CN101243684A - 用于接收rf信号的多调谐器设备 - Google Patents
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Abstract
多调谐器设备包括用于接收到的RF信号的分路器(S)。该分路器具有用于与多个调谐器连接的分路器输出端(U)。为了降低信号衰减和耗散,分路器输出端的输出阻抗远小于每个调谐器的输入阻抗。
Description
技术领域
本发明涉及包括有源分路器的多调谐器设备,其中有源分路器的一个输入端与RF信号源连接。
背景技术
从由Jan van Sinderen等人在European Solid-StatesCircuits Conference,2004(ESSCIRC 2004)第195到198页上发表的文章“A 48-860Mhz splitter amplifier exhibiting an IIP2and IIP3 of 94dBmV and 73dBmV”中已知一种多调谐器设备。
现在,多调谐器设备被越来越多地应用于同时接收不同信道。例如,具有分画面和/或画中画特征的TV接收器,具有记录和监控功能的VCR,能存储一个信道并同时观看另一个信道的DVD记录器,以及能够观看一个信道、在DVD光盘上存储第二信道并且在磁硬盘上存储第三信道的个人电脑就是这种设备。注意,本发明并不限于电视信号的接收器而且可以是用于无线电信号的多调谐器接收器。
多个调谐器必须连接至单个RF信号源,这个信号源通常是具有例如75Ω的特定特性阻抗的(同轴)电缆。为了在电缆内获得最佳RF信号传输并防止RF信号反射,使用了一个分路器,该分路器的输入阻抗与RF信号源的75Ω特性阻抗基本相匹配。该分路器具有每个具有75Ω的输出阻抗的至少两个输出端,用于与具有75Ω输入阻抗的两个调谐器进行无反射连接。如果RF信号源必须连接第三调谐器,则使用第二分路器,其输入端与第一分路器的第二输出端连接并且第二调谐器和第三调谐器分别与第二分路器的第一输出端和第二输出端连接。每增加一个调谐器,就要多使用一个分路器。
前述多调谐器设备存在的问题在于,每次RF信号经过一个分路器,RF信号就会由于分路器有限的线性度和有限的噪声性能而被衰减。此外,所有分路器的整体功率耗散是很可观的并且随着调谐器数目的增加而线性增高。
发明内容
本发明的一个目的在于克服现有技术多调谐器接收器的缺点。因此,在根据本发明的设备中,分路器具有分路器输出端,分路器输出端具有分路器输出阻抗,同时分路器的输出端连接着多个调谐器,每个调谐器均具有远大于分路器输出阻抗的输入阻抗。从属权利要求中定义了优选实施例。
本发明的基本思想在于,在多调谐器设备中,分路器和调谐器之间的距离足够短使得分路器和调谐器之间的连接部分中的RF信号反射不会损害信号质量。于是,不需要进行这些元件之间的功率匹配。通过设计相对低阻抗的分路器输出端和相对高阻抗的调谐器输入端,单个分路器可以驱动多个调谐器,从而避免了使用具有固有的较大非线性失真和较低信噪比的有源分路器的级联。此外,具有相对高的阻抗的调谐器输入端可被低电流驱动,从而分路器中的直流电流及耗散可以基本上保持低于现有技术多调谐器设备中的多个分路器中的耗散。
实践中,所述分路器输出端的阻抗(10Ω)小于分路器输入端的阻抗(75Ω),并且所述调谐器输入端的每个的阻抗(例如10kΩ)远大于所述分路器输入端的阻抗。
在根据本发明的设备中,使用了具有例如75Ω输入阻抗的现有技术调谐器。为了获取足够大的输入阻抗,可以在现有技术调谐器前端设置缓冲级。为了限制缓冲级的数目,一个缓冲级需要驱动两个或者更多现有技术调谐器。
本发明还提供用于多调谐器设备的双模式模块。这种双模式模块具有第一工作模式和第二工作模式,在第二工作模式中的RF输入阻抗远大于第一工作模式中的RF输入阻抗,并且第一工作模式中的RF输出阻抗远小于第二工作模式中的RF输入阻抗。这种双模式模块可包括RF分路器和RF信号通道,其中RF分路器具有分路器输入端并且至少具有第一分路器输出端和第二分路器输出端,所述RF分路器在模块的第一工作模式中工作,并且RF信号通道在第二工作模式中工作,所述RF信号通道具有用于在其第一工作模式中连接到双模式模块的第一分路器输出端的输入端,和用于输出RF信号至调谐器的输出端。通过将模块的引脚连接至地或电源电压,这种双模式模块可工作于一种模式下;通过使得引脚脱离连接,这种双模式模块可工作于另一种模式下。优选地但是不是必须地,每个模块可包括其自己的调谐器。双模式模块允许简单地实现多调谐器设备,其中设备的每个调谐器可以使用同样的模块。
附图说明
通过参考附图将进一步地描述本发明。
图1示出了根据现有技术的多调谐器设备,
图2示出了根据本发明的多调谐器设备,
图3示出了用于图2所示的多调谐器设备的第一组双模式模块,
图4示出了用于图2所示的多调谐器设备的第二组双模式模块,以及
图5示出了用于图2所示的多调谐器设备的第三组双模式模块。
具体实施方式
图1示出了三个调谐器T1、T2和T3,其各有各自的RF输入端I1、I2和I3以及各自的RF输出端O1、O2和O3。该图进一步示出了两个分路器S1和S2。分路器S1具有分路器输入端V1,该输入端用于将RF信号通过具有75Ω特性阻抗的同轴电缆馈入分路器S1。分路器S1具有两个输出端U1a和U1b。分路器输出端U1a连接至调谐器输入端I1,而分路器输出端U1b连接至第二分路器S2的输入端V2。分路器S2具有连接至调谐器T2的输入端I2的输出端U2a,以及连接至调谐器T3的输入端I3的输出端U2b。如果还要求第四调谐器,那么分路器输出端U2b连接至第三分路器的输入端,并且第三分路器的输出端分别连接至第三调谐器和第四调谐器的输入端。此外,分路器S1具有“环通”输出端LTO,其用于通过外部同轴电缆将RF信号施加至当前设备之外的另一个设备。例如,当图1所示的设备是多调谐器电视接收器时,LTO连接可用于将RF信号从电视接收器馈入至VCR。
图中显示出来的是,分路器输入端V1和V2,分路器输出端U1a、U1b、U2a、U2b,LTO和调谐器输入端I1、I2和I3都具有75Ω的特性阻抗,即天线电缆的特性阻抗。这就表明所有的连接都是无反射的并且提供了有效信号功率的最大传输。分路器通常是有源的从而分路器固有的信号功率损失可通过适当放大而得到补偿。然而,由于分路器是有源的,RF信号的非线性失真以及RF信号的信道之间的互调随着分路器级联中的每一个分路器而增加。另外,信号的信噪比会随着经过的分路器增多而降低。
图2所示的多调谐器设备包括单个有源分路器S,该分路器具有用于连接到RF信号源的75Ω输入端V。与图1中的装置不同,单个分路器S具有例如10Ω的低阻抗输出端U,并且三个调谐器T每个均具有例如10KΩ的高阻抗输入端。低阻抗分路器输出并行地馈入三个调谐器的高阻抗输入端I。如果该设备需要更多的调谐器,那么它们可以很容易地连接至分路器输出端U而不需要添加额外的分路器。由于分路器输出端U和调谐器输入端I之间的连接的最大长度仅仅是厘米级的,所以分路器输出端和调谐器输入端之间强烈的阻抗不匹配反射并不会造成损害。
通过缓冲级可以很容易地得到调谐器输入端I的高阻抗,该缓冲级优选地具有调谐器输入端的射极跟随器或源极跟随器的形式。不管是信噪比和非线性失真还是功率耗散,图2中的装置都比图1中的装置要好,这是因为图2的缓冲级的功率耗散远远小于图1的额外分路器的功率耗散。
图3示出了优选地用于图2所示的多调谐器设备的一组相同的双模式集成模块M1、M2...MX。每个模块均具有两个模式开关F和W。这些开关的位置决定了模块工作的模式。模块M1的两个开关处于下部位置所以其工作在第一模式下,模块M2...MX的开关处于上部位置所以它们工作在第二模式下。图3所示的元件中与图2所示的元件相对应的元件具有与之相同的标号。
模块M1具有输入端D,其上可施加例如来自天线电缆的RF信号。RF信号通过开关F施加至分路器S的输入端V。分路器包括运算放大器A,该运算放大器具有位于分路器输入端V和运算放大器-输入端之间的电阻器R1,运算放大器的+输入端接地。反馈电阻器R2连接在放大器输出端P和其-输入端之间。输出端P进一步通过电阻器R3连接至LTO输出端以及通过电阻器R4连接至模块的输出端U。电阻器R1决定了分路器输入端V的输入阻抗。电阻器的电阻值为75Ω,那么可以确定的是,连接至该输入端D的RF电缆以其特性阻抗被适当地端接。电阻器R2例如其阻值为150Ω,与电阻器R1共同确定了分路器的放大倍数,于是RF信号的放大倍数大约为2。电阻器R3为75Ω,因此使得连接至LTO输出端的电缆具有正确的源极阻抗。最后,电阻器R4大约为10Ω,因此使得分路器输出端U具有要求的输出阻抗10Ω。
模块M1进一步包括缓冲级B和调谐级T’。这两个级共同组成了如上参照图2所说明的高输入阻抗调谐器T。模块M1的缓冲级B的输入端I与开关W的公共输出端E相连接,并且通过开关W连接至分路器输出端U。分路器输出端U外部地连接至模块M2...MX的公共输入端D。这些模块M2...MX处于第二模式,这是因为它们的开关F和W处于上部位置。在这个位置上,公共输入端D连接至信号通道Q的终端X上,信号通道Q的输出端Y通过开关W和其公共输出端E连接至缓冲级B的输入端I。按照这种方式,缓冲级B的输入端I都连接至模块M1的分路器输出端U。
注意,在第二工作模式中,模块M1的分路器不是有源的。为此,为了降低耗散,在第二工作模式中分路器放大器A可通过另一个开关(图中未示出)而从电源断开。
10Ω的电阻器R4用于将放大器A的输出端P隔离于分路器输出端U的寄生电容,这个连接通向缓冲输入端I和缓冲级本身的输入端。没有电阻器R4,那么这些电容将使得放大器A不稳定。然而,由于从分路器输出端U到模块M1的调谐器输入端I的连接大大短于到模块M2...MX的缓冲输入端的连接,所以模块M1的调谐器输入端I可以直接连接至放大器的输出端P。此外,由于在该点上的阻抗(例如2Ω)仍然远小于在输出端U上的阻抗,所以调谐级T’的输入阻抗本身是足够高的并且在第一模式中模块M1的缓冲器B可省却。
图4示出了这个修改,其中与图3对应的元件具有与之相同的标号。同样,除了开关F和W的位置之外,所描绘的模块是相同的,这是因为模块M1工作在第一模式下而其他模块工作于第二模式下。在图4中,缓冲器B被布置在RF信号通道Q的输入端X和输出端Y之间。注意,在模块的第一工作模式下,分路器S工作而缓冲器B不工作;而在模块的第二工作模式下,分路器S不工作而缓冲器B工作。所以,图4所示模块中的耗散比图3所示的模块更加均匀。
在图5所示的双模式模块中,开关W被放置在放大器A的输出端P和模块的输出端U之间。在这个实施例中,开关W实际上是分路器S的一部分,其具有输入端V和输出端U和E。同样,处于第一模式的模块M1的低阻抗(10Ω)输出端U驱动处于第二模式的其它模块M2...MX的高阻抗输入端D。然而,由于该第二模式模块的缓冲器B现在驱动这个输出级U,所以处于第二模式的任何其它模块的低阻抗输出端U现在同样是有源的。这具有这样的优势,即其它模块中的一个的输出端U可通过65Ω的电阻器R5被用作LTO输出端。每个模块的具体LTO输出端可被共用。同样,因为这些外部连接的寄生电容使得可与第一模式模块M1的输出端U相连接的第二模式模块的数目是有限的,所以第二模式模块的一个(MX)的输出端U现在需用于驱动其它第二模式模块的输入端D。
应该注意,图3、4和5中的调谐级T’并不是双模式模块所必须的元件。如果需要,那么可使用仅带外部调谐器的双模式模块。同样,图3、4和5中的开关F和图3、4中的开关W(如果模块中没有调谐器)也不是双模式模块的必要元件。由于模块工作的模式在其安装在多调谐器设备中时就被固定了并且保持不变,那么在它们的输入端和输出端V、U、X和Y被布置成模块的外部可访问管脚时可被去掉这些开关。
应该注意,上述实施例说明了而不是限制了本发明,并且本领域技术人员将能在不偏离所附权利要求的范围的情况下设计出多种替换实施例。在权利要求中,括号中的标号不应该被解释为限制权利要求。词语“包括”及类似词语的使用并不排除除了权利要求中列出的部件和步骤之外其它部件和步骤的存在。放在部件之前的冠词“一个”的使用并不排除多个该部件的存在。本发明可通过包括多个不同部件的硬件实现,和/或通过合适地编程了的计算机实现。在列举了多个装置的设备权利要求中,这些装置中的多个可通过同一个硬件实现。在相互不同的从属权利要求中陈述的某些手段并不表示这些手段的结合不能用作优选实施例。
Claims (9)
1.一种多调谐器设备,其包括有源分路器(S),所述有源分路器(S)具有用于连接到RF信号源的分路器输入端(V)和具有分路器输出阻抗的分路器输出端(U),所述多调谐器设备的特征在于所述分路器输出端(U)连接着多个调谐器(T;B,T’),每个调谐器具有远大于所述分路器输出阻抗的输入阻抗。
2.如权利要求1所述的多调谐器设备,其特征在于所述分路器输出端(U)的阻抗远小于所述分路器输入端(V)的阻抗,并且所述调谐器(T)的每一个的输入阻抗远大于所述分路器输入端(V)的阻抗。
3.如权利要求1或2所述的多调谐器设备,其特征在于所述分路器具有另一个分路器输出端(LTO),所述另一个分路器输出端具有大致等于所述RF信号源的特征阻抗的输出阻抗;以及将所述另一个分路器输出端连接至所述设备的RF输出端的装置。
4.一种双模式模块,其被用于如权利要求1至3之一所述的设备,其特征在于所述模块具有第一工作模式和第二工作模式,所述第二工作模式中的RF输入阻抗(D,X)远大于所述第一工作模式中的RF输入阻抗(D,V),并且所述第一工作模式中的RF输出阻抗(U)远小于所述第二工作模式中的RF输入阻抗(D,X)。
5.如权利要求4所述的双模式模块,其特征在于具有RF分路器(S)和RF信号通道(Q),其中RF分路器(S)具有分路器输入端(V)并且至少具有第一分路器输出端(U)和第二分路器输出端(P,E,LTO),所述RF分路器在所述模块的第一工作模式中工作,并且RF信号通道(Q)在所述第二工作模式中工作,所述RF信号通道(Q)具有用于在其第一工作模式中连接到双模式模块的所述第一分路器输出端(U)的输入端(X),和用于输出RF信号至调谐器的输出端(Y)。
6.如权利要求5所述的双模式模块,其特征在于模式输出开关(W),所述模式输出开关(W)被布置用于在所述模块的所述工作模式中将分路器输出端(U,P)连接至公共输出端(E),并且用于在所述模块的第二工作模式中将所述RF信号通道(Q)的输出端(Y)连接至所述公共输出端(E)。
7.如权利要求5或6所述的双模式模块,其特征在于模式输入开关(F),所述模式输入开关(F)被布置用于在所述模块的第一工作模式中将分路器输入端(V)连接至公共输入端(D),并且用于在所述模块的第二工作模式中将RF信号通道(Q)的输入端(X)连接至所述公共输入端(D)。
8.如权利要求6所述的双模式模块,其特征在于包括调谐器(T,B+T’),所述调谐器(T,B+T’)具有连接至所述公共输出端(E)的调谐器输入端(I)。
9.如权利要求5所述的双模式模块,其特征在于具有连接在所述RF信号通道(Q)内的缓冲级(B)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20080813 |
|
C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |