CN1009239B - 用于数字电视接收机的伴音信道电路 - Google Patents

Abstract

这种电路能够处理包括“NICAM”标准的所有电视伴音发送标准，它包括一个抗混低通滤波器，其输入是模拟音频和视频信号，其输出与一个模一数变换器相连，用一个滤波电路使该模－数变换器的输出不含视频信号，数字伴音信号施加给一个具有0°输出和90°输出的分相器。鉴相器的绝对值输出提供经过幅值解调的伴音信号，两相角输出馈送给一个NICAM”解码器的DQPSK部分和一个微分器。

Description

本发明涉及用于数字电视接收机的包括至少一个模-数变换器和至少一个数-模变换器的伴音信道电路，市场上近来已能买到这些电路。

鉴于全世界使用着各种不同的电视伴音发送标准，就希望有一种能对目前和将来的所有电视伴音标准进行解调的通用伴音信道电路。在所期望的将来的各种电视伴音标准中，与本发明有关的一种方法是有意义的，英国和北欧（斯堪的纳维亚半岛）目前已计划引用这种方法，缩写“NICAM”正开始用于这种方法。英国独立广播局（IBA）和英国广播公司（BBC）1986年9月出版的标准为“英国立体声电视发送标准规范”的刊物中描述了这种方法。

因此，本发明的目的是提供一种用于各种数字电视接收机的通用的伴音信道电路。本发明的优点之一在于如下事实，即能用一个单片集成的伴音信道电路制造一种能处理各种不同的伴音发送标准的多标准电视机，这种伴音信道电路在伴音重放过程中自动适应各种不同的标准。下面将参照附图更详细地说明本发明，附图中：

图1是根据本发明的解决办法的第一种派生电路的高度示意的方框图;

图2是根据本发明的解决办法的第二种派生电路的高度示意的方框图;

图3是根据本发明的解决办法的第三种派生电路的高度示意的方框图;

图4是前面提到过的“NICAM”标准的一种差分正交相移键控调制（DQPSK）解码器部分的高度示意的方框图，该DQPSK部分用于本发明中是有益的。

在附图的符号中，各个方框代表各个数字分支电路，下面将更详细地说明这些分支电路，在这些分支电路中对各种信号进行并行处理。这种并行信号处理也可用所谓的管线传输技术来完成。输入和输出信号在一个时钟系统控制下在各母线上进行传输，这些母线在上述各图的符号中用象条带一样的连线表示。根据本发明的伴音信道电路特别适合于用绝缘栅场效应晶体管集成电路来实现，也就是说，特别适合于MOS（金属氧化物半导体）集成化，这被理解为包括CMOS（互补金属氧化物半导体）集成化，即用互补场效应晶体管来实现。

在附图所说明的各实施例中，我们假定，借助于一个普通频率选择器和一个普通混频器已经把所希望的音频和视频模拟信号Va从经过天线到达电视接收机的信号中分离出来并已变换成基带（调制频带），这个过程同在普通的电视接收机中所完成的一样。

在图1至3所表示的根据本发明的解决办法的三种派生电路中，音频和视频模拟信号Va首先施加给模拟抗混低通滤波器af，经过滤波的信号被送给单路模-数变换器ad，后者的采样信号ts的频率是4倍色度副载波频率的数量级，即采样频率通常在15兆赫兹与25兆赫兹之间。抗混低通滤波器af把这些频率成分与可能在模-数变换后产生干扰的模拟信号分开。

模-数变换器ad的输出与带通滤波器bp相连，后者的中频和 带宽分别等于接收到的与电视标准有关的伴音载波频率和相应的下面称为“有用频段”的带宽。带通滤波器bp的输出与十分频器dz的输入相连，后者的时钟信号ft是用采样信号ts的频率被一个整数相除而得到，这个整数的选择要使有用频段不受十分频的影响。

十分频器dz的输出施加给低通滤波器tp，后者的频率特性在有用频段的频率特性的上方并尽可能与其平行。

在图1至3中已表明，模-数变换器ad的输出也可被馈送给数字电视接收机的视频信号处理分支电路vp。

低通滤波器tp的输出提供所希望的数字伴音信号ds。这个信号被馈送给分相器ps，分相器ps有0°输出a0和90°输出a9。作为例子，分相可用一个希尔伯特（Hilbert）滤波器来实现或用其它任何一种使输入信号移相90°（即产生一个与输入信号垂直的信号）的电路来实现。

分相器ps的0°输出a0和90°输出a9分别与鉴相器pd的两个输入端之一相连，鉴相器pd有绝对值输出aa和相角输出ap。与相角输出ap相连的是前面提到过的“NICAM”标准用的解码器nd的DQPSK部分td和接通数字频率解调电路的微分器dt。在有调幅输入信号的情况下，能提供相应的数字幅值解调信号的绝对值输出aa，解码器nd的输出和微分器dt的输出分别与数-模变换器mw，nw和fw相连。每个数-模变换器的输出可连接到普通的带有扬声器的模拟伴音信道放大器上（在各输出端已用箭头表明）。

图2中用示意图表示的根据本发明的解决办法的第二种派生电路与图1的第一种派生电路的不同之处在于模-数变换器ad的输出是 与混频器m的输入相连，混频器m把输入信号变换成伴音信号的基带。混频器m的输出馈给第1个低通滤波器tp1，该滤波器的频响正好在低于二分之一采样频率处有一个零点，该零点是被包含在接收到的与电视标准有关的信号中的伴音信号的带宽所压低的。

第1个低通滤波器tp1的输出与十分频器dz相连，后者的时钟信号ft的频率等于例如采样频率ts的四分之一，十分频器dz后面跟随着第2个数字低通滤波器tp2，该滤波器的频响正好在有用频段的上方有一个零点且尽可能平行于有用频段的频率特性。

图2所示实施例的其它部分与图1所示实施例中用同样的标记符号标明的那些部分是相同的，因此它们不需要再加说明。

图3中用方框图表示的根据本发明的解决办法的第三种派生电路与其它两种派生电路的不同之处在于模-数变换器ad的输出是施加给正交混频器qm的两个部分，正交混频器qm再把输入信号变换成伴音信号的基带。正交混频器qm的两个部分分别馈入数字正弦波载波信号sn和数字余弦波载波信号cn。

正交混频器qm的正弦部分和余弦部分的两个输出分别与第1个低通滤波器tp1和第2个低通滤波器tp2相连，后二者的频响都正好在低于二分之一采样频率处有一个零点，零点是被包含在接收到的与电视标准有关的信号中的伴音信号带宽所压低的。第1，2两个低通滤波器tp1和tp2的两个输出分别与第1个十分频器dz1和第2个十分频器dz2相连，这两个十分频器的公共时钟信号ft的频率等于例如采样信号ts的频率的四分之一。

第1，2两个十分频器dz1和dz2的两个输出分别与第3个低通滤波器tp3和第4个低通滤波器tp4相连。这两个低通滤波 器的频响在有用频段的上方有一个零点且尽可能与有用频段的频率特性平行。

第3，4两个低通滤波器tp3和tp4的两个输出分别与鉴相器pd的第1，2两个输入端相连，该鉴相器具有绝对值输出aa和相角输出ap。电路的其余部分与图1和图2的相同。

根据本发明的各伴音信道电路的通用性以如下事实为基础，即相互正交的信号首先由分相器ps产生，然后被鉴相器pd用来获得一个绝对值信号和一个角度信号。若伴音载波已被调幅，则绝对值信号就代表已解调的伴音信息;在频率调制或差分正交相移键控调制的情况下，伴音信号可从相位信号获得。在前面提到的“NICAM”标准中，伴音信号直接从角度信号获得，而在频率调制的情况下，伴音信号是借助于微分器dt从角度信号获得的。在德国电视立体声伴音标准中，两个立体声信道的解调可用时间分割多路复用法由鉴相器的双路利用来实现。

图4表示解码器nd的DQPSK部分td的一种较佳实施例的方框图，该装置用于把差分相移键控调制（DPSK）数据对dp从相角或相位差数据dd中分离出来，该相角数据dd在通常的方法中是用“定时重现”法从出现在鉴相器pd的相角输出端ap的信号中获得的。参见“IEEE    Transactions    on    Communica-tions，”May    1986，pages    423    to    429。

为了较容易地理解下面的说明，将首先论及缩写为DQPSK的差分正交（或四级）相移键控调制技术。为了串行二进制数据在一个限带信道上的同步传输，该二进制数据流首先被组合成两位数据的数据对（也叫做“符号”）的一个同步序列，从而构成4个数字字00， 01，10，11。若二进制数据流的时钟频率称为“数据速率”，则符号速率等于数据速率的一半。

若这些（两位）数字字被理解为直角坐标系统的坐标并被认为是2的补码表达式中的二进制数，则它们可用来代表具有坐标轴的单位圆的4个交叉线，即代表4个角度0°，90°，180°和270°。在差分正交相移键控中，这些数字字当作DPSK数据对用来代表与超前的相位值的相位差，这样，作为例子，DPSK数据对00，10，11和01就分别等效于相位差0°，90°或-270°，+/-180°，和270°或-90°。

为了传输，该DPSK数据对用模拟装置或数字装置进行滤波;在用数字装置滤波的情况下，为此目的所必需的两个数字滤波器的时钟信号频率通常将高于前面提到过的时钟频率。

滤波后的输出信号受到正交调幅，也就是说，在模拟滤波后受到模拟正交调制，在数字滤波后受到数字正交调制，即根据采样定理，载波就不是一个连续信号而是（只）包含经过采样的载波信号的幅值。

在这种正交调制之后，再把两个“信道”的相互正交的信号迭加在一起，然后从数字信号变换成模拟信号。以模拟信号的形式把它们加到传输通道上。

在接收端，模-数变换是在一个相当高的采样速率下完成的，随后进行（数字）正交幅值解调，因此解调器的两个输出提供一串数字正交信号对。接着发生的两个信道的低通滤波将产生一个信号对，必须根据频率和相位从信号对恢复符号速率（等于两倍数据速率）。例如，这可用期刊“IEEE    Transactions    on    Communica- tions”，May    1986，pages    423    to    429中所描述的方法来完成。

借助于图1至3所说明了的信号处理，包括定时重放，是在电视接收机中完成的。在鉴相器pd的输出端ap的包含上述相位差信息的相位数据dd仍然是多位数字字，必须从中把相位差数据分离出来。这用图4的装置来完成。

该相位数据dd被馈送给第1个常数加法器K1，也把相应于相角45°的数字字“45°”馈送给该加法器K1。K1的输出与加法器sm的第1个输入端相连，该加法器sm的输出连接到第1个减法器Si的减数输入端。

还设置了第2个常数加法器K2，象常数加法器K1那样，把一个相应于相位角45°的数字字“45°”形式的常数馈送给该加法器K2，K2的输出连接到第一个减法器S1的被减数输入端。加法器sm输出的符号位sb和最高有效位mb作为一个两位信号施加到常数加法器K2的第2输入端和延时单元V的输入端以及第2个减法器S2的被减数输入端，该减法器S2的输出提供相位差信号dp。延时单元V引起的延迟时间等于DPSK数据对的原始数据速率的周期。

第1个减法器S1的输出经由作为锁相环（PLL）滤波器的低通滤波器tp与加法器sm的第2个输入端相连。

把45°数字字与相位数据dd相加，与加法器sm输出的符号位及最高有效位相加，就实现了相位差数据的可靠的重现。

Claims (4)

1、一种数字电视接收机的伴音信道电路，包括模-数变换器，数-模变换器，模拟抗混低通滤波器，及数字带通滤波器，其特征在于：

-在基带上的模拟音频和视频信号(va)经过一个模拟抗混低通滤波器(af)馈送给一个单路模-数变换器(ad)，该变换器(ad)的采样信号(ts)频率是在4倍色度副载波频率的数量级；

-模-数变换器(ad)的输出与一个数字带通滤波器(bp)相连，后者的中频和带宽分别等于接收到的与电视标准有关的伴音载波频率和相应的带宽(等于有用频段)；

-带通滤波器(bp)的输出与一个十分频器(dz)的输入端相连，后者的时钟信号(ft)是用采样信号(ts)的频率被一个整数相除而获得，这个整数的选择要使有用频段不受十分频的影响；

-十分频器(dz)的输出施加给一个数字低通滤波器(tp)，后者的频率特性在有用频段的频率特性的上方；

-低通滤波器(tp)的输出(ds)被馈送给一个分相器(ps)；

-分相器(ps)有一个0°输出(ao)和一个90°输出(a9)，它们分别连接到带有一个绝对值输出(aa)和一个相角输出(ap)的鉴相器(pd)的两个输入端；

-相角输出(ap)馈送给用于“NICAM”标准的解码器(nd)的DQPSK部分(td)和至少一个微分器(dt)，以及

-绝对值输出(aa)，解码器(nd)和微分器(dt)的后面分别跟随着一个数-模变换器(mw，nw，fw)。

2、一种数字电视接收机的伴音信道电路，包括模-数变换器，数-模变换器及模拟抗混低通滤波器，其特征在于：

-在基带上的模拟音频和视频信号（va）经过一个模拟抗混低通滤波器（af）馈送给一个单路模-数变换器（ad），该变换器（ad）的采样信号（ts）频率是在4倍色度副载波频率的数量级;

-模-数变换器（ad）的输出与混频器（m）的输入端相连，该混频器（m）把接收到的信号变换成伴音信号的基带（等于有用频段）;

-混频器（m）的输出连接到第1个数字低通滤波器（tp1），后者的频率特性正好在低于二分之一采样频率处有一个零点，该零点是被包含在接收到的与电视标准有关的信号中的伴音信号的带宽所压低的;

-第1个低通滤波器（tp1）的输出与十分频器（dz）相连，后者的时钟信号（ft）频率等于采样信号（ts）频率的四分之一;

-十分频器（dz）的输出与第2个低通滤波器（tp2）相连，后者的频率特性正好在高于有用频段处有一个零点;

-第2个低通滤波器（tp2）后面跟随着一个分相器（ps），后者有一个0°输出（a0）和一个90°输出（a9），它们分别与带有一个绝对值输出（aa）和一个相角输出（ap）的鉴相器（pd）的两个输入端相连;

-相角输出（ap）馈送给用于“NICAM”标准的解码器（nd）的DQPSK部分（td）和至少一个微分器（dt），以及

-绝对值输出（aa），解码器（nd）和微分器（dt）的后面分别跟随着一个数-模变换器（mw，nw，fw.）。

3、数字电视接收机的伴音信道电路，包括模-数变换器，数-模变换器，及模拟抗混低通滤波器，其特征在于：

-在基带一的模拟音频和视频信号（va）经过一个模拟抗混低通滤波器（af）馈送给一个单路模-数变换器（ad），该变换器（ad）的采样信号（ts）频率是在4倍色度副载波频率的数量级;

-模-数变换器（ad）的输出与一个正交混频器（qm）的输入端相连，该混频器（qm）把接收到的信号变换成伴音信号的基带（等于有用频段）;

-正交混频器（qm）由一个正弦部分和一个余弦部分组成，这两部分分别与第1个数字低通滤波器（tP1）和第2个数字低通滤波器（tp2）相连，两个低通滤波器（tp1，tp2）的频率特性都正好在低于二分之一采样频率处有一个零点，零点是被包含在接收到的与电视标准有关的信号中的伴音信号的带宽所压低的;

-第1个和第2个低通滤波器（tp1，tp2）分别与第1个十分频器（dz1）和第2个十分频器（dz2）相连，这两个十分频器的公共时钟信号（ft）频率等于例如采样信号（ts）频率的四分之一;

-第1个和第2个十分频器（dz1，dz2）的输出分别与第3个数字低通滤波器（tp3）和第4个数字低通滤波器（tp4）相连，这两个低通滤波器（tp3，tp4）的频率特性都正好在有用频段的上方;

-第3个和第4个低通滤波器（tp3，tp4）的输出分别连接到带有一个绝对值输出（aa）和一个相角输出（ap）的鉴相器（pd）的第1个输入端和第2个输入端;

-相角输出（ap）馈送给用于“NICAM”标准的解码器（nd）的DQPSK部分（td）和至少一个微分器（dt），以及

-绝对值输出（aa），解码器（nd）和微分器（dt）的后面分别跟随着一个数-模变换器（mw，nw，fw）。

4、一种如同权利要求1至3的任何一项权利要求中所提出的伴音信道电路，这种电路中的DQPSK解码器部分（td）用来从处于DPSK数据对的原始数据速率的多位相位数据中重现相位差数据（dp），这种电路包括：

-一个第1常数加法器（k1），在其上施加一个相应于相角45°的数字字（“45°”）和施加相位数据（dd）;

-一个加法器（sm），其第1个输入端与第1个常数加法器（k1）的输出端相连;

-一个第1减法器（s1），其减数输入端与加法器（sm）的输出端相连;

-一个第2减法器（s2），其输出端提供相位差数据（dp）并与一个其后跟随一个“NICAM”解码器的DPSK解码器相连;

-一个延时单元（v），它提供一个等于数据速率的周期的延迟时间且其输出与第2个减法器（s2）的减数输入端相连;

-一个第2常数加法器（k2），在其上施加相应于相角45°的数字字（“45°”），

-同时把加法器（sm）输出的符号位（sb）和最高有效位（mb）馈送给第2减法器（s2）的被减数输入端，延时单元（V）和第2常数加法器（k2），以及

-一个作为锁相环（PLL）滤波器的低通滤波器（tp），经由它把第1减法器（s1）的输出连接到加法器（sm）的第2输入端。