第二頻率信號的振蕩器或其它頻率源可以是本地的/與一個或多個所述切換器集成的，或者可以是位于外部的以及經(jīng)由傳輸媒介被提供給所述第一和第二切換器。
接著，在676，每個輸入切換器的所述第一和第二輸出被耦合到以下二者之一上(i)對所述切換器的第一和第二輸出公共的節(jié)點，或者(ii)反極性的節(jié)點。將所述兩個輸出連接到公共的節(jié)點會使得在430(旁路模式)輸出所述第一頻率信號，并且將所述兩個輸出連接到反極性節(jié)點會導致所述第一和第二頻率信號的混頻操作，因此，從中產(chǎn)生一個或多個混頻結(jié)果。所述676的處理由圖6A中所示的所述模式選擇電路640來執(zhí)行，由此在進行操作的旁路模式中，所述第三切換器被配置成能將所述第一切換器624的所述第一和第二輸出連接到公共的節(jié)點430a，所述第四切換器648被配置成能將所述第二切換器628的所述第一和第二輸出連接到公共的節(jié)點430b。為了在交替的混頻模式中進行操作，通過切換所述第三與第四切換器的狀態(tài)來執(zhí)行所述處理。在這些狀態(tài)中，所述第一切換器624的所述第一和第二輸出將交替地被連接到反極性節(jié)點430a與430b，所述第二切換器628的所述第一和第二輸出也將交替地被連接到反極性節(jié)點430b與430a。用這樣的方式，所述第三和第四切換器644與648的輸出狀態(tài)可以配置在其中所述第一和第二切換器的輸出被連接到公共的節(jié)點的旁路模式下，或者配置在其中所述第一和第二切換器的輸出被連接到反極性節(jié)點的混頻模式下。更優(yōu)選地，在所述旁路模式或混頻模式下的操作期間，保持在所述混頻器核(第一和第二切換器)和所述IF負載665a與665b之間的所述連接。另外，在所述旁路或者混頻模式下的操作期間，所述第一和第二切換器被控制成以所述第二頻率在其各自的輸出之間連續(xù)地切換。如上所述，在本發(fā)明的可選實施例中，單個IF負載可以被耦合在節(jié)點430a與430b之間。
圖6C示出了根據(jù)本發(fā)明作為修改的吉爾伯特單元混頻電路680的圖6A的混頻電路，其中先前所標識的部件保留其參考標記。如所描述的那樣，每個切換器624、628、644和648被實現(xiàn)為npn雙極結(jié)型晶體管Q1-Q8的差分對?；祛l/旁路控制電路產(chǎn)生控制信號650，其被差分地提供給模式選擇切換器644與648的基極端。所述控制信號的極性可以被反向以切換在旁路與混頻模式之間的電路操作。信號源(例如LO信源)是可操作的，以將所述第二頻率信號425提供給所述混頻器核切換器624與628。所述輸入信號f1被應用于緩沖晶體管417的輸入端410a與410b，或者可選地，可以為作單端的信號被提供，在這樣的情況下，所述輸入端410a或410b中的一個被耦合到ac地線，如上所述。
在所述混頻電路680的特定實施例中，晶體管Q1-Q8是npn雙極晶體管20um×0.4um，IF負載665a與665b是200歐姆，電阻器415是200歐姆，所述第一頻率信號f1工作在950-2150MHz，所述第二頻率信號f2工作在3100MHz，以及所述模式選擇信號650是500mV DC。所述電路的電源Vcc工作在+6V DC。更加明確地，所說明的部件是使用0.35umBi-CMOS光刻(photolithographic)處理被集成地形成的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應當知道，所述電路680還可以使用各種修改而被實現(xiàn)，所述修改例如是pnp型雙極晶體管、n或p型場效應晶體管、或者例如二極管的其它部件等。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的所述混頻電路的第二實施例。所述混頻電路700包括具有輸入710a以接收所述第一頻率信號f1的模式選擇切換器710，被耦合到旁路電路720的第一輸出710b，以及被耦合到混頻核730的第二輸出710c。所述旁路電路720可以是任何傳輸媒介，其可以支持沿著其的所述第一頻率信號的傳播，所述媒介包括印刷/集成電路軌跡(trace)(包括不接地的線路或者接地的線路，例如微線、帶線、共面的波導等)、導線、雙絞線、同軸電纜、導電的或者電介質(zhì)的波導等等。所述混頻器核730具有被耦合到所述切換器的第二輸出710c的輸入、可以接收所述第二頻率信號425的第二輸入、以及輸出。所述混頻器核730可以是任何常規(guī)形式的(即，單端的、單平衡的、雙平衡的等)，以及通過例如吉爾伯特單元混頻器的任何已知的形式而被實現(xiàn)。
所述混頻電路還包括被耦合到所述旁路電路720和所述混頻器輸出的信號組合器740。所述信號組合器740具有被耦合到公共負載750的輸出。所述信號組合器可以被實現(xiàn)為被公共連接的端口、功率合成器(有源的或者無源的)、或者類似的電路。所述旁路或者混頻模式的選擇由模式選擇信號650所提供，所述信號由控制電路所提供。通過本地振蕩器為所述混頻器核730提供所述第二頻率信號425。使用適合于特定材料的半導體處理技術(shù)，所描述的部件中的一個或多個可以集成地被裝配進單片電路中。優(yōu)選地，所述混頻器核的操作繼續(xù)進行，并且，所述混頻器核730和所述公共負載750之間的電路連接在所述旁路和混頻模式下的操作期間或者在所述旁路和混頻模式之間進行切換的期間被保持。
圖8A和8B說明了根據(jù)本發(fā)明使用圖6A或7的改進的混頻電路的示例性系統(tǒng)，所述示例性系統(tǒng)包括公共的振蕩器、多混頻器系統(tǒng)。首先參考圖8A，所述系統(tǒng)820包括頻率合成器822和被耦合到三個混頻電路6801-3VCO 824，每個混頻電路的詳細結(jié)構(gòu)在上面的圖6A和6C中被描述。所述頻率合成器822和VCO 824可以產(chǎn)生所述第二信號頻率f2，其被提供給所述三個混頻電路6801-3中的每個。另外為每個混頻電路6801-3提供以差分形式的第一頻率信號6121-3。為了方便起見，每個第一頻率信號6121-3都被標識為f1，并且讀者應當知道，這些頻率的每個可以是不同的。
為所述混頻電路6801-3提供相應的模式選擇信號6501-3，以將每個相應的混頻電路配置到其希望的輸出上。在所示出的實施例中，為所述第一混頻電路680提供“旁路”模式信號6501，從而導致在所述第一信號頻率f1上的(差分)輸出。為所述第二混頻電路6802提供“混頻”模式信號6502，以導致上述混頻結(jié)果的輸出。類似地，所述第三混頻電路6803接收所述第一和第二頻率信號f1、f2以及所述“混頻”模式信號6503，從而導致所述混頻模式的操作1。優(yōu)選地，每個混頻電路6861-3的所述第一和第二切換器繼續(xù)在所述第二頻率f2上進行切換，而不管所提供的控制信號6501-3是否將所述混頻電路設(shè)置為旁路方式或混頻方式。另外，在所述旁路與混頻模式期間，以及在所述旁路與混頻模式的切換過程中，所述混頻電路到所述IF負載665a與665b(或者到差分節(jié)點430a與430b之間所耦合的單個IF負載)的耦合被保持。
圖8B說明了其中使用圖7的混頻電路的公共振蕩器、多混頻器系統(tǒng)850的另一個實施例。所述系統(tǒng)850類似地使用頻率合成器822和VCO824，用于產(chǎn)生共同提供給所述混頻電路7001-3的所述第二頻率信號f2。在這個系統(tǒng)中，所述第一頻率信號6121-3(僅僅為了方便起見，被標識為f1)被提供給每個混頻電路的輸入。相應的模式選擇信號6501-3還被提供，以將所述切換器設(shè)置在所期望的旁路或混頻模式下，從而使得能夠在旁路或者混頻模式下獨立地控制每個混頻電路。如上面就圖7的所述混頻器實施例所描述的那樣，所述混頻器的操作繼續(xù)進行，并且，在所述旁路與混頻模式中的操作期間，或者在所述旁路與混頻模式之間進行切換的期間，在所述混頻器核730與所述公共負載750之間的電路連接可以被保持，以便保持LO偶數(shù)階干擾的基本恒定的級別水平。
正如有各種實施例用于所述頻帶變換裝置那樣，還有各種實施例用于級聯(lián)的緩沖放大器。圖9A-9C示出了具有切換器的級聯(lián)緩沖放大器的功能框圖。圖9A示出了具有單個緩沖放大器910的實施例的功能框圖，所述單個緩沖放大器被配置成能驅(qū)動所述輸入到所述交叉點切換器912以及到所述級聯(lián)輸出。與圖9B或9C中所示的實施例相比，所述配置使用較少的單元。然而，所述緩沖放大器910的設(shè)計可以更復雜，因為所述緩沖放大器910被配置成能驅(qū)動兩個可能獨立的負載。理想地，位于所述級聯(lián)輸出上的負載的變化將不會影響被提供給所述交叉點切換器912的信號。類似地，所述交叉點切換器912的配置和被連接到所述交叉點切換器912的輸出的裝置(未示出)中的變化將不會影響被提供給所述級聯(lián)輸出的信號。因此，在圖9A中所示的實施例可以顯示很少的單元，但是可能需要較復雜的緩沖放大器910設(shè)計。
圖9B的實施例等同于在圖2中所公開的所述緩沖放大器的實施例。所述緩沖放大器的實施例使用并行連接的兩個緩沖放大器920、924。例如由LNB所提供的所述輸入信號被耦合到內(nèi)部緩沖放大器920和級聯(lián)緩沖放大器924。所述內(nèi)部緩沖放大器920放大所述輸入信號，以及驅(qū)動所述輸入到所述交叉點切換器928。所述級聯(lián)緩沖放大器924放大所述輸入信號，以及驅(qū)動所述輸入到所述級聯(lián)輸出。所述級聯(lián)輸出可以代表從IC來的輸出，IC包括所述緩沖放大器的實施例。如上面就圖2所討論的那樣，所述內(nèi)部緩沖放大器在其輸出從其輸入隔離負載變化和干擾。所述內(nèi)部緩沖放大器920因此提供信號隔離給所述緩沖放大器輸入和所述級聯(lián)輸出。類似地，所述級聯(lián)緩沖放大器924在其輸出從其輸入隔離負載變化和干擾，從而提供信號隔離給所述緩沖放大器輸入和所述級聯(lián)輸出。
所述兩個放大器的實施例具有在所述緩沖放大器的輸出之間以及在所述緩沖放大器的輸出到所述緩沖放大器的輸入之間的高度隔離的優(yōu)點。然而，所述多放大器的實施例可能需要更多有源裝置，所述裝置消耗功率，產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生干擾，以及增加成本。因此，所述多放大器的配置不是對所有的應用都是最理想的解決方案。
在圖9C的功能框圖中示出了另一種緩沖放大器的實施例。在圖9C的所述實施例中，例如來自于LNB的輸出的所述輸入信號被提供到功率分配器930的輸入。所述功率分配器930例如可以是無源的功率分配器或有源的功率分配器。另外，所述功率分配器930可以被配置成能基本上提供相等的功率分割，或者可以被配置成能將大部分功率提供給所述輸出端口之一。在所述功率分配器930的輸出端口的每個上所提供的信號可以是同相或者不同相的。
來自于所述功率分配器930的輸出信號之一被耦合到緩沖放大器934，其被配置成能放大所述信號，以及將所放大的信號耦合到所述交叉點切換器938的輸入。從所述功率分配器930來的另一個輸出被耦合到所述級聯(lián)輸出。
圖9C的實施例可以是有利的，因為，所述功率分配器930可以被實現(xiàn)為不消耗功率的無源裝置。另外，所述功率分配器930在所述級聯(lián)輸出和所述緩沖放大器輸出之間提供隔離程度。在所述功率分配器930的輸出端口之間也有信號隔離。然而，如果所述功率分配器930是無源裝置，則在所述輸出端口之間的所述信號隔離典型地不如可從所述兩個放大器配置中所獲得的隔離那樣大。另外，無源裝置可能在集成電路上需要相當大的區(qū)域，或者不可能在集成電路上被實現(xiàn)。并且，如果多個無源的功率分配器級是級聯(lián)的，則所述信號質(zhì)量將嚴重地被降級。
因此，已經(jīng)示出了各種緩沖放大器的實施例。然而，所述實施例中的每個都具有優(yōu)點和缺點，并且優(yōu)選的配置將取決于所述系統(tǒng)的需求。另外，所公開的實施例僅僅是例子，并且其不意味著是可用配置的詳盡列表?？梢詫崿F(xiàn)其它的配置。
圖10是具有頻帶變換的交叉點切換器1000的功能框圖。結(jié)合兩個LNB通過圖10的具有頻帶變換的交叉點切換器1000，可以實現(xiàn)圖1的接收機180的兩個輸入和兩個輸出。例如，圖1的接收機可以包括LNB設(shè)備，其被連接到具有頻帶變換的交叉點切換器1000的集成電路實現(xiàn)上。接收機的所述配置允許信號路由，以及允許在物理上接近于所述LNB的位置上執(zhí)行頻帶變換。LNB到所述具有頻帶變換的交叉點切換器200的物理鄰近使得損失和由所述接收信號所經(jīng)歷的感生噪聲最小化。
所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000不局限于僅僅具有兩個輸入和兩個輸出。所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000的其它實施例可以包括其它的輸入和輸出。輸入的數(shù)量可以被推廣為任何數(shù)量N。輸入的數(shù)量N例如可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或某個其它數(shù)量。類似地，輸出的數(shù)量可以被推廣為任何數(shù)量M。所述輸出的數(shù)量M例如可以是1、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32或者某個其它數(shù)量。
另外，所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000可以被設(shè)置為遠離信號源，例如天線或LNB模塊。例如，一個或多個同軸電纜可以將所述LNB模塊的輸出耦合到所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000的輸入。在例如住宅內(nèi)信號分配的示例環(huán)境中，所述LNB模塊可以距離所述交叉點切換器大于250英尺，以及可以被耦合到具有同軸電纜的所述LNB模塊。
使用差分信號相互連接來配置所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000，以提高信號隔離。可以通過單端信號的相互連接來實現(xiàn)所述裝置，但是，差分信號相互連接典型地提供更大的隔離。當在單個的集成電路中實現(xiàn)所述裝置時，信號隔離是更加要關(guān)注的。
所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000具有第一信號路徑和第二信號路徑。所述第一信號路徑包括被連接到切換器1022a、1024a、1026a及1028a的安排(arrangement)的第一低噪聲放大器(LNA)1010a，所述安排可以將所述LNA 1010a的輸出1014a上的信號有選擇地路由到第一頻帶變換裝置1030a或第二頻帶變換裝置1030b。圖10的所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000被配置成能提供所述信號的電壓模式切換。
所述第一LNA 1010a被配置成具有差分輸入1012a與差分輸出1014a。所述第一LNA 1010a的差分輸入1012a例如可以是與75歐姆的差分(differential)相匹配的。所述第一LNA 1010a的差分輸出1014a被配置成具有低阻抗。通過將高隔離切換器配置連接到所述第一LNA 1010a的輸出，所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000最大化信號隔離以及最小化切換瞬態(tài)。具有高輸入阻抗的頻帶變換裝置1030a、1030b被連接到所述切換器結(jié)構(gòu)的輸出。
在一個實施例中，低輸出阻抗是指小于10歐姆差分的典型大小。在其它實施例中，低阻抗可以是指其它阻抗值，其可以高于或低于10歐姆，以及不用差分地被定義。例如，低阻抗可以是指基本上小于33歐姆的大小。在另一個實施例中，高阻抗是指典型地大于1k歐姆差分的大小。在其它實施例中，高阻抗可以是指其它阻抗值，其可以高于或低于1k歐姆，以及不必差分地被定義。例如，在另一個實施例中，高阻抗可以是指典型地大于330歐姆的大小。一般地，所述低阻抗和高阻抗是相對于彼此而被定義的。即，高阻抗被定義為大于或等于所述低阻抗值的大約十倍。因此，對于33歐姆的低阻抗值來說，高阻抗值大于大約330歐姆。
所述第一LNA 1010a的同相輸出被連接到切換器1022a和1024a，其基于例如由圖1的機頂盒160a中的控制器所提供的切換控制信號，將所述信號有選擇地切換到所述頻帶變換裝置1030a、1030b的同相輸入。在可選的實施例中，對所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000的本地的微處理器或者與所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000集成的微處理器可以處理來自于相關(guān)機頂盒或接收機的信號，例如一個或多個控制消息。所述第一LNA 1010a的反相輸出被連接到切換器1026a、1028a，其將所述信號有選擇地切換到所述頻帶變換裝置1030a、1030b的反相輸入。例如1022a的被連接到所述同相輸出的切換器典型地與例如1026a的反相輸出上的切換器成對，以使得由所述切換器對1022a、1026a有選擇地連接差分信號。
因此，在所述機頂盒中的所述控制器可以控制第一切換器對1026a、1028a將所述第一LNA 1010a的所述差分輸出有選擇地連接到所述第一頻帶變換裝置1030a的差分輸入。第二切換器對1024a、1028a將所述第一LNA 1010a的差分輸出有選擇地連接到所述第二頻帶變換裝置1030b。
所述第一頻帶變換裝置1030a可以對其輸入上的所述信號進行頻率變換，將其有選擇地變換到輸出頻帶。所述第一頻帶變換裝置1030a使用來自于第一本地振蕩器(LO)1040a的信號，執(zhí)行所述頻率變換。
第二信號路徑與所述第一信號路徑相類似地被配置。第二LNA 1010b具有差分輸入1012b和差分輸出1014b。使用第三切換器對1022b、1026b將所述第二LNA 1010b的差分輸出1014b上的信號有選擇地連接到第一頻帶變換裝置1030a。使用第四切換器對1024b、1028b將所述第二LNA 1010b的差分輸出1014b上的信號有選擇地連接到第二頻帶變換裝置1030b。
典型地，來自于所述第一LNA 1010a和所述第二LNA 1010b的信號不被切換到相同的頻帶變換裝置，例如1030a。單個LNA 1010a的輸出可以被切換到頻帶變換裝置1030a、1030b二者上，而另一個LNA信號不被提供到所述頻帶變換裝置1030a、1030b的任何一個上。
所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000被配置成能在所述輸入信號和來自于所述LNA 1010a和1010b的所述輸出信號之間提供高信號隔離，以及通過所述交叉點切換器部分1022a-1028b的高隔離。另外，所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000在所述頻帶變換裝置1030a與1030b的所述輸入與輸出上提供高信號隔離。另外，所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000具有高信號隔離與低切換瞬態(tài)。低切換瞬態(tài)是通過使用與所述頻帶變換裝置1030a、1030b上的高阻抗輸入相結(jié)合的所述LNA輸出的低阻抗來實現(xiàn)的。高信號隔離是使用差分信號配置來實現(xiàn)的，以及還是通過使用高隔離切換器來實現(xiàn)的。
高信號隔離典型地是指大于30dB的隔離。實現(xiàn)大約大于40dB的高信號隔離可能是有利的。通常，高信號隔離可以是指大于20dB、25dB、30dB、35dB、40dB、45dB、50dB或其它較大的隔離級別。
圖11A-11D是高隔離切換器的實施例。圖11A-11D的所述切換器實施例中的每個是單端配置的。所述切換器實施例可以被復制，以允許切換差分信號的同相與反向信號。因此，圖11A-11D的切換器對可以被用作圖10的所述切換器對。
圖11A是具有單個晶體管1102的第一切換器實施例，單個晶體管1102被控制成能基于被施加到所述控制輸入的信號，將其輸入上的信號有選擇地連接到其輸出。所述晶體管1102可以被控制成能基于被施加到其控制輸入的信號，將其輸入上的信號從其輸出有選擇地隔離。信號隔離是由所述晶體管1102的能力所控制的，以從所述輸出隔離所述輸入。一對晶體管1102可用于切換差分信號。
圖11B是第二切換器實施例。信號在被配置為射極跟隨器的第一晶體管1110的基極上被輸入。另外，典型地是直流偏置電壓的偏置電壓被施加到所述第一晶體管1110的基極。所述第一晶體管1110的發(fā)射極是通過可控的電流源1112而有選擇地被偏置的。當所述可控的電流源1112導通(conduct)時，所述第一晶體管1110將其基極的信號有選擇地耦合到其發(fā)射極。相反地，當所述可控的電流源1112斷開時，所述第一晶體管110基極上的信號從所述發(fā)射極被隔離。上拉裝置1114將所述第一晶體管1110的發(fā)射極連接到大于所述偏置電壓的電壓，例如(Vb+1V)，以確保當所述可控的電流源1112斷開時所述第一晶體管1110截止。
圖11C是第三切換器實施例，其具有被配置成能提供增加的信號隔離的多個晶體管。信號被提供給第一晶體管1120。所述第一晶體管1120的輸出被連接到第二晶體管1122的輸入。所述第二晶體管1122的輸出是所述切換器的輸出。第三晶體管1124被連接到所述第一晶體管1120的輸出，以及被配置成能將所述第一晶體管1120的輸出與第二晶體管1122的輸入有選擇地耦合到地線或信號回路(return)。
差分控制信號用來控制所述第三切換器實施例。同相控制信號控制所述第一晶體管1120和第二晶體管1122。反向的控制信號控制所述第三晶體管1124。因此，當所述第一和第二晶體管1120、1122被控制以導通時，所述第三晶體管1124被控制為截止。相反地，當所述第一和第二晶體管1120、1122被控制為截止時，所述第三晶體管1124被控制為導通。
圖11D是第四切換器實施例。所述第四切換器實施例類似于所述第二切換器實施例，其具有被配置成能提供額外信號隔離的額外的晶體管。
信號在被配置為射極跟隨器的第一晶體管1130的基極上被輸入。另外，典型地是直流偏置電壓的偏置電壓，Vb，被施加到所述第一晶體管1130的基極。所述第一晶體管1130的發(fā)射極是通過可控的電流源1132而有選擇地被偏置的。當所述可控的電流源1132導通時，所述第一晶體管1130將其基極上的信號有選擇地耦合到其發(fā)射極。相反地，當所述可控的電流源1132斷開時，在所述第一晶體管1130基極上的信號從所述發(fā)射極被隔離。
第二晶體管1134被配置成能將所述第一晶體管1130的發(fā)射極有選擇地上拉到大于所述偏置電壓的電壓，例如(Vb+1V)，以確保當所述可控的電流源1132斷開時所述第一晶體管1130截止。另外，所述第二晶體管1134還可以將所述發(fā)射極節(jié)點上的任何信號漏泄通過所述偏置點而分路到AC地線上，從而提高信號隔離。第三晶體管1136具有被連接到所述第一晶體管1130的發(fā)射極的輸入，以及具有為所述切換器的輸出的輸出。當所述可控的電流源1132在導通時，所述第三晶體管1136有選擇地被控制成能將來自于所述第一晶體管1130的發(fā)射極的信號耦合到所述切換器輸出。當所述可控的電流源斷開時，所述第三晶體管1136有選擇地控制成能將所述信號從所述第一晶體管1130的發(fā)射極分離。
圖12是具有頻帶變換的交叉點切換器1200的功能框圖，其也可以作為圖1的所述接收機180的一部分而被集成。圖1的接收機180的兩個輸入和兩個輸出形式(version)可以通過圖12的具有頻帶變換的交叉點切換器1200結(jié)合兩個LNB而被實現(xiàn)。
所述具有頻帶變換的交叉點切換器1200類似于圖10的所述具有頻帶變換的交叉點切換器1000，此外，圖12的所述裝置使用電流模式切換而圖10的所述裝置使用電壓模式切換。從而，所述具有頻帶變換的交叉點切換器1200和圖10的所述裝置可以互換地被使用。然而，在有些情況下，由于進入公共節(jié)點里的總電流的性能，因此，電流模式切換是有利的。
所述具有頻帶變換的交叉點切換器1200具有第一信號路徑和第二信號路徑。所述第一信號路徑包括被連接到一對跨導裝置1222a與1224a的第一LNA 1210a，所述跨導裝置可以將所述LNA 1210a的輸出1214a上的信號有選擇地路由到第一頻帶變換裝置1230a或第二頻帶變換裝置1230b。所述具有頻帶變換的交叉點切換器1200使用所述跨導裝置，例如1222a與1222b，以提供所述信號的電流模式切換。
所述第一LNA 1210a被配置成能具有差分輸入1212a與差分輸出1214a。所述第一LNA 1210a的差分輸入1212a例如可以是75歐姆差分相匹配的。所述第一LNA 1210a的差分輸出1214a被配置成具有低阻抗。通過將高隔離跨導裝置1222a與1224a連接到所述第一LNA 1210a的輸出，所述具有頻帶變換的交叉點切換器1200最大化信號隔離以及最小化切換瞬態(tài)。具有低輸入阻抗的頻帶變換裝置1230a、1230b被連接到所述跨導裝置1222a與1224a的所述輸出。
所述第一LNA 1210a的差分輸出1214a被連接到所述跨導裝置1222a與1224a的高阻抗差分輸入。所述第一LNA 1210a可以驅(qū)動兩個跨導裝置1222a與1224a，因為所述跨導裝置1222a與1224a的所述差分輸入是高阻抗的。
所述跨導裝置1222a與1224a中的每個分別包括控制輸入1223a與1225a，其用于將所述跨導裝置1222a與1224a切換為開或關(guān)。當來自于所述第一LNA 1210a的所述信號被路由到所述第一頻帶變換裝置1230a時，所述跨導裝置1222a被控制成能為所述第一頻帶變換裝置1230a的輸入提供電流輸出。類似地，所述第二跨導裝置1224a可以控制成能為所述第二頻帶變換裝置1230b的輸入提供電流輸出。例如被連接到LNA 1210a的1222a與1224a的一個或多個跨導裝置可以同時被使能，這樣例如在1212a上的信號的一個輸入可以被路由到全部頻帶變換裝置1230a與1230b上。
所述第一頻帶變換裝置1230a可以對其輸入上的所述信號進行頻率變換，將其有選擇地變換到輸出頻帶。所述第一頻帶變換裝置1230a使用來自于第一LO 1240a的信號，執(zhí)行所述頻率變換。所述第一頻帶變換裝置1230a具有低阻抗輸入，從而作為電流相加節(jié)點而進行操作，用于從其輸入所連接的所述跨導裝置1222a與1222b來的電流。
第二信號路徑與所述第一信號路徑相類似地被配置。第二LNA 1210b具有差分輸入1212b與差分輸出1214b。使用第三跨導裝置1222b，將所述第二LNA 1210b的差分輸出1214b上的信號有選擇地連接到第一頻帶變換裝置1230a。使用第四跨導裝置1224b，將所述第二LNA 1210b的差分輸出1214b上的信號有選擇地連接到第二頻帶變換裝置1230b。所述第二頻帶變換裝置1230b與第二LO 1240b一起進行操作。
所述跨導裝置1222a、1222b、1224a與1224b可以是任何類型的跨導裝置，例如晶體管，F(xiàn)ET等等。所述跨導裝置1222a、1222b、1224a與1224b具有高輸出阻抗。從而，例如1222a與1222b的多個跨導裝置可以有選擇地提供信號給相同的頻帶變換裝置1230a，而所述第一跨導裝置1222a的輸出阻抗不影響另一個跨導裝置1222b的性能。所述低輸入阻抗頻帶變換裝置1230a作為電流相加節(jié)點進行操作。
在所述具有頻帶變換的交叉點切換器1200的可選實施例中，所述LNA1210a與1210b被省略，以及所述輸入信號直接地被耦合到所述跨導裝置1222a、1222b、1224a與1224b的輸入。到所述第一和第二信號路徑的輸入可以使用匹配電路(未示出)與預定阻抗相匹配，所述匹配電路可以像所述差分輸入上所放置的電阻器那樣簡單。
圖13是具有頻帶變換的交叉點切換器1300的功能框圖，其具有用于每個輸入/輸出組合的LNA/頻帶變換裝置對，并且在所述電流域中對所述頻帶變換裝置的輸出求和。如圖10與12的所述具有頻帶變換裝置的交叉點切換器那樣，所述具有頻帶變換的交叉點切換器1300可以與圖1的接收機180中的LNB相結(jié)合。在所述具有頻帶變換的交叉點切換器1300中的所述裝置使用差分信號，以最小化噪聲，但是，在其它的實施例可以使用單端的裝置。
每個LNA/頻帶變換對可以有選擇地提供信號給輸出，或者被控制成能將所述輸入上的信號從所述輸出隔離。所述LNA可以有選擇地被控制成能通過取消所述偏置、或者通過將所述放大器上的偏置反向來隔離所述信號。例如，圖1的機頂盒160a中的控制器可以接收用戶輸入以及控制被標記為A、B、C與D的所述偏置控制引腳，以便有選擇地將到所述LNAs1310a-b、1320a-b的所述偏置使能或者禁止。
第一LNA/頻帶變換裝置對包括被連接到第一輸入1312a的第一LNA1310a。所述第一LNA 1310a被控制成能基于被提供給其控制輸入1314a的信號，有選擇地放大或隔離所述輸入信號。所述第一LNA 1310a的輸出被連接到具有高輸出阻抗的第一頻帶變換裝置1332。所述第一頻帶變換裝置1332的輸出被連接到第一信號輸出1340a。
第二LNA/頻帶變換裝置對包括具有被連接到所述第一輸入1312a的第二LNA 1320a。在所述機頂盒中的控制器可以控制所述第二LNA 1320a的控制輸入1324a，從而有選擇地放大或隔離所述輸入信號。所述第二LNA1320a的輸出被連接到具有高輸出阻抗的第二頻帶變換裝置1334。所述第二頻帶變換裝置1334的輸出被連接到第二信號輸出1340b。
因此，為了將所述第一輸入1312a有選擇地路由到所述第一信號輸出1340a，在所述機頂盒中的所述控制器有選擇地控制所述第一LNA 1310a，以便通過提供使能信號給所述第一LNA 1310a上的所述控制輸入1314a來放大所述輸入信號。為了將所述第一輸入1312a上的信號從所述第一1340a上隔離，所述第一LNA 1310a有選擇地被控制成能隔離所述信號。
第二差分輸入1312b被連接到第三LNA 1310b與第四LNA 1320b的輸入。所述第三LNA 1310b被控制成能基于被提供給其控制輸入1314b的信號，有選擇地放大或隔離所述輸入信號。所述第三LNA 1310b的輸出被連接到具有高輸出阻抗的第三頻帶變換裝置1336。所述第三頻帶變換裝置1336的輸出被連接到第三信號輸出1340a。
類似地，所述第四LNA 1320b被控制成能基于被提供給其控制輸入1324的信號，有選擇地放大或隔離所述輸入信號。所述第四LNA 1320b的輸出被連接到具有高輸出阻抗的第四頻帶變換裝置1338。所述第四頻帶變換裝置1338的輸出被連接到第四信號輸出1340b。
因此，被提供給所述第二差分輸入312b的信號可以有選擇地被路由到所述第一或第二信號輸出1340a或1340b，或者同時被路由到兩個信號輸出。為了將所述信號從所述第二輸入1312b路由到所述第一信號輸出1340a，控制信號被提供給所述第三LNA 1310b的控制輸入1314b，以使得所述第三LNA 1310b能夠放大所述第二輸入信號。為了將所述信號從所述第二輸入1312b路由到所述第二信號輸出1340b，控制信號被提供給所述第四LNA 1320b的控制輸入1324b，以使得所述第四LNA 1320b能夠放大所述第二輸入信號。
如果兩個信號被路由到所述第一信號輸出1340a，則所述第一與第三頻帶變換裝置1332、1336的輸出可以在所述負載處相加。類似地，如果所述第二與第四頻帶變換裝置1334與1338提供信號給所述第二信號輸出1340b，則所述第二與第四頻帶變換裝置1334與1338的輸出可以在所述負載處相加。從而，通過使用來自于高阻抗裝置的驅(qū)動匹配的阻抗負載的輸出電流，可以在公共的節(jié)點中將多個信號相加。
圖14是具有頻帶變換的2x2交叉點切換器1400的另一個實施例。對于在具有阻抗匹配輸入與輸出的單個集成電路內(nèi)的實現(xiàn)來說，所述特定實施例是優(yōu)選的。很明顯，輸入或輸出的數(shù)量可以被擴展為任何其它數(shù)量。所述實施例使用電流模式切換。使用具有匹配輸入、可變增益與低阻抗輸出的LNA。第一輸入1412a上的信號可以使用第一和第二跨導裝置而被路由到一個或者兩個輸出1470a與1470b上。類似地，第二輸入1412b上的信號可以使用第三和第四跨導裝置而被路由到一個或者兩個輸出1470a與1470b上。
所述具有頻帶變換的2X2交叉點切換器1400接收所述低噪聲放大器的匹配信號輸入上的輸入信號。所述低噪聲放大器在其低阻抗輸出上產(chǎn)生中間(intermediate)信號。所述中間信號被提供給作為跨導裝置而被配置的電流源的高阻抗輸入?？刂破骺梢杂羞x擇地控制所述跨導裝置，以部分地基于所述中間信號來提供輸出電流。另外，所述控制器可以有選擇地將所述跨導裝置中的每個使能或者禁止。例如，對所述跨導裝置中的每個的所述偏置可以是可控制的，以便有選擇地將所述裝置使能或者禁止?？蛇x地，所述偏置電流可以線性地被改變，以控制所述跨導裝置的增益?？蛇x地，所述增益可以通過其它方式被改變，并且所述跨導體可以通過其它方式而被使能和禁止。
然后，所述跨導裝置的輸出電流可以在頻帶變換裝置的低阻抗輸入被接收，這樣，所述頻帶變換裝置可以將所述電流信號從第一頻帶頻率變換到第二頻帶。所述頻帶變換裝置可以具有匹配的阻抗輸出。
第一信號路徑被配置成能對第一信號進行放大、頻帶變換、以及將其路由到兩個輸出之一。第一LNA 1410a具有被配置成能接收所述第一信號的差分輸入1412a。所述第一LNA 1410a的輸入1412a可以是差分輸入，其與例如75Ω或者50Ω的預定阻抗相匹配。所述第一LNA 1410a的差分輸出具有同相輸出1414a與反相輸出1416a。所述第一低噪聲放大器1410a的差分輸出可以是低輸出阻抗、匹配的輸出阻抗或者高輸出阻抗的。所述第一LNA 1410a的輸出阻抗例如可以是200歐姆差分。
所述第一LNA 1410a的同相輸出1414a被連接到具有低輸出阻抗的第一發(fā)射極跟隨器1422a。所述第一LNA的同相輸出1414a被連接到所述第一發(fā)射極跟隨器1422a的基極。所述第一發(fā)射極跟隨器1424a的發(fā)射極被連接到對所述第一發(fā)射極跟隨器1424a進行偏置的電流源1424a。所述第一發(fā)射極跟隨器1424a的輸出被連接到到達第一和第二跨導裝置的所述差分輸入的同相輸入上。所述跨導裝置具有高輸入阻抗。所述跨導裝置可以是雙極性裝置，其可以控制所述偏置電流而有選擇地被使能或者禁止。
類似地，所述第一LNA的反相輸出1416a被連接到第二發(fā)射極跟隨器1426a的輸入。所述第二發(fā)射極跟隨器1426a使用被連接到其發(fā)射極的電流源1428a而被偏置。所述第二發(fā)射極跟隨器1426a的輸出被連接到所述第一和第二跨導裝置的反相輸入。
可選地，具有其相關(guān)的電流源1424a與1428a的所述第一和第二發(fā)射極跟隨器1422a與1426a可以被認為是所述第一LNA 1410a的低阻抗輸出級。
所述第一跨導裝置包括第一晶體管1432a，其中所述第一晶體管1432a的基極用作所述第一跨導裝置的同相輸入。第一電阻器1433a將所述第一晶體管1432a的發(fā)射極連接到可控的電流源1438a。第二晶體管1434a的基極用作所述第一跨導裝置的反相輸入。第二電阻器1435a將所述第二晶體管1434a的發(fā)射極連接到所述可控的電流源1438a。
所述可控的電流源1438a提供偏置用于所述第一跨導裝置的晶體管1432a與1434a。所述可控的電流源1438a可以基于控制信號而有選擇地被使能或者禁止。當所述可控的電流源1438a被禁止時，所述第一跨導裝置將其輸入的信號從其輸出隔離，并且相反地，當所述可控的電流源1438a被使能時，所述第一跨導裝置提供與所述輸入信號成比例的輸出電流。
具有兩個晶體管1452a與1454a的第一差分緩沖放大器被用于將來自于多個跨導裝置的電流相加，以及將差分信號提供給所述第一頻帶變換裝置1460a。
通過低輸入阻抗以及與預定阻抗相匹配的輸出阻抗，所述第一頻帶變換裝置1460a被配置。例如，所述第一頻帶變換裝置1460a的輸出可以匹配于75Ω。所述第一頻帶變換裝置1460的差分輸出被連接到所述第一信號輸出1340。所述第一頻帶變換裝置1460a通過第一LO 1462a所驅(qū)動。所述第一LO 1462a的頻率可以是可調(diào)諧的，以允許所述第一頻帶變換裝置1462a的頻率變換被調(diào)諧?？蛇x地，所述第一LO 1462a的輸出頻率可以是固定的。所述第一頻帶變換裝置1462a可以被配置成能對所述信號進行頻率變換，或者在沒有頻率變換的情況下傳遞所述信號。
所述第一LNA 1410a還提供這樣的信號，所述信號可以有選擇地被路由到第二輸出1470b。從第一和第二發(fā)射極跟隨器1422a與1426a來的差分輸出被連接到第二跨導裝置的差分輸入。
所述第二跨導裝置中的第一晶體管1442a的基極被連接到來自于所述第一發(fā)射極跟隨器1422a的同相輸出。所述第二跨導裝置中的第二晶體管1444a的基極被連接到來自于所述第二發(fā)射極跟隨器1426a的反相輸出。電阻器1443a與1445a將所述第一和第二晶體管1442a與1444a的發(fā)射極連接到可控的電流源1448a，所述電流源有選擇地提供偏置給所述第一和第二晶體管1442a與1444a。當所述可控的電流源1448a被使能時，所述第二跨導裝置提供輸出電流。相反地，當所述可控的電流源1448a被禁止時，所述第二跨導裝置不提供輸出電流。
來自于所述第二跨導裝置的差分輸出被連接到第二差分緩沖放大器的差分輸入。所述第二差分緩沖放大器包括兩個晶體管1452b與1454b，并且被用于將來自于多個跨導裝置的電流相加，以及將差分信號提供給所述第二頻帶變換裝置1460b。
所述第二差分緩沖放大器的輸出被連接到第二頻帶變換裝置1460b的差分輸入。所述第二頻帶變換裝置1460a具有低輸入阻抗以及與例如75Ω的預定阻抗相匹配的輸出阻抗。所述第二頻帶變換裝置1460b的差分輸出被連接到所述第二信號輸出1470b。所述第二頻帶變換裝置1460b是通過第二LO 1462b所驅(qū)動的。所述第二LO 1462b頻率可以是可調(diào)諧的，以便允許所述第二頻帶變換裝置1462b的頻率變換被調(diào)諧?？蛇x地，所述第二LO 1462b的輸出頻率可以是固定的。所述第二頻帶變換裝置1462b可以被配置成能對所述信號進行頻率變換，或者在沒有頻率變換的情況下傳遞所述信號。
所述第二信號輸入1412b被連接到所述第二LNA 1410b，并且通過第三與第四跨導裝置到達這樣的配置中的所述第一和第二差分緩沖放大器，所述配置類似于從所述第一信號輸入1412a到所述差分緩沖放大器的路徑。
所述第二信號輸入1412b被連接到所述第二LNA 1410b的輸入。所述第二LNA的差分輸出被連接到一對發(fā)射極跟隨器，每個發(fā)射極跟隨器用于所述第二LNA 1410b的信號輸出中的一個。
所述同相LNA輸出1414b被連接到第一發(fā)射極跟隨器1422b，所述第一發(fā)射極跟隨器包括被連接到其發(fā)射極以提供偏置的第一電流源1424b。所述反向LNA輸出1416b被連接到第二發(fā)射極跟隨器1426b，所述第二發(fā)射極跟隨器包括被連接到其發(fā)射極以提供偏置的第二電流源1428b。
所述第一發(fā)射極跟隨器1422b的輸出被連接到第三與第四跨導裝置的同相輸入。所述第二發(fā)射極跟隨器1426b的輸出被連接到所述第三與第四跨導裝置的反相輸入。
所述第三跨導裝置包括以差分結(jié)構(gòu)中所安排的第一和第二晶體管1432b與1434b。所述第一晶體管1432b的基極是所述跨導裝置的同相輸入，而所述第二晶體管1434b的基極是所述第三跨導裝置的反相輸入。所述第一和第二晶體管1432b與1434b的發(fā)射極通過第一和第二電阻器1433b與1435b被連接到可控的電流源1438b。所述可控的電流源有選擇地使能或者禁止所述第三跨導裝置。所述第一和第二晶體管1432b與1434b的集電極被連接到所述第一差分緩沖放大器的差分輸入。
類似地，所述第四跨導裝置包括以差分結(jié)構(gòu)所安排的第一和第二晶體管1442b與1444b。所述第一晶體管1442b的基極是所述跨導裝置的同相輸入，所述第二晶體管1444b的基極是所述第四跨導裝置的反相輸入。所述第一和第二晶體管1442b與1444b的發(fā)射極通過第一和第二電阻器1443b與1435b被連接到可控的電流源1448b。所述可控的電流源有選擇地使能或者禁止所述第四跨導裝置。所述第一和第二晶體管1442b與1444b的集電極被連接到所述第二差分緩沖放大器的差分輸入。當然，在圖6中示出的所述跨導裝置僅僅代表典型跨導裝置的實施例。在其它的實施例中可以使用跨導裝置的其它實施例。
因此，在設(shè)計頻帶變換切換器的過程中，設(shè)計者可以在許多緩沖放大器實施例、交叉點切換器實施例、以及頻帶變換裝置實施例之間進行選擇。圖15是信號分配系統(tǒng)1500的特定實施例的功能框圖，其包括具有頻帶變換的集成交叉點切換器(頻帶變換切換器)1510以及外部部件。所述頻帶變換切換器1510包括用于LNB的四個輸入、與所述輸入中的每個相對應的級聯(lián)輸出、以及被配置成能與機頂盒連接的兩個輸出。所述頻帶變換切換器1510被配置成能與LNB的信號連接，所述LNB的信號具有雙頻帶堆疊的頻率設(shè)計(plan)。所述雙頻帶堆疊的頻率設(shè)計包括高頻帶塊與低頻帶塊。所述頻帶變換切換器輸出保持所述雙頻帶堆疊的頻率設(shè)計，但是允許從任何所述LNB信號來的高或低頻帶塊被配置為輸出高頻帶塊。類似地，從任何所述LNB信號來的高或低頻帶塊可以被配置為輸出低頻帶塊。下面提供所述頻帶變換切換器1510的更詳細的描述。
所述頻帶變換切換器1510包括被配置成能與多達四個LNB連接的四個輸入。每個LNB提供符合雙頻帶堆疊的頻率設(shè)計的信號，所述頻率設(shè)計具有高頻帶塊與低頻帶塊。例如，所述LNB信號可以是從所選擇的轉(zhuǎn)發(fā)器組來的衛(wèi)星下行鏈路信號。所述低頻帶塊可以是950-1450MHz，所述高頻帶塊可以是1650-2150MHz。
所述信號輸入中的每個被連接到放大器1520a-1520d的輸入。所述放大器1520a-1520d被配置為低噪聲放大器(LNA)，其緩沖并且放大來自于所述LNB的輸入信號。來自于所述放大器1520a-1520d中的每個的輸出被連接到交叉點切換器1530上的相應輸入。另外，來自于所述放大器1520a-1520d中的每個的輸出被連接到所述頻帶變換切換器1510的相應級聯(lián)輸出上。
所述交叉點切換器1530被配置為4X4切換器。獨立地并且同時地，所述四個放大的LNB輸入信號中的任何信號可以有選擇地被路由到所述交叉點切換器1530的所述四個輸出的任何輸出上。例如，所述交叉點切換器1530可以包括用于每個輸出的二比特控制。所述二比特控制的值可以被編程，以便有選擇地路由來自于所述四個輸入之一的所述信號。所述頻帶變換切換器1510例如可以從機頂盒接收所述二比特控制字?？蛇x地，所述機頂盒可以發(fā)送一個或多個控制消息給所述交叉點切換器本地所實現(xiàn)微處理器，所述微處理器可以產(chǎn)生所述一個或者多個二比特控制字。在圖15所示的實施例中，所述交叉點切換器1530的所述四個輸出中的每個被連接到頻帶變換裝置1540a-1540d。來自于所述交叉點切換器1530的一個或多個輸出可以被耦合到相同的頻帶變換裝置，例如1540a。
所述頻帶變換裝置1540a-1540d被配置成能有選擇地對所述信號進行頻率變換，或者在沒有頻率變換的情況下傳遞所述信號。所述頻帶變換裝置1540a-1540d中的每個可以與其它裝置無關(guān)地來選擇頻率變換或者直通。由于雙頻帶堆疊的頻率設(shè)計被用于所述實施例，因此，所述頻帶變換裝置1540a-1540d被配置成能在選擇頻率變換時交換所述高與低頻帶塊的位置。
所述頻帶變換裝置1540a-1540d中的每個包括混頻器。所述頻帶變換切換器1510還包括一個或多個本地振蕩器(LO)。在具有雙頻帶堆疊的頻率設(shè)計的一個實施例中，單個的LO可以被傳遞給全部的頻帶變換裝置1540a-1540d。在另一個實施例中，當執(zhí)行雙頻帶堆疊的頻率設(shè)計時，所述本地振蕩器頻率可以是固定的。3.1GHz或2x(所述頻帶中心平均值)的LO頻率可以被用于執(zhí)行所述頻率變換。
在另一個實施例中，多種可變頻率LO可以被用于所述頻帶變換裝置1540a-1540d。例如，所述頻帶變換裝置1540a-1540d中的每個可以具有分別獨立控制的LO輸出頻率。因此，所述頻帶變換裝置1540a-1540d中的每個可以對其輸入信號進行頻率變換，而與由任何其它頻帶變換裝置所執(zhí)行的頻率變換無關(guān)。
LO緩沖放大器(未示出)將所述信號從所述LO輸出分配給所述頻帶變換裝置1540a-1540d中的每個。所述頻帶變換裝置1540a-1540d的輸出被連接到所述頻帶變換切換器1510的輸出。
所述頻帶變換切換器1510的輸出中的每個是雙頻帶堆疊信號。所述頻帶變換切換器1510的輸出中的每個被連接到濾波器1550a-1550d。所述濾波器1550a-1550d被配置成能以所述雙頻帶堆疊的頻率設(shè)計在預定頻帶中的一個里傳遞信號。所述濾波器1550a-1550d丟棄在所述通頻帶外的信號，包括在不希望的頻帶上的信號。所述濾波器1550a-1550d可以被配置成具有可調(diào)的通頻帶，或者可以被配置成具有固定的通頻帶。
在本實施例中，所述濾波器1550a-1550d被配置為具有固定通頻帶的帶通濾波器。所述第一濾波器1550a被配置為傳送所述頻率設(shè)計的高頻帶塊的帶通濾波器，所述濾波器。所述第二濾波器1550b被配置為傳送所述低頻帶塊的帶通濾波器。類似地，第三濾波器1550c被配置成能傳送所述高頻帶塊，第四濾波器1550d被配置成能傳送所述低頻帶塊。所述第一和第二濾波器1550a-1550b的輸出被連接到第一信號組合器1560a的相應第一和第二輸入。類似地，所述第三與第四濾波器1550c-1550d的輸出被連接到第二信號組合器1560b的第一和第二輸入。所述濾波器1550a-1550d不局限于帶通濾波器，而且，例如可以是帶通濾波器(BPF)、低通濾波器(LPF)或者高通濾波器(HPF)。在其它實施例中，其它頻率選擇裝置可以被用于限制所述輸出的頻率響應。所述濾波器1550a-1550d可以具有比所述輸入信號的頻率帶寬窄的通頻帶。例如，到例如1550a的濾波器的輸入可以包括多個載波。然而，所述濾波器1550a可以被配置成能傳送全部載波的子集。
所述信號組合器1560a-1560b被配置成能將其輸入上所提供的信號相加，以及將相加的信號提供給輸出。所述信號組合器1560a-1560b的輸出是信號分配系統(tǒng)1500的頻帶變換的輸出。每個輸出被連接到機頂盒，用于進一步處理以及用于分配給終端用戶設(shè)備。
如上面所討論的那樣，一個或多個頻率選擇裝置可以被用于濾波器1550a-1550d。例如，雙工器可以被用于濾波器和頻率堆疊信號。雙工器可以被用作例如1550a和1550b的濾波器和信號組合器1560a。
當然，所述頻帶切換器1510不局限于就頻帶堆疊的輸入信號進行操作。例如，LNB中的每個可以在相同頻帶中提供信號。頻帶切換器1510可以被配置成能對單頻帶輸入信號中的一部分進行頻率變換和組合。例如，所述交叉點切換器1530可以將所述第一放大器1520a的輸出路由到所述第一頻帶變換裝置1540a。所述第一頻帶變換裝置1540a中的LO可以被配置成能對所述信號進行頻率變換，這樣，來自于所述輸入信號的一個或多個信道被變換成期望的輸出頻率。所述第一濾波器1550a可以被配置成能僅讓所述希望的信道通過以及濾除所有不希望的頻率和信道。
類似地，所述交叉點切換器1530可以被配置成能將所述第二放大器1520b的輸出路由到所述第二頻帶變換裝置1540b。所述第二頻帶變換裝置1540b可以被配置成能對所述輸入信號進行頻率變換，將其變換為期望的輸出頻率。所述第二濾波器1550b可以被配置成能僅讓所述希望的信道通過并且濾除所有不希望的頻率和信道。
與所述第一與第二濾波器1550a-1550b一起的所述第一與第二頻帶變換裝置1540a-1540b可以被配置成能在相互排斥的頻帶中產(chǎn)生所選擇的信道。所述組合器1560a然后可以將所述濾波器的輸出相加，以便從獨立的單頻帶輸入信號中產(chǎn)生復合的輸出信號，其中每個濾波器包括一個或多個信道。在所述單頻帶輸入信號配置的一個實施例中，每個頻帶變換裝置和例如1540a和1550a的濾波器對被配置成能對從一個或多個輸入信號頻帶中的每個來的一個或多個信道進行頻率變換。所述頻率變換的信號可以被組合成單頻帶信號或多頻帶信號。
類似地，一些實施例可能具有多個頻帶變換裝置和多個濾波器。多個頻帶變換裝置中的每個可以對從一個或多個輸入頻帶來的一個或多個信道進行頻率變換。所述多個濾波器的輸出可以被相加以提供具有期望的信道排列(line up)的復合信號。
圖16是信號分配系統(tǒng)1600的功能框圖，該系統(tǒng)是典型的衛(wèi)星電視系統(tǒng)，其能夠在住宅或其它建筑處被實現(xiàn)。所述信號分配系統(tǒng)1600包括天線1620，天線1620具有被耦合到低噪聲塊1626的天線饋電1622，1624。所述低噪聲塊1626的輸出被耦合到分配切換器1630的兩個輸入。所述低噪聲塊1626的輸出被耦合到分配切換器1630的兩個輸入上。使用第一和第二傳輸線1642、1644，所述分配切換器輸出被連接到第一、第二與第三機頂盒1652、2654、1656。所述第一機頂盒1652的輸出被連接到第一輸出裝置1662。信號分路器1670將通過所述第二傳輸線1644從所述分配切換器1630所耦合的信號分路成兩個信號。第一信號分路器1670輸出被連接到所述第二機頂盒1654，第二信號分路器1670輸出被連接到所述第三機頂盒1656。所述第二機頂盒1654的輸出被連接到第二輸出裝置1664，而所述第三機頂盒的輸出1656被連接到第三輸出裝置1666。
所述天線1620包括兩個天線饋電1622、1624。然而，可以使用多個天線。另外，每個天線1620可以具有一個或多個天線饋電1622、1624，并且每個天線1620不局限于僅具有兩個饋電1622、1624。另外，所述天線1620可以是不使用天線饋電的配置，例如鞭狀天線(whip)或喇叭形天線(horn)。
所述天線1620從衛(wèi)星1610接收一個或多個信號。另外，所述衛(wèi)星1610可以提供特定極化和調(diào)制類型的信號。此外，可以有多于一個的衛(wèi)星1610給所述天線1620提供信號。來自特定衛(wèi)星1610的信號與來自另一個衛(wèi)星(沒示出)的信號在相同頻帶中，或者可以在不同頻率的頻帶中。來自多個衛(wèi)星的信號可以每個具有相同極性和調(diào)制類型，或者可以是相互不同的。
在圖16的信號分配系統(tǒng)1600中，每個天線饋電1622、1624被連接到低噪聲塊1626的獨立輸入，該低噪聲塊將信號輸出給所述分配切換器1630。當然，所述分配切換器1630不局限于2x2切換器，而是可以具有許多輸入端口和輸出端口，例如，所述分配切換器1630例如可以是2x4切換器、4x4切換器或其它的切換器安排。
所述分配切換器1630被配置成能處理所接收的衛(wèi)星信號。所述分配切換器1630例如可以放大、濾波和下變頻所接收的衛(wèi)星信號。所述分配切換器1630可以被配置為一對低噪聲塊變頻器(LNB)，其每個將來自所述分配切換器1630輸入之一的信號塊轉(zhuǎn)換成中間頻率。所述分配切換器1630還可以被配置成能允許被提供給輸入的輸入信號中的每個被連接到多個切換器輸出的任何一個上。因此，從第一天線饋電1622所提供的信號可以在所述分配切換器1630中被塊轉(zhuǎn)換，并且被路由到所述切換器輸出中的任何一個上。類似地，從所述第二天線饋電1624所提供的信號可以在所述分配切換器1630中被塊轉(zhuǎn)換，并且被路由到所述切換器輸出中的任何一個上。典型地，所述分配切換器1630被配置，以使得將僅有來自于一個信號源的信號被路由到特定的切換器輸出?？蛇x地，一個或多個所述塊轉(zhuǎn)換的信號可以被路由到相同的分配切換器1630輸出。
當所述天線1620和分配切換器1630被安裝在地理上遠離所期望的信號目的地的位置上時，所述分配切換器1630的輸出可以使用電纜而被連接到遠程位置。所述分配切換器1630的輸出典型地通過傳輸線而被路由到遠程目的地，該傳輸線可以是同軸電纜。所述分配切換器1630可以位于低噪聲塊1626和天線饋電1622、1624的本地，或者可以位于遠離所述低噪聲塊1626和天線饋電1622、1624的地方。
在一個實施例中，所述分配切換器1630與天線1620、低噪聲塊1626與天線饋電1622、1624在一起。在另一個實施例中，所述分配切換器1630可以位于遠離天線1620的地方。例如，電纜或傳輸線可以將從所述低噪聲塊1626來的信號連接到分配切換器1630，所述分配切換器位于接近一個或多個機頂盒1652、1654的結(jié)構(gòu)之內(nèi)。類似地，在其它的實施例中，所述分配切換器1630可以位于天線1620和機頂盒1652、1654之間的中間位置上。在一些實施例中，所述低噪聲塊1626被省略，并且來自于天線饋電1622、1624的信號可以使用電纜被連接到所述分配切換器1630。類似地，使用電纜或其它的分配系統(tǒng)，可以將來自于所述分配切換器1630的輸出信號連接到機頂盒或其它目的裝置。
在第一實施例中，所述分配切換器位于低噪聲塊1626和天線1620的本地。第一傳輸線1642將來自于所述分配切換器1630的第一輸出端口的信號分配到所述信號分配系統(tǒng)1600內(nèi)的遠程的位置上。所述第一傳輸線1642的末端被連接到位于所述分配切換器1630遠端的第一機頂盒1652。
第二傳輸線1644將來自于所述分配切換器1630的第二輸出端口的信號分配到信號分路器1670。所述信號分路器1670的第一輸出被連接到第二機頂盒1654。所述第二機頂盒1654可以位于遠離所述分配切換器1630和信號分路器1670的位置，以及還可以位于遠離所述第一機頂盒1652的位置。所述信號分路器1670的第二輸出被耦合到第三機頂盒1656。所述第三機頂盒1656的輸出被耦合到第三輸出裝置1666。
所述第一和第二傳輸線1642、1644可以是并行線、雙絞線、同軸線、波導等或者用于分配所述信號的任何其它裝置。另外，雖然傳輸線典型地被用于最小化信號損失和信號反射，但是，所述系統(tǒng)可以使用不是傳輸線的其它裝置用于分配所述信號。例如，導線、導線束等可以被用于將來自所述分配切換器1630的信號分配到所述機頂盒1652、1654。然而，對于可以被認為是射頻(RF)信號的信號來說，將典型地使用傳輸線來分配。所述RF信息信號例如可以在KHz到幾GHz的范圍內(nèi)。當然，所述信號分配系統(tǒng)1600不局限于分配RF信號，還可以分配其它信號，例如基帶信號或光信號。
所述傳輸線1642、1644典型地是非理想的無源器件。因此，所述傳輸線衰減所述信號功率。然而，由所述傳輸線1642、1644所引起的所述衰減典型地不會將所述噪聲功率衰減到與所述信號功率相同程度上。例如，諸如一段傳輸線的無源衰減器不能顯著地降低熱噪聲。另外，所述傳輸線1642、1644可以產(chǎn)生其它類型的有關(guān)電纜的信號降級。例如，所述傳輸線可以影響所分配的信號的平坦性、傾斜、相位失真、群延遲失真、反射、干擾、噪聲接收(noise pick-up)和話筒噪聲。因此，由所述傳輸線1642、1644所引起的損耗典型地降低了分配給所述機頂盒1652、1654的信號的SNR。
所述第一和第二傳輸線1642與1644被耦合到機頂盒1652、1654及1656的相應輸入。所述第二傳輸線1644通過所述信號分路器1670被耦合到所述第二和第三機頂盒1654與1656。在一個實施例中，用于從所述分配切換器1630所輸出的信號的頻帶與由所述輸出裝置1662與1664所使用的頻帶不一致。因此，所述機頂盒1652、1654還可以將所述信號頻率轉(zhuǎn)換到與所述輸出裝置1662、1664與1666相兼容的操作頻帶上。另外，從所述分配切換器1630來的輸出信號可以是以這樣的格式的，所述格式與由所述輸出裝置1662、1664、與1666所使用的格式不兼容。然后，所述機頂盒1652、1654與1656可以作為信號處理級而工作。例如，所述衛(wèi)星下行鏈路信號可以通過這樣的格式而被數(shù)字調(diào)制，所述格式與可能是典型電視接收機的所述輸出裝置1662、1664與1666不兼容。所述機頂盒1652、1654與1656可以被配置成能解調(diào)所述數(shù)字調(diào)制的信號，處理所述解調(diào)的信號，然后通過所述信號來調(diào)制電視信道載波，用于傳送到所述電視輸出裝置1662、1664與1666。
可選地，如果從所述分配切換器1630所輸出的信號是以與所述輸出裝置1662、1664與1666相兼容的格式和頻帶的，則可以不需要所述機頂盒1652、1654與1656。在另一個方案中，由所述機頂盒1652、1654與1656所執(zhí)行的一個或多個功能可以被集成到所述輸出裝置1662、1664、1666。在另一個實施例中，所述信號分路器1670可以被配置成能執(zhí)行信號處理，例如頻率變換或解調(diào)制。
在圖16中所描述的實施例中，每個機頂盒1652、1654與1656被連接到單個的輸出裝置1662、1664與1666。然而，例如1662、1664的多于一個的輸出裝置可以被連接到例如1652的單個機頂盒的輸出?？蛇x地，多于一個的機頂盒1652、1654與1656的輸出可以被組合，或者另外被連接到單個的輸出裝置，例如1662，盡管這種配置不是典型的。
例如1662的輸出裝置可以被配置成能調(diào)諧到由例如1652的所述機頂盒所提供的一個或多個頻帶內(nèi)的特定信道上。所述輸出裝置1662可以處理來自于所選信道的信號，以便將例如視頻或音頻的某種媒體內(nèi)容顯示給用戶。
例如，所述輸出裝置1662、1664與1666可以是電視接收機，以及可以顯示與由所述衛(wèi)星1610所發(fā)送的信號相對應的電視信號。所述輸出裝置1662、1664與1666可以是在其它信號分配系統(tǒng)中的其它類型的裝置。所述輸出裝置1662、1664與1666例如可以是電話、無線電接收機、計算機、網(wǎng)絡設(shè)備等、或者用于輸出信號的其它裝置。
所述輸出裝置1662、1664與1666可以具有這樣的信號質(zhì)量范圍，在所述范圍上，所述輸出被認為是可以接受的。例如，所述輸出裝置1662、1664與1666可以提供可接受的輸出，用于在預定等級之上的輸入SNR，所述預定等級可以表示期望的最小SNR。然而，在到所述輸出裝置1662、1664與1666的輸入上的SNR典型地由所述機頂盒1652、1654與1656中所執(zhí)行的所述信號處理來確定。因此，所述信號質(zhì)量典型地與在所述機頂盒1652、1654與1656的輸入上的信號質(zhì)量有關(guān)。因此，所述信號分配系統(tǒng)1600典型地被配置成能在所述機頂盒1652、1654與1656的輸入上提供具有大于所期望的最小值SNR的信號。
盡管圖16是衛(wèi)星信號分配系統(tǒng)的功能框圖，但是，其它信號分配系統(tǒng)具有類似的結(jié)構(gòu)。例如，電纜分配系統(tǒng)典型地提供單個的接入點給地理區(qū)域，例如住宅，其中所述分配系統(tǒng)可以分配電視、無線電、數(shù)據(jù)和/或電話信號。然后，從所述一個接入點來的信號典型地被分路、放大、分配，以及可以與例如所述衛(wèi)星電視信號的其它信號組合。具有無線通信鏈路的通信系統(tǒng)也可以具有類似的結(jié)構(gòu)。例如，地面電視或者無線電系統(tǒng)可以包括單個天線，以及使用信號分配系統(tǒng)100將所述單個天線所接收的信號分配給多個輸出裝置，所述信號分配系統(tǒng)100可以放大、分路、分配和/或組合所接收的信號。
所述信號分配系統(tǒng)不局限于住宅，而是可以跨越許多住宅、商店或者與住所或建筑物無關(guān)的位置。所述信號分配系統(tǒng)由其特征所表征以及不局限于任何特定的應用。
另外，盡管圖16僅僅示出了介于所述分配切換器1630和機頂盒1654及1656之間的所述信號分路器1670，除所述傳輸線1642、1644之外的單元和信號分路器1670可以介于所述分配切換器1630和所述機頂盒1652、1654及1656之間。所述另外的分配裝置可以包括有源或無源的功率分配器、有源或無源的功率合成器、放大器、衰減器、濾波器、切換器、交叉點切換器、多路復用器、解多路復用器、頻率變換裝置、編碼器、解碼器等或者用于分配信號的任何其它裝置。這些其它的信號分配裝置中的每個都可以引起由所分配的信號所經(jīng)歷的噪聲。
例如，當在所有端口都保持阻抗匹配時，雙向無源功率分配器允許在一個輸入的信號被平均地分為兩個輸出信號，每個具有一半的原始信號功率。理想的雙向無源分配器將所述SNR減少3dB。然而，實際上，所述降級常常是較高的。
例如通過產(chǎn)生使得SNR降低的失真產(chǎn)物，有源的信號分配裝置可以引起信號降級。由有源裝置所引起的所述失真典型地隨著到所述裝置的輸入信號功率的增加而增加。另外，在所述信號分配系統(tǒng)1600內(nèi)的有源裝置的位置可能影響所述裝置對SNR所具有的效果。位于到所述信號分配系統(tǒng)的輸入的有源裝置可能經(jīng)受較大的信號功率，并且因此，相比位于例如142的傳輸線末端的相同的裝置，降低SNR更多，其中信號功率可能顯著地被衰減。
由于所述失真的增加比率典型地大于信號功率的增加比率，因此，對于就所述設(shè)備能力而言大的輸入信號來說，SNR降低。大的輸入信號可以被定義為在有源設(shè)備中產(chǎn)生預定失真級別的信號。例如，當關(guān)于產(chǎn)生1dB放大器輸出壓縮(compression)所需的輸入信號而被測量時，信號可以是大的。可選地，當關(guān)于產(chǎn)生特定三階產(chǎn)物所需的輸入信號電平而被測量時，所述信號是大的。即，如果雙音交調(diào)測試產(chǎn)生了例如40dB的低于輸出信號的預定電平的三階交調(diào)失真產(chǎn)物，則信號可以被定義為是大的。大信號的定義與使用設(shè)備的所述信號分配系統(tǒng)有關(guān)，并且之前的定義不是詳盡的。
相反地，當所述信號是小的時候，不相關(guān)的噪聲電平可能控制SNR的確定。由于衰減器典型地降低信號功率，并且可能不以相同的量來降低不相關(guān)噪聲功率，因此衰減器之后的SNR可能降級。無源設(shè)備的放置也可能影響由所述設(shè)備所引起的SNR降級量。位于大信號處的衰減器可能不影響SNR，而位于較小信號處的同樣的衰減器可能會顯著地降低SNR。
因此，有使所述系統(tǒng)中的SNR最大化的優(yōu)選信號范圍。所述優(yōu)選取決于準確的信號分配系統(tǒng)和所分配的信息信號的特性。下面將詳細描述的自動增益控制(AGC)放大器可以幫助系統(tǒng)維護所述優(yōu)選操作范圍，并且因此有助于在系統(tǒng)中維持優(yōu)選的SNR。所述AGC放大器可以減少后續(xù)分配設(shè)備對所述機頂盒1652、1654與1656處的SNR的影響。此外，所述AGC放大器可以使添加或移除所述信號分配系統(tǒng)1600中的分配路徑的不利影響最小化。所述AGC放大器例如可以被集成到所述分配切換器1630或信號分路器1670中。
圖17A至17D是AGC放大器的功能框圖，其例如可以被集成到圖16的所述分配切換器1630和/或信號分路器1670中。所述AGC放大器還可以在中間信號處理裝置中被實現(xiàn)，所述裝置例如是所述信號分路器1670或者也被稱作分配裝置或者信號處理裝置的一些其它的信號分配裝置。典型地，所述AGC放大器不作為孤立的裝置而被增加，而是與其它分配裝置一起被實現(xiàn)。
在一些實施例中，中間信號分配裝置可以不包括AGC放大器。缺少AGC放大器的這種中間信號處理裝置可以被配置成在所述信號分配系統(tǒng)內(nèi)的特定位置中使用。在其它實施例中，所述中間信號分配裝置例如可以包括AGC放大器作為所述初始信號處理單元。
AGC放大器和信號分配裝置的實現(xiàn)允許所述信號分配系統(tǒng)1600的性能基本上不受所述信號分配裝置的物理位置的影響。也就是說，所述信號分配系統(tǒng)1600的性能基本上與在電纜運行前端或者在電纜運行后端的信號分配裝置的位置無關(guān)。
在緊隨所述低噪聲塊1626的所述分配裝置1630中實現(xiàn)AGC放大器可以補償在所述低噪聲塊1626中的增益變化。因此，本地地或者在單個外殼中實現(xiàn)所述分配裝置1630與低噪聲塊1626的實施例可以有利地消除所述低噪聲塊1626增益的生產(chǎn)調(diào)整(production adjustment)。因此，在所述分配塊1630中所實現(xiàn)的所述AGC功能可以通過取消生產(chǎn)調(diào)諧的步驟來提供降低的生產(chǎn)成本。
在圖17A至17D中所示的每個AGC放大器實施例可以作為集成電路、作為分立的裝置或者集成電路與分立裝置的組合，與信號分配裝置一起被實現(xiàn)。集成電路例如可以并行地結(jié)合多個獨立AGC放大器，每個AGC放大器控制從衛(wèi)星下行鏈路所接收的信號的功率。所述集成電路可以在多種基片材料上被制造，所述材料例如是硅、鍺、砷化鎵、磷化銦、藍寶石、金剛石等，或者任何其它合適的基片材料。另外，所述AGC放大器實施例可以使用各種制造技術(shù)而被制造，所述技術(shù)包括雙極性、FET、BiCMOS、CMOS、SiGe等等。
圖17A是第一AGC放大器實施例的功能框圖。所述AGC放大器包括可變增益放大器(VGA)1710以及被連接到所述VGA 1710的輸出的檢測器1720。所述檢測器1720的輸出被連接到所述VGA 1710的增益調(diào)節(jié)輸入，以控制所述放大器的增益。
所述AGC放大器實現(xiàn)參考輸出的AGC功能，以試圖將所述功率放大器的輸出功率維持在預定的優(yōu)選級別上，所述級別也被稱作AGC設(shè)定點(set point)。所述AGC功能是試圖在所述AGC設(shè)定點維持信號功率的處理。當所述輸出信號低于所述AGC設(shè)定點時，所述AGC功能增加所述放大器1710的增益。所述AGC功能可以繼續(xù)根據(jù)需要增加所述VGA 210的增益，直至最大增益值。只要所述輸出信號功率低于所述AGC設(shè)定點，所述VGA 210就持續(xù)提供所述最大增益值。
相反地，當所述輸出信號功率超過所述AGC設(shè)定點時，所述AGC功能降低所述VGA 1710的增益。所述AGC功能可以繼續(xù)根據(jù)需要減少所述VGA 1710的增益，降至最小值。只要所述輸出信號功率大于所述AGC設(shè)定點，所述VGA 210就持續(xù)提供所述最小增益值。
在例如圖16的信號分配系統(tǒng)1600的系統(tǒng)內(nèi)，典型地有輸入信號范圍的極限。也就是說，到所述信號分配系統(tǒng)1600的輸入典型地落在預定范圍內(nèi)。在這種系統(tǒng)中，有可能配置所述AGC范圍，以使得從不到達一個或多個所述AGC極限。例如，來自于所述衛(wèi)星1610的輸入信號可以在預定范圍內(nèi)變化。如果在所述分配切換器1630或者信號分路器1670中的所述AGC放大器具有AGC范圍，所述范圍大于所述輸入信號范圍，則所述AGC功能就可以從不到達其極限。
起初，具有輸入信號功率Pin的輸入信號被提供給所述VGA 1710的輸入1715。被提供給所述VGA 1710的控制信號可以開始被設(shè)置來控制所述VGA 1710，以提供所述最大可用增益Gmax。然后，所述VGA 1710提供具有輸出功率Pout的輸出信號，其基本上等于例如就關(guān)于毫瓦的分貝(dBm)所測量的Pin+Gmax。
來自于所述VGA 1710的輸出被連接到功率檢測器1720的輸入。所述功率檢測器1720測量所述輸出信號功率，以及產(chǎn)生可以與所述輸出信號功率相關(guān)聯(lián)的控制信號。例如，所述功率檢測器1720可以被配置成能提供與給定的功率電平相關(guān)聯(lián)的輸出電壓?；蛘撸龉β蕶z測器1720可以被配置成能提供與給定的功率電平相關(guān)聯(lián)的輸出電流。
所述功率檢測器1720可以被配置成能測量包括期望信號、噪聲與失真的所述復合放大器輸出信號的功率。這種功率檢測器1720可以是寬帶檢測器，以及可以檢測在寬頻帶上的功率電平。也就是說，所述功率檢測器1720可以測量來自于所述VGA 1710的所述輸出功率中的僅僅一部分的功率。例如，所述功率檢測器1720可以測量在預定帶寬中的功率，其中所述預定帶寬表示從所述VGA 1710所輸出的所述信號的一部分帶寬。所述預定帶寬例如可以是完全在來自于所述VGA 1710的輸出的期望信號帶寬之內(nèi)的?；蛘?，所述預定帶寬可以部分地重疊或者在所述VGA 1710輸出的期望信號帶寬之外。
所述功率檢測器1720的輸出被連接到所述VGA 1710的控制輸入。所述AGC放大器可以被配置成能提供參考輸出的AGC功能。例如，所述功率檢測器1720可以檢測所述VGA 1710的輸出功率。所述功率檢測器1710還可以包括比較器，所述比較器具有被耦合到一個比較器輸入的AGC設(shè)定點。所檢測的輸出功率可以提供給所述比較器的第二輸入，以及與所述AGC設(shè)定點相比較。所述比較器的輸出可以例如使用積分器而被濾波。所述積分器的輸出可以是控制所述放大器的增益的所述檢測器輸出控制信號。
例如，在到所述功率檢測器1720的輸入上的高功率信號產(chǎn)生控制電壓，所述信號大于所述AGC設(shè)定點。所述控制電壓值對應于放大器增益值，所述增益值小于所述初始增益值。所述高功率檢測器1720輸出使所述VGA 1710的增益減少，這樣，所述VGA 1710的輸出上所檢測的功率基本上等于所述AGC設(shè)定點。
盡管所述VGA 1710被顯示為放大器，但是，所述AGC功能可以通過僅僅增益、增益與衰減的組合或者僅僅衰減來實現(xiàn)。另外，所述VGA 1710可以通過多級和多個裝置來實現(xiàn)。例如，所述VGA 1710可以被配置為多個級聯(lián)的可變增益放大器、或者被配置為與可變衰減器級聯(lián)的放大器、或者被配置為多個并行的可變增益放大器等。
另外，所述功率檢測器1720可以是二極管檢測器、晶體檢測器等等。所述功率檢測器1720可以被配置成能采樣平均功率、峰值功率、RMS電壓、平均電壓、峰值電壓、平均電流、RMS電流、峰值電流、或者與信號電平相關(guān)聯(lián)的其它值。所述功率檢測器可以是一個裝置或者可以被構(gòu)造為多個裝置。正如以上的討論那樣，所述功率檢測器1720例如可以包括檢測器、比較器和積分器，或者其它的信號調(diào)整塊。
盡管所述功率檢測器1720被顯示為提供參考輸出的AGC功能，但是，所述功率檢測器1720可以被配置成能在其它位置上檢測所述信號功率，例如在所述VGA 1710的輸入上檢測。所述功率檢測器1720可以被配置成能在其它位置檢測所述信號功率，所述位置遠離所述VGA 1710，例如在圖16的機頂盒的輸入上。
所述實際的AGC功能可以使用多種方法被實現(xiàn)，包括反饋和前向反饋。不管所述AGC功能是否被配置為使用反饋的參考輸出、或者使用前向反饋技術(shù)的參考輸出，所述AGC功能可以提供在預定AGC范圍上的基本上穩(wěn)定的輸出電平。
圖17B是AGC放大器實施例的功能框圖。所述AGC放大器包括在到所述AGC放大器的輸入上的恒定增益放大器1732。所述恒定增益放大器1732的輸出被連接到所述VGA 1734的控制輸入。所述VGA 1734的輸出被連接到功率檢測器1740。從所述功率檢測器1740來的輸出信號被連接到所述VGA 1734的控制輸入，以控制所述VGA 1734的增益。
除了在所述VGA 1734之前實現(xiàn)恒定增益放大器1732之外，在圖17B中的AGC放大器實施例類似于圖17A的實施例。圖17B的所述AGC放大器與圖17A的所述AGC放大器同樣有效地進行操作。所述恒定增益放大器1732的增益可以在所述AGC放大器的增益上設(shè)置下限。然而，如果所述VGA被配置成能提供衰減，則所述恒定增益放大器1732的增益可以通過所述VGA 1734中的衰減來取消。所述恒定增益放大器1732例如可以被包括在AGC放大器中，以便在具有低噪聲系數(shù)的AGC放大器中提供前端放大器。
圖17C是另一AGC放大器實施例的功能框圖。所述AGC放大器包括在到所述AGC放大器的輸入上的VGA 1752。所述VGA 1752的輸出被連接到恒定增益放大器1754。所述恒定增益放大器1754的輸出是所述AGC放大器的輸出。所述VGA 1752的輸出還被連接到所述功率檢測器1760的輸入。所檢測的輸出被提供給所述VGA 1752的控制輸入。因此，在圖17C的實施例中，所述功率檢測器1760檢測中間級的功率，而不是所述AGC放大器的輸入或者輸出的功率。當然，圖17A的實施例可以通過將所述AGC放大器與恒定增益放大器級聯(lián)而被修改為與圖17C的實施例相對應。盡管恒定增益放大器1754是在所述VGA 1752之后被實現(xiàn)的，但是，所組成的AGC放大器可以解釋為是參考輸出的。
圖17D是AGC放大器的另一實施例。所述AGC放大器是與信號分配裝置耦合的VGA的實施例。所述AGC放大器包括在到所述AGC放大器的輸入上的VGA 1770。所述VGA 1770的輸出被連接到混頻器1780的輸入。LO 1784驅(qū)動所述混頻器1780的LO端口。所述混頻器1780的輸出是所述AGC放大器的輸出。所述混頻器1780的輸出還被連接到所述功率檢測器1790的輸入。所檢測的輸出被提供給所述VGA 1770的控制輸入。
在這種AGC放大器結(jié)構(gòu)中，所述AGC功能與頻帶變換相結(jié)合。所述AGC放大器的功率控制所述輸出去跟蹤所述AGC設(shè)定點，以及還可以將從輸入頻帶來的信號頻率轉(zhuǎn)換到輸出頻帶。如前所述，例如1770的VGA可以與多-裝置耦合的VGA的另一實施例。
所述VGA 1770以上面就其它AGC放大器實施例所描述的方式來操作。所述VGA 1770的輸出被連接到所述混頻器1780的輸入端口。所述混頻器1780可以將從第一頻帶來的信號頻率轉(zhuǎn)換到第二頻帶?？梢允枪潭l率LO或者可變頻率LO的LO 1784驅(qū)動所述混頻器1780的LO端口。所述混頻器1780提供輸出信號，所述輸出信號包括在所述輸入信號頻率和所述LO頻率的和值上的頻率分量，以及包括在所述輸入信號頻率和所述LO頻率的差值上的頻率分量。
所述功率檢測器1790可以被配置成能檢測在預定頻帶內(nèi)的信號。因此，所述功率檢測器1790可以檢測在期望頻帶中的信號，而忽略所述頻帶之外的信號。因此，所述AGC放大器能被配置成能提供與頻率轉(zhuǎn)換結(jié)合的控制信號幅度。
通過將AGC信號分配實現(xiàn)與固定增益信號分配實現(xiàn)相比較，可以說明在所述信號分配系統(tǒng)中包括AGC級的好處，例如在圖16的所述系統(tǒng)中的所述分配切換器1630或者信號分路器1670里。圖18A和18B顯示了級聯(lián)放大器配置的實施例。圖18A中的所述配置包括固定增益放大器，而圖18B的所述配置包括AGC放大器。這種級聯(lián)放大器配置例如可以被包括在圖16的所述信號分配切換器中，以便提供單個輸入信號的三個獨立拷貝，所述拷貝發(fā)往所述信號分配系統(tǒng)內(nèi)的三個不同的地理位置。
圖18A是固定增益信號分配部分1800的實施例，例如可以在圖16的分配切換器中實現(xiàn)的分配部分。例如，在所述分配部分1800中的裝置可以分布在信號分配系統(tǒng)的前端、中間位置或者靠近終端。所述固定增益分配部分1800包括三個串聯(lián)的增益裝置1810、1820與1830。所述增益裝置中的每個，例如1810，可以被配置成具有0dB的固定增益、3dB的噪聲系數(shù)(NF)、和+30dBm的輸入三階截獲點(IIP3)的有源功率分配器?？蛇x地，所述增益裝置中的每個可以包括與其它類型的信號分配裝置結(jié)合的放大器。
第一固定增益裝置1810包括固定增益放大器1812，所述放大器之后是具有第一輸出1818a和第二輸出1818b的無源功率分配器1814。通過所述固定增益放大器1812和無源功率分配器而到達例如1818b的所述輸出中的一個的所述復合的增益可以被配置為0dB。所述第一固定增益裝置1810的第二輸出1818a被連接到第二固定增益裝置1820的輸入。所述第二固定增益裝置1820還包括固定增益放大器1812、以及具有第一輸出1828a和第二輸出1818b的無源功率分配器1824。所述第二固定增益裝置1820的第二輸出1828b被連接到第三固定增益裝置1830的輸入。所述第三固定增益裝置1830類似地被配置成具有固定增益放大器1832，所述放大器之后是具有兩個輸出1838a、1838b的無源功率分配器1834。
在圖18B中示出了包括AGC放大器的可選信號分配部分1850。包括所述AGC放大器的所述信號分配部分1850的實施例可以在圖16的分配切換器中被實現(xiàn)。
三個增益裝置1860、1870和1880在所述信號分配部分中被級聯(lián)。增益裝置1860、1870和1880中的每個包括跟隨有無源功率分配器的AGC放大器。增益裝置1860、1870和1880中的每個還可以包括與一個或多個其它信號分配裝置結(jié)合的AGC放大器。
例如1860的所述增益裝置中的每個可以具有參考輸出的AGC功能，所述功能具有0dBm的AGC設(shè)定點、+30dBm的IIP3和0dB增益上的3dB的NF。例如1860的所述增益裝置可以具有從-20dB到+20dB的增益范圍。AGC放大器中的每個例如可以是圖17A-17C中所示的所述AGC放大器配置中的一種。
輸入信號被提供給所述第一增益裝置1860的輸入。所述輸入信號被耦合到所述AGC放大器1862的輸入。所述AGC放大器1862的輸出被連接到功率檢測器1864的輸入。所述功率檢測器1864的輸出被連接到所述AGC放大器的輸入。所述AGC放大器1862的輸出還被連接到分別具有第一和第二輸出1868a和1868b的所述功率分配器1866的輸入。
所述第一增益裝置1860的第二輸出1868b被連接到第二固定增益裝置1870的輸入。來自于所述第一增益裝置1860的輸出被耦合到所述AGC放大器1872的輸入。所述AGC放大器1872的輸出被連接到功率檢測器1874的輸入。所述功率檢測器1874的輸出被連接到所述AGC放大器的控制輸入。所述AGC放大器1872的輸出還被連接到分別具有第一和第二輸出1878a和1878b的功率分配器1876的輸入。
所述第二增益裝置1870的第二輸出1878b被連接到第三固定增益裝置1880的輸入。來自于所述第二增益裝置1870的輸出被耦合到在第三增益裝置1880中的AGC放大器1882的輸入。所述AGC放大器1882的輸出被連接到功率檢測器1884的輸入。所述功率檢測器1884的輸出被連接到所述AGC放大器的控制輸入。所述AGC放大器1882的輸出還被連接到分別具有第一和第二輸出1888a和1888b的功率分配器1886的輸入。
可以對于兩種工作條件，將所述固定增益分配部分1800的性能與所述可變增益分配部分1850的性能進行比較。在所述第一工作條件中，所述輸入信號是相對小的，以及不相關(guān)的噪聲是限制所述SNR的重要因素。在所述第二工作條件中，所述輸入信號是相對大的，以及失真的產(chǎn)生是限制所述SNR的重要因素。
在所述第一工作條件中，所述輸入信號是相對小的。所述固定增益分配部分1800的配置不改變。然而，所述可變增益分配部分1850自動配置其自身，以提供增益，直至最大增益級別。
例如放大器的有源裝置典型地具有與其有關(guān)的多個噪聲源。如果所述前端裝置具有顯著的增益，所述級聯(lián)放大器的噪聲成分可以減少。隨后階段的噪聲成分可以變得不重要，因此，對SNR的降級可以被最小化。另外，與沒有所述前端增益裝置的情況相比，在所述第一增益級或者前端裝置之后的其它噪聲貢獻因素使所述SNR降級較少。因此，包括所述前端增益級減少了所述整個系統(tǒng)SNR的降級。所述固定增益分配部分1800的性能可以通過檢查所述噪聲系數(shù)而與所述可變增益分配部分1850相比較。在級聯(lián)系統(tǒng)中的噪聲系數(shù)是由以下公式給出的nfcascade=nf1+Σi=2Nnfi-1Πj=1i-1Aj,]]>其中，N＝級數(shù)，Aj＝第j級的增益在所述公式中的噪聲系數(shù)值是作為比率而給出的，而為所述裝置所規(guī)定的噪聲系數(shù)是以dB給出的。因此，在應用所述公式之前，用于例如1810或1870的所述增益裝置的NF需要從分貝被轉(zhuǎn)換到比率。表1提供了用于所述兩種增益分配部分1800、1850的級聯(lián)噪聲系數(shù)的總結(jié)。Psig表示在所述增益裝置的輸入或輸出上的所述信號功率，以dBm為單位。所述單元的增益以dB而被提供。以dB所述噪聲系數(shù)被提供用于每個增益裝置，以及以dB的相應級聯(lián)噪聲系數(shù)在每一增益裝置的輸出上被提供。
表1

因此，可以看出，當與所述固定增益分配部分1800相比較時，所述可變增益分配部分1850在初始放大器部分中包括增益的能力使得由于后續(xù)級所產(chǎn)生的噪聲而導致的信號降級極大地被減少。與沒有所述增益部分的情況相比較，在所述初始增益部分之后的噪聲貢獻因素使所述SNR降級較小。因此，通過包括初始增益部分，可以減少整個系統(tǒng)的SNR降級。
在所述第二工作條件中，所述輸入信號相對地大。所述固定增益分配部分1800的配置不改變。然而，所述可變增益分配部分1850自動配置其自身，以提供衰減，直到最大衰減級別。當輸入信號級別相對大時，例如三階的互調(diào)失真產(chǎn)物的失真分量可以是降低SNR的主要因素。用于所述信號分配部分1800、1850的級聯(lián)的IIP3可以被計算及比較，以說明可變增益分配對固定增益分配的優(yōu)勢。所述增益部分的級聯(lián)的IIPS是由所述公式給出的1IPtot=1IP31+Σi=2NΠj=1i-1AjIP3i]]>所述公式中的所述IP3值是線性的項，以及不是以dBm的值。類似地，所述增益值作為比率而被提供，而不是dB。表2提供了用于所述兩種增益分配部分1800、1850的所述級聯(lián)的llp3的總結(jié)。Psig表示在所述增益裝置的輸入或輸出的所述信號功率，以dBm為單位。所述部分的增益以dB而被提供。以dBm為單位的所述IIP3被提供用于每個增益裝置，以及以dBm的所述相應級聯(lián)的IIP3在每個增益裝置的輸出上被提供。
表2

因此，可以看出，當與所述固定增益分配部分1800相比時，所述可變衰減增益分配部分1850在初始放大器部分中包括衰減的能力使得由于后續(xù)級所產(chǎn)生的噪聲而導致的信號降級極大地被減小。與沒有所述衰減級的情況相比，在所述初始衰減級之后的失真貢獻因素使所述SNR降級較小。通過包括初始衰減部分，可以減少整個系統(tǒng)的SNR下降。
因此，與固定增益配置相比，在信號分配部分中的AGC功能的所述包括可以提高所述信號的質(zhì)量。在低輸入信號功率與高輸入信號功率的極端條件下所述可變增益部分對于所述固定增益部分的優(yōu)勢顯示所述可變增益分配部分關(guān)于其在信號分配系統(tǒng)內(nèi)的位置具有靈活性。所述可變增益分配部分不需要被放置在信號分配系統(tǒng)的前端或者最后級上。
所述頻帶變換切換器1510的一個實施例可被用于信號分配系統(tǒng)，所述信號分配系統(tǒng)被設(shè)計成能在住宅中提供衛(wèi)星電視信號的分配。所述AGC放大器1520a-1520d基于所述輸入信號的功率來提供可變增益與衰減。用于所述AGC功能的測量點在所述AGC放大器1520a-1520d的輸出上，并且所述交叉點切換器1530與所述頻帶變換裝置1540a-1540d的增益是固定的。
后面具有交叉點切換器1530、頻帶變換裝置1540a-1540d、濾波器1550a-1550d及信號組合器1560a-1560b的每個AGC放大器1520a-1520d可以被配置成能提供從最小值-7dB到最大值+7dB范圍的總增益。通過所述頻帶變換切換器1510從例如1520a的所述AGC放大器直到例如1540a的所述頻帶變換裝置的輸出的路徑的相應NF例如可以從24dB到10dB進行變化。當提供衰減時，所述信號路徑經(jīng)歷較高的NF，以及當所述增益是一(unity)或者更大時，所述信號路徑具有較低的NF。類似地，與所述信號路徑有關(guān)的IIP3可以是從最小值-7dBm到最大值+7dBm的范圍的。例如，所述信號路徑的IIP3可以是-15、-10、-7、-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、+1、+2、+3、+4、+5、+6、+7、+10、+15、+20、+25或者+30dBm。
當所述放大器被配置成能提供衰減時，所述AGC放大器1520a的IIP3典型地是較高的，其中所述衰減有助于所述信號路徑的復合IIP3。所述AGC放大器1520a的IIP3可以與所述放大器的增益成比例的變化。
由于所述AGC放大器1520a還提供所述信號給級聯(lián)輸出，因此，在所述級聯(lián)輸出的AGC功能的特性基本上與所述AGC放大器1520a的特性相同。同樣由于所述AGC功能是在所述級聯(lián)輸出之前被提供的，因此，所述AGC功能的益處將在主信號路徑和通過所述級聯(lián)輸出的所述信號路徑中被經(jīng)歷。
所述頻帶變換切換器1510配置可被用于信號分配系統(tǒng)，其中可以期望到所述頻帶變換切換器1510的輸入在-50dBm到-10dBm的范圍內(nèi)變化。所述AGC放大器1520a-1520d可以被配置成具有-17dBm的參考輸出的AGC設(shè)定點，其中，所述輸出是指所述切換器1500的輸出信號。所述頻帶變換切換器1510不需要實際測量在所述切換器1500的所述輸出上的功率。由于所述頻帶變換切換器1510之后的裝置具有固定增益，因此，所述AGC輸出可以被解釋為是參考AGC放大器之后的任何一點的輸出，其中在所述AGC放大器之后所述增益或者衰減是固定的。
使用所述AGC設(shè)定點，當所述輸入信號是-24dBm或者更低時，例如1520a的所述AGC放大器提供7dB的增益。另外，當所述輸入信號是-10dBm或更大時，所述AGC放大器1520a提供-7dB的增益、或者7dB的衰減。因此，在所述輸入功率為-24dBm到-10dBm范圍內(nèi)，所述AGC放大器1520a提供-17dBm的恒定輸出功率。
圖19是信號分配系統(tǒng)中所連接的多個頻帶變換切換器1910、1920、1930、1940與1950的功能框圖。所述頻帶變換切換器1910、1920、1930、1940與1950可以被配置成具有LNB，以提供圖16的所述分配切換器。然而，如前所述，所述頻帶變換切換器1910、1920、1930、1940、與1950中的一個或多個可以被安置在所述信號分配系統(tǒng)內(nèi)的其它位置上。例如，所述頻帶變換裝置中的一個或多個可以被安置靠近所述信號輸入，被安置在所述信號分配系統(tǒng)內(nèi)的中間位置上，或者被安置靠近所述信號分配系統(tǒng)的終端或者目的地裝置。
第一頻帶變換切換器1910包括LNA輸入，所述輸入可以被連接到LNB，所述LNB對衛(wèi)星下行鏈路傳輸進行塊轉(zhuǎn)換。所述第一頻帶變換切換器1910的輸出被連接到第二頻帶變換切換器1920的輸入，所述第二頻帶變換切換器1920又具有被連接到第三頻帶變換切換器1930的輸出。所述第一頻帶變換切換器1910的級聯(lián)輸出被連接到第四頻帶變換切換器1940的輸入。所述第四頻帶變換切換器1940的輸出被連接到第五頻帶變換切換器1950的輸入。
所述頻帶變換切換器1910、1920、1930、1940與1950中的每個可以是圖15的頻帶變換切換器，以及可以包括圖17A-17C的AGC放大器中的一個。所述頻帶變換切換器1910、1920、1930、1940與1950中的每個可以與所述第一頻帶變換切換器1910相類似地被配置。在所述第一頻帶變換切換器1910中，輸入VGA 1912從所述LNB接收輸入信號。所述VGA 1912典型地具有低噪聲系數(shù)，這樣，從所述輸入到頻帶變換輸出的所述頻帶變換切換器1910的噪聲系數(shù)低于3dB、4dB、5dB、6dB、8dB、10dB、12dB、14dB、15dB、20dB、25dB、30dB、35dB或者40dB。從輸入到所述級聯(lián)輸出的所述頻帶變換切換器1910的噪聲系數(shù)典型地接近于所述VGA 1912的噪聲系數(shù)的值，以及例如可以小于3dB、4dB、5dB、6dB、8dB、9dB、10dB、12dB、14dB、15dB、20dB、24dB、25dB、30dB、35dB或者40dB。
另外，所述VGA 1912有助于所述頻帶變換切換器510的IIP3。所述頻帶變換切換器1910典型地具有從頻帶變換裝置的輸入到輸出所測量的IIP3，所述IIP3大于-40、-30、-20、-10、-8、-7、-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、+1、+2、+3、+4、+5、+6、+7、0r+8、+15、+20、+22、+25、+26、+27、+28、+29或者+30dBm。類似地，所述頻帶變換切換器1910典型地具有從輸入到所述級聯(lián)輸出所測量的IIP3，所述IIP3大于-10、-5、+1、+2、+3、+4、+5、+6、+7、+8、+9、+10、+15、+20、+25或者+30dBm。
所述VGA 1912的輸出被連接到檢測器1914和NxM交叉點切換器1916。所述檢測器1914檢測由所述VGA 1912所輸出的功率，以及提供所檢測的輸出，所述輸出被連接到所述VGA 1912的控制輸入。另外，所述VGA 1912的輸出驅(qū)動所述第一頻帶變換切換器1910的級聯(lián)輸出。所述NxM交叉點切換器1916的輸出被連接到頻帶變換裝置1918。
盡管在所述第一頻帶變換切換器1910中僅僅示出了一個VGA 1912和檢測器1914，但是，在頻帶變換切換器中可以包括多于一個的VGA 1912和級聯(lián)輸出，如圖19所示。因此，具有與信號分配路徑一致的AGC功能的益處可以被提供給來源于單頻帶變換切換器1910中的例如1912的單個VGA的兩個信號路徑。
所述后續(xù)頻帶變換切換器1920、1930、1940與1950中的每個還可以被連接到其級聯(lián)輸出的信號路徑上，以及同樣可以通過利用輸入AGC級來控制所述信號電平和最小化所述后續(xù)的噪聲成分。被連接到所述第一頻帶變換切換器1910的級聯(lián)輸出的所述第四頻帶變換切換器1940不對所述始發(fā)的信號路徑產(chǎn)生噪聲，以及還控制從后續(xù)的級來的噪聲成分。
圖20是用于信號通信系統(tǒng)中的信號分配方法2000的流程圖，所述通信系統(tǒng)例如在圖16中所示的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。所述方法2000從塊2002開始，其中接收所述分配信號。所述信號可以是從衛(wèi)星所接收的，如圖16中的那樣，或者可以是從被配置成能接收陸地信號的天線所接收的，是從電纜或者光鏈路所接收的。另外，所述信號可以從信源的組合被接收。
在接收到待分配的所述信號之后，所述信號典型地由低噪聲放大器所放大，如塊2010所示。由于所述增益可以從正的增益值變化到負值，因此，所述放大器可能不是在所有工作條件下都是低噪聲放大器，并且在一些工作條件下可能是衰減器。在這里，負增益值是指衰減。
在放大之后，測量所述輸出功率，塊2012。由于輸出功率是在所述增益級之后被測量的，因此，基于所測量的輸出功率的所述后續(xù)的AGC功能可以被稱為參考輸出的AGC。然后，所測量的輸出功率被用作用于改變所述增益的因素，塊2014。如前面所討論的那樣，所述增益典型地可以在跨越正的增益到衰減的范圍內(nèi)變化。
還提供級聯(lián)輸出，塊2020，以及可以在所述AGC功能之后提供級聯(lián)輸出。所述受增益控制的信號可以作為級聯(lián)輸出而被提供，如圖15與19中所示。
另外，例如通過圖15所示的所述NxM交叉點切換器，所述信號被路由到目的地路徑，塊2030。通過所述NxM交叉點切換器而被路由到目的地的所述信號典型地與被提供給所述級聯(lián)輸出的所述信號無關(guān)。因此，如圖15的所述頻帶變換切換器中所示的那樣，所述AGC部分的輸出作為級聯(lián)輸出而被提供，以及還被提供給所述NxM交叉點切換器的輸入，以便被路由到M個可能的分配路徑中的一個上。
然后，被路由到分配路徑上的所述信號可以被頻帶變換，塊2040。頻帶變換塊可以包括混頻器，以便將所述信號從第一頻率塊有選擇地變換到第二頻率塊。另外，所述頻帶變換塊可以被配置成具有直通路徑，其中所述信號沒有被頻率變換。
在頻帶變換之后，來自于所述頻帶變換塊的信號輸出可以被濾波，塊2050，以消除噪聲和在所考慮的頻帶之外的不需要的頻率分量。所濾波的信號中的兩個或更多可以被組合以產(chǎn)生復合信號，塊2060。所述兩個或更多的濾波的信號可以來源于一個或者多個獨立的信號分配路徑。所述濾波的信號中的每個可以是在不同頻帶中的?？蛇x地，所述濾波的信號中的一個或多個可以是在與所述濾波的信號中的另一個的頻帶重疊的頻帶中。
盡管通過從一個塊到下一個塊的流程來顯示了所述方法2000，但是，所述方法塊的順序不局限于圖20中所示出的順序。
具有固定頻率LO的混頻器可以在所述頻帶變換裝置中被實現(xiàn)，以提供頻率變換。圖21是用于雙頻帶堆疊的頻率設(shè)計的頻帶提取系統(tǒng)2100的功能框圖。所述頻帶提取系統(tǒng)2100被配置成能將來自于高或低頻帶塊的輸入信號安置到所述高頻帶塊里。所述頻帶提取系統(tǒng)2100還被配置成能對所述高頻帶塊進行帶通，以及過濾掉來自于所述低頻帶塊的信號。
所述頻帶提取系統(tǒng)2100實現(xiàn)頻帶變換裝置2118和帶通濾波器2150。所述頻帶變換裝置618包括直通信號路徑2122和頻率變換信號路徑。所述頻率變換信號路徑包括混頻器2120和LO 2130。
如先前所討論的那樣，雙頻帶堆疊的頻率設(shè)計的一個實施例具有在950-1450MHz的低頻帶塊和在1650-2150MHz的高頻帶塊。因此，所述濾波器2150被配置成帶通濾波器，其通過1650-2150MHz以及過濾掉至少在所述950-1450MHz頻帶中的信號。
所述輸入信號是具有輸入低頻帶信號2110和輸入高頻帶信號2112的頻帶堆疊信號。用于所述直通配置的頻帶提取是輕微的(trivial)。選擇所述頻帶變換裝置2118的直通信號路徑2122。所述輸入信號在沒有頻率變換的情況下通過所述頻帶變換裝置2118。然后使用所述濾波器2150來提取所述高頻帶塊，以產(chǎn)生輸出信號。
當所述輸入低頻帶信號2110將被頻率變換到所述高頻帶塊時，使用所述頻率變換信號路徑。所述輸入信號被定向到所述混頻器2120的輸入，用于頻率變換。LO 2130被連接到所述混頻器2130的LO端口。被調(diào)諧到2x所述頻帶塊中心平均值的頻率的LO 2130將導致在所述高頻帶塊中的信號被頻率變換到所述低頻帶塊，以及在所述低頻帶塊中的信號被頻率變換到所述高頻帶塊。用于圖21所示的頻率設(shè)計的所述LO頻率是3.1GHz。因此，當提取所述高頻帶塊或低頻帶塊時，可以使用所述LO頻率。僅僅所述帶通濾波器需要被改變以提取所希望的頻帶塊。所述混頻器2130提供在所述輸入信號頻率與所述LO頻率的和值上的輸出信號，以及提供在所述輸入信號頻率和所述LO頻率的差值上的輸出信號。
輸入低頻帶信號通過所述混頻器2130而被頻率變換到高差值頻帶2142和低和值頻帶2146。輸入高頻帶信號2112通過所述混頻器2130而被頻率變換到低差值頻帶2140和高和值頻帶2148。所述和值和差值信號2140、2142、2146與2148被提供給所述濾波器2150，所述濾波器僅僅通過所希望的輸出的高頻帶信號2160以及過濾掉至少另一個混頻器產(chǎn)物和所述LO頻率。因此，所述950-1450MHZ頻帶中的所述輸入低頻帶信號被頻率變換到所述1650-2150MHz頻帶中的輸出高頻帶中。
所述和值與差值頻帶是關(guān)于所述LO頻率2144對稱的。因此，所述LO頻率交換所述輸入高與低的信號的位置。然而，所述差值頻帶是頻率反轉(zhuǎn)的。在所述輸入的低頻帶2110的上邊帶中的信號被變換到所述高差值信號的下邊帶。頻率反轉(zhuǎn)不會對雙邊帶信號造成任何問題。類似地，頻譜反轉(zhuǎn)不會對數(shù)字調(diào)制信號造成問題，所述信號是由具有內(nèi)置頻譜反轉(zhuǎn)的解調(diào)器所處理的。如果所述系統(tǒng)設(shè)計人員需要或者希望特定的頻率關(guān)系，則還可以處理所述頻率反轉(zhuǎn)的信號。所述兩個頻帶堆疊的配置允許單個LO同時重新安排所述頻帶堆疊。在其它的實施例中，在所述最后的復合輸出信號內(nèi)的每個頻率分量可以通過不同的頻帶變換裝置被變換。例如，第一頻帶變換裝置可以進行頻率變換，將第一信號變換到第一輸出信號頻帶。類似地，第二頻帶變換裝置可以進行頻率變換，將第二信號變換到第二輸出頻帶等等，直到M頻帶。然后，多個輸出頻帶可以在一個或者多個組合器中被組合。每個輸出頻帶可以是與來自一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器的信號相對應的一個或多個信道。
盡管之前的實施例作為單個混頻器來顯示所述頻率變換裝置，但是，可以使用其它頻率變換裝置。單個頻率變換裝置可以是混頻器、抽樣的切換器、例如二極管環(huán)的切換混頻器、吉爾伯特單元、FET環(huán)混頻器，或者例如二極管的非線性混頻器、例如線性跨導(translinear)雙極性器件的線性乘法器、可變電阻等?？蛇x地，所述頻率變換裝置可以執(zhí)行多種頻率變換。所述輸入頻帶塊可以上變頻到高的中頻(IF)，所述中頻是在大于所述輸入頻帶塊內(nèi)的最高頻率的頻率上的。然后，所述IF信號可以被濾波，以提取所關(guān)心的頻帶塊，其中所希望的頻帶塊可以對應于來自于一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器的一個或多個信道。然后，所希望的頻帶塊可以被下變頻到所希望的輸出頻帶塊上。所述高IF可以是公共的IF，或者對于不同的頻帶變換裝置可以是不同的。每個高IF信號可以被下變頻到輸出頻帶的一部分上。多個下變頻信號可以被組合為復合的輸出信號。
可選地，所述輸入頻帶塊可以被下變頻到低IF，所述IF低于所述輸入頻帶塊的最低頻率分量。然后，可以濾波所述低IF信號以選擇所希望的頻帶塊。然后，所濾波的頻帶塊可以被下變頻到所希望的輸出頻帶塊。例如，每個獨立的輸入信號可以被下變頻到公共的IF，其中一個或者多個信道在濾波器被通過。所述低IF可以是公共的IF，或者對于不同的頻帶變換裝置可以是不同的。然后，所述IF上的每個所濾波的信號可以被下變頻到希望的頻帶上。然后，可以組合多個上變頻的信號以形成復合信號。然后，所述復合信號可以被輸出到一個機頂盒或多個機頂盒。
在另一種選擇中，所希望的輸入頻帶塊可以被下變頻為基帶信號。然后，在被上變頻到所希望的輸出頻帶塊之前，例如可以通過低通濾波器來對所述基帶信號進行濾波。如果所述輸入信號是正交調(diào)制的或者如果所述兩個邊帶具有不同的信息，則所述輸入信號可以被下變頻到正交的兩個基帶信道上。典型地，正交下變頻器可以對所述信號進行頻率變換，將其變換到基帶的同相(I)與正交(Q)信道上。然后，例如可以通過LPF對所述基帶I與Q信道進行濾波，以及所述濾波的信號I與Q被上變頻到所期望的頻帶塊。
例如，多個信號可以被頻率變換為相應數(shù)量的頻帶變換裝置內(nèi)的基帶信號。所述基帶信號中的每個可以被上變頻到輸出頻帶的一部分上。然后可以組合所述多個上變頻信號以形成復合信號。
在其它的實施例中，通過簡單混頻器、象頻干擾抑制混頻器、IQ下變頻器、單邊帶上變頻器以及濾波器的各種組合，可以使用多于兩個的頻率變換以提供所述頻率變換和濾波功能。
圖22是被配置成能將來自于兩個信源的信號切換和頻率變換到單個輸出的頻帶變換切換器的一部分的實施例的功能框圖。所述功能單元通過從所述單元所輸出的信號頻譜的描繪而被示出。
交叉點切換器2210可以被配置成具有N個輸入和M個輸出，其中N和M可以是相同的或者不同的整數(shù)。圖7示出了來自于所述交叉點切換器2210的兩個輸出。
第一交叉點切換器2210的輸出提供第一復合信號。所述第一復合信號包括第一低輸入頻帶信號2212a和第一高輸入頻帶信號2212b。類似地，第二交叉點切換器2210的輸出提供第二復合的輸入信號。所述第二復合信號包括第二低輸入頻帶信號2214和第二高輸入頻帶信號2212b。
所述第一復合信號是在頻帶變換裝置2220中被頻帶變換的，所述裝置例如是具有被調(diào)諧到2x(塊中心平均值)的LO的混頻器。所述頻帶變換裝置2220的輸出包括在低輸入頻帶2232a、高頻帶2232b、低和值頻帶2234a和高和值頻帶2234b上的信號。所述頻帶變換裝置2220的輸出被連接到第一濾波器2240，所述濾波器被配置成能通過所述高頻帶并且基本上過濾掉全部其它信號。所述第一濾波器2240的輸出包括所述高頻帶2252，其中剩余信號分量基本上被過濾掉了。所述第一濾波器2252的輸出被連接到信號組合器2260的第一輸入。
所述交叉點切換器2210的第二輸出被連接到被配置用于直通的頻帶變換裝置2222。因此，所述頻帶變換裝置2222的輸出看起來基本上與來自于所述交叉點切換器2210的輸出相同。所述信號包括低頻帶2236a和高頻帶2236b。所述頻帶變換裝置2222的輸出被連接到第二濾波器2242。所述第二濾波器2242被配置成能通過所述低頻帶，以及基本上過濾掉全部其它信號。所述第二濾波器2242的輸出被連接到所述信號組合器2260的第二輸入。
所述信號組合器2260被配置成能組合被提供給其第一和第二輸入的所述信號。因此，所述信號組合器的輸出是具有低頻帶信號2272和高頻帶信號2274的頻帶堆疊信號。所述低頻帶信號2272由所述第二交叉點切換器輸出所提供，以及所述高頻帶信號2274由所述第一交叉點切換器輸出所提供。因此，可以看出如何構(gòu)造具有來自于任意數(shù)目的預定輸入頻帶的信號分量的頻帶堆疊輸出。
圖23示出了使用集成頻帶變換切換器對輸入頻帶進行頻率變換的方法2300的實施例的流程圖。所執(zhí)行的初始功能是接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器信號2310。所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器信號可以從位于一個或者多個衛(wèi)星的一個或者多個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組上所接收的。所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器信號典型地在天線中被接收。然而，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器信號可以是從例如電纜電視頭端器的信號分配裝置所接收的，所述裝置使用天線來直接接收所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器信號。
在接收到所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器信號之后，所接收的信號被塊轉(zhuǎn)換到第一預定頻帶2320。所述第一預定頻帶還可以被稱為預定輸入頻帶。一個或多個塊變頻器可以被用于將所述轉(zhuǎn)發(fā)器信號轉(zhuǎn)換到所述第一預定頻帶。所述塊變頻器可以是低噪聲塊變頻器，其被配置成能對來自于多個轉(zhuǎn)發(fā)器組的信號進行塊轉(zhuǎn)換，以及將所轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)發(fā)器組信號頻帶堆疊到一個或多個所述第一預定頻帶中。所述頻帶堆疊信號中的每個然后可以被提供給到路由裝置或組件的輸入。
然后，所述塊轉(zhuǎn)換的信號被路由到目的地2330。所述路由可以是選擇性的路由，其使用與一個或多個控制信號進行通信的一個或多個控制線而被控制。另外，所述路由可以由切換器來執(zhí)行，所述切換器例如是交叉點切換器，其被配置成能將所述LNB信號中的任何信號路由到一個或多個輸出?？梢杂腥我鈹?shù)量的N個LNB。所述交叉點切換器可以被配置成具有相應于所述N個LNB的N個輸入。所述交叉點切換器還可以被配置成具有M個輸出，其中所述輸出的數(shù)量M可以與所述輸入的數(shù)量N相同或不同。所述交叉點切換器可以被配置成能將信號從所述交叉點切換器輸入中的任何一個路由到交叉點切換器輸出中的任何一個或多個。
在路由所述頻帶堆疊的轉(zhuǎn)發(fā)器信號之后，所述信號從所述第一預定頻帶被頻帶變換到第二預定頻帶。所述頻帶堆疊的信號中的每個與其它信號無關(guān)地被變換。所述第一預定頻帶可以是與所述第二預定頻帶相同或不同的。
然后，在所述第二預定頻帶中的頻帶變換的信號被濾波2350?？蛇x地，濾波可以發(fā)生在頻帶變換之前。所述濾波器被配置成能通過所期望頻帶內(nèi)的期望的有效信號，以及基本上過濾掉所述剩余的頻率分量。
然后，組合所濾波的信號2360。所述濾波的信號中的一個或多個可以被組合，以產(chǎn)生頻帶堆疊的輸出信號。組合器可以被配置成能組合任意數(shù)量的濾波的信號。另外，多于一個的組合器可以被使用，以提供多于一個的頻帶堆疊的輸出信號。在可選的實施例中，雙工器可以被用于濾波和組合信號。
所述方法步驟中的一個或多個可以由單個集成電路所執(zhí)行。例如，可以由集成電路來執(zhí)行所述塊轉(zhuǎn)換。類似地，將所述信號路由到目的地可以由集成電路所執(zhí)行，所述集成電路可以與執(zhí)行所述塊轉(zhuǎn)換的集成電路相同或者不同。在另一個實施例中，在集成電路上對所述信號執(zhí)行頻帶變換，所述集成電路可以與被用來路由所述信號或塊轉(zhuǎn)換所述信號的集成電路相同或不同。類似地，濾波和組合所述信號可以在一個或多個集成電路上被執(zhí)行，所述集成電路可以和其它集成電路中的任何集成電路相同或不同。所述集成電路中的一個或多個可以包括半導體基片，例如硅基片?？蛇x地，所述集成電路基片可以包括鍺、砷化鎵、磷化銦、藍寶石、金剛石、等，或任何其它適當?shù)幕牧?。另外，所述集成電路可以使用任何適當?shù)募夹g(shù)而被制造，所述技術(shù)例如是硅鍺(SiGe)、雙極性、FET等等。
因此，已經(jīng)公開了具有頻帶變換的集成交叉點切換器。來自于一個或多個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組的輸入頻帶堆疊的信號可以被重新配置成能提供頻帶堆疊的輸出信號，所述信號具有來自于任何轉(zhuǎn)發(fā)器組的位于所述預定輸出頻帶中的任何頻帶的信號頻帶。LNB可以接收一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器組信號，以產(chǎn)生頻帶堆疊的輸入信號。在集成電路中的低噪聲放大器可以放大所述LNB輸出，以及還提供級聯(lián)的輸出信號。來自于所述低噪聲放大器的輸出可以被連接到在相同集成電路上的交叉點切換器。所述交叉點切換器可以被配置成能將信號從其信號輸入的任何一個上路由到其信號輸出任何一個上。所述交叉點信號輸出中的每個被連接到頻帶變換裝置。所述頻帶變換裝置也可以配置在相同的集成電路上。所述頻帶變換裝置中的每個被配置成能頻率變換或直通輸入信號。所述頻帶變換裝置可以對預定輸入頻帶進行頻率變換，將其變換到預定輸出頻帶。來自于一個或多個頻帶變換裝置的輸出可以被組合，以產(chǎn)生頻帶堆疊的輸出信號。
已經(jīng)就各種裝置或單元描述了電連接、耦合與連接。所述連接和耦合可以是直接或間接的。在第一和第二裝置之間的連接可以是直接連接或者可以是間接連接。間接連接可以包括被插入的單元，所述單元可以將所述信號從所述第一裝置處理到所述第二裝置。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應當知道，信息和信號可以使用各種不同的技術(shù)和方法中的任何一種來表示。例如，在上面的整個描述中所提及的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、比特、符號以及碼片可以通過電壓、電流、電磁波、磁場或者粒子、光場或者粒子或者其任意組合來表示。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應當知道，與這里所公開的實施例一起被描述的各種說明性的邏輯塊、模塊、電路、以及算法步驟可以作為電子硬件、計算機軟件或者兩者的組合而被實現(xiàn)。為了清楚地說明所述硬件和軟件的互換性，各種說明性的部件、塊、模塊、電路以及步驟一般就其功能而被描述。所述功能是作為硬件還是作為軟件而被實現(xiàn)的取決于所述特定的應用以及在整個系統(tǒng)上所施加的設(shè)計限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以通過各種方式來實現(xiàn)所描述的功能性，用于每種特定的應用，但是所述實現(xiàn)的決定不應當被解釋為使得脫離本發(fā)明的范圍。
與這里所公開的實施例一起被描述的各種說明性的邏輯塊、模塊以及電路可以通過以下裝置來實現(xiàn)或者執(zhí)行通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或者其它可編程邏輯器件、分立的門或者晶體管邏輯、分立的硬件部件、或者被設(shè)計成能實現(xiàn)這里所描述的功能的其任意組合。通用處理器可以是微處理器，但是可選地，所述處理器可以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器、或者狀態(tài)機。處理器還可以被實現(xiàn)為計算設(shè)備的組合，例如，DSP和微處理器的組合、多個微處理器、一個或者多個結(jié)合有DSP內(nèi)核的微處理器、或者任何其它這種配置。
就這里所公開的實施例而描述的所述方法或者算法的步驟可以直接被體現(xiàn)在硬件中、由處理器所執(zhí)行的軟件模塊中、或者所述兩者的組合中。軟件模塊可以在RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可拆卸磁盤、CD-ROM、或者任何其它形式的存儲媒介中。示例的存儲媒介可以被耦合到所述處理器上，這樣，所述處理器可以從所述存儲媒介上讀取信息，并且將信息寫到所述存儲媒介中。另外，所述存儲媒介可以被集成到所述處理器中。所述處理器和所述存儲媒介可以位于ASIC中。
所公開的實施例的前面的描述被提供，以使得本領(lǐng)域內(nèi)的任何技術(shù)人員能夠制造或者使用本發(fā)明。對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說，對這些實施例的各種修改將會是顯而易見的，并且這里所定義的一般原理可以被應用于其它的實施例，而不脫離本發(fā)明的精神或者范圍。因此，本發(fā)明并不意味著被限制為這里所示的實施例，而是符合與這里所公開的原理以及新穎性特征相一致的最廣泛的范圍的。
權(quán)利要求
1.一種具有頻帶變換的集成切換器，包括第一輸入，其被配置成能接收第一輸入頻帶中的第一信號，所述第一輸入頻帶是從多個預定頻帶中選擇的；第二輸入，其被配置成能接收第二輸入頻帶中的第二信號，所述第二輸入頻帶是從所述多個預定頻帶中選擇的；交叉點切換器，其被連接到所述第一輸入和第二輸入，所述交叉點切換器被配置成能將所述第一信號有選擇地路由到從多個切換器輸出中所選擇的第一切換器輸出上，以及還被配置成能將所述第二信號路由到從所述多個切換器輸出中所選擇的第二切換器輸出上；第一頻帶變換裝置，其被連接到所述第一切換器輸出，所述第一頻帶變換裝置被配置成能進行頻率變換，將所述第一信號變換到從所述多個預定頻帶中所選擇的第一輸出頻帶上；以及第二頻帶變換裝置，其被連接到所述第二切換器輸出，所述第二頻帶變換裝置被配置成能進行頻率變換，將所述第二信號變換到從所述多個預定頻帶中所選擇的第二輸出頻帶上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的具有頻帶變換的集成切換器，還包括介于所述第一輸入和所述交叉點切換器的第一輸入之間的第一放大器，所述放大器包括被連接到所述第一輸入的輸入和被連接到所述交叉點切換器的所述第一輸入的輸出，所述放大器的輸出還被連接到級聯(lián)的輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的具有頻帶變換的集成切換器，還包括具有輸入和輸出的第一濾波器，所述第一濾波器的所述輸入被連接到所述第一頻帶變換裝置的輸出，以及具有輸入和輸出的第二濾波器，所述第二濾波器的所述輸入被連接到所述第二頻帶變換裝置的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的具有頻帶變換的集成切換器，其中，所述第一濾波器包括帶通濾波器，所述帶通濾波器具有包括所述第一輸出頻帶的通頻帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的具有頻帶變換的集成切換器，還包括具有被連接到所述第一頻帶變換裝置的輸出的第一輸入的信號加法器，所述信號加法器具有被連接到所述第二頻帶變換裝置的第二輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的具有頻帶變換的集成切換器，其中，所述多個預定頻帶包括所述第一輸入頻帶和所述第二輸入頻帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的具有頻帶變換的集成切換器，其中，所述第一輸入還被配置成能接收從所述多個預定頻帶里所選擇的第三輸入頻帶中的第三信號，以及其中，所述第二輸入還被配置成能接收從所述多個預定頻帶里所選擇的第四輸入頻帶中的第四信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的具有頻帶變換的集成切換器，其中，所述第二輸入頻帶基本上包括所述第三輸入頻帶。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的具有頻帶變換的集成切換器，其中，所述第一輸入頻帶基本上包括所述第四輸入頻帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的具有頻帶變換的集成切換器，其中，所述第一輸入頻帶基本上包括所述第一輸出頻帶。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的具有頻帶變換的集成切換器，其中，所述第一輸入頻帶包括與所述第一輸出頻帶不同的頻帶。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的具有頻帶變換的集成切換器，還包括具有被連接到所述第一輸入的輸出的塊變頻器，所述塊變頻器被配置成能從衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組接收信號，以及將來自于所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組的所述信號塊轉(zhuǎn)換到所述第一輸入頻帶。
13.一種頻帶變換切換器，包括多個放大器，每個放大器具有放大器輸入和放大器輸出，每個放大器被配置成能接收輸入信號，所述輸入信號具有從多個預定頻帶中所選擇的至少兩個頻帶；交叉點切換器，其包括N個輸入和M個輸出，所述交叉點切換器被配置成能將所述N個輸入中的任何一個有選擇地連接到所述M個輸出中的任何一個上，所述N個輸入中的每個被連接到至少一個放大器輸出上；以及M個頻帶變換裝置，所述M個頻帶變換裝置中的每個具有被連接到所述交叉點切換器的所述M個輸出中的一個輸出上的輸入，所述M個頻帶變換裝置中的每個被配置成能進行頻率變換，將來自于所述交叉點切換器的所述M個輸出中的所述輸出的信號從第一頻帶變換到第二頻帶。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的頻帶變換切換器，其中，所述多個放大器中的每個包括低噪聲放大器，所述低噪聲放大器具有與所述放大器輸出并行的所述頻帶變換切換器的輸出。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的頻帶變換切換器，其中，所述多個放大器的每個包括第一緩沖放大器，其具有被連接到所述放大器輸入的輸入和被連接到所述放大器輸出的輸出；以及第二緩沖放大器，其具有被連接到所述放大器輸入的輸入，所述緩沖放大器的所述輸出包括所述頻帶變換切換器的輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的頻帶變換切換器，其中，所述多個放大器中的每個包括功率分配器，其具有被連接到所述放大器輸入的輸入、第一分配器輸出和第二分配器輸出，其中所述第二分配器輸出包括所述頻帶變換切換器的輸出；以及緩沖放大器，其具有被連接到所述第一分配器輸出的輸入，所述緩沖放大器還具有被連接到所述放大器輸出的輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的頻帶變換切換器，其中，從所述多個放大器中所選擇的第一放大器被配置成能接收頻帶堆疊的信號，所述信號具有在低頻帶中的信號和在高頻帶中的信號，所述低頻帶和所述高頻帶是從所述多個預定頻帶中所選擇的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的頻帶變換切換器，其中，第一頻帶變換裝置被配置成能進行頻率變換，將所述低頻帶信號內(nèi)的信號變換為所述高頻帶內(nèi)的輸出信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的頻帶變換切換器，其中，第一頻帶變換裝置被配置成能進行頻率變換，將所述高頻帶信號內(nèi)的信號變換為所述低頻帶內(nèi)的輸出信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求13的頻帶變換切換器，其中，所述M個頻帶變換裝置中的每個包括頻率變換信號路徑；以及與所述頻率變換路徑并行的直通信號路徑；其中，所述M個頻帶變換裝置中的每個是被獨立控制的，以選擇所述頻率變換信號路徑或者所述直通信號路徑的其中一個。
21.根據(jù)權(quán)利要求13的頻帶變換切換器，還包括本地振蕩器(LO)，并且其中，所述M個頻帶變換裝置中的每個包括具有被連接到所述LO的LO端口的混頻器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的頻帶變換切換器，其中，所述LO是可編程頻率的LO。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的頻帶變換切換器，其中，所述LO是固定頻率的LO。
24.根據(jù)權(quán)利要求13的頻帶變換切換器，其中，所述第一頻帶和所述第二頻帶是從所述多個預定頻帶中所選擇的。
25.一種頻帶變換切換器，包括在基片上的第一輸入放大器，所述第一放大器具有輸入和輸出，所述第一放大器被配置成能接收從多個預定頻帶里所選擇的第一頻帶中的第一信號；在所述基片上的第二輸入放大器，所述第二放大器具有輸入和輸出，所述第二放大器被配置成能接收從所述多個預定頻帶里所選擇的第二頻帶中的第二信號；在所述基片上的切換器，所述切換器具有分別被連接到所述第一放大器輸出和所述第二放大器輸出的第一和第二輸入，所述切換器還具有第一切換器輸出和第二切換器輸出，所述切換器被配置成能將來自于所述第一切換器輸入的信號有選擇地路由到所述第一切換器輸出或者所述第二切換器輸出中的一個上；在所述基片上的第一頻帶變換裝置，所述第一頻帶變換裝置具有被連接到所述第一切換器輸出的輸入，所述第一頻帶變換裝置被配置成能進行頻率變換，將來自于所述第一頻帶的所述第一信號有選擇地變換到所述第二頻帶上；以及在所述基片上的第二頻帶變換裝置，所述第二頻帶變換裝置被連接到所述第二切換器輸出，所述第二頻帶變換裝置被配置成能進行頻率變換，將來自于所述第二頻帶的所述第二信號有選擇地變換到所述第一頻帶。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的頻帶變換切換器，其中，所述基片包括從以下的組中所選擇的材料，所述組包括硅、硅-鍺、鍺、藍寶石和金剛石。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的頻帶變換切換器，還包括第一塊變頻器，其被配置成能從第一衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收輸入信號，所述第一塊變頻器還被配置成能進行頻率變換，將所述輸入信號變換為所述第一頻帶內(nèi)的所述第一信號。
28.一種集成的頻帶變換的方法，所述方法包括從衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組接收輸入信號，所述輸入信號在從多個預定頻帶里所選擇的第一頻帶內(nèi)；在放大器內(nèi)放大所述輸入信號；將級聯(lián)的輸出耦合到放大器輸出；將信號從與所述級聯(lián)的輸出無關(guān)的所述放大器輸出路由到從多個頻帶變換裝置里所選擇的第一頻帶變換裝置中；將來自于所述放大器輸出的所述信號進行頻率變換，從所述第一頻帶變換到第二頻帶，所述第二頻帶是從所述多個預定頻帶中所選擇的。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中，接收所述輸入信號的所述過程包括從所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組接收第一下行鏈路信號；以及將所述下行鏈路信號塊轉(zhuǎn)換到所述第一頻帶上。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中，接收所述輸入信號的所述過程還包括從另外的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組中接收第二下行鏈路信號；以及將所述第二下行鏈路信號塊轉(zhuǎn)換到所述第二頻帶上。
31.一種集成的頻帶變換的方法，所述方法包括接收一個或多個輸入信號；使用交叉點切換器，將所述一個或多個輸入信號中的每個路由到一個或多個頻帶變換裝置的任意組合上；以及使用所述一個或多個頻帶變換裝置，對所述輸入信號中的至少一個進行頻率變換。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，接收一個或多個輸入信號包括從第一頻帶接收輸入信號。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，接收一個或多個輸入信號包括從衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收輸入信號。
34.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，接收一個或多個輸入信號包括接收具有已知極化的輸入信號。
35.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，接收一個或多個輸入信號包括在第一輸入接收第一輸入頻帶內(nèi)的第一輸入信號；以及在第二輸入接收第二輸入頻帶內(nèi)的第二輸入信號。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中，所述第一輸入頻帶與所述第二輸入頻帶無關(guān)。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中，所述第一輸入頻帶與所述第二輸入頻帶至少部分地重疊。
38.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，還包括在沒有頻率變換的情況下將至少一個輸入信號傳遞到頻帶變換裝置的輸出上。
39.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，對所述輸入信號中的至少一個進行頻率變換包括在第一頻帶變換裝置內(nèi)，對第一頻帶內(nèi)的第一輸入信號進行頻率變換，將其變換為第一輸出頻帶內(nèi)的第一輸出信號；以及在第二頻帶變換裝置內(nèi)，對第二頻帶內(nèi)的第二輸入信號進行頻率變換，將其變換為第二輸出頻帶內(nèi)的第二輸出信號。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，還包括將所述第一輸出信號與所述第二輸出信號合并。
41.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，對所述輸入信號中的至少一個進行頻率變換包括對所述至少一個輸入信號進行下變頻。
42.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，對所述輸入信號中的至少一個進行頻率變換包括對所述至少一個輸入信號進行上變頻。
43.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，對所述輸入信號中的至少一個進行頻率變換包括對所述至少一個輸入信號進行至少一次下變頻；以及對所述至少一個輸入信號進行至少一次上變頻。
44.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，對所述輸入信號中的至少一個進行頻率變換包括將所述至少一個輸入信號下變頻為至少一個基帶信號；以及將所述至少一個基帶信號上變頻到輸出頻帶。
45.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，對所述輸入信號中的至少一個進行頻率變換包括在第一混頻器內(nèi)將所述至少一個輸入信號與第一本地振蕩器(LO)頻率進行混頻；以及在第二混頻器內(nèi)將所述至少一個輸入信號與第二LO頻率進行混頻。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中，所述第一LO包括頻率可調(diào)的LO。
47.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中，所述第一LO包括所述第二LO。
48.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，還包括在頻率變換之前輸出所述一個或多個輸入信號中的至少一個。
49.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，還包括對所述一個或多個輸入信號進行放大。
50.一種頻帶變換裝置，所述裝置包括一個或多個輸入，每個輸入被配置成能接收一個或多個輸入信號；交叉點切換器，其被耦合到所述一個或多個輸入上，并且其被配置成能將所述一個或多個輸入信號中的每個路由到一個或多個交叉點切換器輸出的任意組合上；以及一個或多個頻帶變換裝置，其具有被耦合到所述一個或多個交叉點切換器輸出中的至少一個上的輸入，所述一個或多個頻帶變換裝置中的至少一個被配置成能對所述一個或多個輸入信號進行頻率變換。
全文摘要
預定頻帶里的多種輸入信號源中的每種被應用于塊變頻器。每個塊變頻器將輸入信號頻率轉(zhuǎn)換到多個預定頻帶中的一個上。交叉點切換器被配置成能將所述多個預定頻帶之一上的所述頻率轉(zhuǎn)換的輸入信號路由到多個可用的頻帶變換裝置中的任何一個上。所述頻帶變換裝置中的每個被配置成能進行頻率轉(zhuǎn)換，將所述信號從第一預定頻帶轉(zhuǎn)換到第二預定頻帶。來自于一個或多個頻帶變換裝置的輸出信號可以被合并為復合信號。
文檔編號H04Q3/52GK1739245SQ200380108801
公開日2006年2月22日 申請日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日
發(fā)明者K·P·巴爾格羅夫, B·L·弗拉西斯, D·漢考克 申請人:R.F.麥吉克公司