專利名稱：衛(wèi)星通信裝置及其開關(guān)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于一衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器(Very Small Aperture Terminal；VSAT)，尤其是有關(guān)于包含改良式電源控制裝置的VSAT衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器。
背景技術(shù)：
VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用一種小型天線來發(fā)送和接收衛(wèi)星信號(hào)，可為所有處于衛(wèi)星覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶提供高頻寬連接，可以傳送聲音影像等信息?，F(xiàn)今的衛(wèi)星傳送網(wǎng)絡(luò)服務(wù)已經(jīng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，各種服務(wù)應(yīng)運(yùn)而生。便攜性的衛(wèi)星通信裝置也漸被廣泛使用。因此低耗電率是裝置設(shè)計(jì)上的一大重點(diǎn)。
在電子線路中，信號(hào)的傳輸，都通過細(xì)微的電流傳導(dǎo)。但是無線信號(hào)的發(fā)送，則是需要耗用極大電流功率的能量，才能做到。因此，如何將電子線路中的微小信號(hào)，轉(zhuǎn)變成大能量的信號(hào)，發(fā)送到遠(yuǎn)方，就需要功率放大器。
功率放大器，一般而言，是把輸入的信號(hào)，放大為輸出信號(hào)。其耗用的電流，相對(duì)于電子線路本身，通常有著數(shù)倍的差距。因此如何在功率放大器的控制上，去做到節(jié)省消耗電量及電源開關(guān)控制，便是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
它的上行鏈路設(shè)計(jì)中需要一個(gè)穩(wěn)定的低噪聲信號(hào)高頻信號(hào)源，因此使用了鎖相回路振蕩器(Phase lock loop oscillators，PLO)，能使一個(gè)動(dòng)作不精準(zhǔn)，頻率變動(dòng)量高的信號(hào)保持穩(wěn)定。相較于一般的頻率乘法器，PLO的成本較低，性能較高。
然而除了上述基本元件之外，在衛(wèi)星通信的過程中，需要一個(gè)機(jī)制來控制VSAT衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器的動(dòng)作，因此一個(gè)具有低成本、體積小及反應(yīng)速度快的電路開關(guān)設(shè)計(jì)是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的在于提供一VSAT衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器，其中包含了一個(gè)鎖相振蕩器，一個(gè)電源供應(yīng)器，一個(gè)功率放大器以及一個(gè)開關(guān)。該鎖相振蕩器具有一個(gè)鎖定電位端點(diǎn)，用來提供一個(gè)鎖定電位，此外耦接于功率放大器，提供一個(gè)振蕩信號(hào)。該電源供應(yīng)器，包含了一個(gè)第一電源電位端點(diǎn)，耦接該功率放大器，用來提供一個(gè)第一電源電位，此外有另一端點(diǎn)耦接于開關(guān)的電源輸入端，用來提供一直流電流。該功率放大器，耦接于該開關(guān)的電源輸出端，用來接受該直流電流之驅(qū)動(dòng)，放大該鎖相振蕩電路輸出的振蕩信號(hào)。而該開關(guān)，是用來檢測(cè)該鎖定電位與該第一電源電位，以決定該直流電流是否導(dǎo)通。
當(dāng)該第一電源電位為一第一位準(zhǔn)時(shí)，該直流電流不導(dǎo)通。該第一位準(zhǔn)為零伏特。當(dāng)該第一電源電位為一第二位準(zhǔn)時(shí)，且該鎖定電位為一第四位準(zhǔn)時(shí)，該直流電流不導(dǎo)通。該第四位準(zhǔn)為零伏特。當(dāng)該第一電源電位為一第二位準(zhǔn)時(shí)，且該鎖定電位為一第三位準(zhǔn)時(shí)，該直流電流導(dǎo)通。該第二位準(zhǔn)為負(fù)五伏特；以及該第三位準(zhǔn)為五伏特。
該開關(guān)，更進(jìn)一步包含一個(gè)第一晶體管以及一個(gè)第二晶體管。其中該第一晶體管，是用來控制該直流電流之導(dǎo)通。而該第二晶體管，是用來耦接該鎖定電位與該第一電源電位，以控制該第一晶體管之導(dǎo)通。
該第一晶體管包含了一個(gè)源極，以及一個(gè)漏極。該源極連結(jié)于該電源供應(yīng)器，而該漏極連結(jié)于功率放大器。此外尚包含一個(gè)柵極，與該源極以一電阻耦接在一起。
該第二晶體管包含了一個(gè)基極，以及一個(gè)射極。該基極，耦接于該鎖相振蕩器，而該射極，耦接于該第一電源電位端。此外該第一晶體管的柵極與該第二晶體管的集極連結(jié)在一起。而該第二晶體管的該射極與該第一晶體管的該源極以一電阻耦接在一起。
當(dāng)該第一電源電位為一第二位準(zhǔn)，而該鎖定電位為一第三位準(zhǔn)時(shí)，該第二晶體管導(dǎo)通。
當(dāng)?shù)诙w管導(dǎo)通時(shí)，該第一晶體管導(dǎo)通。
當(dāng)該第一晶體管導(dǎo)通時(shí)，該直流電流從該電源供應(yīng)器，經(jīng)由該第一晶體管，導(dǎo)向該功率放大器。
該第一晶體管為一P通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管。
該第二晶體管為一NPN雙極晶體管。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出四個(gè)實(shí)施例，并配合所附圖，作詳細(xì)說明如下圖1為一雙輸入開關(guān)在VSAT衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器的回路圖；圖2為一雙輸入開關(guān)的內(nèi)部方塊圖；圖3為本發(fā)明雙輸入開關(guān)的邏輯示意圖；圖4為本發(fā)明雙輸入開關(guān)的詳細(xì)電路圖。
具體實(shí)施方式VSAT衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器，提供一實(shí)施例如圖1所示，有一個(gè)雙輸入開關(guān)101，控制電路的導(dǎo)通。一鎖相振蕩電路102，根據(jù)一較低頻的不穩(wěn)定信號(hào)，產(chǎn)生一高頻而穩(wěn)定的信號(hào)，輸出到功率放大器104之后，作為衛(wèi)星通信之用。該功率放大器104里面，含有一保護(hù)電路，需要仰賴一負(fù)壓電源來運(yùn)作。而電源供應(yīng)器103，提供了一負(fù)壓電源給功率放大器104，做為保護(hù)電路的電源，以及提供一第一電源電位給雙輸入開關(guān)101作為檢測(cè)之用。而雙輸入開關(guān)101，上接電源供應(yīng)器103輸出的一正電壓輸入電源203，下接功率放大器104。輸入電源203到功率放大器104之間電路的導(dǎo)通與否，則由鎖相振蕩電路102和電源供應(yīng)器103兩者的狀態(tài)來決定。鎖相振蕩器102具有一鎖定電位201，電源供應(yīng)器具有一第一電源電位202，也就是先前提到的該負(fù)壓電源，由雙輸入開關(guān)101檢測(cè)這兩端電位，當(dāng)?shù)谝浑娫措娢?02為低電位，而鎖定電位201為高電位時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通，一輸入電源203的電流就會(huì)通過雙輸入開關(guān)101，從輸出電源端204導(dǎo)向功率放大器104，供天線105發(fā)射電波信號(hào)用。
由此可知，電源供應(yīng)器103平常在開關(guān)101未導(dǎo)通的時(shí)候，僅輸出一負(fù)壓電源到功率放大器104的保護(hù)電路。而鎖相振蕩電路102，在正常的時(shí)候則是處于不斷運(yùn)作的狀態(tài)，因此輸出的鎖定電位檢測(cè)端201的電壓，也是一直處于高電位的狀態(tài)。如此一來，開關(guān)101本身，在正常運(yùn)作的狀況下，就會(huì)是一直導(dǎo)通的狀態(tài)。電流從電源輸入端203導(dǎo)向電源輸出端204，進(jìn)入功率放大器104。
鎖相振蕩電路102，在一些外在環(huán)境條件下，會(huì)造成運(yùn)作的停止。比如說濕度、溫度超過額定的范圍，或是摔落、震動(dòng)之類的意外。此外，鎖相振蕩電路102可于接收一關(guān)機(jī)命令而停止運(yùn)作。因此，在停止的時(shí)候，該鎖定電位端201的電壓就變成低電位，此時(shí)不論電源供應(yīng)器的條件為何，開關(guān)101都處于中止的狀態(tài)。
如圖2顯示，本發(fā)明之VSAT衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器的內(nèi)部開關(guān)的方塊圖。主要分成開關(guān)切換器302與控制機(jī)構(gòu)304，其中控制機(jī)構(gòu)304的部份擁有兩個(gè)輸入端點(diǎn)，分別為鎖定電位檢測(cè)端201和第一電源電位檢測(cè)端202，由這兩個(gè)輸入端的電位決定開關(guān)切換器302中的線路是否導(dǎo)通，以讓輸入電源端203的電流傳送到輸出電源端204，進(jìn)而輸出到下一個(gè)裝置。
如圖3所示，是該開關(guān)在電路邏輯上的真值表。當(dāng)?shù)谝浑娫措娢粰z測(cè)端202為低電位，鎖定電位檢測(cè)端201為高電位，則開關(guān)導(dǎo)通。其他三種組態(tài)都不讓開關(guān)導(dǎo)通。
由此可歸納出一簡(jiǎn)單的真值表當(dāng)?shù)谝浑娫措娢粰z測(cè)端202的電位為高電位(零伏特以上)，該開關(guān)101不導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谝浑娫措娢粰z測(cè)端202的電位為低電位(負(fù)五伏特)時(shí)，分為下列兩種狀況當(dāng)鎖定電位檢測(cè)端201的電位為高電位(正五伏特)，該開關(guān)101導(dǎo)通。當(dāng)鎖定電位檢測(cè)端201的電位為低電位(零伏特)，該開關(guān)101不導(dǎo)通。
如圖4所示，在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的VSAT衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器，其開關(guān)電路包含了兩個(gè)晶體管，一個(gè)是P通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管501，一個(gè)是NPN雙極晶體管502。最主要的功能就是根據(jù)鎖定電位端201和第一電源電位端202兩個(gè)輸入端的電位，來決定輸入電源端203的電流是否能經(jīng)過P通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管501，導(dǎo)通到輸出電源端204。
在P通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管501中，包含了一個(gè)源極，一個(gè)漏極，該源極連接于電源供應(yīng)器203，該漏極連接于功率放大器204。此外尚包含一個(gè)柵極，與該源極以一電阻Rc 601耦接在一起。
在NPN雙極晶體管502中，包含了一個(gè)基極，一個(gè)射極。該基極耦接于鎖相振蕩器102，該射極耦接于電源供應(yīng)器103。此外，尚包含一個(gè)集極，與P通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管501中的柵極耦接在一起。該射極，又與P通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管501中的源極以一電阻Re1 602耦接在一起。
當(dāng)鎖定電位端201為高電位而第一電源電位端202為低電位，P通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管501才能導(dǎo)通。兩個(gè)電位端的任何一條件不符合，P通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管501都不導(dǎo)通。此開關(guān)反應(yīng)快速，動(dòng)作時(shí)間低于2ms。
金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管501的規(guī)格，可根據(jù)輸出電流大小、輸入電位端201的電壓大小決定。Rc 601與Ri 606的作用是限流電阻，C1 701與C2702在不考慮信號(hào)抖動(dòng)或開關(guān)時(shí)距時(shí)可省略。
Ri1 604，Ri2 605，Re1 602，Re2 603可用來調(diào)整鎖定電位檢測(cè)端201與第一電源電位檢測(cè)端202的控制電壓臨界點(diǎn)。在某些較受限制的使用范圍下，這些電阻的部份或全部皆可省略。
從圖1、圖4看來，第一電源電位端202在正常工作的時(shí)候，電位是定在負(fù)壓的狀態(tài)，欲使開關(guān)101關(guān)閉，電位需升到零以上。而鎖定電位端201是鎖相振蕩電路102中一個(gè)代表電位，工作中是高電位，而停止時(shí)是低電位。高電位的范圍為邏輯電路中的1，一般是5伏特。而低電位則是邏輯電路中的0，為0伏特。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的VSAT衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器中的開關(guān)，所包含的NPN雙極晶體管502，也可以用一個(gè)N通道的場(chǎng)效晶體管來取代(未圖示)。
依據(jù)本發(fā)明之另一實(shí)施例，可以定義該功率放大器102的保護(hù)電路為使用正電壓電源來工作，而開關(guān)101的切換則是決定一負(fù)電壓電源的導(dǎo)通與否。正電壓或負(fù)電壓的實(shí)作則不限定于本發(fā)明所舉出之實(shí)施例。
因此，本發(fā)明解決了VSAT衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器中電路開關(guān)的問題，尤其是以兩個(gè)控制點(diǎn)來控制一個(gè)電源輸出的問題。利用了簡(jiǎn)單的兩個(gè)晶體管，構(gòu)成了反應(yīng)快速而且成本低廉的雙輸入電子開關(guān)電路，在衛(wèi)星發(fā)射器需要穩(wěn)定高頻以及低消耗功率、快速切換開關(guān)的需求下，達(dá)成了成本低廉且反應(yīng)速度快的目的。
本發(fā)明的精神雖以數(shù)個(gè)實(shí)施例說明如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可做各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)根據(jù)后附的權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一通信裝置，包含一鎖相振蕩器，用以提供一鎖定電位，及一振蕩信號(hào)；一電源供應(yīng)器，用以提供一第一電源電位，及一直流電流；一功率放大器，用以接受該直流電流的驅(qū)動(dòng)，放大該振蕩信號(hào)；以及一開關(guān)，耦接于該電源供應(yīng)器和該功率放大器之間，用以檢測(cè)該鎖定電位與該第一電源電位，導(dǎo)通該直流電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，該開關(guān)包含一輸入電源端，耦接該電源供應(yīng)器輸出之該直流電流；一輸出電源端，耦接該功率放大器以輸出該直流電流；一鎖定電位端，耦接該鎖相振蕩器輸出之該鎖定電位；以及一第一電源電位端，耦接該電源供應(yīng)器輸出之該第一電源電位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，當(dāng)該第一電源電位為一第一位準(zhǔn)時(shí)，該直流電流不導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信裝置，其特征在于，該第一位準(zhǔn)為零伏特。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，當(dāng)該鎖定電位為一第四位準(zhǔn)時(shí)，該直流電流不導(dǎo)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信裝置，其特征在于，該第四位準(zhǔn)為零伏特。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，當(dāng)該第一電源電位為一第二位準(zhǔn)時(shí)，且該鎖定電位為一第三位準(zhǔn)時(shí)，該直流電流導(dǎo)通。
8.一電源控制的開關(guān)電路，包含一第一晶體管，耦接一直流電源以提供直流電流給一放大器；一第二晶體管，耦接該第一晶體管以檢測(cè)第一輸入電位與第二輸入電位，控制該第一晶體管的導(dǎo)通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)電路，其特征在于，該第一晶體管為一P通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管，包含一源極，耦接于該直流電源；一漏極，耦接于該放大器；一柵極，與該源極以一電阻耦接在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)電路，其特征在于，該第二晶體管為一NPN雙極晶體管，包含一集極，耦接于該P(yáng)通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管的柵極；一基極，耦接于該第一輸入電位端；以及一射極，耦接于該第二輸入電位端，且與該P(yáng)通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管的源極以一電阻耦接在一起。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)電路，其特征在于，該第二輸入電位端的電位為一第一位準(zhǔn)時(shí)，該直流電流不導(dǎo)通。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開關(guān)電路，其特征在于，該第一位準(zhǔn)為零伏特。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)電路，其特征在于，當(dāng)該第一輸入電位端的電位為一第四位準(zhǔn)時(shí)，該直流電流不導(dǎo)通。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的開關(guān)電路，其特征在于，該第四位準(zhǔn)為零伏特。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)電路，其特征在于，當(dāng)該第二輸入電位端的電位為一第二位準(zhǔn)時(shí)，且該第一輸入電位端的電位為一第三位準(zhǔn)時(shí)，該直流電流導(dǎo)通。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的開關(guān)電路，其特征在于該第二位準(zhǔn)為負(fù)五伏特；以及該第三位準(zhǔn)為五伏特。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)電路，其特征在于，該第一晶體管為一P通道金屬二氧化硅場(chǎng)效晶體管，該第二晶體管為一N通道的場(chǎng)效晶體管。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器，尤其是有關(guān)于包含改良式電源控制裝置的衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射器。通過一雙輸入電子式開關(guān)，來控制衛(wèi)星發(fā)射器的功率放大器，達(dá)到省電及電源控制的目的。
文檔編號(hào)H04B1/04GK1655463SQ200410005388
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2004年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月12日
發(fā)明者黃振家 申請(qǐng)人:啟碁科技股份有限公司