CN102469283B - 模拟电视接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模拟电视接收装置，可将所接收的模拟电视频信号转换为数字电视频信号，并进行数字解调，以提升解调的效能。该模拟电视接收装置包含射频调谐器及中频电路。射频调谐器可将所接收的模拟射频电视频信号转换为模拟中频电视频信号。中频电路包含转换电路及数字解调器。转换电路可将模拟中频电视频信号转换为数字电视频信号；数字解调器用以解调该数字电视频信号，以产生数字解调视频信号及数字解调音频信号。

Description

模拟电视接收装置

技术领域

本发明有关于模拟电视，尤指一种模拟电视接收装置。

背景技术

在模拟电视技术中，接收器为相当关键的部份。在先前技术中，模拟电视的接收器采用模拟方式来进行信号解调，其硬件架构如图1所示，其中，模拟电视接收器10包含射频调谐器(RF tuner)11、表面声波(surface audio wave；SAW)滤波电路12、可编程增益放大器(programmable gain amplifier；PGA)13、模拟解调器(analog demodulator)14及模拟数字转换器(analog-to-digital converter；ADC)15与16。射频调谐器11可将天线111所接收的模拟射频电视频信号转换为模拟中频电视频信号；表面声波滤波电路12可滤除该模拟中频电视频信号的噪声；可编程增益放大器13可将滤除噪声后的模拟中频电视频信号放大至所需的信号强度；模拟解调器14用以解调该放大后的模拟中频电视频信号，以产生模拟的复合视频广播信号(composite video broadcast signal；CVBS)及声音中频(SIF)信号，再分别经由模拟数字转换器15与16转换为数字信号，以分别送至视频解码器(video decoder)及音频解码器(audio decoder)进行后续的数字信号处理。然而，模拟解调的效果往往未达理想，以致影响电视频信号的品质甚钜。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的，在于提供一种模拟电视接收装置，其可将所接收的模拟电视频信号转换为数字电视频信号，并进行数字解调，以提升解调的效能。

本发明揭示一种模拟电视接收装置，包含：射频调谐器，用以将所接收的模拟射频电视频信号转换为模拟中频电视频信号；以及中频电路，包含：转换电路，耦接射频调谐器，用以将模拟中频电视频信号转换为数字电视频信号；以及数字解调器，耦接转换电路，用以解调该数字电视频信号，以产生数字解调视频信号及数字解调音频信号。

附图说明

图1是先前技术的模拟电视接收器的硬件架构的方块图。

图2是本发明的模拟电视接收装置的硬件架构的方块图。

图3是本发明的模拟电视接收装置的第一实施例的方块图。

图4是显示图3的第一实施例的变化例，其将视频部份与音频部分的信号路径分开。

图5是本发明的模拟电视接收装置的第二实施例的方块图。

图6是显示图5的第二实施例的变化例，其将视频部份与音频部分的信号路径分开。

图7是以日本的NTSC规格为例，说明邻近频道干扰如何发生。

图8A是显示图3的第一实施例再加上时钟脉冲产生电路的实施态样。

图8B针对不同的取样频率，分析其是否会造成震荡频率及其倍频在自我混叠时重叠到各主要电视规格的中频信号频带。

图9A是本发明的模拟电视接收装置的第三实施例的方块图。

图9B是显示图9A的第三实施例的变化例，其将视频部份与音频部分的信号路径分开。

主要元件符号说明

10：模拟电视接收器

11、21：射频调谐器

12、22：表面声波滤波电路

13、31、51、91：可编程增益放大器

14：模拟解调器

15、16、32、52、93：模拟数字转换器

20：模拟电视接收装置

221：视频滤波器

222：音频滤波器

23：中频电路

231：转换电路

232：数字解调器

311、312、511、512、911、912：可编程增益放大单元

321、322、521、522、931、932：模拟数字转换单元

53：数字混频器

531、532：数字混频单元

81：时钟脉冲产生电路

92：模拟混频器

921、922：模拟混频单元

具体实施方式

图2是本发明的模拟电视接收装置的硬件架构的方块图，其中，模拟电视接收装置20包含射频调谐器21、表面声波(SAW)滤波电路22及中频(intermediatefrequency；IF)电路23。射频调谐器21可将天线211所接收的一模拟射频电视频信号转换为一模拟中频电视频信号。表面声波滤波电路22，耦接射频调谐器21，用以滤除该模拟中频电视频信号的噪声。中频电路23包含转换电路231与数字解调器(digital demodulator)232。转换电路231耦接于表面声波滤波电路22与数字解调器232之间，用以将滤除噪声后的模拟中频电视频信号转换为一数字电视频信号。数字解调器232则用以解调该数字电视频信号，以产生一数字解调视频信号及一数字解调音频信号，分别送至视频解码器(video decoder)及音频解码器(audio decoder)，以进行后续的数字信号处理。该数字解调视频信号可为数字的复合视频广播信号(CVBS)，该数字解调音频信号可为数字的声音中频(SIF)信号。

接着，说明本发明的模拟电视接收装置在图2的硬件架构下的几个实施例。各实施例的主要差异在于转换电路231的不同实施态样。图3是模拟电视接收装置20的第一实施例的方块图，其中，转换电路231包含可编程增益放大器(PGA)31与模拟数字转换器32。可编程增益放大器31耦接表面声波滤波电路22，可将滤除噪声后的模拟中频电视频信号放大至所需的信号强度，例如符合模拟数字转换器32的动态范围的最大信号强度。可编程增益放大器31可包含不只一级的放大器，以达到更好的放大效果。模拟数字转换器32耦接可编程增益放大器31，可将放大后的模拟中频电视频信号转换为一数字中频电视频信号，送至数字解调器232进行解调。因此，在第一实施例中，转换电路231所输出的数字电视频信号为数字中频电视频信号。

在第一实施例中，亦可先利用表面声波滤波电路22将模拟中频电视频信号的视频部份与音频部份分别滤出，再送入中频电路23进行处理，如图4所示，其中，表面声波滤波电路22包含视频滤波器221与音频滤波器222，前者可从该模拟中频电视频信号滤出一模拟中频视频信号，后者可从该模拟中频电视频信号滤出一模拟中频音频信号。可编程增益放大器31包含可编程增益放大单元311与312，模拟数字转换器32则包含模拟数字转换单元321与322。可编程增益放大单元311与模拟数字转换单元321形成一视频信号路径，用以将该模拟中频视频信号转换为一数字中频视频信号；可编程增益放大单元312与模拟数字转换单元322形成一音频信号路径，用以将该模拟中频音频信号转换为一数字中频音频信号。藉由将视频部份与音频部分的信号路径分开，可减少两者间所产生的串音干扰(cross talk)。因此，在图4中，转换电路231所输出的数字电视频信号包含该数字中频视频信号与该数字中频音频信号。

图5是模拟电视接收装置20的第二实施例的方块图，其中，转换电路231包含可编程增益放大器51、模拟数字转换器52及数字混频器(digital mixer)53。可编程增益放大器51与模拟数字转换器52的功能分别与第一实施例的可编程增益放大器31与模拟数字转换器32近似，此处不再赘述。数字混频器53可执行频率转换，以将模拟数字转换器52输出的数字中频电视频信号转换为一数字基频电视频信号，送入数字解调器232进行解调。因此，在第二实施例中，转换电路231所输出的数字电视频信号为数字基频电视频信号。

如同第一实施例，在第二实施例中，亦可先利用表面声波滤波电路22将模拟中频电视频信号的视频部份与音频部份分别滤出，再送入中频电路23进行处理，如图6所示，其中，可编程增益放大器51包含可编程增益放大单元511与512，模拟数字转换器52包含模拟数字转换单元521与522，数字混频器53则包含数字混频单元531与532。可编程增益放大单元511、模拟数字转换单元521及数字混频单元531形成一视频信号路径，用以将视频滤波器221输出的模拟中频视频信号转换为一数字基频视频信号；可编程增益放大单元512、模拟数字转换单元522及数字混频单元532形成一音频信号路径，用以将音频滤波器222输出的模拟中频音频信号转换为一数字基频音频信号。视频信号路径与音频信号路径分开，可减少两者间所产生的串音干扰。因此，在图6中，转换电路231所输出的数字电视频信号包含该数字基频视频信号与该数字基频音频信号。

较佳地，在第一实施例与第二实施例中，模拟数字转换器32与52以过采样(over-sampling)方式，执行模拟至数字的转换。过采样系指所使用的采样频率大于奈奎斯特率(Nyquist rate，即被采样信号的最高频率的两倍)，以避免产生自我混叠(self-aliasing)的效应，而损及采样品质。在第一实施例与第二实施例中，由于模拟数字转换器32与52的取样对象是中频的电视频信号，因此在执行过采样时，其取样频率必须大于中频电视频信号的最高频率的两倍。以下列举各个主要模拟电视规格的中频信号频带：NTSC为41~47MHZ，PAL与SECAM为32~40MHz。此外，日本所采用的NTSC规格与其他地区不同，其中频信号频带为54~60MHz。综观以上规格，可能出现的最高中频频率为60MHz，若模拟数字转换器32与52要执行过采样且同时适用于以上所述各种规格，则所使用的取样频率必须大于60MHz的两倍，亦即须大于120MHz。

在一较佳实施例中，当要为执行过采样的模拟数字转换器32与52规划或选择其采样频率时，除了使采样频率大于中频电视频信号的最高频率的两倍外，还进一步考量邻近频道干扰(adjacent channel interference；ACI)的影响以及模拟电视接收装置20所采用的振荡频率的影响。所谓邻近频道干扰，是指采样频率不够大时，邻近频道的信号会因自我混叠效应而重叠到正在使用的频带内。当自我混叠产生时，被取样信号中大于折叠频率(folding frequency，即取样频率的一半)的部分，在频谱上会以折叠频率为中心，对称地叠回到小于折叠频率的位置，亦即，若取样频率为Fs，则折叠频率为Fs/2，而任一大于Fs/2的频率f，会叠回到Fs/2-(f-Fs/2)＝Fs-f的频率位置。图7以日本的NTSC规格为例，说明邻近频道干扰如何发生，其中，54~60MHz为日本NTSC规格的中频电视频信号频带，60~66MHz则为邻近频道，当取样频率Fs为126MHz时，折叠频率为Fs/2＝63MHz，此时邻近频道的最高频率66MHz正好可叠回到126-66＝60MHz处；换言之，若取样频率小于126MHz，则邻近频道的最高频率66MHz便会重叠到54~60MHz内，而影响此规格的中频电视频信号的品质。因此，取样频率须大于或等于126MHz，才能避免此种邻近频道干扰。对于日本NTSC规格以外的其他电视规格，亦可使用上述方式来选用适当的采样频率，以避免邻近频道干扰。不过，若要选择在各种规格皆可避免邻近频道干扰的采样频率，则由于日本NTSC规格已具有目前最高的中频频率，因此只要选择大于或等于126MHz的取样频率，即可达到此目的。

至于振荡频率的影响，则是指模拟电视接收装置20或其所在的电视装置所使用的振荡频率(可用来合成产生模拟数字转换器32与52所需的取样时钟脉冲信号)，其谐波可能直接落入中频信号频带，或是在取样时，经由自我混叠效应重叠到中频信号频带内，而影响电视频信号品质。图8A显示了图3的第一实施例再加上时钟脉冲产生电路的实施态样，其中，时钟脉冲产生电路81依据一振荡频率产生一取样时钟脉冲信号，送至模拟数字转换器32。时钟脉冲产生电路81可内含振荡器及频率合成器(图未显示)，振荡器用以产生该振荡频率的时钟脉冲信号，频率合成器则依据该振荡频率的时钟脉冲信号，合成出该取样时钟脉冲信号。由于该振荡器所产生的时钟脉冲信号，有可能耦合到转换电路231的输入端，而与模拟中频电视频信号一同进入模拟数字转换器32，因此，若该振荡器所产生的时钟脉冲信号及其谐波直接落入中频电视频信号频带，或是在模拟数字转换器32取样时，经由自我混叠效应重叠到中频电视频信号频带内，就会影响电视频信号的品质。应注意，图5的第二实施例若加上时钟脉冲产生电路81，亦可能产生如上述的问题。

为了避免振荡频率可能造成的不良影响，在选择振荡频率及取样频率时，须避免振荡器产生的时钟脉冲信号及其谐波直接落入或是取样后重叠落入中频电视频信号频带内。就振荡频率而言，若能选取适用于整个电视装置(包含输出入介面、调谐器、解调器、解码器…等电路)的单一振荡频率，则可减少电视装置的设计与制造成本。考量到现今的电视装置多具有USB介面，且顾及其他电路所需的时钟脉冲频率，本较佳实施例采用24MHz作为模拟电视接收装置20内的一共用振荡器(图未显示)的振荡频率，其倍频为USB介面的工作频率。24MHz及其倍频(即48MHz、72MHz…)皆不会落入各主要电视规格的中频信号频带，即32~40MHz、41~47MHZ以及54~60MHz。另一方面，在选择取样频率时，需避免24MHz及其倍频在自我混叠时重叠到各主要电视规格的中频信号频带，如图8B的分析所示。此分析仅考虑126~150MHZ的频率区间，一方面是因为取样频率须大于或等于126MHz，以避免前述的邻近频道干扰，另一方面是大于150MHz的取样频率会大幅提高电路设计的难度。从图8B可看出，当取样频率Fs为126MHz时，振荡频率FXTAL(＝24MHz)的三倍频(即三次谐波)，会重叠到126-3*24＝54MHz的位置，亦即落入54~60MHZ的频带；而FXTAL的七倍频，会重叠到126-7*24＝-42MHz的位置，亦即落入41~47MHZ的负频频带。在各种电视规格的中频信号频带内，视频载波(video carrier)、音频载波(audio carrier)及色彩载波(color carrier)都在不同的频率位置。在32~40MHz频带中，视频载波、音频载波及色彩载波分别位于大约38~39MHz、32~33MHz及33~35MHz的位置；在41~47MHz频带中，视频载波、音频载波及色彩载波分别位于大约45MHz、41MHz及42MHz的位置；在54~60MHz频带中，视频载波、音频载波及色彩载波则分别位于大约58MHz、54MHz及55MHz的位置(在不同规格或者相同规格的不同版本下，载波位置会略有差异)。因此，以前述取样频率Fs为126MHz来说，振荡频率FXTAL的三倍频，会重叠到54~60MHz频带的音频载波；而FXTAL的七倍频，会重叠到41~47MHz频带之负频色彩载波。对于其他的取样频率，亦可做同样的分析。

当振荡频率的谐波因自我混叠而重叠到不同的载波时，对电视频信号的影响程度亦不相同：重叠到色彩载波的影响小于重叠到音频载波，而重叠到音频载波的影响又小于重叠到视频载波。在图8B中，重叠到不同载波的部份会以不同的方式显示。经由分析在126~150MHZ的取样频率区间内，振荡频率24MHz的一次至八次谐波(八次以上的谐波太小可忽略)是否会自我混叠至各主要电视规格的中频频带，可发现144MHz不会混叠至任何中频频带，所以是取样频率的最佳选择。次佳的选择，则是仅混叠到影响程度较轻微的音频载波或色彩载波，如126、127、137、138及150MHz等取样频率。应注意，当选择不同的振荡频率或考量不同的取样频率区间时，或者是考量更多其他不同的中频电视频信号频带时，皆可利用上述的分析方法，找出最适当的取样频率。

图9A是模拟电视接收装置20的第三实施例的方块图，其中，转换电路231包含可编程增益放大器91、模拟混频器92及模拟数字转换器93。与前述第二实施例的主要差别在于，在第三实施例中，模拟中频电视频信号是先进行频率转换，才进行模拟至数字的转换，亦即，模拟中频电视频信号在经过可编程增益放大器91放大后，先经过模拟混频器92转换为模拟基频电视频信号，才送入模拟数字转换器93转换为数字基频电视频信号。与第一及第二实施例相同，第三实施例亦可先利用表面声波滤波电路22将模拟中频电视频信号的视频部份与音频部份分别滤出，再送入中频电路23进行处理，如图9B所示，其中，可编程增益放大器91包含可编程增益放大单元911与912，模拟混频器92则包含模拟混频单元921与922，模拟数字转换器93则包含模拟数字转换单元931与932。可编程增益放大单元911、模拟混频单元921及模拟数字转换单元931形成一视频信号路径，用以将视频滤波器221输出的模拟中频视频信号转换为一数字基频视频信号；可编程增益放大单元912、模拟混频单元922及模拟数字转换单元932形成一音频信号路径，用以将音频滤波器222输出的模拟中频音频信号转换为一数字基频音频信号。因此，在图9B中，转换电路231所输出的数字电视频信号包含该数字基频视频信号与该数字基频音频信号。

以上利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。凡熟知本技术领域者，可根据以上实施例的揭示而做出诸多可能变化，仍不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种模拟电视接收装置，包含：

一射频调谐器，用以将所接收的一模拟射频电视频信号转换为一模拟中频电视频信号；以及

一中频电路，包含：

一转换电路，耦接该射频调谐器，用以将该模拟中频电视频信号转换为一数字电视频信号，该转换电路包含一模拟数字转换器，用以将该模拟中频电视频信号转换为数字中频电视频信号；

一数字解调器，耦接该转换电路，用以解调该数字电视频信号，以产生一数字解调视频信号及一数字解调音频信号；以及

一共用频率振荡器，用以提供一振荡频率给该模拟数字转换器及一USB介面，其中该振荡频率及其倍频在各电视规格的中频信号频带之外。

2.如权利要求1所述的模拟电视接收装置，其特征在于，该数字电视频信号是该数字中频电视频信号。

3.如权利要求1所述的模拟电视接收装置，其特征在于，该数字电视频信号是一数字基频电视频信号，该转换电路还包含：

一数字混频器，耦接该模拟数字转换器，用以将该数字中频电视频信号转换为该数字基频电视频信号。

4.如权利要求1所述的模拟电视接收装置，其特征在于，该转换电路更包含：

一可编程增益放大器，用以放大该模拟中频电视频信号，以送入该模拟数字转换器。

5.如权利要求1所述的模拟电视接收装置，其特征在于，该模拟数字转换器是以过采样方式，执行模拟至数字的转换。

6.如权利要求5所述的模拟电视接收装置，其特征在于，还包含：

一时钟脉冲产生电路，用以依据一振荡频率产生一取样时钟脉冲信号，送至该模拟数字转换器，其中该取样时钟脉冲信号至少大于各电视规格的中频频率的两倍以上。

7.如权利要求6所述的模拟电视接收装置，其特征在于，该振荡频率为24MHz，该取样时钟脉冲信号的一频率为144MHz。

8.如权利要求1所述的模拟电视接收装置，其特征在于，还包含：

一表面声波滤波电路，耦接于该射频调谐器与该转换电路间，用以滤除该模拟中频电视频信号的噪声。

9.如权利要求8所述的模拟电视接收装置，其特征在于，该表面声波滤波电路包含：

一视频滤波器，用以从该模拟中频电视频信号滤出一模拟中频视频信号；以及

一音频滤波器，用以从该模拟中频电视频信号滤出一模拟中频音频信号。

10.如权利要求9所述的模拟电视接收装置，其特征在于，该转换电路将该模拟中频视频信号转换为该数字电视频信号中的一数字视频信号，且将该模拟中频音频信号转换为该数字电视频信号中的一数字音频信号。

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