CN101933324B - 包括具有可控阻尼级的if滤波器的调谐器以及包括相应的调谐器的接收机 - Google Patents

包括具有可控阻尼级的if滤波器的调谐器以及包括相应的调谐器的接收机 Download PDF

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Abstract

调谐器，包括：RF输入端，用于接收高频信号；包括混频器的下变换器，用于对高频信号进行下变换；IF滤波器(21)，耦接到混频器的输出端；SAW滤波器，耦接到IF滤波器的输出端；以及增益控制的IF放大器，耦接到SAW滤波器的输出端，用于向随后的解调器提供放大的IF信号。IF滤波器包括可控的阻尼级(D)，该可控的阻尼级(D)具体地可用于改善调谐器的噪声性能。在优选的实施例中调谐器被设计用于接收模拟和数字电视信号并且可控的阻尼级在接收模拟电视信号的情形下提供阻尼，以改善模拟电视信号的信号/噪声比。该阻尼级例如包括利用一个或若干变容二极管作为阻尼元件(D1-D3)的开关级。

Description

包括具有可控阻尼级的IF滤波器的调谐器以及包括相应的调谐器的接收机
技术领域
本发明涉及一种调谐器，该调谐器包括：RF输入端、包括耦接到RF输入端的混频器的下变换器、耦接到混频器的输出端的IF滤波器、耦接到IF滤波器的输出端的SAW滤波器以及增益控制的IF放大器。本发明还涉及一种接收机，其包括相应的调谐器和解调器。所述解调器具体地被设计为用于解调模拟和数字电视频道。
背景技术
在目前的电视接收机中使用的调谐器电路通常包括输入级和具有混频器的下变换器，所述输入级适配于接收两个VHF频带和一个UHF频带，所述具有混频器的下变换器用于对相应的模拟和/或数字电视频道进行下变换。通常使用包括具有PLL控制的振荡器和自动增益控制(AGC)IF放大器的三频带混频器的集成IC解决方案。集成电路将所选择的RF电视频道下变换为标准的中频(IF)。通过耦接到该集成电路的外部滤波器(例如，IF带通滤波器和SAW滤波器)对下变换后的信号进行滤波。通过AGC放大器对滤波后的信号进行放大，以向随后的解调器提供合适的信号，所述解调器根据对应的电视标准对IF信号进行解调。
这种类型的集成电路例如是由Intel公司制造的IC CE5060。在图1中示出该IC的基本框图，图1是在CE5060的数据页中示出的并且经由因特网可得到，2006年2月文件号D55748-001。CE5060是用于多频带模拟/数字地面调谐器和/或线缆调谐器的高度集成的电路并且只需要很少的外部电路来组装电视调谐器。
在图1所示的框图中，调谐器包括RF输入端1，其耦接到低噪声放大器和可调谐的跟踪滤波器2，用于对想要的电视频道进行第一选择。低噪声放大器和跟踪滤波器2的输出信号耦合到CE5060的第一放大级3，第一放大级3随后是混频器4。通过包括PLL控制的振荡器部分5的频率合成器来控制混频器4，用于对想要的电视频道进行下变换。下变换后的信号然后被传递到第二放大级6，第二放大级6随后是IF滤波器7，用于提供对邻近频道的阻止(rejection)和阻抗转换。IF滤波器7的输出信号然后被传递到SAW滤波器驱动放大器8，用于向随后的模拟SAW滤波器9和数字SAW滤波器10提供进一步放大。IF滤波器7例如是包括电容器和电感器而不包括放大半导体元件的无源带通滤波器。
模拟SAW滤波器9的输出信号被耦合到用于解调模拟电视信号的模拟解调器12。数字SAW滤波器10的输出被耦合到增益控制的IF放大器11并且然后被耦合到用于解调数字电视信号的数字解调器13。通过数字解调器13经由控制信号15来控制对放大器11进行增益控制。经由I2C总线16来控制解调器12、13以及调谐器电路IC 1。
与此同时，市场上存在也并入了模拟NTSC解调器的新的数字解调器，例如来自MICRONAS公司的单芯片多标准解调器DRX 394yJ和来自AuvitekInternational公司的AU8501。这些解调器被设计用于利用单一解调器来进行DTV和模拟NTSC的接收的应用，并且使用单一的差分IF输入端来用于数字和模拟IF信号两者。
发明内容
本发明的调谐器包括：RF输入端，用于接收高频信号；包括混频器的下变换器，用于对高频信号进行下变换；IF滤波器，耦接到混频器的输出端；SAW滤波器，耦接到IF滤波器的输出端；以及增益控制的IF放大器，耦接到SAW滤波器的输出端，用于向随后的解调器提供放大的IF信号。IF滤波器包含可控的阻尼级，该可控的阻尼级具体地可用于改善调谐器的噪声性能。
在优选的实施例中，调谐器被设计用于接收模拟和数字电视信号，并且可控的阻尼级在接收模拟电视信号的情形下提供阻尼以改善模拟电视信号的信号/噪声比。阻尼级例如包括利用一个或若干阻尼元件的开关级。研究表明当接收例如NTSC模拟电视信号时，在某些情况下增益控制的IF放大器提供了相当大的噪声贡献。
电视调谐器的增益控制的IF放大器通常是高增益的放大器，用于提供接收数字电视信号所需的足够的灵敏度。但是在目前的电视接收机的集成的调谐器电路中所使用的IF放大器在操作于低增益区时表现增加的噪声因数(noise figure)。通过提供可控的阻尼级，可以改善调谐器电路的噪声性能以及互调。在IF滤波器内可以有利地实施可控的阻尼级。
IF滤波器具体地包括差分输入端和输出端、以及在IF滤波器的输入端子和输出端子中的每一个之间串联布置的阻尼元件。另外，可以包括第三阻尼元件，该第三阻尼元件与用于IF滤波器的调谐的电容器串联耦接。通过数字控制的集成的调谐器电路的高/低开关输出端，可以有利地提供用于阻尼元件的偏置电流。另外，可以包括与第一和第二阻尼元件中的每一个并联耦接的调谐电容器，用于阻尼级的调谐。可以使用例如开关二极管或者变容二极管、晶体管或者FET用于阻尼元件。
在本发明的另一方面，在接收机中(具体地，在电视接收机中)包括该调谐器，该接收机包括利用单一输入端与该调谐器的IF输出端耦接的解调器。可以将这种类型的电视接收机应用于例如电视机、机顶盒、PC TV卡或者数据接收设备。
附图说明
现在参照示意附图借助示例来在下面更详细地解释本发明的优选实施例，所述附图示出：
图1是根据现有技术的利用高度集成的调谐器电路的电视接收机的基本框图，
图2是根据本发明的包括具有IF滤波器的调谐器的电视接收机，
图3是在图2中示出的IF滤波器的优选实施例，以及
图4是在具有集成的调谐器电路的应用中的图3所示的IF滤波器。
具体实施方式
图2示出了包括根据本发明的调谐器20和用于解调电视信号的解调器23的电视接收机。调谐器20包括RF输入端1，用于接收高频信号，具体地用于接收模拟和数字电视信号。集成的调谐器电路IC1(在该实施例中为用于模拟和数字电视信号的高度集成的数字控制的调谐器电路，例如如前所述的IC CE5060)耦接到RF输入端1。如关于图1所描述的那样，集成的调谐器电路IC1包括用于UHF和VHF信号的输入端，所述用于UHF和VHF信号的输入端借助于低噪声放大器和跟踪滤波器2与RF输入端1耦接。
外部IF滤波器21利用输入端和输出端耦接到集成的调谐器电路IC1，所述外部IF滤波器21被布置在外部SAW滤波器22的前面，外部SAW滤波器22也利用输入端和输出端耦接到IC1。在该实施例中，SAW滤波器22被用作用于对下变换后的模拟电视信号进行滤波以及对下变换后的数字信号进行滤波的频道滤波器。SAW滤波器22的输出端耦接到IC1内部的增益控制的IF放大器11的输入端，并且IF放大器11利用输出端经由IC1的IF差分输出端14耦接到随后的解调器23。如关于图1所描述的那样，借助由解调器23提供的控制信号15来控制IF放大器11。如关于图1所描述的那样，集成的调谐器电路IC1还包括：混频器、PLL控制的振荡器和附加的放大级。如前面所描述的那样，解调器23例如是Auvitec公司的集成电路AU8501。IF滤波器21也被称作级间(interstage)滤波器。
为了解调器23的最优的操作，IF滤波器21包含可控的阻尼级(例如开关级)，用于在接收模拟电视信号的情形下提供增加的阻尼。IF滤波器21可以包括作为阻尼元件的一个或若干开关二极管或者变容二极管(varactordiode)或者晶体管或者FET。包括调谐器20和解调器23的电视接收机尤其适合于用于提供对例如模拟和数字地面广播电视信号的接收的机顶盒和电视机。
图3中示出包括可控的阻尼级D的IF滤波器21的优选实施例的电路图。IF滤波器21包括差分输入端口P1、差分输出端口P2、线圈L1-L4以及电容器C2-C6。电容器C2是在连接端子30和32的信号线34中布置的耦合电容器，而电容器C3是在连接端子31、33的信号线35中布置的耦合电容器。电容器C4-C6以及线圈L1-L4是IF滤波器21的频率确定元件。IF滤波器21是带通滤波器(例如具有10MHz带宽的Chebychev滤波器)，并且提供阻抗转换以及对邻近频道的阻止。
在该实施例中，可控的阻尼级D包括二极管D1-D3(变容二极管)，通过经由输出端口P3和电阻器R2-R4施加开关DC电压而在开关二极管的意义下使用所述变容二极管。输出端口P3例如是集成的调谐器电路IC1的高/低开关输出端。通过改变二极管D1-D3的电容，可以控制阻尼级D的阻尼值。作为替换，也可以使用任何其他的开关二极管，例如PIN二极管、晶体管或者FET可以被用作可控阻尼级D的阻尼元件。
输入端P1是具有第一和第二输入端子30、31的差分输入端，而输出端P2是具有第一和第二输出端子32、33的差分输出端。在第一输入端子30和第一输出端子32之间串联布置第一二极管D1，在第二输入端子31和第二输出端子33之间串联布置第二二极管D2。对于二极管D1并联布置电容器C7，并且对于二极管D2并联布置电容器C8，以改善阻尼级D的阻尼特性。电容器C5将信号线34与信号线35耦接，并且在信号线34和信号线35之间将第三二极管D3与电容器C5串联地布置为开关二极管。
开关输出端P3提供两个DC输出电压，第一个输出电压用于模拟电视接收(具体地，NTSC接收)使用的最优的条件，而第二个输出电压用于数字电视接收使用的正常条件。当输出端P3的输出电压低时，阻尼级D处于正常条件，在所述正常条件下向变容二极管D1-D3提供正向偏置以提供高电容，并且在所述正常条件下基本上不存在阻尼网络D的阻尼。在最优的条件下，向变容二极管D1-D3提供反向偏置，其中其电容低，例如1,2pF。在最优的条件下，电容器C7和C8使串联电容增加，减少了二极管D1、D2的阻尼效应，以实现阻尼级D的改善的性能。在正常条件下，通过二极管D1、D2旁路电容器C7、C8。当二极管D3处于正向偏置时，即正常条件时，D3具有高电容并且起到短路的作用，以使能电容器C5的滤波功能。
通过使用仿真软件来设计并优化IF滤波器21的阻尼级D以及频率确定元件。优化阻尼级D来提供对模拟NSTC电视信号的最优的增益和响应条件以提供更好的视频信号/噪声比和更好的色度-声音互调(Chroma-to-Soundintermodulation)。通过对模拟电视信号进行阻尼，IF放大器11操作于更高的增益区，在该更高的增益区中信号/噪声比对于模拟电视更好。对于数字电视信号(例如根据8VSB电视标准)，阻尼级无效或者仅仅存在很小的效应，以实现调谐器的低输入灵敏度，例如-83dBm的输入灵敏度。
在图4中示出了具有集成的调谐器电路CE5060的IF滤波器21的应用。IF滤波器21的差分输入端P1连接到IC1的CNOP/CNOPB差分IF输出端，而IF滤波器21的输出端P2连接到IC1的SIP/SIPB差分输入端。经由IC1的通用GPP1开关端口P3来提供开关级D的可控阻尼，所述IC1的通用GPP1开关端口P3提供两个输出电压，HIGH＝+5V和LOW＝0V，以在输出端口P3为高时向开关二极管D1-D3提供反向偏置，而在输出端口P3为低时向开关二极管D1-D3提供正向偏置。借助于电容器C7、C8，针对输出端口P3来优化二极管D1、D2的阻尼，所述输出端口P3仅仅提供用于调节二极管D1、D2的电容值的两个输出电压。经由电阻器R2、R3和R4向开关二极管D1-D3的阴极中的每一个施加开关输出端P3的电压。借助于二极管D3，通过对IF滤波器21的通带进行移位，可以额外地为NTSC接收而调节IF滤波器21的滤波性能。
利用图4中所示的IF滤波器21，对于NTSC电视信号可以将视频信号/噪声比改善大约3,0dB以达到50dB的值，这提供了良好的画面性能。对于这种情形，施加70dBμV的RF输入电平。在接收8VSB数字电视信号时，可控的阻尼级D不使调谐器的性能劣化。因此可以向调谐器提供具有高质量的NTSC性能的共用通道NTSC和数字8VSB IF输出，这允许使用具有用于模拟和数字电视信号的单一输入端的解调器23。因此，可以省略调谐器的整个NTSC部分，这提供了大约1,30美元的成本减少。由于模拟视频的缺点，对于NTSC信号而言，50dB或者更高的信号/噪声比是优选的，然而在数字电视的情形下，对于理想的画面质量15dB的信号/噪声比已经足够。
本领域技术人员还可以做出本发明的其他实施例，而不从本发明的精神和范围偏离。还可以将根据本发明的具有可控阻尼级的IF滤波器应用在为接收电视频道而设计的任何其他调谐器中，而不限于关于优选实施例所描述的应用。用于移动电话或者无线数据传输的调谐器的应用也是可能的。因此，本发明陈述在权利要求书中。

Claims (11)

1.一种调谐器(20)，包括：
RF输入端(1)，用于接收高频信号；
包括耦接到RF输入端的混频器(4)的下变换器，用于对所述高频信号进行下变换；
IF滤波器(21)，利用输入端耦接到混频器(4)的输出端；
SAW滤波器(22)，利用输入端耦接到IF滤波器(21)的输出端；以及
增益控制的IF放大器(11)，利用输入端耦接到SAW滤波器(22)的输出端；
其特征在于所述IF滤波器(21)包括具有第一和第二输入端子(30，31)的差分输入端(P1)、具有第一和第二输出端子(32，33)的差分输出端(P2)、以及具有第一阻尼元件(D1)和第二阻尼元件(D2)的可控的阻尼级(D)，第一阻尼元件(D1)被串联耦接在连接第一输入端子(30)和第一输出端子(32)的第一信号线(34)内，而第二阻尼元件(D2)被串联耦接在连接第二输入端子(31)和第二输出端子(33)的第二信号线(35)内。
2.根据权利要求1的调谐器(20)，其中可控的阻尼级(D)包括作为阻尼元件的开关级，用于提供可控的阻尼。
3.根据权利要求1的调谐器(20)，其中IF滤波器(21)是带通滤波器，并且可控的阻尼级(D)包括作为阻尼元件的开关二极管、变容二极管、晶体管或者FET，用于改善调谐器的噪声性能。
4.根据权利要求1的调谐器(20)，其中与第一阻尼元件(D1)并联地布置第一电容器(C7)，而与第二阻尼元件(D2)并联地布置第二电容器(C8)。
5.根据权利要求1的调谐器(20)，其中可控的阻尼级(D)还包括与第三电容器(C5)串联耦接的第三阻尼元件(D3)，其提供连接IF滤波器(21)的第一信号线(34)和第二信号线(35)的串联电路。
6.根据权利要求1的调谐器(20)，其中所述调谐器(20)被设计用于接收模拟和数字电视信号并且其中可控的阻尼级(D)在接收模拟电视信号的情形下提供阻尼，用于提高模拟电视信号的信号/噪声比。
7.根据权利要求1的调谐器(20)，其中在集成的调谐器电路(IC1)内将下变换器和增益控制的IF放大器(11)集成在一起，并且其中经由集成的调谐器电路(IC1)的高/低开关输出端(P3)来控制可控的阻尼级(D)。
8.根据权利要求7的调谐器(20)，其中集成的调谐器电路(IC1)被设计用于多频带模拟/数字地面调谐器和/或线缆调谐器，并且其中SAW滤波器(22)是被设计用于模拟和数字电视信号的滤波的频道滤波器。
9.根据权利要求7或8的调谐器(20)，其中所述调谐器(20)包括用于连接到解调器(23)的模拟和数字电视信号的共用通道IF输出端(14)，该IF输出端(14)与增益控制的IF放大器(11)的输出端耦接。
10.一种接收机，包括根据前述的权利要求之一的调谐器(20)和利用输入端耦接到增益控制的IF放大器(11)的IF输出端(14)的解调器(23)。
11.根据权利要求10的接收机，其中解调器(23)是用于解调模拟和数字电视信号的单芯片解调器。
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