CN104283575A - 增益可变及延迟可变的射频调谐器 - Google Patents

Abstract

射频调谐器包括：一射频接收器，接收一差动输入射频信号并转换成一差动中频信号；一模数转换器，耦接至该射频接收器，将该差动中频信号转换成一数字信号；一解调器，耦接至该模数转换器，将该数字信号解调成一输出信号；以及一处理单元，耦接至该模数转换器与该射频接收器，该处理单元将该数字信号转换至频域，并根据一频域转换结果来调整该射频接收器的一增益以降低一干扰。

Description

增益可变及延迟可变的射频调谐器

技术领域

本发明是有关于一种射频调谐器，且特别是有关于一种能使调整增益及/或延迟使得干扰最小的射频调谐器。

背景技术

电视调谐器，俗称为选台器，用来将从电视台所传来的射频信号(例如是1000MHz)转为中频信号。

对调谐器而言，如果能让其所受干扰(如电磁干扰(ElectroMagneticInterference，EMI))为最小，则可将提升调谐器的效能，此乃业界所欲努力的目标。

发明内容

本案有关于一种射频调谐器，其经由调整内部多路增益与内部多路延迟，以使得干扰最小化。

根据本案的一例，提出一种射频调谐器，包括：一射频接收器，接收一差动输入射频信号并转换成一差动中频信号；一模数转换器，耦接至该射频接收器，将该差动中频信号转换成一数字信号；一解调器，耦接至该模数转换器，将该数字信号解调成一输出信号；以及一处理单元，耦接至该模数转换器与该射频接收器，该处理单元将该数字信号转换至频域，并根据一频域转换结果来调整该射频接收器的一增益以降低一干扰。

为了对本案的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1显示根据本案一实施例的射频调谐器的功能方块图。

图2显示根据本案实施例的射频接收器的功能方块图。

图3A显示根据本案实施例的放大器的架构图。

图3B与图3C显示调整低噪声放大器的增益的示意图。

图4显示根据本案实施例的混频器的架构图。

图5显示根据本案另一实施例的混频器的架构。

图6A～图6D显示根据本案实施例中，取不同增益值与不同延迟值所造成的转换结果。

具体实施方式

本说明书的技术用语如有加以说明或定义，以本说明书的说明或定义为准。对于习见技术若不涉及本案的技术特征，将不予赘述。图示中元件的形状、尺寸、比例、处理流程顺序等仅为示意，非对本案加以限制。在可能实施的前提下，可选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地将数个实施例加以组合。亦可选择等效的元件或步骤来实现本案。

现请参考图1，其显示根据本案一实施例的射频调谐器的功能方块图。如图1所示，射频调谐器100包括：射频接收器110、模数转换器(Analog-to-DigitalConverter,ADC)120、解调器130与处理单元140。

射频接收器110接收差动输入射频信号IN并转换成差动中频(MediumFrequency)信号MF。差动输入射频信号IN的频率例如但不受限于为1000MHz，而差动中频信号MF的频率例如但不受限于为0Hz或40MHz。射频接收器110的增益及/或延迟是可变的，其细节将于底下描述之。

模数转换器120耦接至射频接收器110，将差动中频信号MF转换成数字信号D。

解调器130，耦接至模数转换器120，将数字信号D解调成输出信号OUT。

处理单元140，耦接至模数转换器120与射频接收器110，处理单元110根据数字信号D来调整射频接收器的增益及/或延迟。处理单元140包括：变换单元141，及增益与延迟调整单元143。

变换单元141耦接至模数转换器120，其对模数转换器120所传来的数字信号D进行变换。比如但不受限于，变换单元141可利用快速傅立叶(FFT,Fast FourierTransformation)变换、傅立叶变换，余弦变换等，将数字信号D变换至频域，以得到频域转换结果。变换单元141可使用硬体或软体来实施的。

增益与延迟调整单元143用以根据变换单元141所传来的频域转换结果进行分析，来找到干扰的频率与振幅，进而输出调整参数(即下图中的各k值及/或各m值)来控制射频接收器110的增益及/或延迟，以使得干扰(如电磁干扰)为最小。亦即，本案实施例通过闭回路(由射频接收器110、模数转换器120与处理单元140所构成)来找到能降低干扰甚至使干扰为最小的k值及/或m值，亦即找到能降低干扰甚至使干扰为最小的增益及/或延迟。

现请参考图2，其显示根据本案实施例的射频接收器110的功能方块图。如图2所示，射频接收器110包括：放大器210，混频器(mixer)220与振荡器230。

放大器210接收并放大所接收的差动输入射频信号IN。混频器220，耦接至放大器210，将放大后的差动输入射频信号转换成差动中频信号MF。振荡器230，耦接至混频器220，振荡器产生数个振荡信号(比如，图2所示的LO+与LO-)，以控制混频器220。

在本案实施例中，增益可变及/或延迟可变乃是实现于射频接收器110内，也就是说，调整射频接收器110来达成对射频调谐器的增益与延迟的调整。比如，在本案一实施例中，控制放大器210的增益及/或延迟，如此即可控制射频接收器110的增益及/或延迟。在本案另一实施例中，则控制混频器220的增益及/或延迟，如此即可控制射频接收器110的增益及/或延迟。在本案另一实施例中，则控制混频器220的增益(如此即可控制射频接收器110的增益)并使得数个振荡信号在混频器内被延迟(如此即可控制射频接收器110的延迟)。现将分别说明之。

在本案实施例中，射频接收器具有两路增益与两路延迟，基本上，经由调整之后，其两路的增益彼此匹配或相等，及/或其两路的延迟彼此匹配或相等，以降低EMI干扰。更进一步地，在一些应用中，可能调整增益即可降低EMI干扰。此皆在本案精神范围内。

现请参考图3A，其显示根据本案实施例的放大器210的架构图。由图3A可看出在本案实施例中，控制放大器210的增益及/或延迟，以控制射频接收器110的增益及/或延迟。如图3A所示，放大器210包括：两路低噪声放大器310_1与310_2，两路延迟单元320_1与320_2，以及差动放大器330。差动放大器330耦接至两路延迟单元320_1与320_2，其细节在此可不特别限定之。

两路低噪声放大器310_1与310_2分别接收差动输入射频信号IN的两输入信号(亦即差动输入射频信号对IN_P与IN_N)，并将之放大。处理单元140利用调整参数k1与k2来调整两路低噪声放大器310_1与310_2的个别增益Gain1与Gain2，以调整射频接收器110的两路增益。增益的调整方式将于底下说明之。增益Gain1与Gain2可表示为：Gain1=G1+k1*△G1与Gain2=G1+k2*△G1。G1为基本增益，而△G1则为其增益调整步阶值，k1与k2则由处理单元140所提供，对k1与k2的调整乃是个别独立的。由此可知，经由调整两路增益Gain1与Gain2，能使得射频接收器的两路增益彼此匹配或相等，以使得EMI为最小。

两路延迟单元320_1与320_2分别耦接至两路低噪声放大器310_1与310_2，处理单元140调整两路延迟单元320_1与320_2的个别延迟Delay1与Delay2，以调整射频接收器110的两路延迟。延迟单元320_1与320_2皆包括电阻R1、数个电容C1与数个开关SW1。延迟单元320_1的延迟Delay1可表示为：Delay1=m1*R1*C1；而延迟单元320_2的延迟Delay2可表示为：Delay2=m2*R1*C1。m1与m2分别代表延迟单元320_1与320_2的该些电容C1接至地的个数(亦即，开关SW1导通的个数)。对m1与m2的调整乃是个别独立的。也就是说，处理单元140所传来的控制信号(调整参数)能控制两路延迟单元320_1与320_2内部的该些电容是否接地，以调整射频接收器110的两路延迟。

差动放大器330耦接于两路延迟单元320_1与320_2，其对两路延迟单元320_1与320_2的输出信号进行放大。差动放大器330的细节与操作可不特别限定之。

现请参考图3B与图3C，其显示如何调整低噪声放大器的增益，在此以调整低噪声放大器310_1的增益为例做说明，低噪声放大器310_2的增益调整方式相同

如图3B所示，处理单元140调整低噪声放大器310_1的放大器件g的本身增益。如图3C所示，处理单元140调整低噪声放大器310_1的负载的有效电阻值，也就是说，处理单元140控制数个电阻R2是否连接至操作电压(未示出)(亦即控制开关SW2的导通个数)，以调整低噪声放大器310_1的负载的有效电阻值。藉此，能调整低噪声放大器的增益。当然，于其他可能实施例中，可同时或先后调整低噪声放大器本身的增益与其负载的有效电阻值(也就是说，图3B与图3C的调整增益的方式可同时实现或先后实现之，其先后实现的顺序可不特别限定之)，此亦在本案精神范围内。

现将说明如何调整混频器220的增益与延迟。如果此调谐器100是零中频接收器(也就是说，射频接收器110的转换出的差动中频信号MF的频率为0Hz)，则其混频器220包括I路混频器(I-mixer)与Q路混频器(Q-mixer)，其中，I路混频器与Q路混频器的结构相同，只是两者所接收的振荡信号的相位差90度。相反地，此调谐器100不是零中频接收器(也就是说，射频接收器110的转换出的差动中频信号MF的频率不为0Hz，比如但不受限为40MHz)，则其混频器220包括I路混频器但不包括Q路混频器。

现请参考图4，其显示根据本案实施例的混频器220的架构图。由图4可看出，在本案实施例中，如何控制混频器220的增益及/或延迟，以控制射频接收器110的增益及/或延迟。

如图4所示，混频器220包括：两路可变输入电阻Rin1与Rin2，以及两路可变延迟放大器410_1与410_2。此外，混频器220更包括开关SW3～SW6。

两路可变输入电阻Rin1与Rin2接收放大器210的输出信号。开关SW3～SW6将经过可变输入电阻Rin1与Rin2的差动输入射频信号IN的两输入信号(亦即差动输入射频信号对IN_P与IN_N)导入至可变延迟放大器410_1与410_2。可变延迟放大器410_1与410_2对开关SW3～SW6所传来的信号进行放大。

两路可变输入电阻Rin1与Rin2的个别电阻值可被处理单元140所调整，如此可调整射频接收器110的两路增益。可变输入电阻Rin1与Rin2的电阻值可表示为：Rin1=R3+k3*△R3，Rin2=R3+k4*△R3。R3为此两路可变输入电阻Rin1与Rin2的基本电阻值，而△R3则为其电阻调整步阶值，k3与k4则由处理单元140所提供，k3与k4的值是个别独立的。

可变延迟放大器410_1包括：放大器件A1，输出电阻Rout与输出电容Cout1。可变延迟放大器410_2包括：放大器件A2，输出电阻Rout与输出电容Cout2。其中，输出电容Cout1与Cout2的电容值可表示为：Cout1=C2+m3*△C2与Cout2=C2+m4*△C2。C2为此两输出电容Cout1与Cout2的基本电容值，而△C2则为其电容调整步阶值，m3与m4则由处理单元140所提供，m3与m4的值是个别独立调整的。

开关SW3～SW6用以进行混频。开关SW3与SW6受控于由振荡器230所传来的振荡信号LO+而导通或断开；开关SW4与SW5受控于由振荡器230所传来的振荡信号LO-而导通或断开。基本上，振荡信号LO+与LO-是为互补的。故而，当开关SW3与SW6为导通时，开关SW4与SW5为断开，反之亦然。

经由开关SW3～SW6的导通/断开，可将差动输入射频信号导入至相对应的可变延迟放大器，以进行混频。详言之，当开关SW3与SW6为导通而开关SW4与SW5为断开时，差动输入射频信号对IN_P与IN_N分别导入至两路可变延迟放大器410_1与410_2。当开关SW4与SW5为导通而开关SW3与SW6为断开时，差动输入射频信号对IN_P与IN_N分别导入至两路可变延迟放大器410_2与410_1。如此的话，即可进行混频。

另外，在本实施例中，开关用于进行混频操作。因为开关相当于让差动输入射频信号IN_P或IN_N被乘以一个方波(亦即振荡信号LO+或LO-，对于振荡信号LO+或LO-而言，取0和1值)。细言之，当振荡信号使得开关为导通或关闭，可以视为让振荡信号和差动输入射频信号IN_P或IN_N相乘，这个操作就是混频(所谓混频就是两个信号相乘)。

混频器220的增益有关于输出电阻与输入电阻的比值，也就是说，混频器220的两路增益Gain3与Gain4可表示为：Gain3=Rout/Rin1与Gain4=Rout/Rin2。所以，由此可知，当调整两路可变输入电阻Rin1与Rin2的电阻值时，就可调整混频器的两路增益，进而调整射频接收器的两路增益。

混频器220的延迟有关于可变延迟放大器的延迟，也就是说，混频器220的两路延迟有关于可变延迟放大器的输出电阻与输出电容的乘积Delay3与Delay4，其可表示为：Delay3=Rout*Cout1与Delay4=Rout*Cout2。所以，由此可知，当调整输出电容Cout1与Cout2的电容值时，就可调整混频器的两路延迟，进而调整射频接收器的两路延迟。

在图4中，混频器220的架构以切换混频器为例做说明，但当知本案并不受限于此。此外，如上述般，如果此射频调谐器是零中频接收器的话，则放大器210的两路输出亦耦接至Q路混频器(其架构同图4所示的I路混频器220)。至于Q路混频器的架构与操作可参考图4，于此不赘述。

现请参考图5，其显示根据本案另一实施例的混频器220’的架构。在此，控制混频器220’的增益(如此即可控制射频接收器110的增益)并控制数个振荡信号在混频器220’内被延迟的值(如此即可控制射频接收器110的延迟)。

如图5所示，混频器220’包括：两路可变输入电阻Rin3与Rin4，两路放大器510_1与510_2、开关SW3～SW6与两路延迟单元520_1与520_2。基本上，图5的架构相似于图4的架构，故其元件耦接关系在此不赘述。但在图5中额外增加两路延迟单元520_1与520_2。另外，在图4中，可变延迟放大器410_1与410_2的输出电容的电容值是可调的，但在图5中，两路放大器510_1与510_2的输出电容的电容值则未必是要可调整的(亦即，其电容值可以为可调整的或是不可调整的)。

相似于图4中，在图5中，混频器220’的两路增益Gain5与Gain6有关于输出电阻与可变输入电阻的比值，Gain5=Rout/Rin3与Gain6=Rout/Rin4。Rin3与Rin4的电阻值可表示为：Rin3=R4+k5*△R4，Rin4=R4+k6*△R4。R4为此两路可变输入电阻Rin3与Rin4的基本电阻值，而△R4则为其电阻调整步阶值，k5与k6则由处理单元140所提供，对k5与k6的调整是个别独立的。

此外，在图5中，混频器的延迟调整是由两路延迟单元520_1与520_2所达成。振荡信号LO+与LO-分别经过两路延迟单元520_1与520_2。延迟单元520_1与520_2的架构与操作基本上可以相似或相同于图3A中的延迟单元320_1与320_2，故其细节在此省略。

故而，在图5中，经由调整参数可控制延迟单元520_1与520_2的电容接至地的个数，可以调整振荡信号LO+与LO-在混频器220’内部所受到的延迟。如上述般，振荡信号LO+与LO-乃是控制开关SW3～SW6的导通与断开。调整振荡信号LO+与LO-在混频器220’的延迟即可调整差动输入射频信号对IN_P与IN_N在混频器220’的延迟，亦即可调整射频接收器110的延迟。

现请参考图6A～图6D，其显示根据本案实施例中，取不同增益值与不同延迟值所造成的转换结果。亦即，图6A～图6D乃是由图1中的变换单元141所输出的变换结果。可以看在信号干扰610～640当中，以信号干扰630为最小。也就是说，经过增益与延迟调整单元143来控制射频接收器110的增益及/或延迟后，对应于图6C的增益及/或延迟会被视为能让信号干扰为最小的最佳增益及/或最佳延迟。

在实际应用上，射频调谐器的总操作频带可被细分为多个频道，以选台器来看的话，1个电视频道就相当于涵盖1个频道。对于各频道(各电视频道)，可利用上述实施例的做法来调整射频调谐器的最佳增益与最佳延迟以使得其干扰为最小。在本案实施例中，射频调谐器应用了差分放大器架构(如放大器210或混频器220应用了差分放大器架构)。假设差分放大器的两路输入所接收到的干扰信号的幅度与相位相同。如果射频调谐器的内部2路的增益及/或延迟能彼此匹配的话，则经过差分放大器的两路所输出的两路干扰的幅度与相位则可能相同，因此可以互相抵消，使得干扰为最小。亦即，在换台时，利用上述方式来找出使得频道干扰为最小的最佳增益与最佳延迟。

另外，可将已找出的各电视频道所对应的最佳增益与最佳延迟给予储存起来。如此一来的话，在换台时，可以查表方式来快速找出此电视频道所对应的最佳增益与最佳延迟。

另外，为达到更佳效果，过了一段工作时间后，可尝试改变此电视频道的最佳增益与最佳延迟。将此最佳增益与最佳延迟进行微调，比如微调为其相邻值(亦即让m值或k值加1或减1)。如果经过改变后，能让干扰变得更小的话，则将此微调后的值视为最佳增益与最佳延迟，亦即对此频道所对应的最佳增益与最佳延迟进行更新。

此外，于目前的射频调谐器来看，如果其无法通过针对各频道来找出最佳增益与最佳延迟使得其干扰为最小的话，通常还会需要外部的低噪声放大器，如此一来会提高成本。相反地，以本案实施例来看，由于能找出最佳增益与最佳延迟使得其干扰为最小，故而，并不需要外部的低噪声放大器，能更进一步降低成本。

综上所述，虽然本案已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本案。本案所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本案的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本案的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (14)

1.一种射频调谐器，包括：

一射频接收器，接收一差动输入射频信号并转换成一差动中频信号；

一模数转换器，耦接至该射频接收器，将该差动中频信号转换成一数字信号；

一解调器，耦接至该模数转换器，将该数字信号解调成一输出信号；以及

一处理单元，耦接至该模数转换器与该射频接收器，该处理单元将该数字信号转换至频域，并根据一频域转换结果来调整该射频接收器的一增益以降低一干扰。

2.如权利要求1所述的射频调谐器，其中该处理单元根据该数字信号来调整该射频接收器的一延迟。

3.如权利要求2所述的射频调谐器，其中该射频接收器包括：

一放大器，接收并放大该差动输入射频信号；

一混频器，耦接至该放大器，将放大后该差动输入射频信号转换成该差动中频信号；以及

一振荡器，耦接至该混频器，该振荡器产生数个振荡信号，以控制该混频器。

4.如权利要求3所述的射频调谐器，其中该放大器包括：

两路低噪声放大器，分别接收该差动输入射频信号的两输入信号，该处理单元调整该两路低噪声放大器的个别增益，以调整该射频接收器的该增益；

两路延迟单元，分别耦接至该两路低噪声放大器，该处理单元调整该两路延迟单元的个别延迟，以调整该射频接收器的该延迟；以及

一差动放大器，耦接至该两路延迟单元。

5.如权利要求4所述的射频调谐器，其中：

该处理单元调整该两路低噪声放大器的个别放大器件的个别增益，以调整该射频接收器的该增益。

6.如权利要求4所述的射频调谐器，其中：

该处理单元调整该两路低噪声放大器的个别负载的有效电阻值，以调整该射频接收器的该增益。

7.如权利要求4所述的射频调谐器，其中：

各该两路延迟单元包括一电阻与数个并联电容，该处理单元控制该些并联电容是否接地，以调整该两路延迟单元的个别延迟，以调整该射频接收器的该延迟。

8.如权利要求3所述的射频调谐器，其中该混频器包括：

两路可变输入电阻，该处理单元调整该两路可变输入电阻的个别电阻值，以调整该射频接收器的该增益；以及

两路可变延迟放大器，该处理单元调整该两路可变延迟放大器的个别输出电容值，以调整该射频接收器的该延迟。

9.如权利要求3所述的射频调谐器，其中该混频器包括：

两路可变输入电阻，该处理单元调整该两路可变输入电阻的个别电阻值，以调整该射频接收器的该增益；以及

两路延迟单元，该些振荡信号通过该两路延迟单元而耦接，该处理单元调整该两路延迟单元的个别延迟，以调整该射频接收器的该延迟。

10.如权利要求2所述的射频调谐器，其中该处理单元包括：

一变换单元，耦接至该模数转换器，将该数字信号转换至频域；以及

一增益与延迟调整单元，耦接至该变换单元，用以根据该变换单元的该频域转换结果来输出至少一调整参数至该射频接收器，以调整该射频接收器的该增益与该延迟。

11.如权利要求10所述的射频调谐器，其中：

该增益与延迟调整单元找出使该干扰为一最小值的该调整参数，并据以调整该射频接收器的该增益与该延迟。

12.如权利要求2所述的射频调谐器，其中，

该射频调谐器的一总操作频带包括数个频道；以及

对于各频道，该处理单元调整该射频调谐器的该增益与该延迟，以降低干扰。

13.如权利要求12所述的射频调谐器，其中，

储存所找出的各频道所对应的该增益与该延迟，以在切换频道时，以查表方式来找出该频道所对应的该增益与该延迟。

14.如权利要求12所述的射频调谐器，其中，经过一段时间后，该处理单元微调该增益与该延迟，以检查干扰是否更降低，以决定是否要更新该增益与该延迟。