CN1058870A - 仅合成中心频率的信息无线电接收 - Google Patents

Abstract

一种电视接收机，包括一用以调谐电视频道和调 频广播台的单个调谐器102。调谐器102以固定的 增益设定值在调频接收工作状态下工作。调谐器 102用作双变频调频接收机的第一变频级，调频收音 机集成电路的混频器180d则用作第二变频级。这 种装置在特定的和非任意的第一中频工作。这个调 频接收机还能自动接收在其中一个信息服务站所分 配的在听众所在地区的工作频率上工作的信息服务 站的广播。该接收机将现时调谐到的调频频道数显 示在屏幕410上。

Description

随本申请一齐提出的代理人档案号为RCA85，975、RCA85，976、RCA85，961、RCA86，108、RCA86，109和RCA86，710与本申请转让给同一受让人的专利申请含有与本发明有关的主题。

本申请涉及包含有调频收音机的电视接收机的领域。

人们总希望有一个不仅能接收电视信号而且还能接收调频广播射频信号的电视接收机。在美国，调频广播频带是在大约88兆赫到大约108兆赫的范围。这个频带处在分配给广播电视频道6与分配给有线电视频道98的频率之间。能接收调频广播信号的电视接收机是公知技术。但在这些已知的接收设备中，个别的制造厂家增设了独立的具有自己的调谐器的调频收音机。从现有技术中人们还知道，电视接收机可以与信息接收机结合起来，例如，在美国，国家气象局（NWS）无线电接收机就是信息接收机的一个例子。但在这种情况下，过去个别制造厂家也同样装设了独立的调谐器供调谐NWS信号之用。

国家气象局接收机有时也叫做“气象收音机”，一般装有三个晶体，各晶体系调谐到气象局的不同频率上。三个晶体各自都可由用户开关加以选择，用以改变收音机的工作频率使其转到最邻近的国家气象局发射机的频率上。应该指出，国家气象局分配给发射机的频率不是三个而是七个。还应该指出，在对应于通常所设的三个晶体中的一个晶体的频率工作的发射机其发射的电波不一定能遍及美国的广大地区。若想把气象收音机或其它信息服务装置与电视接收机结合起来，则最好使用户能在全国各地区收听国家气象局的消息，而且最好使用户无需操动开关来寻找所需要的工作频率。

本发明是在一个电视接收机中采用单一的调谐器，用这个调谐器调谐到电视频率的至少一个频带上的电视信号，以及调谐电视频带附近的调频频带上的调频广播射频信号。该电视调谐器作为双变频调频接收机的第一变频级，其中调频收音机集成电路作为第二变频级。这里可以知道，由于国家气象局频带的总带宽小于双变频调频收音机调谐器第二中频的带宽，因而可以控制该调谐器来调谐信息服务站的中心频率（例如国家气象局的频带），而且这种调谐正是自动接收国家气象局在所分配的七个频率中的任何频率下的信号所必须进行的操作。

图1以方框图的形式示出了体现本发明的电视接收机。

图2A示出了现有技术中公知的并联谐振调频陷波电路。

图2B是图2A所示的那一种并联谐振电路的振幅-频率特性曲线。

图3A示出了本发明的调频陷波电路。

图3B是调谐器调谐到频道6时图3A的调频陷波电路和天线输入线路的振幅-频率特性曲线。

图4是按本发明制造的显示屏幕的一个例子。

图5是图1调谐器的一部分的示意图，示出了图3A调频陷波电路的连接情况。

图6示出了43.3兆赫带通滤波器与图1的48.65兆赫半中频陷波电路结合起来的情况。

参看图1。电视射频（RF）信号和广播调频射频信号加到总编号为100的调频陷波电路的射频输入端上。下面将按图3详细说明调频陷波电路100。出现在调频陷波电路100输出端上的射频信号加到调谐器102上。调谐器102包括一射频放大器102a，用以放大射频信号，并将放大后的射频信号加到混频器102b的一个输入端上。调谐器102还包括一本机振荡器102c，用以产生本机振荡信号，这个信号加到混频器102b的第二输入端时与经放大的射频信号产生外差作用，并产生电视中频（IF）输出信号。调谐器102在调谐器控制单元104的控制下选择特定的射频信号。不然也可将调谐器控制单元104装在调谐器102中。调谐器控制单元104通过导线103将调谐控制信号加到调谐器102上，并经由控制总线103′施加波段转换信号。调谐控制信号和波段转换信号控制本机振荡器102振荡的频率，从而确定哪一个射频信号变频（产生外差作用）成中频。调谐器控制单元104由控制器110控制。控制器110可以是一个微处理器或微计算机，它包括一中央处理单元（CPU）112、一只读存储器（ROM）114和一随机存取存储器116。控制器110接收使用者从本机键盘122输入的和来自红外（IR）接收器120的控制信号。红外接收器120接收遥控单元125发出的遥控信号并对其进行译码。

调谐器102所产生的中频（ID）信号加到表面声波（SAW）滤波器的前置放大器105上，该放大器将中频信号加以放大并将其经由SAW滤波器106加到视频信号处理单元130上。图象信号处理单元130包括一视频中频（VIF）放大级、一自动增益控制电路（AGC）、一自动微调电路（AFT）、一视频检波器和一伴音中频（SIF）放大级。处理单元130产生基带复合视频信号（TV）和一伴音载波信号。伴音载波信号加到声频信号处理单元135上，该处理单元包括一电视立体声解码器、一矩阵变换电路和一DBX扩展器。声频信号处理单元135产生左声频信号和右声频信号，并将它们加到声频转换单元136的一对输入端上。声频转换单元136的输出端耦合到声频放大单元137上。声频放大单元137产生经放大的基带左声频信号和基带右声频信号并将它们加到一对扬声器138上，以便把伴音重放出来。

基带图象信号（TV）耦合到视频处理单元155和显象管驱动放大器156上，最后显示在显示器158的显示屏幕上。视频信号也加到同步信号分离单元160上，由同步信号分离单元160将视频信号分离成垂直同步信号和水平同步信号。由此获得的垂直和水平信号加到偏转单元170上以产生偏转信号，加到显示器158的偏转系统组件上。在控制器110控制下，屏上显示处理器140产生字符信号，并将它们加到图象信号处理器155的第二输入端，供显示在显示器158上。到此为止所介绍的线路（图1所示的特殊调频陷波电路除外）是从RCA  CTC156彩色电视底盘上所公知的。

调谐器102所产生的中频（IF）信号还经由43.3兆赫带通滤波器和48.65兆赫陷波装置145加到单芯片调频收音机集成电路（CI）180上。调频收音机IC  180可以是例如索尼公司出品的CXA12338M/S调幅/调频立体声收音机电路。调频收音机IC  180包括一放大器180a、一混频器180b、一振荡器180c、一压控振荡器（VCO）180d、一调频中频和检波单元180c以及调频立体声检波单元180f。

这里人们可能知道，电视调谐器102可以用作调频广播频带的双变频调谐器的第一变频级，其中双变频调谐器的第二变频级由调频收音机IC  180提供。就是说，特定调频收音机信号的频率系从调频射频频带的其中一个频带选取并变频成43.3兆赫的第一中频。频率值43.3兆赫很重要，其选择过程将在下面介绍。

接着第一中频信号在混频器180b中与频率固定的晶控振荡器180c所产生的54.0兆赫振荡信号产生外差作用。已经发现，最好是用晶体控制振荡器180c以免频率因振荡器180c表面（area）及周围的温度可能发生变化而漂移。尽管晶体可采用54.0兆赫的晶体，但已发现，也可采用18兆赫标准值的晶体的三次谐波（频率54兆赫）。外差作用的结果是产生标称调频中频频率为10.7兆赫的调频射频信号，这个信号接着就在总编号为182的陶瓷谐振装置中加以滤波。为提高选择性，增设了陶瓷谐振装置182的第二陶瓷谐振器。接着就由调频信号处理单元180d、180e和180f按一般的方式将陶瓷谐振装置182输出端的信号加以放大、检波和解码。电位器VR1是为调节VOC频率而设的。经解码的左（L）和右（R）立体声信号加到声频开关136的第二对输入端上。经解码的左（L）和右（R）立体声信号由声频开关单元136加以选择后就加到声频放大器137上，以便在扬声器装置138中重放。耦合在调频收音机IC  180与控制器110之间的线路117和118传送分别表示信号是否处于调谐状态和信号是否是立体声的信号。

调谐器102是频率合成（FS）式的，就是说，本机振荡器的频率可在控制器100的控制下按一定幅度的一系列阶段加以改变。在调频接收状态下，控制器100促使振荡器102c的频率按31.5千赫的阶段变化。这就是说调频台可能产生的失谐最大为31.5千赫/2即15.75千赫。这是可以容许的，因为调频收音机IC  180容许的解调特性范围约为±110千赫，而且调频广播频率彼此间隔200千赫。

现在说明选择43.3兆赫作为双变频调频无线电接收机第一中频的过程。大家都知道，调谐器的振幅-频率特性大致上呈干草堆形，其色度载波和图象载波处在干草堆两侧大约距最大值下降3分贝处。干草堆在这两个载波之间的中心点约在44兆赫处。熟悉本领域的技术人员可能都知道，这可能是调频无线电系统第一中频的最佳频率。但44兆赫正好大约为最低调频射频值（88.1兆赫）的一半，因而可能会引起下列问题。加到混频器的信号经混频后频率翻一番。得出的这些频率大部分处在频带之外，由耦合到各混频器输出端的调谐电路滤除。若第一中频采用44兆赫，则要调谐88.1兆赫调频载波本机振荡器102c可能就要以132.1兆赫振荡。在这种情况下，可能会产生下列信号：

132.1兆赫-88.1兆赫＝44兆赫（所要求的信号）和

2×88.1兆赫-132.1兆赫＝44.1兆赫（不希望有的镜象）。

这个不希望有的镜象信号正是在第二中频的带宽范围内的。这种情况导致在系统声频输出端产生干扰和失真。再加上调谐器调频陷波电路在88.1兆赫处产生极小衰减，促使调谐器中信号的互调失真发生在输入信号较低的电平下，从而进一步使情况复杂化了。大于44兆赫但小于45.75兆赫图象载波的频率可能会在更高的调频无线电台产生镜象问题。因此最佳频率值为低于44兆赫但高于42.17兆赫彩色载波的频率值（因为低于彩色载波的频率可能会使信号沿“干草堆”特性曲线急剧下降）。43.3兆赫频率值离干草堆图形的顶点近得足以产生对称信号，离44兆赫频率远得足以避免镜象干扰问题。选取43.3兆赫作为第一中频时，为选取88.1兆赫的调频载波就可以将本机振荡器102c控制得使其以132.4兆赫振荡，这时产生下列输出信号：

132.4兆赫-88.1兆赫＝43.3兆赫（所要求的信号）;和

2×88.1兆赫-132.4兆赫＝44.8兆赫（不希望有的镜象）。现在不希望有的镜象信号与所要求的信号相差1.5兆赫，完全在第二中频级300千赫带宽范围之外，因而不会引起失真。事实上，频率在43.5兆赫与彩色副载波频率之间的信号是上述双变频调谐器第一中频理想的选择信号。

同样，第二中频也具有应予避免的镜象问题。具体地说，48.65兆赫（即43.3兆赫+5.35兆赫（10.7兆赫第二中频的一半））的信号可能会在10.7兆赫处产生镜象，从而又引起干扰。由于第二中频系固定在10.7兆赫，因而无需采用滤波器，在滤波单元145中就可以解决这个问题。图6A详细示出了滤波单元145的电路。43.3兆赫带通滤波器由π形配置的电感器L601和电容器C601和C602构成。加上一个与电感器L601并联的电容器C603就得出48.65兆赫的陷波电路。图6B示出了这种电路的增益-频率特性。各元件最好选用下列各值：

L601  101毫微亨

C601  39微微法

C602  120微微法

C603  100微微法

工作时，控制器110经由本机键盘122或红外接收器120接收指令，转入调频收音机工作状态。作为这种情况的响应，控制器110经由电阻器R1往晶体管Q1的基极加信号。晶体管Q1导通，于是给调压电路R2、D2提供电源电压，调压电路R2、D2供电（VCC），使调频收音机IC  180工作。这个切换的VCC电压也加到立体声开关136的控制端子上，并促使在调频收音机工作状态下选择调频收音声频信号。

要获取良好的调频接收特性有两大障碍：灵敏度差和过载问题，必须小心兼顾这两个问题。记得在电视工作状态下，射频放大器的增益是由电视视频中频（VIF）电路中得到的AGC信号控制的。在调频工作状态下，由于VIF电路中没有产生有意义的AGC信号，因而射频放大器上不加有AGC信号。若要在调频接收状态下使电视调谐器在最大增益下工作，则中等至高电平的调频信号可能会使调谐混频器和射频级过激励，从而使得出的信号产生不希望有的失真。独立的FM  AGC装置完全是行不通的，一来是造价问题，二来还会使电视接收机更加复杂。解决的办法是使调谐器的射频级在调频接收状态下以固定增益工作。这种配置造价低得多，只需要增加一些元件。这里必须小心选择增益的下降值。增益降得太多可能会使调频接收的灵敏度变差，太少又会导致过载。有助于使增益下降了的射频级很好工作的第二因素是：增益下降了的射频放大级其噪音系数的劣化（变大）速度是比增益的下降速度小得多，这样就能保持更好的信噪比。这就可以把对射频放大器增益下降的补偿放在其后的中频后置放大级中，以维持接收机总的灵敏度。

AGC信号的切除是通过经由二极管D1往AGC线路102d上加4.7伏调频收音机切换VCC电压进行的。调频收音机VCC电源是可以调节好使其足以使增益的下降值处于容许偏差的范围内的。应该指出的是，所选取的调频收音机IC其可使用的工作电压范围是相当宽的，这一点很重要。为满足电视调谐器射频增益下降偏差的要求，特别选用了4.7伏电压电平。电阻器R3将AGC电路与所加的VCC电压隔离开来。切换VCC电压通过二极管D1之后的幅值约为4伏。射频放大器102a在其AGC控制端子上加有固定的4伏信号之后就在增益较低的工作状态下工作。

切换调频收音机VCC电压还加到SAW滤波前置放大器105的基极上，以便使放大器不起作用，并进一步使视频处理单元130输入端处不希望有的信号衰减。

出乎意外的是，发现调频陷波电路在采用单个调谐器接收电视信号和广播调频收音机信号的电视接收机中产生了有益的效果。具体地说，调频陷波电路使调频收音机信号衰减，该信号如果不衰减的话则在电视调谐器输入端处的振幅就太大了。这里还可认识到，调频陷波电路的频率响应特性的“裙部”应该比较陡，以便将干扰毗邻电视频道信号的程度减到最低而且带阻区基本上扁平，以便提供振幅在整个调频广播射频带大致均匀的调频信号。

图2A示出了现有技术周知的并联谐振调频陷波电路。现有技术中周知的还有串联谐振调频陷波电路和串并联结合的调频陷波电路。但在以上所述的各调频陷波电路的情况下，过去都没有在限制这些先有调频陷波电路的衰减方面下过工夫。相反，先有的这些调频陷波电路各自都试图获取尽可能深的凹口，因为在没有调频收音机的电视接收机中是无需保留任何调频广播信号频谱的。图2B示出了象图2A所示的那种并联谐振电路的振幅-频率特性。这种配置对电视与调频系统的结合来说是不能令人满意的，理由如下。如果将图2A电路的谐振频率设在调频频带中心，则个别相应的调频广播电台在视频放大器输入端的信号幅值就会大变。之所以不能令人满意还因为特性曲线的滚降部分（即裙部的斜率）陡得不足以避免调频干扰邻近的电视频道。

现在翻看图3A，图中示出了解决上述现有技术调频陷波电路问题的三段式调频陷波电路。三段式调频陷波电路的第一段由并联配置的电感器L301、电阻器R301和电容器C301组成。第一段系调谐到97.5兆赫，以便使整个电路的频率响应尽可能均匀。三段式调频陷波电路的第二段由并联配置的电感器L302和电容器C302组成。第二段调谐到104.0兆赫，以便保护（美国的）VHF（甚高频）频道12和13。三段式调频陷波电路的第三段由一配置在第一和第二段之间的一个点至一基准电位点（即信号地线）的串联谐振电路组成。第三段调谐到90.5兆赫，以保护低频带VHF频道6使其免受接近88.1兆赫教育调频传输的影响。电阻器R301和R303供设定陷波深度之用。应该指出，第二段不需要另加负荷，因为它后面的天线滤波电路的负荷作用就可以将第二段的陷波深度减少到所要求的值。上述配置实质上并没有改变频道6色度载波的电平，但却使频道6的伴音载波降低大约3-4分贝，这被认为是可以容许的。电缆电视频道A-2（即98）的图象载波降低大约1分贝，而这也认为是可以容许的。

各元件最好取下列各值。

L301  约18.3毫微亨（可调节）

第一段  R301  270欧

C301  150微微法

第二段  L302  约16.2毫微亨（可调节）

C302  150微微法

L303  约680微亨（可调节）

第三段  R303  6.8欧

C303  4.7微微法

上述三段式调频陷波电路在调频接收工作状态下对大约10±4分贝范围的88兆赫至108兆赫信号的抑制程度均匀。但当调谐器调谐到频道6时，图3B所示的调频频带抑制由于天线输入电路的选择性提高而处在18-22分贝的范围。图3B所示的响应特性是在图5射频放大器双栅极FET（场效应）晶体管Q501的漏极端上测定的。

上述三段式调频陷波电路具有下列典型特性（与广播电视频道图象载波对比）

频率（兆赫）  响应（分贝）

83.25（频道6基准图象）  -0

86.83（频道6色度）  -0.2

87.75（频道6伴音）  -2.7

88.1（最低调频台）  -4.6

88.3  -5.4

88.5  -6.2

88.7  -7.1

88.9  -8.0

89.1  -9.0

90.1  -12.6

90.5  -12.2

91.1  -10.1

92.1  -8.2

93.1  -7.6

94.1  -8.0

95.1  -9.0

96.1  -10.3

97.1  -11.1

98.1.  -10.8

频率（兆赫）  响应（分贝）

99.1  -9.9

100.1  -9.0

101.1  -8.7

102.1  -9.2

103.1  -10.7

104.1  -11.8

105.1  -7.8

106.1  -3.3

107.1  -0.8

107.9（最高调频台）  -0.4

陷波电路本身衰减所希望达到的最终效果是调谐器在各调频频带下的总增益达到所要求的下降。和毗邻的电视频道6和98的平均功率增益比较，调谐器在下列调频频带频率下的总增益是下降了。

频率  相对于毗邻电视频道6和98的平均功率

（兆赫）  增益的典型平均损耗（分贝）

88.1  7.5

90.5  13

93.5  12

97.5  12

100.7  10.5

104.1  6.5

107.9  0

在调频接收状态期间，没有电视图象可看。因此，当选择某一调频台时，控制器110就使屏上显示处理器140显示一个信息，告诉电视用户，电视接收机处于调频工作状态，已选择了一特定的调频台和所收到的调频信号是否立体声。这个显示如图4所示，其中信息系显示在电视接收机400的屏幕410上。该显示出现在电视观众前面，历时预定的时间（例如30秒），然后显示出来的是一片空白的屏幕。

图5示出了图3A的调频陷波电路连接到简化形式的调谐器102的一部分的详细接线图。具体地说，调频陷波电路500的输出端通过一串联的电感器耦合到一系列总编号为510的陷波电路。陷波电路510的第一并联陷波电路调谐到电视中频频率，第二并串联陷波电路用以除去低于频道2的所有信号，还有一个第二并联陷波电路也调谐到电视中频频率。陷波电路510的输出加到总编号为520的射频放大器输入端。这种调谐器就是与美国印第安纳州印第安纳玻利斯市汤姆逊消费者电子设备公司出品的CTC-156底盘配用的MTP-M216调谐器，这里不需要再详述。

本文中举出了国家气象局作为信息服务站的一个例子。这里也应该知道，本发明的设备也可用以调谐国家气象局（NWS）的广播。分配给这些广播的频率有下面七个：162.400兆赫，162.425兆赫，162.450兆赫，162.475兆赫，162.500兆赫，162.525兆赫，和162.550兆赫。某一个地区只分配这些频率中的一个频率。一般的气象收音机都配备有一开关，用以选择三个晶控频率中的一个频率以收听广播。

这里还应该知道，当选择NWS工作状态时，只需要调谐NWS的中心频带，其理由有三。第一，中频滤波器190千赫3分贝的带宽大于NWS频带150千赫的总频道间隔。第二，即使偏离调谐频率±1000千赫，所采用的鉴频器也能很好工作。第三，各NWS电台相互覆盖的程度不大或不相互覆盖（因为各NWS频率是预定的，而且某一个地区中只有一个发射机在工作）。

这里还特别指出，本发明也可用于盒式磁带录象机（VCR）中。这里电视接收机一词包括具图象显示装置的电视接收机（通常叫做电视机）和不带图象显示装置的电视接收机，例如VCR。

Claims (7)

1、一种电视接收机，包括：

调谐装置(102)，在第一工作状态下工作，用以接收电视射频信号，所述调谐装置(102)根据控制信号(103)从多个电视射频信号中选取一特定的电视射频信号；

控制装置(104)，用以产生所述控制信号(103)以促使所述调谐装置(102)选择特定的射频信号；其特征在于：

所述调谐装置(102)也作为双变频调频广播射频信号接收机的第一变频级，工作在第二工作状态下，用以将所述调频信号的频率变频成第一中频；

所述双变频调频广播射频信号接收机的第二变频级(108a、180b)，所述第二变频级接收在所述第一中频下的所述信号，并将所述信号变换成第二中频；和

解调装置(180d，180c)，用以解调来自所述在所述第二中频下的信号的声频信号；

所述双变频调频信号接收机也由所述控制装置(104)基本上调谐到信息服务站的频带中心，所述调频信号接收机自动接收以一信息服务站频率的所述频带的任一频率广播的信号。

2、根据权利要求1的电视接收机，其特征在于，所述第二中频为10.7兆赫。

3、根据权利要求2的电视接收机，其特征在于，所述第二变频级（180a，180b）是一个调频无线电接收机集成电路的元件。

4、根据权利要求1的电视接收机，其特征在于，所述信息服务站的频带包括162.400兆赫和162.550兆赫的频率。

5、根据权利要求4的电视接收机，其特征在于，在所述第二工作状态下，所述调谐装置（102）系调谐到所述信息服务站频带的中心频率，所述中心频率约为162.475兆赫，所述调谐装置一经调谐到所述中心频率就足以自动接收在所述频带中各所述频率的广播。

6、一种调频信息收音机，用以接收某预定调频频带的信息服务站广播，其特征在于：

调谐装置（102），作为一双变频调频广播射频信号接收机的第一变频级而工作，用以将所述预定调频频带的信号变换成第一中频;

所述双变频调频广播射频信号接收机的第二变频级（180a，180b），所述第二变频级接收在所述第一中频的所述信号，并将所述信号变换成第二中频;和

解调装置（180d，180e），用以解调来自所述在所述第二中频的所述信号的声频信号;

所述双变频调频信号接收机基本上调谐到信息服务站频带的中心频率，所述调频信号接收机自动接收在所述信息服务站频带的任一频率上的信号广播。

7、根据权利要求6的调频信息收音机，其特征在于，所述调谐装置（102）调谐到所述信息服务站频带的所述中心频率，所述中心频率约为162.475兆赫，所述调谐装置（102）一经调谐到所述中心频率就足以自动接收在所述频带各所述频率下的广播。

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