CN1119391A - 具有平衡的次级线路的、频段可转换的双调谐射频电路 - Google Patents

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Abstract

一种频段转换双调谐电路(16)具有平衡次级电路。有多个第一电感(28，30)的初级调谐槽路由第一电容器(36，36)调到第一频率。有多个第二电感(32，34，62)的次级槽路用第二电容(38，38)调到第二频率，其DC基准电压接到第二电感的节点，提供平衡信号输出。多个第一、二电感中的至少一个可将初、次级槽路的调谐转到第二频率，次级槽路输出信号经恒带宽电感(44a，46a；44b，46b)送到平衡混频器(22)的输入。而未用混频输入平衡变压器。

Description

具有平衡的次级线路的、频段可转换 的双调谐射频电路
本发明涉及电视调谐器，更具体地说，涉及一种将单端射频信号转换成平衡射频信号的双调谐电路。
电视频道选择器的射频放大级前后经常采用选频调谐电路。为进一步提高选频作用和镜频抑制效果，现时的作法是在混频器之前的信号通道中采用双调谐滤波器。
为最大限度地提高转换效率和减少不需要的谐波和镜频，希望以最佳方式激励混频器。激励混频器(例如双平衡混频器)通常都采用变压器。但变压器比较贵，而且难以达到最佳的工作状态。本发明实施例的混频器采用了输入电路为共基极结构的吉尔伯特单元混频器。这种方案，当信号的输入是从平衡的信号源驱动时，具有一致性很好的低输入阻抗，且增益最好，带宽，稳定性好，干扰小。
为达到此目的，最好从无变压器的平衡信号源激励混频器，并在各频带之间转换时保持这种平衡激励状态。
简单说来，本发明涉及一种具有平衡的次级线路的、频段可转换的双调谐电路。具有多个串联连接的第一电感的初级可调谐槽路用第一电容器调谐到第一频率。具多个串联连接的第二电感用第二电容器调谐到第一频率。电路的直流基准电压耦合到多个第二电感的节点连接点上，由次级槽路提供平衡信号输出。多个第一电感和第二电感两者中的一种电感可进行信号转换，以便使初级和次级槽路的调谐在频带上转换到第二频率，同时在耦合到节点接合点信号隔离的情况下保持平衡的信号输出。
参看下列附图，图中相同的元件用同样的编号表示，其中：
图1是一般电视机频道选择器一部分的方面框图；
图2是图1现有技术双调谐电路的原因理图。
图3是按本发明的观点设计的射频调谐器双调谐电路的原理图。
图1增示出了电视频道选择器的一般方案。射频信号通道一般依次包括天线10或其它电视信号源、调谐电路12、射频放大器14和和调谐电路16。电路16最好是双调谐电路，以便充分排斥邻近频道的信号。调谐电路16的输出信号耦合到混频器22上，在混频器22中与来自本机振荡器24的信号混合，将射频信号转换成中频信号25。调谐电路12、双调谐电路16和本机振荡器24由调谐电压(VT)调谐到所选择的频道或频率。调谐电压(VT)一般加到变容二极管上。调谐电路、双调谐电路16和机振荡器24经常也配置有波段开关，即在频道2-6的VHF低频带(美国)与频道7-13的VHF高频带(美国)之间进行波段转换。
现在参看图2，图中示出了一般现有技术的双调谐电路16的方案。电路16接收来自信号端射频放大器14的信号，并将双调谐信号耦合到混频器22的平衡输入端。射频放大器14一般是MOS FET晶体管26，来自调谐电路12的信号即耦合到晶体管的栅极G1上，射频自动振荡控制(RFAGC)信号(图中未示出)耦合到栅极G2。晶体管26的源极S接地，在漏极D可获得经放大的信号。
频段较低时，来自漏极D的信号加到由下列各部分组成的双调谐电路16上：
1)初级电路，由串联连接的电感28、30组成，耦合在接交流基准点的漏极D与直流基准电位50之间；和
2)次级电路，由串联连接的电感32、34组成，耦合在节点N1与交流基准点和直流基准电位50之间。电感28、32之间和电感30、32之间都有互感系数M。初级电路由耦合在电感28、30两端的变容二极管36调谐到所要求的频率，次级电路则由耦合在电感32、34两端的变容二极管38调节到大致同样的频率。变容二极管36、38的电容由加到其各自的阴极上的电压Vt加以调节，这些阴极则经各自的电容器40、42耦合到信号地。
来自次级节点N1的双调谐信号单端输出信号通过串联连接的电感线圈44、46和平衡/不平衡转换变压器48耦合到混频器22上。电感线圈44、46的电感值选取得使带宽在整个适当频带的频率下恒定不变，如Carlson在美国专利3,628,152中所公开的那样。平衡/不平衡转换变压器的初级侧耦合到基准点50上，次级线圈给混频器22的输入端提供平衡信号，混频器22可以是单平衡混频器，也可以是双平衡混频器。
频段转换由耦合在各电感30、34两端的PIN二极管51、52完成。二极管51、52由加到其相应阳极的频段转换控制电压BS1进行转换，这些阳极由相应的电容器54、56信号接地。在转换到“导通”状态时，二极管51、52将相应的电感30、34信号旁路，从而减小初、次级电路中的总电感，提高了调谐的频率。
频段转换时，恒定带宽电感44、46的电感值因被耦合在电感44两端、串联连接的PIN二极管58和电容器60而变化，频段转换电压BS1也使所述二极管58转换。
应该指出，调谐变容二极管36、38各自的调谐电压Vt需要有回到直流基准电位50的回路，该直流回路由其各自的调谐电感28，30和32，34形成。同样，频段转换二极管51、52和58各自的频段转换电压BS1也需要直流回路，二极管51的回路为电感30，二极管52的回路为电感34。二极管58交替使用的回路为电感46和变压器48的初级。
平衡/不平衡转换变压器是供激励混频器而设的，是较贵的元件，而且这种变压器会不正常工作，从而要在宽的调谐带范围内进行性能的最佳化有困难。要提高整个调谐频带下的性能和使各单元之间的性能更稳定可以通过不采用变压器48和不直接激励混频器22来达到。鉴于本实施例的混频器是双重平衡吉尔特单元混频器，即荷兰菲利浦斯公司出品的MTI3001T集成电路，因而尤其更应该这样做。这种混频器是在基极接地结构、整个宽频带下的阻抗为50欧的情况下激励的。不过，由于取消了变压器48，因而转换过程现在就由双调谐电路16负责。
现在参看图3，图中与图2相同的元件用同样的编号表示。在较低的频带下，来自漏极D的信号加到下列各部分组成的双调谐电路16；
1)初级电路，由串联连接的电感28、30组成，耦合在接交流基准点的漏极D与直流基准电位50之间；和
2)次级电路，由电感32、34和62组成，耦合在节点N1和N2之间。
电感28与32之间以及电感30与次级电感34和62中至少一个之间具有互感系数M。电感32和34的电感值与图2电路方案中的一样。但电感62的电感值等于串联连接的电感32和34电感值和。初级电路由耦合在串联连接的电感28、30两端的变容二极管36调谐到所要求的频率，次级电路由耦合在串联连接的电感32、34和62两端的变容二极管38调谐到同样的频率。在此配置方式下，节点N1与N2之间产生双调谐平衡信号。
直流基准电位50耦合到节点N3上，这是次级电感34和62的接合点。鉴于电感62的电感值等于电感32和24电感值的和，基准电位50的连接设在平衡系统的交流基准点上。而节点N3交流接地并不会改变双调谐电路16次级的交流信号特性。
双调谐电路16的调谐是通过往变容二极管36、38各自的负极上加上电压Vt改变容二极管36、38的电容进行的，两二极管的负极管经相应的电容40、42交流耦合到相应的初级和次级电感两端。来自节点N1、N2的平衡双调谐输出信号通过相应的串联连接的恒带宽电感线圈46a、46a和44b和46b耦合到混频器22上。这里选取串联电感44a、44a和44b、46b的电感值和来给混频器22提供整个合适频带的频率下的恒带宽信号。这种恒带宽方案就公开在Carison的美国专利3,628,152中，这里也把该专利包括进来，以供参考。
频段转换由耦合在相应有电感30和34，62两端的PIN二极管51和52进行。开关二极管51，52由加到其相应正极上的频段转换电压BS1进行转换，由相应的电容器54，56形成交流回路。在转换“导通”的状态下，二极管51、52信号旁路相应的电感30、34和62，从而减小各一次和二次电路的总电感值，并提高调频率。
鉴于来自节点N1、N2的信号是平衡信号，为了使信号保持平衡，在一个信号通道上进行的变化，必然也要在另一个信号通道上进行。因此，电感44a、46a和44b、46b的和值通过各PTN二极管58a、58b因加上频段转换电压BS1而“导通”而改变。各电容60a、60b使二极管电路形成回路。
调谐变容二极管36、38的调谐电压Vt需要有一个直流回路，频段转换二极管51、52、58a和58b相应的频段转换电压BS1也需要有一个直流回路。现在就讨论这一点。
在频段转换工作状态下，节点N2处的平衡信号由交流并联连接的电感34和62将其与直流接地回路分隔开。这避免了节点N2处的信号接地短路，同时仍然形成二极管38、52、58a和58b的直流回路。直流接地回路50通过电感34和62并联连接而产生的对交流回路50的这种交流隔离作用，即使频段转换二极管51将初级电路的阻抗30信号短路，也还是有效的。这是因为由于没有信号电流流过电感30，所以电感30与电感34、62之间的互感系数“M”变零所致。因此，电感30的交流短路并不会从初级反映到次级电路。这样，二极管38的直流回路是通过电感32和34形成的，二极管52的直流回路是通过电感34形成的，二极管52的直流回路是通过电感44a、32和34形成的，二极管58b的直流回路则是通过电感44b和62形成的。此外，在频率较高的频段转换状态下，平衡次级信号漂移到电感32内的实际节点。

Claims (6)

1.一种电视频道选择器，其中具有平衡的次级电路的频段可转换的双调谐电路(16)，包括：
信号源(14)，用以在信号端(D)提供相对于信号基准电位和直流基准电位(50)的射频信号；
初级槽路，其第一电容器(36，40)与第一(28)和第二(30)初级电感组成的第一串联电路并联连接，供在第一预定频率下谐振用，所述初级槽路以不平衡的形式与信号源(14)的信号端(D)耦合；
次级槽路，其第二电容器(38)与第二串联电路并联耦合，供在第一预定频率下谐振用，所述第二串联电路依次由第一(32)和第二(34)和第三(62)次级电感组成，所述第一初级电感(28)与所述第一次级电感(32)之间具有第一互感系数(M)，所述第二初级电感(30)与所述第二和第三次级电感(34；62)中的起码一个电感之间具有第二互感系数(M)，其特征在于：
直流基准电位(50)耦合到第一(34)和第二(62)次级电感的接合点上，从而使第一(32)和第二(34)次级电感与第三次级电感(62)一起作用在一对平衡信号输出端(N1，N2)提供平衡信号；
第一频段转换装置(51)和第二频段转换装置(52)，前者用以根据耦合到第二初级电感(30)两端的频段转换控制信号、后者用以根据耦合到第二(34)和第三(62)次级电感两端的频段转换控制信号促使初级和次级调谐电路的调谐从第一预定频率转换到第二预定频率；
第一(44a)和第二(46a)恒带宽装置，与平衡的次级输出端(N1，N2)的其中一个输入串联耦合，以便将信号耦合到平衡负荷(22)的一个输入端，还有第三(44b)和第四(46b)恒带宽装置，与另一个平衡次级输出端串联耦合，以便将信号耦合到平衡负荷(22)的另一输入端；和
第三(58)和第四(58b)频段转换装置，各个跨接在相应的第一(44a)或第三(44b)恒带宽装置两端，用以在初级和次级调谐电路在第一预定频率与第二预定频率之间转换频段时根据频段控制信号(BS1)改变相应恒带宽装置(44a，44b)各平衡输出信号的值。
2.如权利要求1所述的电视频道选择器，其特征还在于：第二(34)和第三(62)次级电感的值选择得使第一(32)和第二(34)次级电感的电感值的和等于第三次级电感(62)的电感值。
3.一种电视频道选择器，其中，具有平衡的次级电路的频段可转换的双调谐电路(16)包括：
信号源(14)，用以在信号端(D)提供相对于信号基准电位和直流基准电位(50)的射频信号；
初级槽路，其第一电容器(36)与第一(28)和第二(30)初级电感组成的第一串联电路并联连接，供在第一预定频率下谐振用，所述初级槽路以不平衡的形式与信号源(14)的信号端(D)耦合；
次级槽路，其第二电容器(38)与第二串联电路并联耦合，供在第一预定频率下谐振用，所述第二串联电路由第一(32)和第二(34)次级电感组成，所述第一初级电感(28)与所述第一级电感(32)之间具有第一互感系数(M)，所述第二初级电感(30)与所述第二(34)与第三(62)次级电感之间具有第二互感系数(M)，其特征在于：
直流基准电位(50)耦合到第二(34)与第三(62)次级电感的接合点，从而使第一(32)和第二(34)次级电感与第三次级电感(62)一起作用，在一对平衡信号输出端(N1，N2)提供平衡信号；且
第一频段转换装置(51)和第二频段转换装置(52)，前者响应耦合在第二次级电感(30)两端的频段转换控制信号(BS1)、后者响应耦合在第二(34)和第三(62)次级电感两端的频段控制信号(BS1)促使初级和次级调谐电路的调谐从第一预定频率转换到第二预定频率。
4.如权利要求3所述的电视频道选择器，其特征还在于：
第一(44a)和第二(46a)恒带宽装置，与平衡的次级电路输出端(N1，N2)的其中一个输出端串联耦合，以便将信号耦合到平衡负荷(22)的一个输入端，还有第三(44b)和第四(46b)恒带宽装置，与另一平衡的次级电路输端串联耦合，以便将信号耦合到平衡负荷(22)的另一输入端上；和
第三(44b)和第四(46b)频段转换开关装置，各个耦合在相应的第一(44a)和第三(44b)恒带宽装置上，以便根据频段控制信号(BS1)当初级和次级调谐电路在第一预定频率和第二预定频率之间进行频段转时改变相应恒带装置(44a，44b)各平衡输出信号的值。
5.如权利要求3所述的电视频道选择器，其特征在于，第一(32)、第二(34)和第三(62)次级电感的电感值选取得使第一(32)和第二(34)次级电感的电感值的和等于第三次级电感(62)的电感值。
6.一种电视频道选择器，其中平衡的次级电路的频段可转换的双调谐电路(16)包括
信号源(14)，用以在信号端(D)提供相对于信号基准电位和直流基准电位(50)的射频信号；
初级可调谐槽路，具有多个第一电感(28，30)，且用与第一电感(28，30)并联耦合的第一电容器(36)调谐到第一频率；
次级槽路，其多个第二电感(32，34，62)与一些第一电感(28，30)感应耦合，其第二电容器(38)与第二电感(32，34，62)并联耦合，以便将次级调谐到第一频率；其特征在于：
多个第二电感(34，62)，直流基准电位(50)耦合到所述第二电感之间的节点，由这些电感提供平衡信号输出；
至少多个第一电感(28，30)和第二电感(32，34，62)中之一可以转换，以便将第一和第二槽路频段转换到第二频率。
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