CN101180791B - 解调残留边带信号的设备 - Google Patents

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Abstract

介绍了一种用于对包含在调幅频率信号中的残留边带信号分量、并且优选地是对包含在由电视信号得出的视觉中频信号中的残留边带信号分量进行解调的设备。本发明的特征在于，提供了两个并联的、优选的是一样的混频级(8a，8b)，其以基本上90°、优选的是恰好90°的相移工作，这两个混频级中的第一个混频级(8a)由所述频率信号产生第一输出信号，并且第二个混频级(8b)由所述频率信号产生第二输出信号，该第二输出信号相对于第一输出信号基本上相移了90°、并且优选的是恰好相移了90°；下游相移器(12)，该相移器在混频级(8a，8b)的第一和第二输出信号之间造成基本上另一次90°的相移，并且优选的是恰好另一次90°的相移；加法器(14)，该加法器将相移器(12)的输出信号相加在一起，这些输出信号已经相对于彼此基本上相移了180°、并且优选的是恰好相移了180°；本地振荡器(10)，该本地振荡器以基本上90°的相移、并且优选的是恰好90°的相移来驱动所述混频级；和设定装置，该设定装置将本地振荡器(10)的频率和相位基本上设定为所述频率信号的频率和相位、并且优选的是恰好设定为所述频率信号的频率和相位。

Description

解调残留边带信号的设备
技术领域
本发明涉及一种对包含在调幅频率信号中的残留边带信号分量、优选地是对包含在由电视信号得出的视觉中频信号中的残留边带信号分量进行解调的设备。
背景技术
这种类型的解调设备具体用在模拟和数字电视系统中，并且它在其中主要用于解调接收机前端(比如电视接收机、机顶盒或安装在个人计算机中的视频卡)的高频(HF)和中频(IF)级中的VSB调制电视信号。
采用残留边带调制的模拟电视信号广播仅能由非常专用的信号级和滤波器处理和解调，而采用OFDM调制的DVB(数字视频广播)广播要求完全不同的信号处理，因为在这种情况下需要混频、滤波和模拟到数字转换。
尤其是对于所提到的应用，到今天为止一直使用着的解调电路具有过于复杂的构造，尤其是因为使用Nyquist滤波器级来产生残留边带电视信号中的Nyquist边缘(在模拟系统中)和使用窗口滤波器级(在数字系统中)而使得更为复杂，这些滤波器级在任何一种类型的系统中通常都是由表面声波(SAW)滤波器形成的。对于所有现行标准而言，在模拟和数字视频广播系统中都会在前面的解调电路的构造上给它们带来更大程度的困难。
发明内容
因此本发明的目的是，以这样一种方式改进开篇段落中指出的那种类型的解调设备：它能够进行调幅频率信号中的残留边带信号的正确解调，而不需要使用Nyquist滤波器级。
本发明的另一个目的在于，提出一种与在先申请相比得到简化的电路设计方案，并且如果需要的话，该电路设计方案还可以基本上完全以集成电路实现，不需要很大的成本或者工作量。
这些目的是通过一种对包含在调幅频率信号中的残留边带信号分量、优选的是对包含在由电视信号得出的视觉中频信号中的残留边带信号分量进行解调的设备来实现的，该设备的特征为：两个并联的、优选的为一样的混频级，其以基本上90°、优选的是恰好90°的相移工作，这两个混频级中的第一个混频级由所述频率信号产生第一输出信号，并且第二个混频级由所述频率信号产生第二输出信号，该第二输出信号相对于第一输出信号基本上相移了90°，并且优选的是恰好相移了90°；下游相移器，该相移器在混频级的第一和第二输出信号之间造成基本上另一次90°的相移，并且优选的是恰好另一次90°的相移；加法器，该加法器将相移器的输出信号相加在一起，这些输出信号已经相对于彼此基本上相移了180°，并且优选的是恰好相移了180°；本地振荡器，该本地振荡器以基本上90°的相移、并且优选的是恰好90°的相移来驱动所述混频级；和设定装置，该设定装置将本地振荡器的频率和相位基本上设定为所述频率信号的频率和相位，并且优选的是恰好设定为所述频率信号的频率和相位。
因此，将频率信号馈送到两个优选的为一样的混频级中，这两个混频级是并联连接的，并且不同之处仅在于，本地振荡器对它们的激励相移了90°。在这种情况下尤为重要的是，设定装置将本地振荡器的频率和相位基本上设定为、并且优选的是恰好设定为所馈入的频率信号的频率和相位，从而本地振荡器的频率和相位基本上或者恰好等于该频率信号的频率和相位。这样产生的两个混频级的输出信号在下游相移器中经历另一次90°相移，并且在加法器中将来自该相移器的已经这样相对于彼此相移了180°的输出信号再次相加在一起。作为相加的结果并且依照第二输出信号相对于第一输出信号的极性，由该频率信号获得了对一个残留边带正确解调的残留边带信号分量，而对另一个残留边带的残留边带信号分量得到抑制。就此点应当注意，重要的不是绝对相移，而仅仅是相对相移。在使用由电视信号得出的视觉中频信号的情况下，于是在加法器的输出端获得了CVBS(彩色视频消隐同步)。
按照本发明的解调设备因此具有同步解调器的效果，该同步解调器产生残留边带信号分量中的Nyquist边缘，在混频级的两个输出信号之一中产生零点，并且优选的是在第二混频级的第二输出信号中产生零点，以便抑制低频信号分量，在处理由电视信号得出的视觉中频信号的情况下，低频信号分量有可能造成不希望有的由本地振荡器中的相位噪声造成的画面闪烁和视频噪声。在本发明的帮助下，不用使用复杂且昂贵的表面声波滤波器级就可以获得Nyquist滤波器的效果。此外，本发明还使得抑制分裂相邻信道成为可能。最后，不需要很大的成本和工作量，就可以将按照本发明的解调设备用于模拟和数字领域中的不同电视标准。
本发明还提供了不需要很大的成本和工作量就可以基本上完全用集成电路实现的电路设计方案。这是因为，借助本发明，电路设计方案与传统的解调设备相比整体上得到了很大简化，因为，具体来说，按照本发明的解调设备不需要任何昂贵的表面声波Nyquist滤波器级。按照本发明的解调设备可以因此有利地结合到例如用于模拟和数字电视广播的混合接收机中。
DE 101 22 830 A1以及相应的US 2004/0130483 A1确实公开了类似的电路设计；不过在该案中公开的电路设计方案原本只是用于以对边带进行抑制的下游滤波来对数字调制中频电视信号进行自由振荡下混频，其结果是由这种已知的电路设计方案进行的是频率变换。为此，将本地振荡器的频率保持为可自由设定，以使得与不同电视标准中使用的中频频率的匹配能够得以实现，并且这样选择的优点在于，将邻近于可用频带的高电平信号分量减小到零频率，这些本地振荡器频率是可以选择的，对于不同的世界范围内的标准，这些频率优选的是在可行的模拟相邻图像载波之上的250kHz，并且因此从频率的角度而言在有用信号以下。本发明另一方面并不涉及自由振荡的下混频，而是涉及包含在调幅的频率信号中的残留边带信号分量的解调，已经发现，按照本发明，通过将本地振荡器的频率和相位基本上、并且优选的是恰好锁定到该频率信号的频率和相位上，能够实现正确解调，而不用使用昂贵的表面声波滤波器级。因此，和现有技术相比，在本发明的情况下本地振荡器的频率并不是可自由选择的，出于前面解释过的原因，它也不能是可自由选择的，并且它也处于完全不同的范围之内，本地振荡器的相位也存在同样的情况，这是明显不可从现有技术中显而易见的因素。本地振荡器的相位和频率按照本发明的完全不同类型的应用(即，作为解调设备)和设定不能从前面提到的现有技术中明显看出，并且本发明并不能够基于现有技术明显得出。
设定构件有益地具有锁相环电路，该锁相环电路必须基本上、并且优选的是恰好锁定在所述频率信号的相位上。
作为选择，此外还可以提供倒相器，该倒相器用于倒转两个混频级之一的输出信号的极性，并且优选的是倒转第二混频级的输出信号的极性，借助这种构件，为依照针对所要进行的解调所使用的标准来选择两个残留边带信号分量中给定的一个提供了便利。
相移器优选的是由复滤波器构件构成的。
在本发明的尤其优选的实施方式中，相移器具有第一相移路径和第二相移路径，第一相移路径用于处理第一混频级的输出信号，第二相移路径用于处理第二混频级的输出信号，这种结构的结果是，混频级和相移器共同构成两个并行信号通道。各个相移路径有益地具有至少一个全通滤器。
为了使得频率信号能够得以设定到期望的电平，可以有连接在混频级上游的可调放大器。
为了预先抑制不期望信号分量而进行可能的频率信号的预先滤波，还有连接在混频级上游的窗口滤波器，在这种情况下，窗口滤波器优选的是连接在该放大器的上游。尤其是为了使得按照本发明的解调设备能够适用于不同的电视标准，通过在一个窗口滤波器的模拟和数字领域二者中共用，能够适当降低滤波器方面的成本和复杂度。
本发明的优选应用领域是处理处于接近60MHz的频率信号内的由电视信号得出的视觉中频信号。
参照下文中介绍的实施方式，将会明显看出本发明的这些和其它方面，并且将会参照下文介绍的实施方式阐述本发明的这些和其它方面。
附图说明
在附图中：
图1是按照本发明的优选实施方式的解调电路的示意性电路框图；和
图2是表示图1的电路的效果的曲线图。
具体实施方式
图1是解调电路2的示意性电路框图，在解调电路2中对残留边带信号分量进行解调，所述残留边带信号分量在所示的实施方式中包含在由电视信号得出的VIF(视觉中频)信号中。视觉中频信号是在连接在解调电路2上游的调谐器(图中未示出)中由高频信号产生的。
从图1中可以看出，解调电路2在所示的实施方式中具有窗口滤波器4，视觉中频信号首先通过该窗口滤波器4，以滤除任何位于此种情况下所关注的频带上方和下方的分裂信号分量或者不需要的信号分量。连接在窗口滤波器4下游的是可调放大器6，在该可调放大器6中，可以将视觉中频信号设置为标准化电平。然后将这样经过标准化和电平化的信号馈送到混频器8，本地振荡器10与该混频器8相连。
从图1中还可以看出，混频器8包括两个一样的级8a、8b，这两个级的不同之处仅在于本地振荡器10对它们的激励有90°的相差。为此，本地振荡器10供应两个恰好正交的控制信号，将这两个控制信号表示为“同相”和“正交”。因此，馈送给由第一混频级8a形成的同相路径的一方面是视觉中频信号，另一方面是来自本地振荡器10的同相控制信号，并且馈送给由第二混频级8b形成的正交路径的一方面是视觉中频信号，另一方面是来自本地振荡器10的正交控制信号。
在所示的实施方式中，本地振荡器10(优选的是压控振荡器(VCO))具有锁相环(PLL)电路(图1中未详细示出)，该锁相环电路用于设定本地振荡器10的频率和相位。在这种情况下将本地振荡器10的频率和相位锁定在视觉中频信号的频率和相位上，并且因此这是不能自由选择和设定的情况。
结果，第一混频级8a供应第一输出信号，也称为同相信号，并且第二混频级8b供应第二输出信号，也称为正交信号，这两个输出信号相对于彼此相移90°。
另外，可以由第二混频级8b倒转极性，优选的是倒转第二输出信号的极性，倒转极性的结果是，可以依据具体要使用的标准选择所要解调的残留边带信号分量。为此，可以例如由实际上用于控制相关混频级8a或8b的本地振荡器10以适当的方式倒转所关心的信号。不过，还有其它的能够想到的倒转来自混频器8的两个输出信号之一的极性的可行方式。
将混频器8的输出信号馈送到相移器12，该相移器12优选地通过复滤波处理进行操作。从图1中可以看出，相移器12在所示的实施方式中具有第一相移器路径和第二相移器路径，第一相移器路径与第一混频级8a相连，并且第二相移器路径与第二混频级8b相连，在所示的实施方式中，各个相移器路径包括两个全通滤波器，这些全通滤波器在对应的情况下是AP1-I12aa和AP2-I12ab、以及AP1-Q12ba和AP2-Q12bb，并且它们是一个连接在另一个之后的。这些全通滤波器优选的是无源器件，在这些无源器件之间可以插入缓冲放大器。
将相移器12设计成这样：在大约0.4到6.5MHz的典型频率范围内获得绝对线性的dphi/df比。而且，以这样一种方式将相移器设置成在所述频率范围内在混频级8的两个输出信号之间恰好产生90°的恒定相位差：在所示的实施方式中，正交路径(图1中上侧的路径)的相移比同相路径(图1中下侧的路径)的相移大90°。这样，在混频器8的两个输出信号之间造成了另一次90°的相移。关于这一点还应当指出，重要的不是绝对相移，而是相对相移。
因为这样在相应的整个频率范围内，由相移器12在同相路径和正交路径之间产生了另一次90°相移，所以总体上获得的对于一个残留边带信号分量来说是同相路径和正交路径之间的相位差为0°，对于另一个残留边带信号分量来说是同相路径和正交路径之间的相位差为180°。然后将相移器12的两个输出信号馈送给加法器14，该加法器14将这两个信号加到一起。通过相加，由视觉中频信号获得了正确解调的一个残留边带所对应的残留边带信号分量，而另一个残留边带所对应的残留边带信号分量得到抑制，这一结果是依照一个输出信号相对于另一个输出信号的极性而发生的。然后使加法器14的输出信号在图1中所示的实施方式中通过群转接时间延迟均衡器16到达解调电路2的输出端，在该输出端，输出信号以CVBS信号的形式出现。
优选的是将正交路径上的相移选择成比同相路径上的相移大90°，这是因为在正交路径上仅仅出现单一边带频率对应的信号。因此，应当将群频通过时间延迟保持得尽可能小。由于这一现象，还应当使正交路径上的信号通过高通滤波器(图1中未示出)，来抑制因本地振荡器10中的相位噪声而出现的低频视频噪声，本地振荡器10中的相位噪声追根溯源是由正交路径上解调的相位灵敏度造成的。
在图2中的曲线图中以举例的方式给出了前面介绍的解调电路2的效果。还引用下面给出的表格来对所述曲线图加以补充。
VIF频带 第一混频级8a的第一输出信号 第二混频级8b的第二输出信号 在相移器12的输出端上正交路径和同相路径之间的相移 加法器14的输出信号
双边带 Amp＝1
Figure 2006800131567_0
＝0°		 Amp＝0 - Amp＝1
下单边带 Amp＝0.5
Figure 2006800131567_1
＝0°		 Amp＝0.5＝+90°
Figure 2006800131567_3
＝0°		 Amp＝1
上单边带 Amp＝0.5
Figure 2006800131567_4
＝0°		 Amp＝0.5
Figure 2006800131567_5
＝-90°
Figure 2006800131567_6
＝-180°		 Amp＝0
Amp：标准化幅度(max.＝1)
Figure 2006800131567_7
：相移

Claims (10)

1.一种解调设备，用于对包含在调幅频率信号中的残留边带信号分量进行解调，所述解调设备的特征在于：两个并联的混频级(8a，8b)，所述两个混频级以90°的相移工作，这两个混频级中的第一个混频级(8a)由所述调幅频率信号产生第一输出信号，并且第二个混频级(8b)由所述调幅频率信号产生第二输出信号，该第二输出信号相对于第一输出信号相移了90°；
下游相移器(12)，该下游相移器在混频级(8a，8b)的第一和第二输出信号之间造成另一次90°的相移；
加法器(14)，该加法器将下游相移器(12)的输出信号相加在一起，这些输出信号已经相对于彼此相移了180°；
本地振荡器(10)，该本地振荡器以90°的相移来驱动所述混频级；
和设定装置，该设定装置将本地振荡器(10)的频率和相位设定为所述调幅频率信号的频率和相位。
2.按照权利要求1所述的解调设备，其特征在于，所述设定装置具有锁相环电路，该锁相环电路被锁定在所述调幅频率信号的相位上。
3.按照权利要求1或2所述的解调设备，其特征在于，用于倒转两个混频级(8a，8b)之一的输出信号的极性的倒相器。
4.按照权利要求1或2所述的解调设备，其特征在于，下游相移器(12)是由复滤波器形成的。
5.按照权利要求1或2所述的解调设备，其特征在于，下游相移器(12)具有第一相移路径(12aa，12ab)和第二相移路径(12ba，12bb)，第一相移路径(12aa，12ab)用于处理第一个混频级(8a)的输出信号，第二相移路径(12ba，12bb)用于处理第二个混频级(8b)的输出信号。
6.按照权利要求5所述的解调设备，其特征在于，各个相移路径(12aa，12ab；12ba，12bb)具有至少一个全通滤波器。
7.按照权利要求1或2所述的解调设备，其特征在于，连接在混频级(8a，8b)上游的可调放大器(6)，用以使得所述调幅频率信号能够得以设定到期望的电平。
8.按照权利要求1或2所述的解调设备，其特征在于，连接在混频级(8a，8b)上游的窗口滤波器(4)。
9.按照权利要求8所述的解调设备，其特征在于，窗口滤波器(4)连接在可调放大器(6)的上游。
10.按照权利要求1或2所述的解调设备，用于处理处于接近60MHz的频率范围内的由电视信号得出的视觉中频信号。
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