CN101383619A - 调谐器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种调谐器，用于允许独立接收来自多信道射频输入信号的多个信道。上转换器型的第一模拟转换器将射频带块转换到中频带。几个第二模拟频率转换器(诸如正交ZIF下转换器)是独立可控的，用于从在第一转换器的输出的中频带中独立地选择用于接收的各个信道。每个第二转换器将各自选择的信道转换到期望的中频。在第一转换器和第二转换器之间设置电压驱动的接口。

Description

调谐器
本申请是2006年2月10日递交的、名称为“调谐器”的发明专利申请No.200610004774.7的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种调谐器。这样的调谐器可以被使用在例如数字线缆接收系统或地面系统(诸如机顶盒)中。
背景技术
例如在数字线缆机顶盒中，期望提供对多信道接收的支持。这样的支持可能需要提供例如PVR个人视频记录器画中画或者来自公共接收器终端的多个独立的“访问”装置。每个接收信道需要一个射频调谐器，该调谐器的功能是从射频带中接收并选择期望的信道并且将选择的信道转换到期望的中频来提供给数字解调器。
已知的调谐器(诸如电视调谐器)通常是单转换或双转换型。这两种类型都众所周知，将不会进一步描述。
附图的图1示出用于每次从线缆分布网络接收单信道的典型的单调谐器设置。该设置包括连接到线缆馈电的射频输入1。输入1经由双工器2被连接到传统型的调谐器3。双工器2是传统型的并且包括滤波器设置，该滤波器设置用于将通常在55至860MHz的频率范围内的下行信道从线缆馈电传递到调谐器3，并且用于将通常在5至45MHz的频率范围内的上行信道从本机接收器发射器传递到线缆馈电。双工器2还提供调谐器3和接收器发射器(未显示)之间的隔离。
为了提供两个信道的独立接收，传统上需要两个独立可控的调谐器。然而，不可简单地将两个这样的调谐器并行地连接到线缆馈电，从而必须提供一种接口功能，一个适合的设置在附图的图2中示出。
图2中显示的设置与图1中显示的设置的不同在于一个功率分配器4被布置在双工器2和两个调谐器3A和3B之间。功率分配器4将独立的输出提供给调谐器3A和3B，调谐器3A和3B独立于彼此运行以提供同时独立地选择两个接收信道。
这样的设置有这样的缺点，功率分配器4可能降低该设置的信噪加互调(S/N+I)的性能或者可能对调谐器3A和3B提出更严格的性能需求。这是因为以功率分配器4的形式存在另一有源级，所述功率分配器4对该设置的噪声和互调也有影响。具体地说，在这样的“分级的”系统中，所有级都对系统的噪声和互调有影响。第一级的增益(在此情况下为功率分配器4)通常被最大化，以最小化来自后面的级(在此情况下为调谐器3A和3B)的噪声作用。然而，这增加了提供给每个调谐器的信号电平，并可能因此降低调谐器的互调性能。相反，如果较低的第一级增益被使用以引起更少的互调，则后面级的噪声作用被增加并因此降低系统的噪声性能。
在这样的双信道系统中，功率分配器4中的功率放大器需要提供足够的增益以允许功率分配功能，并且需要提供对后面的调谐器的噪声保护。功率分配器4的每个输出的功率损耗至少为3dB(假定在低损耗(loss-less)功率分配功能的情况下)。为了最小化噪声作用，典型的增益接近3至5dB。如果提供了高增益，则除非调谐器3A和3B的功率消耗被增加以容纳更高的输入信号电平，否则来自这些调谐器的互调作用增加。
如果可独立接收的信道的数量增加，则功率分配器4中的功率损耗也增加，并且为了对其补偿，功率放大器增益必须被增加以保持期望的增益通过功率分配器4和连接至其的调谐器。然而，当在典型应用的供电电压和功率限制内增益被增加时，在功率放大器内越来越难以保持可接收的互调性能，这因而对系统的互调起作用。例如，如果调谐器的数量从两个增加到四个，那么在功率放大器输出的电压摆动将会翻倍。例如因为相对大的信号收集器的寄生非线性，所以所述增加的电压摆动可导致增加的互调。此外，可能在功率放大器中存在不足的净空(headroom)来提供足够大的电压摆动，因此将需要例如更高的供电电压和更高的功率消耗。
增加功率放大器增益还可影响其它方面的性能，诸如横跨由功率分配器4处理的频率范围的增益的平稳度的一致性。此效果可导致经受了更低增益的信道的互调电平的增加，并还可降低这样的信道的噪声系数。
尽管可提供功率分配的几个级来增加可被接收的信道的数量，但是这样的设置没有克服所述问题。例如，在一个功率分配级之后跟着另两个功率分配级的情况下，因为将有三个对噪声和互调起作用的级，所以在实现所要求的总体S/(N+I)性能中存在问题。
US 2004/0218700公开了一种数字多信道解调器设置。模拟下转换器将多个射频信道转换到低频带，以使下转换的信号可被可用的模数转换器转换到数字域。数字信号被提供给数字信道解复用器，该解复用器使得所述信道可用于进一步处理。选择器选择将接收哪些信道并将这些信道提供给数字解调器。
尽管这样的设置允许同时接收几个信道，但是它具有各种缺点。例如，当模数转换器的采样率大于被采样的频率时，可提供给模数转换器的最高频率必需小于转换器的采样率的一半。这将可被处理的频带典型地限制为远小于多信道线缆或广播频带。仅仅在频带的下转换部分内的信道可被同时接收。因为不可同时接收在频率上相隔了大于转换器采样率的一半的信道，因此同时接收的信道的选择被限制。
发明内容
根据本发明，提供一种调谐器，包括：输入，用于接收射频带中的多信道输入信号；第一模拟频率转换器，用于将射频带转换到中频带；多个第二模拟频率转换器，用于相互独立地选择中频带中的各自信道，每个所述第二模拟频率转换器被设置将各自选择的信道转换到中频。
调谐器可以包括在第一模拟频率转换器和第二模拟频率转换器之间的电压驱动接口。
第一模拟频率转换器可以是上转换器。
中频带可以具有比射频带的频率上限更高的频率下限。
第二模拟频率转换器可以被设置将各自选择的信道转换到相同的中频。
第二模拟频率转换器中的至少一个可以是下转换器。所有的第二模拟频率转换器可以是下转换器。第二模拟频率转换器中的至少一个可以是零中频转换器和近零中频转换器之一。第二模拟频率转换器中的至少一个可以是正交转换器。
第二模拟频率转换器中的至少一个可以包括图像抑制混频器。
调谐器可以包括在输入和第一模拟频率转换器之间的第一固定带限滤波器。
调谐器可以包括在第一模拟频率转换器和第二模拟频率转换器之间的第二固定带限滤波器。
调谐器可以包括在每个第二模拟频率转换器和第一模拟频率转换器之间的各个滤波器。各个滤波器中的每一个可以被设置跟踪相应的一个第二模拟频率转换器的本机振荡器的频率。各个滤波器中的每一个可以与相应的第二模拟频率转换器的本机振荡器的谐振器基本相同。
第一模拟频率转换器可以被设置执行固定的频率转换。或者，为了避免来自乱真产物的干扰，第一模拟频率转换器可以被设置执行可变的频率转换。
附图说明
图1是已知的线缆接收设置的示意框图；
图2是已知的两信道线缆接收设置的示意框图；
图3是包括构成本发明实施例的调谐器的接收设置的示意框图；
图4是图3中显示的调谐器的上转换器的框图；
图5是图3中显示的调谐器的每个下转换器的框图。
具体实施方式
在图3中显示的设置意图与用于提供多个数字电视和/或无线电和/或数据信道的线缆分布系统一起使用。然而，这样的设置还适合于其它应用，诸如地面或卫星接收。这样的设置非常适合于“上集成(upintegration)”并可被容易地实现在主板上。
该设置包括如前文所述的输入1和双工器2。双工器2的输出被连接到调谐器10的输入，双工器2用于同时并独立地接收来自从线缆馈电提供给输入1的多信道射频信号中的N个信道。
调谐器10包括模拟块上转换器11，其输入被连接到双工器2的输出。上转换器11执行将输入信号转换到更高的中频带。上转换是这样的方式，即，转换后的最低频信道的频率高于转换前的最高频信道的频率。上转换器11可执行固定的上转换，以使整个输入频带在频率上被移动到固定的更高的中频带。然而，可能在例如上转换器11中和下文中描述的其它转换器中的本机振荡器之间发生相互作用，例如由于谐波的混合，导致调谐器输出频带内的乱真混合产物(spuriousmixing products)。因此，当选择期望的信道时，上转换器11可执行可变上转换，随后的下转换器可被适当地调整，以避免由于这样的乱真混合产物而引起的干扰。
上转换器11的输出被提供给N个模拟正交零中频(ZIF)下转换器(诸如12和13)的并行的输入。在本实施例中下转换器都作为零中频(ZIF)型被示出，但是其它类型或混合类型可被使用。例如，至少一个下转换器可以为近零中频(NZIF)型。取决于特定应用的需要，低IF和传统IF下转换器也可被使用。此外下转换器可包括图像抑制混频器。
每个下转换器独立于其它下转换器可控，以允许同时独立地选择用于接收的N个信道。每个下转换器将基带同相(I)和正交(Q)输出信号提供给例如各个解调器(未显示)。块上转换器11将电压驱动的输出接口提供给下转换器12、13。
上转换器11在图4中被更详细地显示，并且包括连接到射频(RF)输入14的输入带限滤波器15。滤波器15为固定型或不可调谐型，并被设置使用于接收的整个期望频带通过，同时使带外信号能量衰减。滤波器15的输出被提供给低噪声放大器(LNA)16，LNA 16的输出被提供给自动增益控制(AGC)电路17。电路17的输出被应用于混频器18的第一输入，混频器18的第二输入被连接到本机振荡器(LO)19的输出。本机振荡器19可以是基频实现或谐波实现并且由锁相环(PLL)频率合成器20控制。如前所述，合成器可控制振荡器19的频率为固定或者可使该频率变化以避免来自乱真混合产物的干扰。
混频器18在中频范围内的输出被提供给带限滤波器21。滤波器21例如可以是固定型或不可变型，并被设置使中频通过，但使带外信号能量(诸如来自混频器18的不想要的混合产物)衰减。在另一实施例中，滤波器21可被省略。
下转换器12在图5中被更详细地显示，并包括RF输入22，用于从上转换器11接收中频范围中的信道。中频信号被持续地或阶梯式地提供给可以是固定型或者可以是可变型的带限滤波器23，以便跟踪选择的信道的频率。该滤波器的输出被提供给LNA 24，LNA24的输出被提供给AGC电路25。在另一实施例中，滤波器23和/或AGC电路25可被省略。
电路25的输出被应用于正交混频器26，正交混频器26包括用于提供所述混频器的I和Q ZIF输出信号的单独的混频器27和28。混频器27和28从正交产生器29接收正交整流信号。产生器29从振荡器30接收本机振荡器信号，振荡器30由合成器31控制。
因为下转换器是零中频型，整流信号的频率等于在中频范围内选择的信道的信道中心频率。控制合成器31以允许选择在输入22出现的任何期望的信道。本机振荡器30可包括谐振器，其实质上与滤波器23相同，这允许提供一种免校准设置。例如，在调谐器由单片集成电路实现的情况下，就谐振或中心频率而言，滤波器23和振荡器30的谐振器可被相对准确地匹配，从而不需要在制造期间或之后的校准或者在使用期间的校准。可选但相似地，滤波器和振荡器可被实现为谐波相关分量值的分量以提供免校准设置。
混频器27和28的输出被提供给正交低通滤波器32的各个滤波器33和34。滤波器33和34的翻转频率可以相同，可以固定或者可以可变，以使滤波器性能适应接收信道的带宽。滤波器32的I和Q输出被提供给正交输出35和36，用于随后的解调和/或其它处理。
任意数量的下转换器(诸如12和13)可被连接到上转换器11的输出以提供用于同时接收的任意数量的可独立选择的信道。用于独立信道接收的信号分配在上转换器11和诸如12和13的下转换器之间的调谐器内被执行。转换器11和转换器12、13之间的接口是电压驱动的(与功率匹配相反)，这有助于最小化来自下转换器的噪声作用。具体地说，电压驱动没有导致任何功率损耗，而在功率匹配的接口中将出现功率损耗。假如转换器12、13的有效输入阻抗足够地高于转换器11的输出阻抗，则任意数量的下转换器可被连接到上转换器11而每个下转换器的输入电压没有显著减少。
频带转换到较高频率有效地去除或实质上减少二阶相关失真，这允许更多的增益被应用于下转换器的上行流，以最小化下转换器的噪声作用。尽管三阶失真实质上可能未被影响，但是一般更容易提供良好的三阶互调性能，从而令人满意的互调性能可被实现并且不被调谐器架构包括。
通过提供每个下转换器和上转换器之间的可变或跟踪滤波器23，提供给每个下转换器的混频器26的复合信号功率和信道数量可被减少。这允许三阶互调产生的减少并对谐波噪声作用有益处。

Claims (17)

1.一种调谐器，包括:输入，用于接收射频带中的多信道输入信号；第一模拟频率转换器，用于将所述射频带转换到中频带；多个第二模拟频率转换器，用于相互独立地选择所述中频带中的各自信道，每个所述第二模拟频率转换器被设置将各自选择的信道转换到中频。
2.如权利要求1所述的调谐器，包括在所述第一模拟频率转换器和所述第二模拟频率转换器之间的电压驱动接口。
3.如权利要求1所述的调谐器，其中，所述第一模拟频率转换器是上转换器。
4.如权利要求3所述的调谐器，其中，所述中频带具有的频率下限高于所述射频带的频率上限。
5.如权利要求1所述的调谐器，其中，所述第二模拟频率转换器被设置将所述各自选择的信道转换到相同的所述中频。
6.如权利要求1所述的调谐器，其中，所述第二模拟频率转换器中的至少一个是下转换器。
7.如权利要求6所述的调谐器，其中，所有所述第二模拟频率转换器是下转换器。
8.如权利要求6所述的调谐器，其中，所述第二模拟频率转换器中的至少一个是零中频转换器和近零中频转换器之一。
9.如权利要求6所述的调谐器，其中，所述第二模拟频率转换器中的至少一个是正交转换器。
10.如权利要求1所述的调谐器，其中，所述第二模拟频率转换器中的至少一个包括图像抑制混频器。
11.如权利要求1所述的调谐器，包括在所述输入和所述第一模拟频率转换器之间的固定带限滤波器。
12.如权利要求1所述的调谐器，包括在所述第一模拟频率转换器和所述第二模拟频率转换器之间的固定带限滤波器。
13.如权利要求1所述的调谐器，包括在每个所述第二模拟频率转换器和所述第一模拟频率转换器之间的各个滤波器。
14.如权利要求13所述的调谐器，其中，每个所述第二模拟频率转换器包括各自的本机振荡器，并且所述各个滤波器中的每一个被设置跟踪相应的本机振荡器的频率。
15.如权利要求14所述的调谐器，其中，每个所述本机振荡器包括谐振器，并且所述各个滤波器中的每一个与相应的本机振荡器的所述谐振器相同。
16.如权利要求1所述的调谐器，其中，所述第一模拟频率转换器被设置执行固定的频率转换。
17.如权利要求1所述的调谐器，其中，为了避免来自乱真产物的干扰，所述第一模拟频率转换器被设置执行可变的频率转换。
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