CN102111170A - 接收机及其调校方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种接收机，包括可调式低噪声放大器、功率检测电路与控制器。可调式低噪声放大器会在校正模式中追踪本地振荡信号，包括：分别接收并放大多个频带的多个低噪声放大器、多个第一开关、多个电感电容性负载以及多个第二开关。功率检测电路会决定对应于本地振荡信号的信号功率准位。控制器会隔绝多个低噪声放大器的输出、依据本地振荡信号的信号功率准位来选择性地去耦多个电感电容性负载的至少其中之一以及在校正模式中将本地振荡信号发送至多个第二开关。上述接收机可在滤波器调校过程中最小化影响接收机的干扰并避免调校信号辐射到空气中，同时可降低接收机的功率损耗。本发明还公开了一种调校接收机的方法。

Description

接收机及其调校方法
本申请是于2007年8月20日向国家知识产权局提出的申请号为200710146530.7的分案申请，原申请发明名称为“接收机及其调校方法”。
技术领域
本发明是关于一种整合电感电容(integrated LC)滤波器的调校，尤指一种应用于电视接收机(television receiver)中的整合电感电容性滤波器的调校。
背景技术
当今的接收机系统是利用宽带技术来接收一大范围的频率。然而，为了避免频带内阻塞(in-band blocker)对于接收机操作所造成的干扰，接收机必须在其前端具备非常高的线性度。在宽带电视接收机中，传统上会利用自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)的方法来达到在存在频带内阻塞的情况下仍可获取较高的线性度。因此，传统接收机会利用宽带低噪声放大器(broadband Low Noise Amplifier(LNA))以及可变增益放大器(Variable GainAmplifier，VGA)来放大所要的信号与频带内阻塞，并通过耦接于可变增益放大器的输出端的宽带功率检测器(Wide Band Power Detector)将所要的信号的功率与频带内阻塞的功率转换成直流电压。接着，该直流电压便进一步地被输入至接收机的基频处理电路部分以当作输入信号。由于该直流电压是直接正比于上述输入信号的功率，因此，如果相对应的基频的无线信号强度指示(Radio Signal Strength Indicator，RSSI)所示的大小与该宽带功率检测器的直流准位不是成正比关系，则该基频处理电路便可检测到此时存在强烈阻塞。而当此情形发生时，该基频处理电路将会发送信号至接收机的前端电路来减低可变增益放大器的增益。请注意到，当增益减低时，接收机的噪声指针(noise figure)却会增加，因此整体而言，上述使用自动增益控制的方式是有其限制的。
所以，目前许多接收机便使用追踪滤波器(tracking filter)以便仅放大所要的输入信号部分，因而可以减低对高线性度的需求。在直接降频接收机(direct conversion receiver)中，追踪滤波器可以追踪锁相回路(PhaseLocked Loop，PLL)所产生的内部的本地振荡信号(local oscillation(LO)signal)。由于滤波器的频率响应会关联着滤波器处理输入信号/内部信号的特性，因此滤波器将基于某些电路参数来决定其频率响应。
在宽带接收机中，滤波器则通常被要求具有多个频率响应，例如可调滤波器(tunable filter)。现有技术的接收机是使用射频追踪滤波器(radiofrequency(RF)tracking filter)，其操作即等效于带通滤波器(band-passfilter)。在此，美国专利第6,285,865号已揭露一种具有此类可调滤波器的接收机，该专利所揭露的芯片包含有：第一可调式芯片内建滤波器(adjustable on-chip filter)，具有多个第一可选择电容，可决定出第一可调式芯片内建滤波器的中心频率；第二可调式芯片内建滤波器，其具有多个第二可选择电容，可决定出第二可调式芯片内建滤波器的中心频率；选取第一可选择电容的数目来调整第一可调式芯片内建滤波器至所要的中心频率的装置；以及将第一可选择电容所选出的数目转换至第二可选择电容中来调整第二可调式芯片内建滤波器至正比于所要的频率的中心频率的装置。此处所描述的接收机在将虚设(dummy)的可调滤波器所得到的结果转换至主要信号路径上的其它可调滤波器之前，需先调校虚设的可调滤波器。而需要复制并调校另一可调滤波器的原因一部分是起因于在该主要信号路径中滤波器的调校将受到来自天线端的干扰所影响，如此一来，最后将造成增加不必要的芯片面积。
近来已发展至有许多包含整合追踪滤波器的其它接收机，例如美国专利第7,127,217号即是一例(如图4所示)，其详细的电路操作请参照美国专利第7,127,217号。在此现有技术中，整体接收路径包含有设定用于接收来自可调滤波器的滤波后信号的降频混频器。此外，倘若没有多余的天线开关存在，则调校信号将会经由天线而辐射出去。
由前述现有技术的内容可以得知，可调滤波器皆必须在出厂前就先进行调校以避免经由天线或是在信号路径之外产生辐射，因此，将会需要包含有整合追踪滤波器的接收机。其中该整合追踪滤波器会在滤波器调校过程中最小化影响接收机的干扰并避免调校信号辐射至空气中，而倘若在调校过程中不需要使用整体的接收机路径，则可进一步地降低接收机的功率损耗。
发明内容
为克服现有技术的接收机由于干扰而将调校信号辐射到空气中的缺陷，有必要提供一种具有整合追踪滤波器的接收机及其调校方法，以最小化影响接收机干扰并避免将调校信号辐射到空气中。
解决技术问题的一种技术方案为：提供一种接收机，包含：可调式低噪声放大器，功率检测电路和控制器。可调式低噪声放大器用来在校正模式中追踪本地振荡信号，包含：多个低噪声放大器，用来分别接收并放大多个频带；多个第一开关，分别耦接于多个低噪声放大器的多个输出端；多个电感电容性负载，分别耦接于多个第一开关；以及多个第二开关，分别耦接于多个电感电容性负载与本地振荡信号。功率检测电路耦接于可调式低噪声放大器的输出端，用来决定对应于本地振荡信号的信号功率准位。控制器耦接于功率检测电路、多个第一开关与多个第二开关，用来控制多个第一开关以隔绝多个低噪声放大器的多个输出端以及用来在校正模式中控制多个第二开关选择性地将多个电感电容性负载的其中之一耦接至该本地振荡信号。
解决技术问题的另一种技术方案为：提供一种调校接收机的方法，其包含有：提供一可调式低噪声放大器，具有多个低噪声放大器与耦接于多个低噪声放大器的多个电感电容性负载；选取所要的低噪声放大器以及对应于所要的低噪声放大器的电感电容性负载；隔绝所要的低噪声放大器与所选取的电感电容性负载；产生本地振荡信号；将本地振荡信号发送至可调式低噪声放大器的输出端以产生滤波后本地振荡信号；决定滤波后本地振荡信号的第一信号功率准位；改变所选取的电感电容性负载的电容值，并决定滤波后本地振荡信号的第二信号功率准位；比较第一信号功率准位与第二信号功率准位来获得比较结果；以及依据比较结果来决定是否调整所选取的电感电容性负载的电容值。
上述接收机以及调校接收机的方法，可在滤波器调校过程中最小化影响接收机的干扰并避免调校信号辐射至空气中，同时由于在调校过程中不需要使用整体接收机路径，可降低接收机的功率损耗。
附图说明
图1为本发明一实施方式的接收机的示意图。
图2为图1所示的可调式低噪声放大器的示意图。
图3为图1所示的接收机在校正模式时的操作流程图。
图4为现有技术的接收机的示意图。
具体实施方式
在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
在下列说明中，本发明的实施方式所揭露的接收机是采用整合滤波器来追踪本地振荡信号。其中，整合滤波器包括整合至低噪声放大器(Low NoiseAmplifier，LNA)中的多个电感电容性区块(LC bank)，而整合滤波器会在校正模式中将电感电容性区块调校至本地振荡信号。
请参照图1，是本发明一实施方式的接收机200的示意图。在本实施方式中，虽然接收机200是数字直接降频接收机，然而本发明所揭露的方法与技术手段也可应用在其它种类的接收机中。接收机200包含有耦接至可调式低噪声放大器204的天线202，其中可调式低噪声放大器204的输出端会耦接至功率检测电路206。而功率检测电路206则包含有耦接至宽带功率检测器209的可变增益放大器207。此外，可变增益放大器207的输出端也耦接至多个降频混频器221与223，而降频混频器221与223会用来将所接收的信号降频转换为基频信号。另外，接收机200中的锁相回路212会耦接至缓冲器217，其中缓冲器217则耦接至可调式低噪声放大器204的输出端。第一开关单元214会耦接至可调式低噪声放大器204的输入端，而控制器220则耦接至第一开关单元214、可调式低噪声放大器204以及功率检测电路206。
图1所示的可调式低噪声放大器204是通过整合多个电感电容性负载于放大器中而成为可调整的组件。请参照图2，是图1所示的可调式低噪声放大器204的示意图。可调式低噪声放大器204包括有分别耦接于多个第一开关242、244与246的多个频带低噪声放大器(band LNA)232、234与236，而第一开关242、244与246会另耦接至形成整合滤波器的电感电容性负载252、254与256，其中每一电感电容性负载(252、254、256)会分别耦接于缓冲器262、264、266以及通过多个第二开关272、274与276而耦接于本地振荡信号。
请一并参照图1与图2。在校正模式时，会依据所要的信号的频率自频带低噪声放大器232、234与236中选取出低噪声放大器(例如是232)，并且也由电感电容性负载252、254与256中选取出相对应的电感电容性负载(例如是252)。
接着，锁相回路212会依据所要的信号的频率来产生本地振荡信号，并且本地振荡信号会通过缓冲器217而发送至可调式低噪声放大器204。第一开关单元214会用来在调校时短路可调式低噪声放大器204的输入端。控制器220则控制第一开关单元214启用或切断以及控制缓冲器217的启用或关闭。低噪声放大器232、234与236、降频混频器221与223以及耦接于降频混频器221与223的输出端的基频电路在校正模式时将皆关闭；此外，对应于所选取出的低噪声放大器的缓冲器(例如262)将被启用，而其它缓冲器264与266则将会关闭。
当在校正模式时，所有的第一开关242、244与246皆为切断状态，此将进一步有助于隔绝电感电容性负载与天线202，而第二开关272、274与276的操作则由控制器220来加以控制。接着，本地振荡信号将被传送至所选取出的电感电容性负载252、254与256的其中之一，而滤波后的本地振荡信号的功率准位将利用宽带功率检测器209来加以检测出。一旦电感电容性负载252、254、256的电容值有所改变，将会再次测量滤波后的本地振荡信号的功率准位。倘若第二次滤波后信号功率准位较高于第一次滤波后信号功率准位，则表示电阻电容式负载的电容值已正确改变，且该整合滤波器是经由正确的方向来进行调校。此操作过程将会持续，直到整合滤波器达到其所需的中心频率为止。
而在正常模式时，对于所选取出的低噪声放大器(例如232)来说，相对应的第一开关(例如242)被启用以将所选取出的低噪声放大器(例如232)耦接至调校后的电感电容性负载(例如252)，相对应的缓冲器(例如262)被启用以及第一开关单元214被切断以使得输入信号通过可调式低噪声放大器204。
在另一实施方式中，在校正模式时所选取出的电感电容性负载中所有电容皆会被使用，而滤波后的本地振荡信号会通过可变增益放大器207，并接着由宽带功率检测器209决定其信号功率准位(第一信号功率准位)。接着，会由电感电容性负载中去除一单位的电容值以再次决定滤波后的本地振荡信号的信号功率准位(第二信号功率准位)；倘若第一信号功率准位会较低于第二信号功率准位，则必需重复此校正程序，以由电感电容性负载中去除较多单位的电容值。一旦整合滤波器达到其中心频率时，则可退出上述的校正程序。
请参照图3，是本发明接收机操作在校正模式的一实施方式的操作流程图。其详细步骤说明如下所述：
步骤400：启用第一开关单元214；
步骤402：依据所要的输入信号的频率从多个低噪声放大器232、234与236中选取适当的低噪声放大器(例如232)并从多个第一开关242、244与246中选取出相对应的第一开关(例如242)、从多个电感电容性负载252、254与256选取电感电容性负载(例如252)、从多个缓冲器262、264与266选取缓冲器(例如262)以及从多个第二开关272、274与276中选取第二开关(例如272)；关闭所选取的低噪声放大器(例如232)；
步骤404：关闭所有没有被选取的低噪声放大器(例如234与236)、缓冲器(264与266)以及降频混频器(221与223)；
步骤406：依据所要的输入信号的频率，锁相回路212锁定以产生本地振荡信号；
步骤408：切断可调式低噪声放大器204中第一开关242、244与246并启用所选取的第二开关(例如272)；
步骤410：启用缓冲器217以将本地振荡信号发送至可调式低噪声放大器204；
步骤412：使用所选取的电感电容性负载(例如252)中的所有电容；
步骤414：利用宽带功率检测器209来检测位于可变增益放大器207的输出端的滤波后本地振荡信号的信号功率准位(x)；
步骤416：从电感电容性负载(例如252)去除一单位的电容值；
步骤418：利用宽带功率检测器209来检测位于可变增益放大器207的输出端的滤波后本地振荡信号的信号功率准位(y)；
步骤420：x是否大于y？若是，则进行步骤424；反之，则进行步骤422；
步骤422：从电感电容性负载(例如252)去除下一单位的电容值，并设定x＝y，接着进行步骤418；
步骤424：关闭缓冲器217；
步骤426：切断第一开关单元214以及所选取的第二开关272，并启用所选取的第一开关(例如242)；
步骤428：启用所选取的低噪声放大器(例如232)。
请注意到，虽然上述实施方式所揭露的方法是应用于单极点电感电容(single pole LC)，然而本发明的实施方式所揭露的装置与方法也可应用在具有两极点以上的电感电容的追踪滤波器。在此情形下，步骤418至步骤422将针对每一极点重复执行，直到所有极点皆达到其中心频率为止，而该方法将接着进行步骤424。上述的设计变化皆属于本发明的范畴。
通过在可调式低噪声放大器204之后实际操作上述的追踪滤波器，可隔绝追踪滤波器与接收机的前端干扰(front-end interference)，且该调校信号(也即本地振荡信号)将不会经由天线202而辐射至空气中；在追踪滤波器中实现第一开关242、244与246以及在可调式低噪声放大器204的输入端实现第一开关单元214将可进一步地确保上述所提到的优点。再者，通过将追踪滤波器整合至可调式低噪声放大器204中，该整合滤波器更可直接在信号路径上进行调校。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，但是对于本领域的技术人员，依据本发明实施方式的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种调校一接收机的方法，包含有：
提供一可调式低噪声放大器，其中所述可调式低噪声放大器具有一低噪声放大器与一滤波器，在校正模式，选取所述低噪声放大器与所述滤波器；在正常模式，一输入信号通过选取的所述低噪声放大器发送至选取的所述滤波器；以及
在校正模式，产生一本地振荡信号，及将所述本地振荡信号发送至所述滤波器的一输出端以产生一滤波后本地振荡信号，以及依据所述滤波后本地振荡信号调校选取的所述滤波器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括，
在校正模式，隔绝选取的所述滤波器与选取的所述低噪声放大器；
其中，所述滤波后本地振荡信号是由所述本地振荡信号发送至已被隔绝的选取的所述滤波器产生的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括，
当隔绝选取的所述滤波器与选取的所述低噪声放大器时，短路选取的所述低噪声放大器的输入端至一预订电压位准。
4.如权利要求3述的方法，其特征在于，所述短路选取的所述低噪声放大器的输入端至一预订电压位准的步骤包括：
在选取的所述低噪声放大器的输入端与所述电压位准之间耦接一开关单元；以及
在校正模式启用所述开关单元，其中在正常模式述开关单元断开。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括，
在校正模式，短路选取的所述低噪声放大器的输入端至一预订电压位准。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述短路选取的所述低噪声放大器的输入端至一预订电压位准的步骤包括：
在选取的所述低噪声放大器的输入端与所述电压位准之间耦接一开关单元；以及
在校正模式启用所述开关单元，其中在正常模式述开关单元断开。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述滤波后本地振荡信号调校选取的所述滤波器的步骤包括：
决定所述滤波后本地振荡信号的一第一信号功率准位；
调校选取的所述滤波器，并决定所述滤波后本地振荡信号的一第二信号功率准位；以及
依据所述第一信号功率准位与所述第二信号功率准位，决定是否调校选取的所述滤波器。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述决定是否调校选取的所述滤波器的步骤包括：
比较所述第一信号功率准位与所述第二信号功率准位来获得一比较结果；以及
依据所述比较结果来决定是否调校选取的所述滤波器。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述依据所述比较结果来决定是否调校选取的所述滤波器的步骤包括：
若所述第一信号功率准位大于所述第二信号功率准位，则调校选取的所述滤波器。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，其中选取的所述滤波器包括一电感电容性负载，以及通过改变所述电感电容性负载的电容值来调校选取的所述滤波器。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可调式低噪声放大器进一步包括多个低噪声放大器与多个滤波器，所述的方法进一步包括：
根据所要的输入信号的频率，从所述多个低噪声放大器中决定所述选取的所述低噪声放大器以及从所述多个滤波器中决定选取的所述滤波器。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收机是一直接降频接收机。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述接收机是一数字电视广播直接降频接收机。
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