CN101167349A - 滤波装置、包括这种滤波装置的电路布置以及操作这种滤波装置的方法 - Google Patents

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Abstract

为了提供用于处理输入信号(尤其是，IF(中频)输入信号，例如类似接收的电视信号之类的声音信号)的滤波装置(50，60)以及方法，其中在期望的载波附近提供了带通功能并且不会干扰声音解调性能，提出了被设计用于图像载波抑制的至少一个无源多相滤波器级(50)和与无源多相滤波器级(50)相结合的至少一个有源多相滤波器级(60)，所述有源多相滤波器级(60)被设计用于带通以及用于帮助进行图像载波抑制以便缓解无源多相滤波器(50)的衰减要求。

Description

滤波装置、包括这种滤波装置的电路布置以及操作这种滤波装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于处理输入信号，尤其是中频(IF)输入信号(例如，类似接收的电视信号之类的声音信号)的滤波装置。
本发明还涉及一种电气或电子电路布置，尤其是涉及一种声音处理路径，包括：
-至少一个表面声波滤波器级，尤其是至少一个外窗口表面声波滤波器，
-至少一个放大器级，用于对所述表面声波滤波器级的输出信号进行放大，
-至少一个同相/正交混频器级，用于对放大器级的输出信号进行处理，尤其是用于借助于至少一个压控振荡器级的输出信号来将放大的声音IF(中频)输入信号混合成较低的频率。
本发明还涉及一种用于处理输入信号，尤其是中频(IF)输入信号(例如，类似接收的电视信号之类的声音信号)的方法。
背景技术
电视(TV)传输是在能够是相邻(例如，对于电缆传输)的多信道中执行的。为了接收，必须将期望的信道与不期望的相邻信道分离开(即所谓的信道选择性)。另外为了解调信号，必须将载波与所述期望信道中的其他载波分开(即所谓的载波选择性)。
在老的观念中，载波选择性主要是通过具有合适形状SHA的外部SAW(表面声波)滤波器(图1中参考符号FIL)进行的。在这种情况下，图1表示根据现有技术的声音处理路径SPP，其中外部窗口表面声波滤波器FIL选择所述期望的信道。
整个(模拟)电视信号SIN通过放大器AMP被放大并被馈送给I/Q(同相/正交)混频器IQM。该混频器IQM用于：
-从压控振荡器VCO接收VCO信号S1、S2，VCO信号S1、S2包括：
--具有消没相移(零度)的第一分量S1，和
--具有九十度相移的第二分量S2；并且
-将放大的声音IF(中频)输入信号SIN下混频至较低的频率。
还如图1所示，低通滤波器或实数带通滤波器RBP衰减接收信道的图像信号(图像载波PC，彩色信号载波CC)以及较低的相邻信道信号，尤其是图像载波PCN-1。
图2表示根据现有技术的声音载波以及一些频率分量的频率状况。期望的声音载波SC1、SC2具有第二声音中频(对于NTSC制式(全国电视系统委员会)，分别为4.5MHz和4.74MHz)。
因为载波选择性主要是通过外部SAW(表面声波)滤波器FIL进行的，所以在现有技术中对于多标准应用需要多种SAW滤波器(比较图2，低通滤波器选择性或以参考符号RBS指示的实数带通滤波器选择性)。
用于多标准电视(TV)信号接收的已知的当前概念试图减少所需表面声波滤波器的数量。为了覆盖包括数字电视的所有可能的电视标准，要使用两个窗口SAW滤波器，一个包括6MHz的带宽，而另一个包括8MHz的带宽。
然而，在这些现有技术的观念中，需要具有部分较高要求的图像载波抑制来抑制相邻信道；在这种境况下，试图通过尽可能地集成来进行信道选择。
在这种现有技术的观念中寻找模拟电视声音处理，显示出电视信号的第二声音中频载波被这样环绕：
-在低频侧
--通过图像载波PC以及
--通过期望频带的彩色信号载波CC来环绕；以及
-在高频侧
--通过相邻信道的图像载波PC，以及
--通过I/Q(同相/正交)混频器IQM的高次谐波来环绕。
所有频率分量都是不期望的并且会干扰声音解调性能。在依靠电视标准的频率下的期望声音载波周围的带通功能是必需的。
在这种境况下，滤波器的调谐和频率切换的基本原理是已知的；而且复滤波或多相滤波的基本原理被披露在现有技术的文献US6377315B1中，所述文献US6377315B1涉及的是馈送给带通滤波器的多相滤波器输出。
在该现有技术的文献US6377315B1中，将一个多相电路级用作(假想为无源的)多相滤波器以便提供图像载波抑制。除此之外，还提供两个实数带通滤波器，其中这两个带通滤波器之一被分配给同相路径，而另一个被分配给正交路径。然而，并未揭示有源受控多相滤波器。
在由Shahrzad Tadjpour等人在《IEEE Journal OF Solid StateCircuits》(卷36，第12期，2001年12月)上发表的现有技术的文章“A900-MHz Dual-Conversion Low-IF GSM Receiver in0.35-μm CMOS”中，披露了一种涉及本发明技术背景的系统，该系统提供有两个具有混频器和放大器的级联的多相滤波器(＝无源多相滤波器和有源多相滤波器)；在这两个多相滤波器之间，通过混频来改变一次频率状况；所述无源多相滤波器对随后的混频提供图像载波抑制，所述有源多相滤波器是可切换的。
在现有技术的文献US6236847B1中，一前一后使用了两个无源多相滤波器用于实现相邻选择性和图像载波抑制；通过该现有技术的文献US6236847B1，提出了无源多相滤波的技术，其中两个无源多相滤波器分别抑制负频率范围；在这两个无源多相滤波器之间需要进行混频以便保持带通特性；最终的通过范围取决于输入频率。因为有一个以上的信道通过，所以不存在窄带信道选择，尤其是不存在载波选择。
发明内容
开始于上述的缺点和短处并考虑所讨论的现有技术，本发明的目的是进一步开发本技术领域中的如所述种类的滤波装置、本技术领域中的如所述种类的电路布置以及本技术领域中的如所述种类的方法，使得围绕期望载波的带通功能被提供并且声音解调性能不会受到干扰。
本发明的目的是通过包括权利要求1的特征的滤波装置、通过包括权利要求5的特征的电路布置以及通过包括权利要求8的特征的方法来实现的。本发明的优选实施例和有利改进披露在各个从属权利要求中。
本发明主要是基于将至少两个多相滤波器进行组合来用于集成信道和载波选择的思想做出的，其中：
-至少一个所述多相滤波器是无源多相滤波器；并且
-至少一个所述多相滤波器是有源多相滤波器，尤其是相同频率状况的有源多相滤波器。
在该境况下，所述至少一个无源多相滤波器级被设计用于图像载波抑制，和所述至少一个有源多相滤波器级被设计用于带通以及用于帮助进行图像载波抑制以便缓解无源多相滤波器级的衰减要求。
因此，所述有源多相滤波器促进和/或支持无源多相滤波器的IR(图像载波抑制)规范(如果没有这种促进和/或支持，必须完全通过无源多相滤波器来实现该图像载波抑制)；换句话说，所述有源多相滤波器级还额外提供了图像载波抑制。
通过采用多相滤波，获得了最佳信噪比；负频率不会贡献噪音。
根据本发明的一个优选实施例，所述至少一个无源多相滤波器和所述至少一个有源多相滤波器(尤其是被施行为至少一个有源多相带通滤波器的后者滤波器)级联，以此方式使得：
-提供了在至少一个定义的或期望的载波频率附近的带通功能；
-不干扰声音解调性能；和
-获得最佳信噪比。
根据本发明的一个有利实施例，所述有源多相带通滤波器被设计用于：
-选择至少一个复合视频信号内的声音信号，尤其是用于缓解先前无源多相滤波器级的衰减要求，和/或
-减少不期望的图像信号(图像载波PC，彩色信号载波CC)以及相邻信道信号(PC、CC、SC(声音载波)(N+1)/(N-1))。
关于本发明的优点，通过将所需图像载波抑制要求分担给两个(或更多)滤波器，即分成下列两部分，而使得集成努力的投入减小：
-至少一个第一(无源)多相滤波器，仅用于图像载波抑制，但具有降低的要求；和
-至少一个第二(有源)多相滤波器，引入了用于声音信号的带通特性，并且额外有助于图像载波抑制；在该境况中，多相带通滤波器用于缓解先前图像载波抑制滤波器的衰减要求，因为它也有助于图像载波抑制。
通过根据本发明的实施例，通过集成一个(或多个)标准相关切换滤波器而减小了应用努力的投入(四个外部陶瓷带通滤波器)；无论单独的还是与其连接，通过标准相关切换和调谐的集成带通滤波器只需要一个较小的区域用于集成。
使用本发明允许在大频率范围上的均匀带通特性，而实数带通通过调谐所述频率而将改变侧壁的坡度。
根据本发明的方法，输入信号，尤其是IF(中频)输入信号，例如类似接收的电视信号之类的声音信号是通过下述步骤处理的：
-借助于至少一个无源多相滤波器级进行的图像载波抑制；和
-借助于至少一个有源多相滤波器级进行的带通，
所述有源多相滤波器级被与所述无源多相滤波器级结合，尤其是进行级联。
此外，按照根据本发明的方法的一个优选实施例，
-在至少一个定义的或期望的载波频率附近提供带通功能；
-不干扰声音解调性能；和
-获得最佳信噪比。
可将本发明用于信道选择，尤其用于在针对TV(电视)信号处理的任何模拟IC(集成电路)中进行的声音处理，所述电视信号处理包括使用同相/正交混频或内部产生同相/正交信号的IF(中频)处理；本发明可例如用于供正调制和负调制(包括声音调幅(AM)和调频(FM)处理)用的无需调整(alignment-free)的多标准(PAL(逐行倒相制式)、SECAM(顺序与存储彩色电视系统制式)、和NTSC(全国电视系统委员会制式))图像和声音IF(中频)信号PLL(锁相环)解调器。
本发明最后涉及至少一个如上所述的滤波装置和/或至少一个如上所述的电路布置和/或如上所述的方法在至少一个基于半导体的音频调谐器和/或视频调谐器信号应用中(例如，在至少一个集成RF(射频)信号处理高频端模块中，类似在至少一个计算机监视器中、在至少一个个人计算机中、在至少一个机顶盒中、在至少一个电视机中、在至少一个录像机中和/或在至少一个磁带录像机中)的使用。
附图说明
如上面已经讨论的，存在多种选择以有利的方式施行以及改进本发明的教导。为此，分别对根据权利要求1、权利要求5和权利要求8的权利要求做出说明；下面将参照借助示例的优选实施例和附图更加详细的解释本发明的进一步的改进、特征和优点，其中：
图1示意地表示根据现有技术的电路布置，尤其是声音处理路径的一个实施例的框图；
图2示意地表示根据现有技术的载波和频率响应的幅度对频率的示图；
图3示意地表示根据本发明的依从本发明的方法工作的电路布置的实施例，尤其是包括一个滤波装置的一个实施例的声音处理路径的一个实施例的框图；
图4示意地表示根据本发明的载波和频率响应的幅度对频率的示图；以及
图5示意地表示通过依从本发明的方法工作的根据本发明的控制环路所控制的可切换和可调谐多相滤波器的一个实施例的框图。
相同的参考数字在图1到5中用于相应的部分。
具体实施方式
如上所述，已知的当前电视中频观念减少了具有特定性质的各种SAW(表面声波)滤波器的外部选择性，以使用具有两个不同带宽的窗口SAW滤波器。所述新的提议通过组合用于图像载波抑制的无源多相滤波器50来解决选择中的遗漏，即为图像载波抑制选择性SIR(参照图4)提供有源调谐多相滤波器60来满足用于解调和用于解码的期望信道和载波选择性(à通过具有参考数字SIT的集成跟踪带通滤波器实现的选择性；参照图4)。
换句话说，例如对于电视接收器中的模拟声音处理，为了改进信道选择性和更容易的实现、较小的面积、更容易应用、最佳信噪比和甚至是跨越大频率范围的性能，将无源多相滤波器50和有源调谐多相带通滤波器60级联起来。
更详细的，图3表示根据本发明的声音处理路径100，其中外窗口表面声波滤波器10选择期望信道。
整个(模拟)电视信号SIN被放大器20放大并馈送给同相/正交混频器30。该混频器30用于：
-从压控振荡器40接收VCO信号S1、S2，VCO信号S1、S2包括：
--具有消没相移(零度)的第一分量S1和
--具有九十度相移的第二分量S2；以及
-将放大的声音中频输入信号SIN下混频至较低的频率。
图4表示期望载波和一些不期望载波的频率状况，即声音载波以及一些频率响应的频率状况。所述期望的声音载波SC1、SC2具有第二声音中频(对于国家电视系统委员会制式(NTSC)分别为4.5MHz、4.74MHz)。
如图3和4所示，图像载波抑制滤波器或无源多相滤波器50抑制较高相邻的信道N+1。另外，引入了有源调谐多相带通滤波器60以便选择期望信道的声音载波SC1、SC2。
类似于实数带通，多相带通60衰减了接收信道PC(图像载波)、CC(彩色信号载波)的图像信号和较低相邻信道信号，尤其是图像载波PCN-1的图像信号。但另外多相带通60特别有助于图像抑制，即通过下述装置来共同承担所要求的图像抑制z[dB]：
-通过图像载波抑制滤波器50(à所需图像抑制z[dB]的第一部分x[dB])，和
-通过多相带通滤波器60(à所需图像抑制z[dB]的第二部分y[dB])
其中z[dB]＝x[dB]+y[dB]；这种共同承担有助于缓解图像载波抑制滤波器50的内在努力的投入(不必小于零)。
为了处理过程扩展、温度相关性和电压相关性并且以便满足带通的高频精度，通过如图5所示的控制环路200来调谐有源多相带通滤波器60，并且可将所述有源多相带通滤波器60切换为能够使它们的不同第二声音中频(对于第一声音载波，分别为4.5MHz/5.5MHz/6.0MHz/6.5MHz/6.5MHz)适配各种电视标准(MN，BG，I，DK和L/L’)。
换句话说，多相带通滤波器60是一个调谐滤波器以便使用如图5所示的控制环路200降低过程扩展、温度相关性和电压相关性的影响。带通滤波器60还可切换为匹配各种载波频率。
更详细的，图5表示直接和通过基准滤波器70接收基准信号SREF的相位检测器80。基准滤波器70使基准信号SREF的相位移动一个标称值。相位检测器80将基准信号SREF的原始相位与基准信号SREF的移动了的相位进行比较，并产生一个源输出电流或下沉输出电流SOC，所述电流被存储在电容器90中并给出控制电压CVO。
该控制电压CVO用于将基准滤波器70调整为期望的频率，对于所述期望的频率以控制环路200处于稳态的方式移动基准信号SREF的相位。另外控制电压CVO还用于控制多相带通滤波器60，所述多相带通滤波器60与基准滤波器70相匹配。
为了将带通切换为各种载波频率，多相带通滤波器60得到一个影响内部阻抗等级并因此改变滤波器中频的标准开关输入信号SSS。
附图中的参考数字表示：
100电路布置，尤其是声音处理路径；10外窗口表面声波滤波器；20放大器；30同相/正交混频器；40压控振荡器；50图像载波抑制滤波器和/或无源多相滤波器；60调谐带通滤波器和/或有源多相滤波器；70基准滤波器；80相位检测器；90电容器；200控制环路；A幅度，尤其是信号幅度；AMP放大器(＝现有技术，参照图1)；CC彩色信号载波；CVO控制电压；f频率；FIL外窗口表面声波滤波器(＝现有技术；参照图1)；I同相；IQM同相/正交混频器(＝现有技术；参照图1)；N+1较高相邻信道；PC图像载波；Q正交；RBP低通滤波器或实数带通滤波器(＝现有技术；参照图1)；RBS低通滤波器选择性或实数带通滤波器选择性(＝现有技术；参照图2)；SC1第一期望声音载波；SC2第二期望声音载波；SHA表面声波滤波器的适合形状；SIN中频输入信号，尤其是模拟中频输入信号；SIR图像载波抑制选择性；SIT通过集成跟踪带通滤波器的选择性；SOC源输出电流或下沉输出电流；SOUT输出信号；SPP电路布置，尤其是声音处理路径(＝现有技术；参照图1)；SREF基准信号；SSS标准开关输入信号；S1来自压控振荡器VCO并且包括消没相移(零度)的第一信号；S2来自压控振荡器VCO并且包括九十度相移的第二信号；VCO压控振荡器(＝现有技术；参照图1)；x[dB]所需图像抑制z[dB]的第一部分；y[dB]所需图像抑制z[dB]的第二部分；z[dB]所需图像抑制(z[dB]＝x[dB]+y[dB])。

Claims (11)

1.一种用于处理输入信号的滤波装置(50，60)，其特征在于包括：
-至少一个无源多相滤波器级(50)，其被设计用于图像载波抑制；和
-至少一个有源多相滤波器级(60)，
--所述有源多相滤波器级(60)与无源多相滤波器级(50)结合，并且
--所述有源多相滤波器级(60)被设计来
---用于带通以及
---用于有助于图像载波抑制以便缓解无源多相滤波器级(50)的衰减要求。
2.根据权利要求1所述的滤波装置，其特征在于所述无源多相滤波器级(50)和有源多相滤波器级(60)级联以此方式使得：
-提供了在至少一个定义的或期望的载波频率附近的带通功能；
-不干扰声音解调性能；和
-获得最佳信噪比。
3.根据权利要求1或2所述的滤波装置，其特征在于所述有源多相滤波器级(60)被设计用于选择至少一个复合视频信号内的声音信号。
4.根据权利要求1至3中的至少一个所述的滤波装置，其特征在于借助于影响内部阻抗等级并由此改变滤波器中频的至少一个开关输入信号(SSS)来将所述有源多相滤波器级或所述带通(60)切换至各种载波频率。
5.一种电气或电子电路布置(100)，包括：
-至少一个表面声波滤波器级(10)，
-至少一个放大器级(20)，用于放大表面声波滤波器级(10)的输出信号(SIN)，
-至少一个同相/正交混频器级(30)，用于处理放大器级(20)的输出信号，
所述电气或电子电路布置(100)的特征在于
给根据权利要求1至4中的至少一个所述的滤波装置(50，60)提供同相/正交混频器级(30)的输出信号(I，Q)。
6.根据权利要求5所述的电路布置，其特征在于包括至少一个用于调谐有源多相滤波器级(60)的控制环路(200)。
7.根据权利要求6所述的电路布置，其特征在于所述控制环路(200)包括：
-至少一个基准滤波器级(70)，其被提供有至少一个基准信号(SREF)；
-至少一个相位检测器级(80)，其被提供有基准信号(SREF)以及基准滤波器级(70)的输出信号；
-至少一个电容器级(90)，
--该电容器级(90)被提供有相位检测器级(80)的输出信号，并且
--该电容器级(90)将控制电压(CVO)提供给有源多相滤波器级(60)以及基准滤波器级(70)。
8.一种处理输入信号的方法，其特征在于：
-借助于至少一个无源多相滤波器级(50)进行的图像载波抑制；和
-借助于至少一个有源多相滤波器级(60)进行的带通，
所述有源多相滤波器级(60)被与所述无源多相滤波器级(50)结合。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于包括：
-提供了在至少一个定义的或期望的载波频率附近的带通功能；
-不干扰声音解调性能；和
-获得最佳信噪比。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于借助于影响内部阻抗等级并由此改变滤波器中频的至少一个开关输入信号(SSS)来将所述有源多相滤波器级(60)的带通切换至各种载波频率。
11.根据权利要求1至4中的至少一个所述的滤波装置(50，60)的至少一个、和/或根据权利要求5至7中的至少一个所述的电路布置(100)的至少一个、和/或根据权利要求8至10中的至少一个所述的方法在至少一个基于半导体的音频调谐器和/或视频调谐器信号应用中的应用。
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