CN101043210A

CN101043210A - 射频调谐器

Info

Publication number: CN101043210A
Application number: CNA2006100054755A
Authority: CN
Inventors: 尼古拉斯·P.·考利; 彼得·科
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Microsemi Semiconductor Ltd; Intel Corp
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2026-01-16
Also published as: US20060183447A1; US7610033B2; CN101043210B; GB2422260B; GB2422260A; GB0500825D0

Abstract

本发明所提供的射频调谐器具有一些用来从一些分配网络接收处在共同或交叠的频率范围内的信号的输入端。每个输入端接到一个用来执行例如上变换到高于输入信号的RF频率范围的第一中频的上变频的相应第一变频器上。这些第一变频器被配置成任何时间只有其中一个被激活。这些第一变频器的输出加到第二变频器上，由第二变频器对被激活的第一变频器的输出信号执行下变频，将来自其中一个分配网络的一个所选频道变换到第二中频。因此可以提供充分的RF隔离而不需要诸如RF继电器之类的机械开关构件。

Description

射频调谐器

技术领域

本发明与射频调谐器有关。这种调谐器可以用来例如从两个或更多个射频源接收和选择信号。

背景技术

附图中的图1例示了一种用来从一个电缆传输网络和一个地面传输网络接收信号和从其中任何一个网络选择一个频道接收的调谐器。这种调谐器称为“即插即用”型。这样一个调谐器同时接到两个(或更多个)网络上。两个网络都含有一些频道，这些频道都处在一个通常从47MHz左右到1100MHz左右的频率范围内。通常，频道的频率分配在网络与网络之间基本上是相同的，因此一个网络内的这些频道与另一个网络内的那些频道占用相同的频率。

在电缆分配网络的情况下，接收频谱一般充斥着大量频道，被控制成使分配给一个用户的功率范围为-64到-34dBm。在地面分配网络的情况下，通常存在较少的频道。然而，频道的功率范围通常没有象在电缆分配网络的情况下控制得那样好，使得频道的功率可以从热噪声基底电平到例如0dBm。通常，一个网络内所占用的频道频率分配中至少有一些在另一个网络内也被占用，从而必须提供充分的隔离以避免在一个网络的所选频道上出现另一个网络的可能干扰频道。具体地说，必须要有充分的隔离，以防止干扰调谐器的接收和污染分配给其他用户的网络信号。

如图1所示，机盒1(例如呈现为法拉第笼或“马口铁罐”形)具有射频输入端2和3，用来连接两个不同的但含有一些频率分配在相同的频率范围内相同的频道的分配网络。输入端2和3分别接到射频(RF)继电器4的相应输入端上。RF继电器4被控制成起着一个单刀转换电子开关的作用，有选择地将其中一个分配网络接到调谐器5的输入端上。调谐器5可以是任何适当结构的，用来将任何所选的输入频道变换到所希望的中频后加到调谐器输出端6上。

RF继电器4是一个较为不经济的组件，必需做得体积大，以便提供为满足接到输入端2和3上的分配网络之间的隔离要求所需的物理分离和提供继电器的非所选输入端与继电器输出端之间的充分隔离。此外，由于在通达调谐器5的输入端的信号通路内接有继电器4，因此存在插入损耗，从而恶化了调谐器5可达到的噪声系数。

虽然典型的继电器4可以在分配网络的频率范围内的低频段达到80dB量级的隔离，但随着频率的提高隔离性能降低，导致载波与噪声之比减小。在实践中，虽然在高频段性能不够理想，但还是可以接受的。

继电器4的另一个缺点是，由于它是一个机械构件，因此它的性能随着时间由于反复转接而恶化。这样的恶化可能包括例如由接触电阻增大而引起的插入损耗的增大。这导致噪声系数恶化和阻抗匹配恶化。此外，由于在继电器触点上表面污染程度的增大，互调性能就可能随时间下降，因为这样的污染可以具有引起非线性畸变的半导体特性。这样一些使性能恶化的影响还可能掺杂着通常将这样的调谐器用作“机顶盒”时所遭到的温度变化的影响。

用RF继电器的又一个缺点是，这种器件通常是只能用作转换或双路开关，因此只能在两个分配网络之间切换。如果有两个以上的分配网络，就必需再配置一些这样的继电器。例如，如附图中的图2所示，为了从三个接到相应输入端2、3和8的分配网络中进行选择，必需再配置一个继电器7。除了添加这样一些继电器需要增大成本和体积之外，有些信号还要受到通过几个继电器的累积影响。例如，在图2所示的具有三个输入端的情况下，来自输入端2和3的信号必须通过两个继电器4和7才能到达调谐器5。

发明内容

按照本发明，所提供的射频调谐器包括：多个接收处在多个频率范围内的信号的输入端，在这些频率范围中至少有两个频率范围至少部分重叠；多个被配置成任何时间只有其中一个被激活的第一变频器，每个第一变频器接到一个所述输入端上，被配置成在被激活时将一个所选的频道变换到一个处在所有频率范围外的第一中频；以及第二变频器，被配置成将来自当前所激活的第一变频器的所选频道变换到第二中频。

该调谐器可以包括单个第二变频器。

第二中频对于所有的第一变频器可以是相同的。

第二中频可以低于所有的频率范围。第二中频可以是零中频或接近零中频。

第一中频可以对于所有的第一变频器是相同的。

第一中频可以高于所有的频率范围。

至少两个频率范围可以是相同的。

至少两个频率范围可以有它们重叠的相同频道频率分配。

至少有两个第一变频器可以具有一个公共的锁相环。

至少有两个第一变频器可以具有一个公共的本机振荡器。

被去活的第一变频器可以被配置成得不到供电。

该调谐器可以包括一个配置在第一变频器与第二变频器之间的电子开关，用来选择当前被激活的第一变频器的输出信号。

该调谐器可以包括一个配置在第一变频器与第二变频器之间的第一中频滤波器。

该调谐器可以包括一个承载第一变频器中第一个和第二变频器的第一基片。该调谐器可以包括一个承载第一变频器中第二个的第二基片。

这样就能提供一种不需要用任何RF继电器就可以实现在来自不同分配网络的信号之间有可接受的隔离的调谐器。因此，可以避免与这样的继电器关联的受诸如插入损耗和性能随时间恶化之类的影响。于是可以提供一种比较经济、结构更为紧凑的配置。

附图说明

图1为一个已知的调谐器的原理方框图；

图2为另一个已知的调谐器的原理方框图；

图3为一个构成本发明的一个实施例的调谐器的原理方框图；以及

图4为图3所示的调谐器的电路方框图。

在这些附图中相同的标注数字所标的是相同的部件。

具体实施方式

图3所示的调谐器包括外壳1、射频输入端2和3和调谐器输出端6，如以上结合图1所说明的。图3这个调谐器还包括第一变频器10和11，它们的输入端分别接到RF输入端2和3上。变频器10和11的输出端分别接到第二变频器12的相应输入端上，第二变频器12的输出端接到调谐器输出端6上。

虽然图3所示的调谐器用来与两个分配网络连接，但这样一个调谐器可以被配置成从任意数量的分配网络接收信号。具体地说，每个网络需要一个RF输入端接到一个相应的变频器上，而这个变频器的输出端接到第二变频器12的一个相应输入端上。

如图4所示，第一变频器10包括一个混频器或乘法器15，它的第一输入端接到RF输入端2上而它的第二输入端接到本机振荡器(LO)16上。振荡器16由锁相环(PLL)合成器17控制，而PLL合成器17的工作受以任何适当方式实现的控制器18的控制。受PLL合成器控制的振荡器的工作情况是众所周知的，因此不再说明。

第二变频器11也包括一个混频器19，它的第一输入端接到RF输入端3上。在这个实施例中，变频器10和11共用一个公共的本机振荡器和PLL合成器，因此本机振荡器16的输出端接到混频器19的第二输入端上。然而，在另一些实施例中，每个变频器可以具有各自的本机振荡器和/或PLL合成器。

变频器10和11被配置成在控制器18的控制下任何时间只有一个是被激活的，控制器18也控制调谐，以从接到输入端2和3上的任何一个网络选择一个希望接收的频道。在这个实施例中，未激活的混频器得不到供电。因此，控制器18控制电子开关20，使得电源线Vcc任何时间只对混频器15和19中的一个混频器供电。控制器18同时控制一个转换型开关装置21，以选择混频器15或19的输出，使得被激活的混频器的输出加到一个带通型的第一高中频滤波器22的输入端上。

滤波器22的输出加到形成第二变频器12的一部分的混频器23的第一输入端上。第二变频器12还包括一个本机振荡器24，它的输出加到混频器23的第二输入端上并由PLL合成器25控制，PLL合成器25受控制器18控制。混频器23的输出提供给第二中频滤波器26，第二中频滤波器26的输出端接到调谐器输出端6上。

调谐器形成或安装在配置在外壳1内的两个基片30和31上。这两个基片可以呈现为单片式集成电路，滤波器22和26其中之一或者两个可以形成在基片30上，也可以单独配置在例如承载基片30和31的印刷电路板上。在这个实施例中，基片31只承载变频器11的混频器19，而所有其余组件形成在基片30上。在变频器11具有它自己的本机振荡器和PLL合成器的实施例中，这些可以也形成在基片31上。在要求接到两个以上的分配网络上的实施例中，31所示类型的承载一个混频器可能还有一个本机振荡器和合成器的其他基片可以配置在相应的RF输入端和基片30上的相应输入端之间，而电子开关装置20和21是多于双路的。

RF输入端2和3接到诸如电缆和地面分配网络之类的分配网络上，这些分配网络提供相同频率范围内频道频率分配相同的信号。这样一些网络可以提供频率范围例如在47MHz左右到1100MHz左右的数字和/或模拟电视和/或无线电和/或数据频道。频道选择和网络选择请求提供给控制器18，控制器18选择适当的变频器予以激活并控制合成器17和/或合成器25，以便调谐到所选的频道频率。变频器10和11都是上变频器，执行和变频，将所选的频道变换到高于分配网络所提供的信号的频率范围的第一高中频。例如，合成器17控制本机振荡器，以执行高侧混频，将频道变换到1.2GHz左右的标称第一中频(IF)。滤波器22具有带通特征，标称中心频率在第一IF，通带宽到足以通过所选的频道可能还有在被激活的变频器内变频得到的一个或多个相邻频道。

第二变频器12是一个下变频器，执行差变频。具体地说，合成器25控制本机振荡器24，使得变频器执行低侧混频，将所选的频道变换到第二IF。这个IF可以是一个传统的IF，例如在30MHz左右到50MHz左右之间，滤波器26可以是一个带通滤波器，通带中心在第二IF，带宽足以通过基本上只是所选的频道。或者，第二变频器可以是零IF或接近零IF型的，以将所选频道变换到基带，在这种情况下滤波器26可以是低通型的，其交岔或截止频率适合正在接收的频道。在其他实施例中，第二变频器可以是镜频抑制型的，或者可以包括两个混频器，由本机振荡器对其提供正交的信号，给出在基带或与基带有一个频偏的同相(I)和正交(Q)信号。

虽然示出的是一个双变频调谐器，但其他实施例可以包括两个以上的变频级。

在调谐器工作期间，两个分配网络永久性地接到RF输入端2和3上。第一变频器10和11其中的一个被激活以接收所选的处在所分配的RF频率的频道，而同一个频道在另一个分配网络内经常会被占用，会出现在RF输入端。输入端2和3以及所关联的接到第一变频器上的电路在物理上被配置成提供分配网络之间的充分隔离，以防止可能的干扰信道引起对在另一个网络上所选频道的干扰。具体地说，这隔离足以防止不希望的频道泄漏入另一个分配网络和泄漏入被激活的变频器。

所希望或所选的频道由被激活的变频器变换到第一IF，而不希望的或可能的干扰频道不会变换到第一IF，因为接收这个频道的混频器未激活，在图4这个实施例中是得不到供电的。不希望的频道通过未激活的变频器到滤波器22或混频器23输入端的任何泄漏处在频道频率，而所希望的频道已经变换到第一IF。因此，在第一变频器后，所希望的和不希望的频道处在不同的频率，只要第二变频器12的互调性能适当，就可以避免可能的干扰机制。此外，不希望的频道通过被激活的变频器的反向泄漏电平很低，使得提供所希望的频道的分配网络基本上不会被不希望的频道污染。

通过将第一IF设置成高于所有分配网络的频率范围，基本上避免了可能的干扰机制。在调谐器外壳1内不需要采取特别的技术措施就可以提供必要的RF隔离度。

各个第一变频器10、11可以基本上是相互相同的，也可以针对它们所连接的分配网络优化。例如，变频器10可以通过输入端2接到一个电缆分配网络上，混频器15针对信号处理优化，而变频器11可以通过输入端3接到一个地面分配网络上，混频器19针对噪声系数优化。因此，调谐器性能可以得到提高。由于不需要用一个不经济和大体积的RF继电器就可以获得足够的隔离，因此可以避免这样的继电器对调谐器性能的有害影响。这样的调谐器适合高度集成，从而可以得到形状系数小和没有机械老化影响的比较紧凑的配置。

Claims

1.一种射频调谐器，所述调谐器包括：多个用于接收在多个频率范围内的信号的输入端，所述多个频率范围中至少有两个频率范围至少部分重叠；多个第一变频器，被配置成在任何时间只有其中一个被激活，每个第一变频器接到一个所述输入端上，并被配置成在被激活时将一个所选的频道变换到一个处在所有的所述频率范围外的第一中频；以及第二变频器，被配置成将来自所述第一变频器中一个当前被激活的第一变频器的所述所选频道变换到第二中频。

2.一种如在权利要求1中所述的调谐器，其中所述第二变频器包括单个第二变频器。

3.一种如在权利要求1中所述的调谐器，其中所述第二中频是一个对于所有的所述第一变频器都相同的中频。

4.一种如在权利要求1中所述的调谐器，其中所述第二中频低于所有的所述频率范围。

5.一种如在权利要求4中所述的调谐器，其中所述第二中频是零中频和接近零中频之一。

6.一种如在权利要求1中所述的调谐器，其中所述第一中频是一个对于所有的所述第一变频器都相同的中频。

7.一种如在权利要求1中所述的调谐器，其中所述第一中频高于所有的所述频率范围。

8.一种如在权利要求1中所述的调谐器，其中所述至少两个频率范围是相同的频率范围。

9.一种如在权利要求1中所述的调谐器，其中所述至少两个频率范围具有在其处它们重叠的相同的频道频率分配。

10.一种如在权利要求1中所述的调谐器，其中所述第一变频器具有一个公共的锁相环。

11.一种如在权利要求1中所述的调谐器，其中所述第一变频器具有一个公共的本机振荡器。

12.一种如在权利要求1中所述的调谐器，其中所述第一变频器被配置成在被去活时得不到供电。

13.一种如在权利要求1中所述的调谐器，所述调谐器还包括一个在所述第一变频器与所述第二变频器之间的电子开关，用来选择所述第一变频器中一个当前被激活的第一变频器的输出信号。

14.一种如在权利要求1中所述的调谐器，所述调谐器还包括一个在所述第一变频器与所述第二变频器之间的第一中频滤波器。

15.一种如在权利要求1中所述的调谐器，所述调谐器还包括一个承载所述第一变频器中的第第一变频器和所述第二变频器的第一基片。

16.一种如在权利要求15中所述的调谐器，所述调谐器还包括一个承载所述第一变频器中的第二个第一变频器的第二基片。