CN101454985A - 天线输入调谐电路 - Google Patents

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CN101454985A CNA2007800200468A CN200780020046A CN101454985A CN 101454985 A CN101454985 A CN 101454985A CN A2007800200468 A CNA2007800200468 A CN A2007800200468A CN 200780020046 A CN200780020046 A CN 200780020046A CN 101454985 A CN101454985 A CN 101454985A
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Abstract

本发明涉及的天线输入调谐电路设有可变调谐滤波器(11)以及与可变调谐滤波器(11)构成相同振荡电路(12)，上述可变调谐滤波器(11)通过切换开关，选择某个电阻元件，使得调谐频率(fF)可变，在频率计数器(13)监测振荡电路(12)的振荡频率(fL)，通过控制电路(14)预先设定希望接收频率(fr)，根据各自的频率计数值比较所述振荡频率(fL)和希望接收频率(fr)，通过变更振荡电路(12)的振荡频率(fL)，与此同时，也变更可变调谐滤波器(11)的调谐频率(fF)，使得两者的频率在误差容许范围内一致，不使用难以IC化的变容二极管等，能调整使得可变调谐滤波器(11)的调谐频率(fF)与希望接收频率(fr)一致。

Description

天线输入调谐电路
技术领域
本发明涉及一种天线输入调谐电路，尤其，适合用于实行以天线接收广播电波而得到的高频信号的频率选择的天线输入调谐电路。
背景技术
通常，无线电接收器如图1那样构成。即，用天线101接收广播电波，得到微弱的高频信号(RF信号)，该高频信号在高频放大电路102放大后，为了改善噪声指数及干扰特性，在天线输入调谐电路103选择频率。天线输入调谐电路103的输出信号在混频(mixer)电路105与从局部振荡电路104产生的局部振荡信号混合，频率变换为中频信号(IF信号)。
在从混频电路105输出的中频信号中，也包含希望频带以外的信号成份，因此，混频电路105的输出信号供给IF滤波器106，仅仅取出希望频带的中频信号。该中频信号在中频放大电路107被放大。接着，被放大的中频信号在检波电路108被检波，解调为音频信号，通过音频放大电路109供给扬声器110。
在上述那样的构成中，中频是固定值，接收频率通过改变局部振荡频率值决定。因此，天线输入调谐电路103的调谐频率和局部振荡电路104的调谐频率(局部振荡频率)之差成为中频。即，若将天线输入调谐电路103的调谐频率设为fr，中频信号设为fi，局部振荡电路104的局部振荡频率设为fo，则超外差式场合，不管调谐频率fr或局部振荡频率fo，通常，下式必须成立：fr＝fo—fi。
一般，调谐电路由使得线圈和电容并联(或串联)组合的谐振电路构成。在该调谐电路中，作为改变调谐频率的调谐方式，有使用可变电容器等的模拟方式，以及使用变容二极管等的数字方式(参照例如专利文献1—3)。
专利文献1：特开平9—98102号公报
专利文献2：特开平9—102752号公报
专利文献3：特开平9—181571号公报
在模拟方式中，通过拧转调谐捏手，使得天线输入调谐电路103的调谐频率和局部振荡电路104的局部振荡频率连续变化，选择希望的接收频率。在该模拟方式中，也提供使用MOSFET—C滤波器构成的调谐电路。MOSFET—C滤波器是将作为电阻使用的MOSFET和电容器组合构成的滤波器，通过使得MOSFET的栅—源电压Vgs变化，变更滤波器特性，能使得调谐频率为可变。
但是，以MOSFET—C滤波器构成调谐电路场合，不能超过栅—源电压Vgs的变化量变更调谐频率，因此，动态范围变小。另外，MOSFET的导通电阻因制造工艺引起的特性偏差大，难以正确调整调谐频率。此外，还存在从MOSFET本身发出噪声的问题。
另一方面，在数字方式中，将局部振荡电路104作为锁相环(PhaseLocked Loop，以下简记为“PLL”)的结构，通过控制包含在PLL中的可变分频器的分频比，变更供给包含在PLL中的电压控制振荡器(VCO)的控制电压。通过该控制电压，离散地变更天线输入调谐电路103的调谐频率和局部振荡电路104的局部振荡频率，选择希望的接收频率。从例如微型机给与可变分频器的分频比。
数字方式场合，通过预先将多个分频比与例如多个按钮对应预置在存储器中，仅仅按压某个按钮，能选择所希望的接收频率的广播。即，不需要如模拟方式那样的通过调谐捏手进行微调整，因此，具有使用方便的特征。另外，动态范围问题，因制造工艺引起的特性偏差问题，噪声问题也都比模拟方式少。因此，最近的无线电接收器大多采用数字调谐方式。
但是，当将以数字调谐方式构成的无线电接收器IC化场合，构成天线输入调谐电路103及局部振荡电路104的VCO的变容二极管及线圈等不能IC化，不得不作为IC的外置零件。这样，以往的数字方式的无线电接收器当将其IC化时，存在外置零件数变多、成本贵的问题。
发明内容
本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于，当将采用数字调谐方式的天线输入调谐电路IC化场合，能减少外置零件数。
另外，本发明的目的还在于，能抑制因制造工艺引起的特性偏差及噪声发生，能更正确地调整调谐频率。
为了解决上述课题，本发明的天线输入调谐电路包括：
可变调谐滤波器，使用多个电阻元件构成RC有源滤波器，同时，通过切换开关选择某个电阻元件，决定调谐频率；
振荡电路，与上述可变调谐滤波器构成相同；
频率计数器，对振荡电路的振荡频率进行计数；以及
开关切换电路，比较与希望接收频率相应的目标计数值和频率计数器的计数值，根据该比较结果，控制开关切换。
在本发明的另一实施形态中，将可变调谐滤波器和振荡电路配置在半导体芯片内的附近。在该场合中，较好的是，频率计数器对振荡电路的振荡频率加上所设定量的偏移，实行计数动作。
按照上述构成的本发明，根据计数值数字比较用频率计数器监测的振荡电路的振荡频率和预先设定的希望接收频率，通过切换开关，使得振荡电路的振荡频率可变，与此同时，通过切换开关，使得可变调谐滤波器的调谐频率可变，使得两者频率一致(也容许所设定的误差范围)。可变调谐滤波器和振荡电路形成在相同半导体芯片上，因此，两者的特性偏差产生在相同方向。因此，通过监测振荡电路的振荡频率，调整调谐频率，若可变调谐滤波器一方也同样调整调谐频率，则能减小与希望接收频率的偏移。
上述振荡电路和可变调谐滤波器具有相同构成，都由RC有源滤波器构成，不使用难以IC化的可变电容器及变容二极管。由此，能减少外置零件数，能使得天线输入调谐电路及使用其的无线电接收器的IC化容易。另外，按照本发明，也不使用MOSFET—C滤波器，因此，也能改善动态范围、因制造工艺引起的特性偏差、FET噪声问题。
另外，按照本发明的另一特征，将可变调谐滤波器和振荡电路配置在附近，因此，能使得可变调谐滤波器和振荡电路之间的因制造工艺引起的特性偏差更小。由此，能减小通过监测振荡电路的振荡频率得到调整的调谐频率和希望接收频率的偏移，能更正确地控制天线输入调谐电路的调谐频率。
另外，按照本发明的另一特征，通过对振荡电路的振荡频率加上所设定量的偏移，进行计数动作，能使得振荡电路的振荡频率和可变调谐滤波器的调谐频率具有差。在将具有相同构成的可变调谐滤波器和振荡电路配置在附近场合，若振荡电路的振荡频率和可变调谐滤波器的调谐频率相同，则在振荡电路振荡的信号绕入可变调谐滤波器，给与噪声。与此相反，通过使得振荡电路的振荡频率和可变调谐滤波器的调谐频率具有差，能抑制噪声发生。
附图说明
图1表示一般无线电接收器的结构。
图2表示适用本实施形态的天线输入调谐电路的无线电接收器的构成例。
图3表示本实施形态的天线输入调谐电路的构成例。
图4表示本实施形态的可变调谐滤波器的构成例。
具体实施方式
下面，基于附图说明本发明的一实施形态。图2表示适用本实施形态的天线输入调谐电路的无线电接收器的构成例。在该图2中，对于具有与图1所示构成要素相同功能的构成要素标以相同符号。图2所示的各构成要素(除天线101，音频放大电路109，扬声器110之外)通过例如CMOS(互补金属氧化物半导体)处理集成在一个半导体芯片上。
在图2中，用天线101接收广播电波，得到微弱的高频信号(RF信号)，该高频信号在高频放大电路102放大后，为了改善噪声指数及干扰特性，在本实施形态的天线输入调谐电路3选择频率。天线输入调谐电路3的输出信号在混频电路105与从局部振荡电路104产生的局部振荡信号混合，频率变换为中频信号(IF信号)。
在从混频电路105输出的中频信号中，也包含希望频带以外的信号成份，因此，混频电路105的输出信号供给IF滤波器106，仅仅取出希望频带的中频信号。该中频信号在中频放大电路107被放大。接着，被放大的中频信号在检波电路108被检波，解调为音频信号，通过音频放大电路109供给扬声器110。
图3表示本实施形态的天线输入调谐电路3的构成例。如图3所示，本实施形态的天线输入调谐电路3设有可变调谐滤波器11，振荡电路12，频率计数器13，控制电路14，以及开关切换电路15而构成。
可变调谐滤波器11包括电容器，多个电阻元件，以及用于从所述多个电阻元件中选择某个的开关。并且，根据通过开关从多个电阻元件中选择的电阻元件的电阻值以及电容器的电容值，决定调谐频率fF。
振荡电路12也与可变调谐滤波器11具有相同构成，根据通过开关从多个电阻元件中选择的电阻元件的电阻值以及电容器的电容值，决定振荡频率fL。所述可变调谐滤波器11及振荡电路12配置在半导体芯片内的附近。
频率计数器13对振荡电路12的振荡频率fL进行计数，将该计数值Cout输出到开关切换电路15。该频率计数器13对振荡电路12的振荡频率fL加上所设定量的频率偏移foff，进行计数动作。即，若将与振荡电路12的振荡频率fL相应的计数值设为CL，与频率偏移foff相应的计数值设为Coff，则从频率计数器13输出的计数值成为：Cout＝CL+Coff。
控制电路14设定与用户选择的希望接收电波频率fr(应设定在可变调谐滤波器11的调谐频率fF的频率)相应的目标计数值。对该目标计数值设定所设定量的误差容许范围。即，将容许误差设为±Δ场合，控制电路14设定与上限频率fr+Δ相当的目标上限计数值Cmax，以及与下限频率fr—Δ相当的目标下限计数值Cmin。该控制电路14由例如微型机或数字信号处理器(DigitalSignal Processor，以下简记为“DSP”)构成。
开关切换电路15对由频率计数器13计数的计数值Cout和由控制电路14设定的目标计数值Cmax，Cmin进行比较，根据该比较结果，控制可变调谐滤波器11及振荡电路12的开关。关于该开关的具体控制方法，参照图4在后面说明。
图4表示本实施形态的可变调谐滤波器11的构成例。如图4所示，本实施形态的可变调谐滤波器11是使用二个运算放大器OA1，OA2构成的二级放大器型滤波电路(Dual-Amplifier Bandpass Filter，以下简记为“DABP”)，能增大Q值。在本实施形态中，以多个电阻元件构成作为该DABP构成要素的电阻，能通过开关切换其连接状态。
即，如图4所示，电阻R1构成为串联连接N个(N为大于或等于2的整数)电阻元件R11，R12，……R1N。电阻元件R11，R12，……R1N的电阻值可以相同，也可以不同。同样，电阻R2构成为串联连接N个电阻元件R21，R22，……R2N。电阻元件R21，R22，……R2N的电阻值可以相同，也可以不同。
电阻R3构成为串联连接N个电阻元件R31，R32，……R3N。电阻元件R31，R32，……R3N的电阻值可以相同，也可以不同。但是，设为R21＝R31，R22＝R32，……R2N＝R3N。
S11，S12，……S1N-1是用于从N个电阻元件R11，R12，……R1N中选择某个的(N—1)个开关，S21，S22，……S2N-1是用于从N个电阻元件R21，R22，……R2N中选择某个的(N—1)个开关。另外，S31，S32，……S3N-1是用于从N个电阻元件R31，R32，……R3N中选择某个的(N—1)个开关。
多个电阻元件R11～R1N和多个开关S11～S1N-1梯状(ladder)连接，通过接通某一个开关，选择串联连接的电阻元件。例如，若接通第一个开关S11，则第一个电阻元件R11短路，成为第二个及以后的电阻元件R12，……R1N串联连接。
同样，多个电阻元件R21～R2N和多个开关S21～S2N-1梯状连接，通过接通某一个开关，选择串联连接的电阻元件。例如，若接通第一个开关S21，则第一个电阻元件R21短路，成为第二个及以后的电阻元件R22，……R2N串联连接。
同样，多个电阻元件R31～R3N和多个开关S31～S3N-1梯状连接，通过接通某一个开关，选择串联连接的电阻元件。例如，若接通第一个开关S31，则第一个电阻元件R31短路，成为第二个及以后的电阻元件R32，……R3N串联连接。
在此，电阻R2的多个开关S21～S2N-1以及电阻R3的多个开关S31～S3N-1之中，第i个(i＝1～N—1)的开关之间同步接通。即，使得电阻R2，R3的电阻值通常相等。另一方面，关于电阻R1的多个开关S11～S1N-1，在与电阻R2的开关S21～S2N-1以及电阻R3的开关S31～S3N-1的关系上，并不一定需要第i个(i＝1～N—1)的开关之间同步接通。
在这样构成的可变调谐滤波器11中，通过使得某一组开关S1j，S2i，S3i(可以i≠j，也可以i＝j)接通，能将与运算放大器OA1，OA2连接的电阻R1，R2，R3的电阻值设为可变。
电阻R1用于调整Q值，电阻R2，R3用于调整调谐频率。可变调谐滤波器11的Q值根据合成电阻值及电容器C1的电容值决定，所述合成电阻值与通过开关S11～S1N-1从多个电阻元件R11～R1N中选择的电阻元件的串联连接有关。另外，可变调谐滤波器11的调谐频率根据合成电阻值及电容器C2的电容值决定，所述合成电阻值与通过开关S21～S2N-1，S31～S3N-1从多个电阻元件R21～R2N，R31～R3N中选择的电阻元件的串联连接有关。
开关S11～S1N-1，开关S21～S2N-1，S31～S3N-1的控制通过上述开关切换电路15实行。即，开关切换电路15根据由频率计数器13计数的计数值Cout和由控制电路14设定的目标计数值Cmax，Cmin的比较结果，控制使得开关S11～S1N-1，开关S21～S2N-1，S31～S3N-1中某个接通。
如上所述，振荡电路12也与可变调谐滤波器11具有相同构成，如图4那样构成。但是，考虑到相对振荡电路12的振荡频率fL加上所设定量的频率偏移foff，电阻R1，R2，R3的电阻值和电容器C1，C2的电容值设定为与可变调谐滤波器11不同的值。
构成振荡电路12的开关S11～S1N-1，S21～S2N-1，S31～S3N-1也根据由频率计数器13计数的计数值Cout和由控制电路14设定的目标计数值Cmax，Cmin的比较结果，通过开关切换电路15控制使得某个接通。此时，构成可变调谐滤波器11的开关S11～S1N-1，S21～S2N-1，S31～S3N-1和构成振荡电路12的开关S11～S1N-1，S21～S2N-1，S31～S3N-1对应符号相互之间成为同步接通。
在此，当检测到计数值成为Cout>Cmax场合，为了降低频率计数器13的计数值Cout，开关切换电路15切换开关S21～S2N-1，S31～S3N-1，使得电阻R2，R3的电阻值变大。另一方面，当检测到计数值成为Cout<Cmin场合，为了提高频率计数器13的计数值Cout，开关切换电路15切换开关S21～S2N-1，S31～S3N-1，使得电阻R2，R3的电阻值变小。
并且，在检测到计数值成为Cmin≤Cout≤Cmax时刻，开关切换电路15停止S21～S2N-1，S31～S3N-1的切换动作。此时，可变调谐滤波器11的调谐频率fF与希望接收频率fr大致相等(fF≈fr)。若增大电阻R2，R3的分辨能力，同时，尽可能减小频率的容许误差±Δ，能使得可变调谐滤波器11的调谐频率fF无限接近希望接收频率fr。
如上面详细说明那样，在本实施形态中，由设有多个电阻元件的RC有源滤波器构成可变调谐滤波器11，通过切换开关选择某个电阻元件，使得调谐频率fF可变。另外，设有与可变调谐滤波器11相同构成的振荡电路12，通过切换开关选择某个电阻元件，使得振荡频率fL可变。并且，对振荡电路12的振荡频率fL的计数值Cout和与希望接收频率fr相应的目标计数值Cmax，Cmin进行比较，根据该比较结果，控制可变调谐滤波器11及振荡电路12的开关。
即，在本实施形态的天线输入调谐电路3中，由各自的频率计数值比较在频率计数器13监测的振荡电路12的振荡频率fL和通过控制电路14预先设定的希望接收频率fr。并且，通过切换开关使得振荡电路12的振荡频率fL可变，同时通过切换开关也使得可变调谐滤波器11的调谐频率fF可变，使得两者频率在容许误差范围内一致。
由此，不使用难以IC化的可变电容器及变容二极管，能调整使得可变调谐滤波器11的调谐频率fF与希望接收频率fr一致。因此，能减少IC的外置零件数，能使得可变调谐滤波器11以及使用其的无线电接收器的IC化容易。另外，按照本实施形态，也不使用MOSFET—C滤波器，因此，也能抑制动态范围变小、因制造工艺引起的特性偏差变大、从MOSFET发出噪声等不良状态。
此外，在本实施形态的天线输入调谐电路3中，将可变调谐滤波器11和振荡电路12配置在半导体芯片内的附近。由此，能减小因可变调谐滤波器11和振荡电路12之间的制造工艺引起的特性偏差。因此，通过监测振荡电路12的振荡频率fL调整可变调谐滤波器11的调谐频率fF，能抑制可变调谐滤波器11的调谐频率fF和希望接收频率fr因制造工艺偏差产生偏移引起的不良状况，能更正确地控制天线输入调谐电路3的调谐频率。
另外，在本实施形态的天线输入调谐电路3中，在频率计数器13中，相对振荡电路12的振荡频率fL，加上所设定量的频率偏移foff，进行计数动作。由此，能使得可变调谐滤波器11的调谐频率fF和振荡电路12的振荡频率fL具有频率偏移foff的差(fF≠fL)。因此，能避免在振荡电路12振荡的信号绕入到可变调谐滤波器11引起的不良状况，抑制发生噪声。
在上述实施形态中，通过从多个电阻元件R11～R1N，R21～R2N，R31～R3N中选择某个，使得电阻值可变，由此，调整可变调谐滤波器11及振荡电路12的调谐频率及Q值，以此为例进行说明，但本发明并不局限于此。例如，也可以分别以多个电容元件构成电容器C1，C2，通过开关从其中选择某个，使得电容值可变，由此，调整可变调谐滤波器11和振荡电路12的调谐频率及Q值。
另外，在上述实施形态中，例举二级放大器型的带通滤波器(DABP)作为可变调谐滤波器11及振荡电路12的构成，进行说明，但本发明并不局限于此。例如，也可以在sallen-key型，多重反馈型，状态变量型，biquad型，差动输入型，或其他带通滤波器中，以多个电阻元件构成作为其构成要素的电阻，通过开关能选择某个，或者以多个电容元件构成电容器，能通过开关选择某个。
另外，在上述实施形态中，以多个电阻元件R11～R1N构成电阻R1，通过开关S11～S1N-1从其中选择某个，同时，以多个电阻元件R21～R2N，R31～R3N构成电阻R2，R3，通过开关S21～S2N-1，S31～S3N-1从其中选择某个，但是，不一定以多个电阻元件构成电阻R1，R2，R3全部。例如，用于调整Q值的电阻R1可以设为固定值。
另外，在上述实施形态中，说明了将天线输入调谐电路3适用于无线电接收器的例子，其可以是AM无线电接收器，或是FM无线电接收器。此外，根据本实施形态的天线输入调谐电路3的适用例子并不局限于无线电接收器。对例如电视广播接收器等那样、需要从各种各样频率电波中选出希望频率电波的电子设备也能适用。
另外，在上述实施形态中，说明了控制电路14设定目标上限计数值Cmax及目标下限计数值Cmin的例子，但本发明并不局限于此。例如，也可以预先将与各接收频率fr相对应的目标上限计数值Cmax及目标下限计数值Cmin保存在开关切换电路15中。这种场合，不需要控制电路14。
此外，上述实施例仅仅示出任意的实施本发明的具体化的一个示例，而非据此来对本发明的技术上的范围进行限定性的解释。即，本发明不脱离其精神或其主要特征，能够以各种各样的形式来实施。
下面说明在产业上的实用性。
本发明可用于天线输入调谐电路，天线接收各种各样频率的广播电波，得到高频信号，所述天线输入调谐电路通过对所述高频信号进行频率选择，选出希望频率的信号。

Claims (4)

1.一种天线输入调谐电路，其特征在于：
该天线输入调谐电路包括：
可变调谐滤波器，设有多个电阻元件以及用于从上述多个电阻元件中选择某个的开关，根据通过上述开关从上述多个电阻元件中选择的电阻元件的电阻值以及电容器的电容值决定调谐频率；
振荡电路，与上述可变调谐滤波器构成相同；
频率计数器，对上述振荡电路的振荡频率进行计数；以及
开关切换电路，比较由上述频率计数器计数而得的计数值和与希望接收频率相应的目标计数值，根据该比较结果，控制上述开关；
其中，上述可变调谐滤波器，上述振荡电路，上述频率计数器以及上述开关切换电路集成化在同一个半导体芯片内。
2.按照权利要求1所述的天线输入调谐电路，其特征在于：
将上述可变调谐滤波器和上述振荡电路配置在上述半导体芯片内的附近。
3.按照权利要求2所述的天线输入调谐电路，其特征在于：
上述频率计数器对上述振荡电路的振荡频率加上所设定量的偏移，实行计数动作。
4.一种天线输入调谐电路，其特征在于：
该天线输入调谐电路包括：
可变调谐滤波器，设有多个电容元件以及用于从上述多个电容元件中选择某个的开关，根据通过上述开关从上述多个电容元件中选择的电容元件的电容值以及电阻元件的电阻值决定调谐频率；
振荡电路，与上述可变调谐滤波器构成相同；
频率计数器，对上述振荡电路的振荡频率进行计数；以及
开关切换电路，比较由上述频率计数器计数而得的计数值和与希望接收频率相应的目标计数值，根据该比较结果，控制上述开关；
其中，上述可变调谐滤波器，上述振荡电路，上述频率计数器以及上述开关切换电路集成化在同一个半导体芯片内。
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