CN101615917B

CN101615917B - 频率调整装置及其调整方法

Info

Publication number: CN101615917B
Application number: CN 200810126784
Authority: CN
Inventors: 吴山宗
Original assignee: MStar Software R&D Shenzhen Ltd; MStar Semiconductor Inc Taiwan
Current assignee: MStar Software R&D Shenzhen Ltd; MStar Semiconductor Inc Taiwan
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2028-06-23
Also published as: CN101615917A

Abstract

本发明公开了一种频率调整装置及其调整方法，它们可用来补偿接收讯号的频率偏移，并有效确保系统的稳定性。它包含有第一频率调整单元、第二频率调整单元以及控制器。第一频率调整单元以第一讯号调整输入讯号的频率来使第一输出讯号的频率被调整至第一范围内，且当第一输出讯号的频率被调整至第一范围后，第一频率调整单元便暂停改变第一讯号；第二频率调整单元则以第二讯号调整第一输出讯号的频率来将第二输出讯号调整至第二范围。控制器依据第二讯号控制第一频率调整单元以及第二频率调整单元来调整第一讯号及第二讯号。

Description

频率调整装置及其调整方法

技术领域

本发明涉及一种频率调整装置及其调整方法，特别是指一种可有效补偿输入讯号的频率偏移的频率调整装置及其调整方法。

背景技术

一般通讯系统是将讯号载于高频载波上传送，并于接收端以混波器等电路将高频讯号降至基频处理。以卫星传播的数字视讯广播系统(DVB-S)为例，其接收端先以具有低噪声降频放大器(low noise block，LNB)之一天线接收器接收射频讯号并进行降频，再由一谐调器(tuner)将讯号放大及降频，以提供给后续解调器进行解调。然而，在实际使用上，低噪声降频放大器及谐调器并无法象理想的设计结果一样提供稳定的降频功能，低噪声降频放大器更容易受到周围环境的温度影响，以致于在接收端产生随温度及时间变动的频率偏移(frequency offset)。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种频率调整装置，它可用来补偿接收讯号的频率偏移，并有效确保系统的稳定性。另外，本发明还提供一种频率调整方法，它也可用来补偿接收讯号的频率偏移，并有效确保系统的稳定性。

为了解决以上技术问题，本发明提供了以下技术方案：

本发明的第一方面，提供了一种频率调整装置，所述频率调整装置包含：

第一频率调整单元，所述频率调整单元根据第一输出讯号的频率产生第一讯号，且以该第一讯号调整输入讯号的频率来产生所述第一输出讯号，以将所述第一输出讯号的频率调整至第一范围；当所述第一输出讯号的频率被调整至所述第一范围后，所述第一频率调整单元便暂停改变所述第一讯号；

第二频率调整单元，所述第二频率调整单元耦接于所述第一频率调整单元，其根据第二输出讯号的频率产生第二讯号，且以所述第二讯号调整所述第一输出讯号的频率来产生所述第二输出讯号，以将所述第二输出讯号的频率调整至第二范围；以及

控制器，所述控制器耦接于所述第一频率调整单元以及所述第二频率调整单元，其根据所述第二讯号控制所述第一频率调整单元以及所述第二频率调整单元来调整所述第一讯号及所述第二讯号。

本发明的第二方面提供了所述频率调整装置在数字视讯传播系统中的应用，所述频率调整装置用来补偿输入讯号的频率偏移。

本发明的第三方面提供了一种调整频率的方法，包含以下步骤：

根据第一输出讯号的频率产生第一讯号；

以第一讯号调整输入讯号的频率来产生第一输出讯号，以将第一输出讯号的频率调整至第一范围；当第一输出讯号的频率被调整至第一范围后，暂停改变第一讯号；

依据第二输出讯号的频率产生第二讯号；

以第二讯号调整第一输出讯号的频率来产生第二输出讯号，以将第二输出讯号调整至第二范围；以及

根据第二讯号来调整第一讯号及第二讯号。

根据本发明的第一个实施例，提了供一种频率调整装置，包含有第一频率调整单元、第二频率调整单元以及控制器。第一频率调整单元依据第一输出讯号的频率产生第一讯号，且以第一讯号调整输入讯号的频率来产生所述第一输出讯号，以将所述第一输出讯号的频率调整至第一范围，且当第一输出讯号的频率被调整至第一范围后，第一频率调整单元便暂停改变第一讯号；第二频率调整单元则耦接于第一频率调整单元，其依据第二输出讯号的频率产生第二讯号，且以第二讯号调整第一输出讯号的频率来产生所述第二输出讯号，将所述第二输出讯号调整至第二范围。控制器用来依据第二讯号控制第一频率调整单元以及第二频率调整单元，以调整第一讯号及第二讯号。

根据本发明的另一实施例，其提供一种调整频率的方法，包含有下列步骤：依据第一输出讯号的频率产生第一讯号、以第一讯号调整输入讯号的频率来产生第一输出讯号，将第一输出讯号的频率调整至第一范围，且当第一输出讯号的频率被调整至第一范围后，暂停改变第一讯号、依据第二输出讯号的频率产生第二讯号、以第二讯号调整第一输出讯号的频率来产生第二输出讯号，将第二输出讯号调整至第二范围，以及依据第二讯号来调整第一讯号及第二讯号。

现有技术中低噪声降频放大器更容易受到周围环境的温度影响，以致于在接收端产生随温度及时间变动的频率偏移，为了补偿该频率偏移，本发明提供了包含有第一频率调整单元、第二频率调整单元以及控制器的频率调整装置及其频率调整方法，它们可用来补偿接收讯号的频率偏移，并有效确保系统的稳定性。

附图说明

图1、本发明频率调整装置的一个实施例的示意图。

图2、图1所示的第二频率调整单元的性能范围、第一预定调整范围以及第二预定调整范围间关系的一实施例的示意图。

图3、显示图1所示的频率调整装置应用于一数字视讯传播系统的一实施例的示意图。

图4、本发明进行调整频率的一实施例的流程图。

主要组件符号说明：

100 频率调整装置 110、310 第一频率调整单元

120、320 第二频率调整单元 130、330 控制器

132 判断单元 134 控制单元

340 低噪声降频放大器 350 谐调器

360 时序回复器 370 滤波器

具体实施方式

参考图1，其为本发明频率调整装置的一个实施例的示意图。频率调整装置100系用来调整输入讯号Sin的频率，在应用中，当输入讯号Sin具有频率偏移时，其可用于补偿前述的频率偏移现象，校正输入讯号Sin的频率。频率调整装置100包含有第一频率调整单元110、第二频率调整单元120以及控制器130，其中第一频率调整单元110是依据第一输出讯号Out1的频率产生第一讯号S1，并以第一讯号S1调整输入讯号Sin的频率来产生第一输出讯号Out1，以将第一输出讯号Out1的频率调整至第一范围；接着，第二频率调整单元120则依据第二输出讯号Out2的频率产生第二讯号S2，且以第二讯号S2调整第一输出讯号Out1的频率来产生第二输出讯号Out2，以将第二输出讯号Out2的频率调整至第二范围。在本实施例中，第一频率调整单元110及第二频率调整单元120分别由将第一讯号S1及第二讯号S2乘上输入讯号Sin及第一输出讯号Out1来调整其频率。

第一频率调整单元110以及第二频率调整单元120可调整的频率范围不同，在一实施例中，第一频率调整单元110是用来对输入讯号Sin的频率进行粗调，而第二频率调整单元120系对输入讯号Sin的频率进行微调，故第一范围大于第二范围，而第一频率调整单元110的最小调整量亦大于第二频率调整单元120的最小调整量。

值得注意的是，为了维持系统稳定，避免引入噪声，当第一频率调整单元110侦测到第一输出讯号Out1的频率已调整至第一范围后，便暂停依据第一输出讯号Out1的频率产生第一讯号S1，在这种情况下，第一讯号S1的值是固定的，其所补偿的频率偏移量也是固定的。第二频率调整单元120则继续以第二讯号S2对第一输出讯号Out1的频率进行调整，以进一步补偿输入讯号Sin的频率偏移量；同时，控制器130中的判断单元132比较第二讯号S2与第一预定调整范围，当第二讯号S2超过该第一预定调整范围时，控制器130中的控制单元134即控制第一频率调整单元110以及第二频率调整单元120来调整第一讯号S1及第二讯号S2，以使第二讯号S2重新落入第一预定调整范围中。在该实施例中，控制单元134用于控制第一频率调整单元110以及第二频率调整单元120，直到第二讯号S2落入该第一预定调整范围中的第二预定调整范围为止。

图2为第二频率调整单元120的性能范围、第一预定调整范围以及第二预定调整范围间关系的一实施例的示意图。如图所示，第一预定调整范围(-η_H2～η_H1)略小于第二频率调整单元120的性能范围，在一实施例中，第二频率调整单元120的性能范围系为±200kHz，而第一预定调整范围选择±150kHz，因此，当判断单元132侦测到第二讯号S2的频率大于150kHz或小于-150kHz时，控制单元134便控制第一频率调整单元110以及第二频率调整单元120来调整第一讯号S1及第二讯号S2，直到第二讯号S2的频率被调整回第二预定调整范围(-η_L2～η_L1)之间，之后再由第二频率调整单元120继续对第一输出讯号Out1进行频率调整。这来，控制器130便可确保调整过程中第二频率调整单元120均可保持在其性能范围内，不会造成系统不稳定。另外，本发明不限定η_H2并必须等于η_H1，η_L2也不限定必须等于η_L1。

在另一实施例中，控制单元134控制第一频率调整单元110，将第一讯号S1的频率逐步地调大或调小第一特定值δ₁，同时控制第二频率调整单元120将第二讯号S2的频率相应地调小或调大第二特定值δ₂，其中调大或调小需依据第二讯号S2的频率的正负号而定：当第二讯号S2的频率系大于η_H1时，控制单元134系控制第一频率调整单元110将第一讯号S1的频率逐步地调大，同时控制第二频率调整单元120将第二讯号S2的频率相应地调小，直到第二讯号S2的频率落入第二预定调整范围为止；反之，当第二讯号S2的频率系小于-η_H2时，控制单元134控制第一频率调整单元110将第一讯号S1的频率逐步地调小，同时控制第二频率调整单元120将第二讯号S2的频率相应地调大。第一特定值δ₁不限定必须等于第二特定值δ₂，且每次调整时所使用的第一特定值δ₁及第二特定值δ₂也可不固定，然而，每次所使用的第一特定值δ₁应小于第二预定调整范围的大小，这样可确保第二讯号S2的频率可被调整至第二预定调整范围中，此外，若第一特定值δ₁及第二特定值δ₂太大，可能造成系统不稳，故特定值可依据系统硬件的性能来选择。在一个较佳实施例中，控制单元134在调整第一讯号S1及第二讯号S2的过程中，每次调整先将第一频率S1调整第一特定值δ₁的大小，等待一特定时间后，再相应地将第二频率S2调整第二特定值δ₂之大小，重复上述步骤直到第二讯号S2的频率落入第二预定调整范围为止。

控制器130的功能可由软件方式来实现，例如以一处理器执行控制程序码，然而，本发明并不以此为限，在不违背本发明的实质的情况下，控制器130亦可采硬件方式来控制第一调整单元110及第二调整单元120。

图3所示为当上述实施例的频率调整装置100应用于DVB-S系统，以补偿输入讯号的频率偏移的一个实施例的示意图。请注意，这并非用来限定本发明的实施，即，频率调整装置100可应用于任何数字视讯传播系统以及手机等通讯系统中，提供频率调整的功能。在本实施例中，第一频率调整单元310为一自动频率控制器(AFC)，第二频率调整单元320为相位回复器(phase recovery)，以锁相回路(PLL)来加以实施，输入讯号Sin经过低噪声降频放大器340及谐调器(tuner)350降频后，具有一频率偏移量f₀(t)的讯号，另外，第一输出讯号Out1可先经过时序回复器(timing recovery)360及滤波器(match filter)370处理后，由相位回复器320补偿其频率偏移。

同时参考图4，其为本发明进行调整频率的一实施例的流程图。在DVB-S系统启动后，流程400从开始状态410进入步骤420，以判断系统是否稳定。步骤420包含了判断自动频率控制器310、时序回复器360及滤波器370是否已达到稳定状态(第一输出讯号Out1的频率是否已调整至第一范围，第一讯号S1的频率固定在Δf(t₀))，当系统已稳定，相位回复器320便朝着使Δf(t₀)+δf(t)＝f₀(t)的目标产生第二讯号，以补偿输入讯号Sin的频率偏移。接着判断第二讯号S2是否超过第一预定调整范围(步骤430)，在本实施例中，步骤430用于判断δf(t)是否大于η_H1或小于-η_H2，若判断结果为δf(t)已大于η_H1或小于-η_H2，则控制自动频率控制器310来调整第一讯号S1的频率Δf(t₀)，以及控制相位回复器320来调整第二讯号S2的频率δf(t)，直到δf(t)落入第二预定范围η_L1及-η_L2之间为止(步骤440)，在一实施例中，控制器330控制相位回复器320将δf(t)逐步地调大或调小一特定值，并控制自动频率控制器310将Δf(t₀)相应地调小或调大该特定值，直到δf(t)落入第二预定范围内。另外，当步骤430的判断结果为第二讯号S2未超过第一预定调整范围时，更可判断自动频率控制器310或锁相回路320是否脱锁(lose lock)，并于脱锁时停止控制器330的运作(步骤450)，如此一来系统的稳定性便能提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡根据本发明的描述，本领域技术人员所做的变化与改变，都应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种频率调整装置，其特征在于，所述频率调整装置包含：

第一频率调整单元，其根据第一输出讯号的频率产生第一讯号，且以所述第一讯号调整输入讯号的频率来产生所述第一输出讯号，以将所述第一输出讯号的频率调整至第一范围；当所述第一输出讯号的频率被调整至所述第一范围后，所述第一频率调整单元便暂停改变所述第一讯号；

第二频率调整单元，其根据第二输出讯号的频率产生第二讯号，且以所述第二讯号调整所述第一输出讯号的频率来产生所述第二输出讯号，以将所述第二输出讯号的频率调整至第二范围；以及

2.如权利要求1所述的频率调整装置，其特征在于，所述控制器包含：

判断单元，所述判断单元耦接于所述第二频率调整单元，用来比较所述第二讯号与第一预定调整范围以产生一判断结果，其中，所述第一预定调整范围略小于所述第二频率调整单元的性能范围；以及

控制单元，耦接于所述判断单元，用以根据所述判断结果，控制所述第一频率调整单元以及所述第二频率调整单元来调整所述第一讯号及所述第二讯号。

3.如权利要求2所述的频率调整装置，其特征在于，当所述第二讯号超过第一预定调整范围时，所述控制单元控制所述第一频率调整单元以及所述第二频率调整单元来调整所述第一讯号及所述第二讯号，从而使第二讯号落入第一预定调整范围。

4.如权利要求3所述的频率调整装置，其特征在于，所述控制单元控制所述第一频率调整单元以及所述第二频率调整单元来调整第一讯号及第二讯号，直到第二讯号落入所述第一预定调整范围中第二预定调整范围为止。

5.如权利要求4所述的频率调整装置，其特征在于，所述控制单元控制所述第一频率调整单元将第一讯号调大或调小一特定值，以及所述控制单元每次调整第一讯号所使用的特定值均小于所述第二预定调整范围的大小。

6.如权利要求2所述的频率调整装置，其特征在于，所述控制单元用于控制所述第一频率调整单元将第一讯号逐步地调大或调小第一特定值，以及控制所述第二频率调整单元将第二讯号相应地调小或调大第二特定值。

7.如权利要求6所述的频率调整装置，其特征在于，所述第一特定值等于第二特定值。

8.如权利要求2所述的频率调整装置，其特征在于，所述第一频率调整单元为一自动频率控制器，所述第二频率调整单元为一锁相回路，当所述第二讯号未超过所述第一预定调整范围，并且所述自动频率控制器或所述锁相回路脱锁时，所述控制器便停止运作。

9.如权利要求1所述的频率调整装置在数字视讯传播系统中的应用，所述频率调整装置用来补偿输入讯号的频率偏移。

10.一种调整频率的方法，包含以下步骤：

根据第一输出讯号的频率产生第一讯号；

根据第二输出讯号的频率产生第二讯号；

根据第二讯号来调整第一讯号及第二讯号。

11.如权利要求10所述的调整频率的方法，其特征在于，所述根据第二讯号来调整第一讯号及第二讯号的步骤包含：

比较第二讯号与第一预定调整范围以产生一判断结果，其中，所述第一预定调整范围略小于第二频率调整单元的性能，其中第二频率调整单元系根据第二输出讯号的频率产生第二讯号，以第二讯号调整第一输出讯号的频率来产生第二输出讯号，以将第二输出讯号调整至第二范围；以及

根据所述判断结果调整第一讯号及第二讯号。

12.如权利要求11所述的调整频率的方法，其特征在于，根据所述判断结果调整第一讯号及第二讯号的步骤包含：

当第二讯号超过第一预定调整范围时，调整第一讯号及第二讯号，使第二讯号落入第一预定调整范围。

13.如权利要求12所述的调整频率的方法，其特征在于，调整第一讯号及第二讯号的步骤包含：

当第二讯号超过第一预定调整范围时，调整第一讯号及第二讯号，直到第二讯号落入第一预定调整范围中第二预定调整范围为止。

14.如根据权利要求13所述的调整频率的方法，其特征在于，调整第一讯号及第二讯号的步骤还包含：

将第一讯号调大或调小一特定值，以及每次调整第一讯号所使用的所述特定值均小于第二预定调整范围的大小。

15.如权利要求11所述的调整频率的方法，其特征在于，调整第一讯号及第二讯号的步骤包含有将第一讯号逐步地调大或调小第一特定值，以及将第二讯号相应地调小或调大一第二特定值。

16.如权利要求15所述的调整频率的方法，其特征在于，第一特定值等于第二特定值。

17.如权利要求10所述的调整频率的方法，其特征在于，所述方法应用于一数字视讯传播系统，用来补偿输入讯号的频率偏移。