CN100547937C - 包括电压转换器的调谐器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调谐器，用于将射频信号转换为中频信号，所述调谐器包括一个提供控制信号的电压转换器、和与一个振荡器关联的混频器，该振荡器由所述控制信号电压控制，其特征在于所述电压转换器包括：产生电平变化的交流电压信号的自振荡电路；根据所述电平变化的交流电压信号提供电平变化的直流电压信号的整流装置；以及用于减小所述自振荡电路的衰减系数变化的辅助电路，所述辅助电路接受所述电平变化的直流电压信号并提供所述控制信号。本发明所提供的解决方案具有频谱纯洁、易于实现和所述中频信号控制稳定的良好特性。

Description

包括电压转换器的调谐器
发明领域
本发明涉及一种用于将射频信号转换为中频信号的调谐器，所述调谐器包括一个提供控制信号的电压转换器、和与一个由所述控制信号电压控制的振荡器关联的混频器。
本发明在接收和解调射频信号的系统中具有广泛的应用。
背景技术
目前，调谐器广泛用于无线电或电视类装置中，更一般而言，用于处理传输多媒体数据的调制输入信号的装置中。调谐器的任务是从射频输入信号中选出具有给定频率的数据信号，并将所选信号转换为中频输出信号，特别是还对所选信号进行放大和解调。
图1示出在美国专利No.5,742,898中披露的一种现有技术调谐器的不同结构模块。
通过混频器103，调谐器将RF(射频)输入信号101转换为IF(中频)输出信号102。混频器103接受由振荡器105产生的输出信号104，该振荡器105由控制信号106电压控制。所述振荡器的输出信号104的频率取决于调谐器上作用的标称信号107。
混频器103用所述输出信号104乘输入信号101，其中涉及将信号101的频率改变，改变量等于所述信号104的频率。
为了使输出信号104的频率本身稳定，即为了保证IF信号102的频率稳定，并从而保证标称信号107效果的稳定，提供了调节装置。这些调节装置特别包括一个比较器110，用于将基准信号108的频率与信号111比较，信号111的频率是信号104的频率的约数，该约数的值由作用于分频器109的标称信号107决定。该比较器提供相移信号112，该信号与信号108和111之间的相移成正比，所述相移信号作用于调节器113。调节器113为产生所述控制信号106的电压转换器115提供误差信号114。
电压转换器115提供控制信号106，控制信号106的电平取决于所述误差信号114的电平。根据所述相移的瞬时值以及误差信号114的瞬时值，为了使输出信号104反应标称信号107的值，对控制信号106的电平进行改变，以改变输出信号104的频率，直到所述相移变为零。这样的电压转换器使得有可能在几伏的直流(DC)电源116中提供其电平典型地在0-30V之间变化的控制电压。
所述现有技术文献中描述的调谐器有多种局限性。
为了能够提供上述范围的控制电压，电压转换器特别包括用于产生电平变化的交流电压信号的装置。所述用于产生交流信号的装置由产生数字信号的数字振荡器组成，所述数字信号具有参数适应(parameter-suitable)的频率和振幅。该数字信号通过D/A转换器转换，以便通过变压器产生所述电平变化的交流电压信号。所述交流电压信号随后通过整流装置进行整流，以获得控制信号106。从几伏的直流电压源产生所述控制电压的装置非常昂贵，这是消费应用范围内一个严重的局限性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种采用便宜的电压转换器并具有良好的工作稳定性的调谐器。
为达此目的，所述调谐器的特征在于所述电压转换器包括：
产生电平变化的交流电压信号的自振荡电路，
根据所述电平变化的交流电压信号提供电平变化的直流电压信号的整流装置，
用于减小所述自振荡电路的衰减系数变化的辅助电路，所述辅助电路接受所述电平变化的直流电压信号并提供所述控制信号。
用自振荡电路作为交流电压信号发生器的实现方案比较便宜，因为它只需要一个三极管和几个无源元件。所述自振荡电路是产生交流电压信号的谐振电路，该交流电压信号利用整流桥进行整流。
所述电压转换器通过所述整流装置提供电平恒定的电流，且其负载阻抗变化范围的大小为使得所述DC电压信号的电平值在0-30V的范围内。负载阻抗的这一变化涉及如果不提供任何条件，就改变自振荡电路的阻尼因子。所述辅助电路使得当所述DC信号电平变化时自振荡电路衰减系数的变化显著减小。这样，自振荡电路的衰减保持在一种低水平上。自振荡电路的运行将在很大程度上独立于所述DC电压信号的电平。因此，该解决方案使得运行更加稳定。
此外，将很容易设计这样的电压转换器的元件大小，使其运行于线性方式，因为负载阻抗的变化对其运行的影响很小。与非线性方式不同，与以线性方式运行的调谐器的元件相比，还有一个优点是避免了产生谐波或寄生信号，从而保证了具有“清洁”频谱的IF信号。
本发明的特征还在于所述辅助电路包括调节装置，用于使所述中频信号施加到一个标称信号上，以及使由所述电压转换器提供的电流施加到一个基准值，所述电压转换器包括用于根据由所述控制回路产生的误差信号改变所述控制信号电平的装置。
由于其允许控制所产生的DC电压信号的特征，电压转换器很容易集成，以保证所述IF信号相位和频率的稳定性。
本发明的特征还在于所述调谐器包括由一个与电阻串联的低通滤波器构成的辅助电路。
这样就形成一种对于减小所述振荡电路衰减系数的变化的问题的经济的解决方案。
本发明还涉及实现具有上述特征且允许将RF信号转换为IF信号的调谐器的机顶盒类装置以及电视机。
本发明的这些以及其它方面将在以下参考实施例所描述的非限制性实例中更加清楚。
附图简述
图1是一个调谐器的电路图，
图2示出根据本发明的调谐器的实施例，
图3示出用于接收RF信号，实现根据本发明的调谐器的装置。
发明详述
图2示出根据本发明的调谐器的一个实施例。其基本工作原理类似于参照图1所描述的原理。为清晰起见，只详细示出本发明的特征元件。特别地，调节装置201提供了稳定压控振荡器输出信号的相位(以及频率)的可能性，图中还示出用于调节电压转换器提供的电流Is的值的装置。
根据本发明的调谐器包括一个电压转换器，利用该电压转换器，可以从几伏的DC电压源204将称为控制信号的变化的直流电压信号202施加到压控振荡器203。
所述电压转换器包括由电容C1-C2-C3、电感L1以及晶体管T1组成的Colpitts型自振荡电路205。C2-C3-T1组合构成使得谐振电路205可以自由振荡的负阻抗。振荡的幅度取决于T1集电极中的电流值，从而在T1的线性工作范围内，取决于其基极电流值。因此，所述负阻抗值的变化对应于晶体管T1基极电流的变化，该变化涉及点A处自振荡电路205的输出端的振荡幅度的变化。当所述负阻抗的绝对值较大时，点A处振荡的幅度就较大。换句话说，振荡的衰减系数对应于晶体管T1的基极电流值。振荡电路的元件大小设计为使得自振荡电路的谐振频率最好为兆赫级。
在电路206中，通过由电路单元R1-C4影响低通滤波操作和由电感L2对电流平波，DC电压204被施加到晶体管T1的基极。伏特级(典型地为5V)的DC电压204是通过自振荡电路205从中产生变化的DC电压信号202的电压。
通过耦合电容C5，自振荡电路205的振荡被利用电路207整流。电路207由两个二极管D1-D2构成，使得电压变为较高的值，从而使得所述振荡的低电平部分被复位到零。这样就可以提供电压信号208，其平均值是晶体管T1基极电流的函数。辅助电路209接受信号208以提供所述电压信号202。该电路由起低通滤波器作用的电路单元R2-C6构成，特别用于衰减电压信号208中的波动。能够限制电压信号208的负载阻抗的电阻R3安装在电路单元R2-C6的输出端。
利用这样的电压转换器，就可以从典型电平为5V的电压源204中获得电平可以典型地在0-30V之间变化DC电压信号202，同时产生100μA级的电流Is。
在一个优选实施例中，调节装置包括两个控制回路：
利用第一回路，通过在恒定值调节电压信号202的电平，可以控制压控振荡器的输出信号213的相位。所以，装置可能提供与基准信号和压控振荡器203的输出信号213之间的相移成正比的电流I2，所述压控振荡器203由电压信号202电压控制。例如，这些装置可以是电荷泵型的，根据所述两个信号相互超前或滞后提供或高或低的电流。电流I2被注入由比较器210、晶体管T2、和反馈滤波器211构成的有源积分电路。在平衡状态，即当所述两个信号同步时，电流I2变为零，晶体管T2的集电极电流Ic与基准电流源(未示出)的电流Iref相同。
第二个回路用于根据基准电流值控制电流Ic的值。因此，产生与Ic和Iref之间的差值成正比的电流I1并通过滤波器212将其注入晶体管T1的基极。因此，电流I1构成一个误差信号。本例中，滤波器212是三阶滤波器，可以进行稳定的调节，也可以拒绝由自振荡电路205产生的信号。晶体管T1允许在点A处自振荡电路的振荡幅度作为注入其基极的电流I1的分数的函数而变化，即也允许电压信号202振幅的变化。因此，该控制回路的稳定性可以保证输出信号213的频率稳定性，而与电压信号202的值无关。
在平衡状态，辅助电路209中的电流Is等于电流Ic，且其值约等于基准电流源的电流Iref。电压信号202的电平典型地可以在0-30V之间变化，辅助电路209限制自振荡电路205的负载阻抗的变化，从而限制自振荡电路205的衰减系数的变化。在电压信号202低电平时，对衰减系数的该限制可以更明显感觉到。在电压信号202高电平时，辅助电路209与整流电路207一起，作为峰-峰电压检测器，而在电压信号202低电平时，作为平均电压值检测器。
图3示出实现如参照图2所述的根据本发明的调谐器301的装置。图中示出该装置从接收RF信号302到将其转换为IF信号303的部分。例如，该装置为机顶盒类，图中示出其接收通过有线网络304传输的RF音频-视频信号302。由根据本发明的调谐器提供的IF信号303随后被例如处理装置305放大和解调，以便通过显示装置306和扬声器307应用。
根据本发明的调谐器也可以在电视机中实现。

Claims (4)

1.一种调谐器，用于将射频信号转换为中频信号，所述调谐器包括一个提供控制信号的电压转换器、和与一个振荡器关联的混频器，该振荡器由所述控制信号电压控制，其特征在于所述电压转换器包括：
产生电平变化的交流电压信号的自振荡电路，所述自振荡电路只包括一个晶体管以及无源元件，
根据所述电平变化的交流电压信号提供电平变化的直流电压信号的整流装置，
用于减少所述自振荡电路的衰减系数变化的辅助电路，所述辅助电路接受所述电平变化的直流电压信号并提供所述控制信号。
2.根据权利要求1的调谐器，其特征在于所述辅助电路包括与一个电阻串联的低通滤波器。
3.用于接收射频信号的机顶盒，其特征在于包括根据权利要求1的调谐器。
4.用于接收射频信号的电视机，其特征在于包括根据权利要求1的调谐器。
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