CN1092426C - 卫星广播调谐器 - Google Patents

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Abstract

一种低成本的卫星广播调谐器，能够接收和处理QPSK调制信号和FM信号两者，同时确保LNB到调谐器的简单连接，单个前端部分包括RF级、混频器、本振电路、IF级和AGC环路，该前端部分用于FM检波器和I/Q正交检波器两者，这样，在单个前端部分中接收和处理FM信号和QPSK调制信号，在上述情形中，当接收QPSK调制信号时断开向检测FM信号的FM检波器的供电，而当接收FM信号时断开向检测QPSK调制信号所需的本振电路的供电。

Description

卫星广播调谐器
本发明涉及一种卫星广播调谐器，特别涉及一种卫星广播调谐器，既可接收模拟卫星广播(FM(调频))又可接收数字卫星广播(QPSK(四相移相键控)调制)。
将参照图7至11讨论一种已有的这类卫星广播调谐器。图7和8是接收传统的模拟卫星广播(FM)和数字卫星广播(QPSK调制)的卫星广播系统的示意图。
在图7的卫星广播接收系统中，一数字卫星广播接收机203和一模拟卫星广播接收机204，各自独立地，分别连接到抛物面天线201和202，数字卫星广播接收机203包括数字卫星广播调谐器205，而模拟卫星广播接收机204包括模拟卫星广播调谐器206，标号207和208分别代表接收机203和204的输入端。
而且，抛物面天线201和202各有着LNB(低噪声部件(Low Noise Block)下变频器(未画出))，用于数字卫星广播或模拟卫星广播。
当以上述结构接收卫星广播时，RF(射频)信号由抛物面天线的LNB下变频到1GHz波段，输入到接收机203和204的输入端207和208。然后，数字卫星广播接收机203执行QPSK解调，而模拟卫星广播接收机204执行FM信号解调。
图8中所示卫星广播接收系统是一抛物面天线和LNB共用于数字卫星广播和模拟卫星广播的例子。与图7中作用相同部件由同样标号表示，在图8结构中，数字卫星广播接收机203连接到一个抛物面天线209(具有LNB)，数字卫星广播接收机203中的数字卫星广播调谐器205内部进一步具有RF分配器210。随后，数字卫星广播接收机203和模拟卫星广播接收机204彼此连接，由数字卫星广播接收机203的RF输出端211连接到模拟卫星广播接收机204的输入端208。
如上安排，当接收数字卫星广播时，由安装在抛物面天线209的LNB下变频到1GHz波段的RF信号从输入端207输入，随后由数字卫星广播接收机203进行QPSK调制。
另一方面，当接收模拟卫星广播时，同样输入到输入端207的模拟卫星广播的RF信号由RF分配器210分配，然后由RF输出端211传送到模拟卫星广播接收机204的输入端208，然后，FM信号由模拟卫星广播接收机204解调。
图9表示模拟卫星广播调谐器206的详细结构，在图9中表示一高通滤波器222，一个第一RF放大器212，一个衰减器213，一个第二RF放大器214，一低通滤波器215和一下变频第一混频器216，标号217代表一第一本地振荡电路，用于对第一混频器216提供一本振信号。第一混频器216输出一第一中频信号，其频率为RF信号与本振信号的频率之差。
标号218表示一PLL(锁相环)电路，以根据从微处理器(未画出)得到的通道数据锁定本振电路217的频率。第一中频信号从第一混频器216输出，在IF(中频)放大器219中放大，其后由SAW(声表面波)滤波器220进行带宽限制，然后传送到IF.AGC(自动增益控制)放大器221。随后，在IF.AGC放大器221中放大后的第一中频信号由PLL型FM信号检波器231进行频率检波，以输出基带信号。
而且，在IF.AGC放大器221和衰减器213之间设有AGC电路，AGC电路230按照FM信号检波器231的输入电平控制衰减器213和IF.AGC放大器221，该输入电平由AGC检波器232检波。
应注意到，标号223表示一低通滤波器，标号235表示一用于SAW滤波器220的切换开关。
图10表示上述数字卫星广播调谐器205的详细结构，与图9中功能相同部件由同样标号表示。在图10中，从高通滤波器222到IF.AGC放大器221的结构大体等同于模拟卫星广播调谐器206中的那部分，所以，略去对其叙述。
标号400表示I/Q正交检波器，其有两个第二混频器401和402，用于第二下变频，应注意标号216代表用于第一下变频的第一混频器。通过IF.AGC放大器221的IF信号被分配到两条通路，以输入到I/Q正交检波器400的两个混频器401和402。标号403代表第二本振电路，其为一固定频率的本地振荡器，以约等于中频的频率振荡。然后，第二本振电路403的输出分配为两个本振信号，由一90度相移器404使两个本振信号之间有90°相位差。其后，得到的信号输入到第二混频器401和402，由此各自与IF信号混频以转换成基带信号。
已转换成基带信号的I和Q信号在基带放大器224和225中放大，并由奈奎斯特(Nyquist)滤波器226和227进行带宽限制，然后，把得到的信号从I信号输出端228和Q信号输出端229分别输出，然后，把信号输入到在后续级中的QPSK解调电路。
图11是要连接到上述数字卫星广播调谐器中的I/Q正交检波器的上述QPSK解调电路的方框图。
经数字卫星广播调谐器205中I/Q正交检波得到的I/Q信号输入到QPSK解调电路(视频和音频处理电路)240，如图11所示。然后，在该QPSK解调电路240中，I/Q信号被通过一个纠错部分，该部分包括QPSK解调器241、维特比(Viterbi)解调器242和里德-索洛蒙(Reed-Solomon)纠错部分243，所得到的信号随后分配为两路，以传送到后续级的电路中，其中之一作为视频信号经MPEG(活动图像(编码)专家组)视频译码器244和NTSC(国家电视系统委员会)调制器245输出。另一作为音频信号经MPEG音频译码器246和音频数模转换器247输出。
而且，把来自QPSK解调器241的控制信号输入到AGC电路230的输入端234，并控制AGC环路，从而把适当电平的I/Q信号输入到QPSK解调电路240。
应注意标号248代表M-COM(微型计算机)，标号249代表DRAM(动态随机存取存储器)。
按照图7所示的卫星广播接收系统，对于数字和模拟用途要有两组抛物面天线201和202、LNB和卫星广播接收机203和204。
另一方面，按照图8所示卫星接收系统，仅需一组抛物面天线209和LNB，但是，两组卫星广播接收机203和204仍然是需要的。
在任一情形下，整个系统的布线都是复杂的，不利地增加了成本。
本发明的目的是提供一种低成本的卫星广播调谐器，能够接收和处理QPSK调制信号和FM信号，同时确保LNB到卫星广播调谐器的简单连接。
为达此目的，本发明提供一种卫星广播调谐器，包括：
单个前端部分，将RF信号转换成IF信号，
FM检波器，它从前端部分接收IF信号，并使IF信号受FM检波，
一正交检波器，它从前端部分接收IF信号，并使IF信号受正交检波，
QPSK解调器，它从正交检波器接收I信号和Q信号，并使这些信号受QPSK解调，
第一AGC环路，它包括IF信号电平检测装置以检测IF信号电平，和第一AGC电路以按照检测到的电平控制IF信号电平，并理想地控制FM检波器的输入电平，以及
第二AGC环路，它包括第二AGC电路，以按照从QPSK解调器接收到的信号控制正交检波器的输入电平，并理想地控制QPSK解调器的输入电平。
按照上述安排，将RF信号转换成IF信号的单个前端部分用于FM检波器和正交检波器两者，所以，与已有技术的卫星广播接收系统相比FM检波器或正交检波器之一的前端部分被省去了。这样，卫星广播调谐器能接收调频的RF信号和QPSK调制的RF信号并进行检波，这比对两种检波器采用独立的前端部分的已有技术的卫星广播调谐器更为紧凑和价廉。
而且，按照上述结构，从单个前端部分输出的IF信号的电平由第一AGC环路的工作加以控制，从而对FM检波器的输入电平进行优化。而且，正交检波器的输入电平由第二AGC环路的工作加以控制，从而对QPSK解调器的输入电平进行优化，这样，可正确执行FM检波器的FM信号检波和QPSK解调器的QPSK解调。
而且，在一个实施例中，FM检波器具有一第一振荡电路。
正交检波器具有一第二振荡电路，以及
一个切换电路，其在检测到调频的RF信号时停止第二振荡电路的工作，而在检测到QPSK调制的RF信号时停止第一振荡电路的工作。
按照上述安排，正交检波器的第二振荡电路的工作由切换电路在FM检波器检测到FM信号时停止，FM检波器的第一振荡电路由切换电路在正交检波执行正交检波时停止，所以，第一和第二振荡电路能避免同时工作，从而不会产生拍频和影响检波工作，换句话说，第一和第二振荡电路不互相干扰。
在一个实施例中，FM检波器、正交检波器和切换电路在单芯片的半导体衬底上形成。
按照上述结构，FM检波器和正交检波器在单芯片的半导体衬底上形成，这使整个卫星广播调谐器结构紧凑，而且，在上述情形中，FM检波器的第一振荡电路和正交检波器的第二振荡电路由于切换电路的工作而避免同时工作，从而检波工作不受互相干扰影响。
在一个实施例中，FM检波器和正交检波器装在同一机壳内。
按照上述安排，FM检波器的第一振荡电路和正交检波器的第二振荡电路不同时工作。所以，即使两检波器位于同一机壳内也不会干扰。这样，由于这一事实，即第一和第二振荡电路不会互相干扰，则两检波器位于同一机壳内实现了屏蔽结构的简化和紧凑。
在一个实施例中，FM检波器、正交检波器、第一AGC环路、第二AGC环路和QPSK解调器位于同一机壳内。
按照上述安排，卫星广播调谐器的各部件数目进一步减小，简化了整个结构。
下面的详细叙述将使本发明更为完全能被理解，附图仅为说明性，并不是对本发明的限制，其中：
图1是按照本发明第一实施例的一种卫星广播调谐器的方框图，
图2是对图1中所示FM检波器和I/Q正交检波器的两振荡电路在接通(ON)和断开(OFF)状态之间切换的切换电路的示意图，
图3是与图2所示不同的一种切换电路的示意图，
图4是表示图1所示检波部分的结构例子的电路图，
图5是按照本发明第二实施例的卫星广播调谐器的方框图，
图6是一方框图，其中图1所示AGC检波器的电平检测位置移至另一位置，
图7是一种已有技术的卫星广播接收系统的示意图，
图8是与图7所示不同的一种已有技术的卫星广播接收系统的示意图，
图9是一种已有技术的模拟卫星广播调谐器的方框图，
图10是一种已有技术的数字卫星广播调谐器的方框图，以及
图11是连接到图10所示卫星广播调谐器后级的QPSK解调电路。
下面根据图示的最佳实施例详细叙述本发明。
图1是一种按照本发明较佳实施例的卫星广播调谐器的方框图。
图1中，用于将接收到的RF信号转换成IF信号的电路是高通滤波器2、RF放大器3、衰减器4、RF放大器5、低通滤波器6、混频器7、本机振荡电路8、PLL电路9、低通滤波器10、IF放大器11、SAW滤波器12、输入切换开关13、IF.AGC放大器14、AGC检波器19和AGC电路20，这些整体表示为前端部分30。
卫星广播RF信号从输入端1输入，经高通滤波器2、RF放大器3、衰减器4、RF放大器5和低通滤波器6到混频器7以作第一次下变频，在此过程中，RF信号与本机振荡电路8单独给出的本振信号混频。
混频器7输出第一中频信号，其频率等于RF信号和本振信号这两信号之间的频率差，标号9表示一PLL电路，其根据来自微处理器(未画出)的通道数据锁定本振电路8输出的本振信号的频率，在通过低通滤波器10之后，第一中频信号在IF放大器11中放大，随后由SAW滤波器12进行带宽限制。
在本例中，SAW滤波器12是包括带宽为27MHz的第一SAW滤波器12A和带宽为36MHz的第二SAW滤波器的双SAW滤波器。其中之一由输入切换开关选择，SAW滤波器12连接到后级中的IF.AGC放大器14和分配器15。
应注意双SAW滤波器12用在本实施例中，这意味着要求在接收到信号是供模拟使用的调频信号的情形和接收到信号是供数字使用QPSK调制信号的情形之间用IF-BPF(中频带通滤波器)改变带宽限制的带宽。若允许同样的带宽，则使用单个SAW滤波器是合适的。
由分配器15分为两路的IF信号一路输入到FM检波器16，而另一路输入到I/Q正交检波混频器18，以便由放大器17进行第二次下变频。在此情形中，IF信号的电压电平在图1中点A处保持不变，由AGC检波器(电平检波器)19、AGC电路20、衰减器4和IF.AGC放大器14形成的环路来实现。这样，通过使电平在A点处保持不变，从而FM检波器16的输入电平会有一最佳值，当接收FM信号时由FM检波器16执行正确的FM检波，这样可得到合适的基带信号，这一反馈系统称为第一AGC环路。
另一方面，输入到I/Q正交检波混频器18的信号被转换成彼此相位差为90□的I和Q信号。即，I/Q正交检波混频器18有两个混频器18A和18B。从本振电路21向混频器18A和18B提供本振信号，它们具有相同的频率以及由90□移相器22形成90□相位差，从而把这些信号作为I信号和Q信号的载波提供。
如此由I/Q正交检波混频器18转换成基带信号的I和Q信号从低通滤波器23和24输出。然后，输出的I和Q信号在A/D(模—数)转换器25和26中转换成数字信号，然后，由在后级中的QPSK解调电路27对信号进行处理。I/Q正交检波器60由I/Q正交检波混频器18、本振电路21和90度移相器22构成。
在上述结构中，根据连接到本实施例的卫星广播调谐器的A/D转换器25和26的QPSK解调器28的输出，将AGC电路29输出的控制信号反馈到在I/Q正交检波混频器18前一级中的放大器17，由此执行控制，从而使I和Q信号输出电平对于QPSK解调电路27优化。这样，从QPSK解调器到放大器17产生反馈作用的系统称为第二AGC环路。
按照上述电路结构，在执行QPSK解调和FM信号解调时，信号前端部分30(它包括RF级(高通滤波器2、RF放大器3、衰减器4、RF放大器5、低通滤波器6)、混频器7、本振电路8、PLL电路9、IF级(低通滤波器10、IF放大器11、SAW滤波器12)、第一AGC环路(AGC检波器19、AGC电路20、IF.AGC放大器14、衰减器4)等，并将RF信号转换成IF信号)共用于I/Q正交检波器60和FM检波器16。由这一结构，可得到能处理QPSK调制信号(数字)和FM信号(模拟)两者的价廉的调谐器。
而且，在上述电路结构中，前端部分30是共用的。所以，各部件数量可减至最少，QPSK解调和FM信号解调两者的电路可做在单芯片的半导体衬底上，由此允许整体结构明显紧凑。
由于PLL系统当前主要用于FM检波器16，采用一频率约等于IF(中频)的振荡电路(未画出)，而且，振荡电路21频率约等于I/Q正交检波器60中也存在的中频，所以，在图1所示卫星广播调谐器中，当向用于I/Q正交检波器60本振电路21供电的端子52和向FM检波器16供电的端子51一直处于它们的接通状态时，在振荡电路间产生拍频，影响到检波工作。所以，为避免振荡电路互相影响，需要对其两者提供足够的屏蔽，使FM检波器16与I/Q正交检波器60在电气上隔离。
所以，按照本实施例，电源端51和52根据选择了数字卫星广播还是模拟卫星广播来接通和断开，这样真正消除了振荡电路间可能出现的干扰。
下面参照图2叙述接通和断开电源端51和52的系统。
当接收到数字信号时，由断开开关S1来断开晶体管61和62，结果没有电压加到供模拟广播使用的电源端51。另一方面，晶体管63接通，将电压加到供数字广播使用的电源端52。通过在接收模拟广播时接通开关S1，晶体管61和62接通，而晶体管63断开，结果，电压加到供模拟广播使用的功率端51，而没有电压加到供数字广播使用的功率端52。
开关端65的接通/断开控制可由如图2所示的卫星广播调谐器外的开关S1来进行，但是，也可以由构成卫星广播调谐器中PLL电路9的IC(集成电路)的I/O端口来执行控制，当使用IC的I/O端口时，如图3所示提供控制端67和68，而把I/O端口连接到控制端67和68以执行控制。
本例中，控制端67和68的极性必须彼此相反，当控制端67接通而控制端68断开时，晶体管66断开，而晶体管69接通，这样电压加到供数字广播使用的功率端52。与此相反，当控制端68接通，而控制端67断开时，晶体管66和69的开/关状态反转，这样电压加到供模拟广播使用的电源端51。
应注意，控制两I/O端口高/低(H/L)状态的数据与从微处理器到PLL电路9的选择数据一起传送。
而且，也改善了卫星广播调谐器中IC的使用，这样IC提供了FM信号检波部分和I/Q检波部分，所以，可考虑在能接收模拟和数字卫星广播两者的卫星广播调谐器中将FM信号检波部分和I/Q正交检波部分做在一片芯片上，在此情形下，如图4所示的双平衡型混频器102和103，用作FM信号检波部分和I/Q正交检波部分中的混频电路。
在这种卫星广播调谐器中，对FM信号检波和I/Q正交检波提供同样的混频器102和103，并通过切换FM信号检波和I/Q正交检波来驱动对应的混频器102和103用的振荡电路100和振荡电路104。下面将叙述切换操作。
当执行QPSK解调时，在图1所示IF.AGC放大器14中放大的信号输入到混频器102和103的输入端109和110。当执行FM信号检波时，在IF.AGC放大器14中放大的信号输入到混频器102的输入端109，在振荡电路100中得到的本振信号从输出端102a和102b输出。
现在叙述电流源的切换电路107和108的工作。当电平“H”的电压加到数/模切换端123时，晶体管112接通，而包括晶体管113和114的电流源不工作，从而接到电流源的晶体管118和119不工作。
在此情形下，晶体管115断开，由晶体管116和117组成的电流源工作。在这一级中，以电流镜象形式连接到晶体管116和117的晶体管121和122，以及移相器105和106工作。另一方面，如上所述，晶体管118和119不工作。而且，假定晶体管120连接到一直工作的另一电源源。由于上述安排FM信号检波器所需的振荡电路100不工作。
如上所述，由接通和断开FM检波器16和I/Q正交检波器60的电源端51和52，可防止两振荡电路间可能出现的彼此干扰。结果，上述安排有助于简化振荡电路的屏蔽，所以，按照第一实施例，FM检波器16和I/Q正交检波器60能装在同一机壳中，这样即使在结构紧凑和部件数量减少的情形下也没有互相干扰的问题出现。
下面，图5表示第二实施例，与图1中第一实施例同样的结构由同样标号表示，不再对其进行叙述。
在第二实施例中，卫星广播调谐器分成RF-IF组件131、FM信号检波组件132和I/Q检波组件133，这样消除了各组件之间可能出现的相互干扰，各组件的工作如上所述，应注意RI-IF组件131本身有一封闭的电路结构，然后，第一中频信号从端134输出，输出的第一中频信号从端135输入到I/Q检波组件133，并从端136输入到FM信号检波组件132。
输入到端135和136的第一中频信号在组件132和133中被检波，在本情形中，FM信号检波组件132可以包括视频和音频处理，而且，I/Q检波组件133可作为一单元提供，其包括QRSK解调器和维特比译码器，如图11所示，或包括经里德一索洛蒙纠错组件的QPSK解调器，而且，如第一实施例中那样，可以包括一个断开振荡电路工作的结构。
而且，不仅是包括第一AGC环路，而且也包括第二AGC环路，包括如图11所示经QPSK解调电路的输入端1的结构可包括在一个封装中。若采用这一结构，就无需从调谐器送出控制信号等，由此可得到部件数少、结构紧凑的卫星广播调谐器。
在上述每一实施例中，IF.AGC放大器14的输出电平由AGC检波器19检测，随后传送到AGC电路20。但是，在本发明中，如图6所示，由分配器15分配并输入到FM检波器16的IF信号的电平可由AGC检波器19检测和传送到AGC电路20。
在此情形中应注意，用AGC电路20控制衰减器4和IF.AGC放大器14时应考虑到由分配器15可能引起的电平降低。
如上所述，显然，本发明的卫星广播调谐器使用单个前端部分以把RF信号转换成IF信号，供FM检波器和正交检波器共用。所以，可实现一种价廉的卫星广播调谐器，其能在单个前端部分中接收和解调调频RF信号(模拟卫星广播)和QPSK调制的RF信号(数字卫星广播)，而且，可易于将LNB连接到卫星广播调谐器。
而且，一个实施例的卫星广播调谐器包括：第一AGC环路，用于按照IF信号检测装置检测到的IF信号电平，由第一AGC电路理想地设置FM检波器的输入电平，以及第二AGC环路，用于按照来自正交检波器后一级中QPSK解调器的信号，由第二AGC电路理想地设置QPSK解调器的输入电平，所以，FM检波器的FM信号检波和QPSK解调器的QPSK解调可正确地执行。
而且，在一个实施例的卫星广播调谐器中，FM检波器有第一振荡电路，而正交检波器有第二振荡电路。然后，利用切换电路，当检测到调频RF信号时停止第二振荡电路的工作，当检测到QPSK调制RF信号时，停止第一振荡电路的工作，所以，可避免第一和第二振荡电路同时工作，不产生拍频和影响检波工作。
换句话说，按照本发明，第一和第二振荡电路不互相影响。
而且，在一个实施例的卫星广播调谐器中，FM检波器、正交检波器和切换电路在单芯片的半导体衬底上形成，所以，整个卫星广播调谐器能非常紧凑，而且，在这种情形下，FM检波器的第一振荡电路和正交检波器的第二振荡电路可避免同时工作，这样可避免检波工作彼此影响。
而且，在一个实施例的卫星广播调谐器中，FM检波器和正交检波器(其振荡电路不同时工作)可装在同一机壳内。所以，可简化屏蔽结构以得到紧凑的结构。
而且，在一个实施例的卫星广播调谐器中，FM检波器、正交检波器、第一AGC环路、第二AGC环路和QPSK解调器装在同一机壳内。所以，元件的数目可进一步减少，并简化整个结构。
已对本发明作了叙述，显然，可以各种方式作出变化。这种变化不应认为离开了本发明的实质和范围，对本领域技术人员来说是显然的所有这些修改都应包括在权利要求书的范围内。

Claims (5)

1.一种卫星广播调谐器，其特征在于，包括：
单个前端部分，将RF信号转换成IF信号，
FM检波器，它从前端部分接收IF信号，并使IF信号受FM检波，
一正交检波器，它从前端部分接收IF信号，并使IF信号受正交检波，
QPSK解调器，它从正交检波器接收I信号和Q信号，并使这些信号受QPSK解调，
第一AGC环路，它包括IF信号电平检测装置以检测IF信号电平，和第一AGC电路以按照检测到的电平控制IF信号电平，并控制FM检波器的输入电平，以及
第二AGC环路，它包括第二AGC电路，以按照从QPSK解调器接收到的信号控制正交检波器的输入电平，并控制QPSK解调器的输入电平。
2.如权利要求1的卫星广播调谐器，其特征在于，FM检波器有一第一振荡电路，
正交检波器有一第二振荡电路，以及
一切换电路，当检测到调频RF信号时停止第二振荡电路的工作，而当检测到QPSK调制的RF信号时停止第一振荡电路的工作。
3.如权利要求2的卫星广播调谐器，其特征在于，
FM检波器、正交检波器和切换电路在单芯片的半导体衬底上形成。
4.如权利要求2的卫星广播调谐器，其特征在于，
FM检波器和正交检波器装在同一机壳内。
5.如权利要求2的卫星广播调谐器，其特征在于，
FM检波器、正交检波器、第一AGC环路、第二AGC环路和QPSK解调器装在同一机壳内。
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