CN1171423C - 数字卫星广播接收机及其中心调整方法 - Google Patents

数字卫星广播接收机及其中心调整方法 Download PDF

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Abstract

一种数字卫星广播接收机，包含：选台电路，具有选台PLL；载波再生电路，具有载波再生PLL；切换电路，切换选台PLL的环路带宽；控制电路，在中心调整时，控制切换电路，使选台PLL电路的环路带宽变窄。也可以将载波再生PLL的环路带宽暂时变宽。该接收机的中心调整方法包含以下步骤：使选台PLL的环路带宽变窄；改变选台PLL的同步频率，使得由解调信号得到的载波偏移量降至最小；使选台PLL的环路带宽变宽。

Description

数字卫星广播接收机及其中心调整方法
技术领域
本发明涉及对来自卫星等的广播信号进行接收、解调、信号处理并输出数据的数字卫星广播接收机，特别涉及不易受噪声影响、而且在中心调整时不易发生载波再生用PLL电路的载波锁定失锁的数字卫星广播接收机。
背景技术
国际公开号为WO 96/39745A的国际专利申请公开了一种数字卫星广播接收机，其中披露了选台器、PLL(锁相环)电路、QPSK解调器。专利号为US 5272452A的美国专利公开了一种具有可变带宽环路滤波器的PLL，其中的开关9用于对PLL电路的环路带宽进行切换；开关控制信号使开关关闭时，环路滤波器的带宽变窄。
在数字卫星广播接收机中，由选台电路对卫星广播信号进行选台，变换为IF(中频)信号，进行IQ解调，得到伪基带模拟IQ信号。然后将该模拟IQ信号变换为数字信号，由QPSK(四相移相键控)解调部解调，进行预定的信号处理，并作为数据输出。
QPSK解调部包含载波再生部，载波再生部进行频率错误及最佳相位的检测。选台电路具有PLL(锁相环)，可以通过由控制电路向PLL的分频器提供分频数据，来进行选台及步长单位的频率变化。
QPSK解调部输出解调的数据，但此时还残留有载波偏移。因此，有必要进行卫星广播接收机的中心调整，以使该偏移降至最小。
以往，用如下的方法进行中心调整。参照图8，从QPSK解调部读取载波偏移信号(S5)。沿使该载波偏移量减小的方向，将选台电路的PLL的频率一个步长一个步长地变化(S10)，检测到载波偏移量小于选台PLL的步长后(S15)，结束中心调整操作(S20)。因为如果载波偏移量小于选台PLL的步长，则不能再进行校正。
在这样的现有技术中，如果选台PLL的环路带宽宽，则响应迅速，且能抵抗振动和噪声。但是在中心调整时，如果让选台PLL的选台频率一个步长一个步长地移动，则后一级的QPSK解调部的载波再生PLL跟不上选台PLL，结果载波锁定失锁。相反，如果增大后一级的载波再生PLL的环路带宽，则虽然使载波再生PLL容易跟上选台PLL，但是在正常的接收时，对信号噪声的特性恶化，具有比特误码率恶化的倾向。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种数字卫星广播接收机及其方法，可以防止正常接收状态时增加噪声，而且可以确保中心调整时载波再生PLL的载波锁定。
本发明的另一个目的是提供一种数字卫星广播接收机及其方法，可以防止正常接收状态时增加噪声，而且在中心调整时，载波再生PLL可以很好地跟上选台PLL的操作。
本发明的另一个目的是提供一种数字卫星广播接收机及其方法，在中心调整时，使选台PLL的响应变慢，以便使载波再生PLL能很好地跟上，而在正常接收状态时，使选台的响应变快。
本发明的数字卫星广播接收机包含以下部分：选台电路，具有第一PLL电路；载波再生电路，具有接收选台电路输出的第二PLL电路；切换电路，对第一PLL电路的环路带宽进行切换；控制电路，在中心调整时，控制切换电路，与正常接收状态及频道切换时相比，使第一PLL电路的环路带宽变窄。
在如此构成的数字卫星广播接收机中，在选台时或正常接收状态时，用于选台的第一PLL电路的带宽宽，因而选台的响应快，不易受噪声和振动的影响。另一方面，在中心调整时，用于选台的第一PLL电路的带宽变窄，因而载波再生电路的第二PLL电路容易跟上第一PLL电路的操作，可以避免载波锁定的失锁。
最好选台电路具有：第一功能，根据所给的控制信号，调谐到由控制信号指定的选台频率；以及第二功能，使第一PLL电路的振荡频率一个步长一个步长地变化。选台电路还在执行第二功能时控制切换电路，与执行第一功能时相比，使第一PLL电路的环路带宽变窄。
根据本发明的另一个方面，数字卫星广播接收机包含以下部分：选台电路，具有第一PLL电路；载波再生电路，具有接收选台电路输出的第二PLL电路；切换装置，对第二PLL电路的环路带宽进行切换；控制电路，在中心调整时，控制切换电路，与正常接收状态及频道切换时相比，使第二PLL电路的环路带宽变宽。其中，所述切换装置是寄存器，存储所述控制电路提供的、用于切换所述第二PLL电路的带宽的设定值，并提供给所述第二PLL电路。
根据本发明的另一个方面，数字卫星广播接收机的中心调整方法包含以下步骤：使包含在选台电路中、用于选台的PLL电路的环路带宽变窄；在环路带宽变窄的PLL电路中，改变PLL电路的同步频率，使得由解调信号得到的载波偏移量降至最小；在由解调信号得到的载波偏移量降至最小后，使PLL电路的环路带宽变宽。
根据本发明的另一个方面，数字卫星广播接收机的中心调整方法包含以下步骤：使数字卫星广播接收机的载波再生PLL电路的环路带宽变宽；其后，在包含在数字卫星广播接收机的选台电路中的PLL电路中，改变同步频率，使得由解调信号得到的载波偏移量降至最小；在由解调信号得到的载波偏移量降至最小后，使载波再生PLL电路的环路带宽变窄。
附图简要说明
以下参照附图详细说明本发明的优选实施例，其中：
图1是本发明实施例的数字卫星广播接收机的方框电路图；
图2是表示图1数字卫星广播接收机的选台PLL部的详细构成的方框电路图；
图3是表示图2选台PLL部的低通滤波器的详细构成的电路图；
图4是图1数字卫星广播接收机的QPSK解调部的详细方框电路图；
图5是表示第一实施例的数字卫星广播接收机在中心调整时的控制电路的操作的流程图；
图6是表示第一实施例的数字卫星广播接收机的选台PLL的操作的流程图；
图7是表示第二实施例的数字卫星广播接收机在中心调整时的控制电路的操作的流程图；
图8是现有的数字卫星广播接收机在中心调整时的控制电路的流程图。
具体实施方式
参照图1，数字卫星广播接收机包含以下部分：选台部11，接收RF(射频)信号；SAW(表面声波)滤波器12，作用于选台部11输出的IF信号2；IQ解调部14，接收SAW滤波器12的输出和本地信号13；AD(模-数)变换部15，用于将IQ解调部14输出的模拟的I信号及Q信号3变换为数字信号；QPSK解调部16，接收AD变换部15输出的I信号及Q信号4，并输出输出数据5；控制部17，负责整个数字卫星广播接收机的控制。控制部17包含例如微机及由其执行的程序。
参照图2，选台部11包含：混频器20，用于将接收的RF信号变换为IF信号；以及PLL部27，用于向混频器20提供本地振荡信号。选台部11的PLL部27以下称作选台PLL。
选台PLL 27包含：压控振荡器(VCO)21，被PLL控制、并向混频器20提供输出；以及可编程分频器22，以系数N对振荡器21的输出频率进行分频。分频器22的分频系数N由图1的控制部17通过端子25提供。此外选台PLL 27包含：相位比较器23，接收基准频率fref和分频器22的输出；以及低通滤波器24，接收相位比较器23的输出。低通滤波器24的输出提供给振荡器21，控制振荡器21的振荡频率。
参照图3，低通滤波器24具有：控制端子36；以及接收相位比较器23的输出的两个端子31和32。控制端子36从图1的控制部17接收信号“1”或“0”。
低通滤波器24包含以下部分：反相器33；P沟道MOS晶体管34及39；N沟道MOS晶体管35及40；电阻R1及R2；缓冲器41；“与非”门37；“与”门38；以及电容C。
反相器33的输入连接到端子31。反相器33的输出连接到晶体管34的栅极。晶体管34的源极连接到电源电压VDD。晶体管34的漏极连接到晶体管35的漏极，并连接到电阻R1的一端。晶体管35的栅极连接到端子32，漏极接地。
“与非”门37的一个输入连接到端子31，另一个输入连接到控制端子36。“与非”门37的输出连接到晶体管39的栅极。“与”门38的一个输入连接到端子32，另一个输入连接到端子36。“与”门38的输出连接到晶体管40的栅极。
晶体管39的源极连接到电源电压VDD。晶体管39的漏极连接到晶体管40的漏极，并连接到电阻R2的一端。晶体管40的源极接地。
电阻R1及R2的另一个端子相接，并连接到缓冲器41的输入和电容C的一端。电容C的另一端连接到缓冲器41的输出。
参照图4，图1的QPSK的解调部16具有：分别接收数字I、Q信号的输入端子41及42；用于数据DA的端子48；用于时钟CLK的端子47；包含以下部分：奈奎斯特(Nyquist)滤波器43；解旋器(derotator)44；自动增益控制(AGC)电路45；载波偏移测量电路46；I2C总线接口49；寄存器50；载波相位跟踪环51；DCO 52；以及处理电路53。
奈奎斯特滤波器43具有分别连接到端子41及42的两个输入。奈奎斯特滤波器43的输出连接到解旋器44和载波偏移测量电路46。解旋器44是对I、Q信号进行实质性的解调的电路，其输出连接到AGC电路45、处理电路53和载波相位跟踪环51。处理电路53对解调的I、Q信号实施各种处理，并向输出端子54提供输出。
载波相位跟踪环51的输出连接到DCO 52的输入。DCO 52的输出连接到解旋器44。载波偏移测量电路46的输出连接到I2C总线接口49。I2C总线接口49具有与时钟端子47及数据端子48连接的两个输入、以及与寄存器50连接的输出。寄存器50的输出连接到载波相位跟踪环51。
通过将载波相位跟踪环51的输出提供给DCO 52来进行载波再生，将再生的载波信号提供给解旋器44。载波相位跟踪环51也具有PLL电路(以下称“载波再生PLL”)，其带宽由寄存器50中的数据设定。载波偏移测量电路46输出的载波偏移量，通过I2C总线接口49，由数据端子48传送到图1的控制部17。
控制部17通过端子48传送寄存器50的设定值数据。该设定值数据通过I2C总线接口49存储到寄存器50。寄存器50中存储的设定值数据决定载波再生PLL的带宽。
参照图3，在操作中，选台PLL 27的低通滤波器24实现以下功能。在正常操作状态时或频道切换时，向控制端子36提供“0”。其结果，晶体管39及40构成的第二充电泵部不工作。只有晶体管34及35构成的第一充电泵部可以工作。由电容C和电阻R1决定的时间常数CR1对电容C进行充放电。
如下所述，与此相反，在中心调整时，向控制端子36提供“1”。此时，不仅第一充电泵部，第二充电泵部也变为可以工作的状态。电容C的充放电由时间常数C·R1·R2/(R1+R2)进行。该值比只有第一充电泵部工作时的时间常数CR1小。因此，与只有第一充电泵部工作时相比，第一及第二充电泵都工作时，单位步长的带宽变小。即，通过改变构成选台PLL 27的有源滤波器LPF 24的晶体管的基极电流(即充电泵电流)，改变了R1、R2、C构成的时间常数电路的时间常数，从而改变了选台PLL的响应速度、环路带宽等。
进行卫星广播接收装置的中心调整时的控制部17以如下方式进行操作。参照图5，接收QPSK解调部16的载波偏移量(#5)，与正常接收状态和选台时比较，使选台PLL 27的环路带宽变窄(#8)。如上所述，环路带宽可通过向图3的控制端子36提供“1”而变窄。
其次，沿载波偏移减小的方向将选台PLL 27的选台频率移动一个步长(#10)。判断载波偏移量是否小于选台PLL 27的步长(#15)。如果载波偏移量小于步长，则控制进至#18，通过向图3的控制端子36提供“0”，使选台PLL 27的环路带宽还原(#18)。
通过控制部17进行以上处理，完成卫星广播接收装置的中心调整(#20)。在步骤#15判定载波偏移量大于选台PLL的步长时，控制返回#10，再将选台PLL的选台频率移动一个步长。
选台部11以如下方式工作。参照图6，首先选台部11接收控制信号(#100)。选台部11判断该控制信号是指定将选台频率改变一个步长的信号，还是指定选台频率的信号(#110)。
如果判断为是将选台频率改变一个步长的信号，则选台部11使选台PLL 27的环路带宽变窄(#120)。其后，选台部11一个步长一个步长地改变选台频率来进行选台操作(#130)。结束上述选台操作后，选台部11将选台PLL 27的环路带宽还原(#140)。
如果在步骤#110中，断定控制信号是指定选台频率的信号，则选台部11通过提供给图2的端子25、对应于指定频率的分频数据，来选择指定的台(#150)。
这样，在本实施例中，通过在卫星广播接收机的中心调整时使选台PLL27的环路带宽变窄，而使选台PLL 27的响应变慢。因此，后一级的QPSK解调部16的载波再生PLL能够充分跟上选台PLL 27的操作，减小了载波锁定失锁这一问题发生的可能性。此外，在正常接收状态时，选台PLL的带宽宽。因此，PLL的响应迅速，抵抗振动和噪声的能力强。象使载波再生PLL的环路带宽变宽时那样，在正常接收时可以避免比特误码率恶化的倾向。此外，在选台时，也和中心调整时一样，减小了载波再生PLL的载波锁定失锁的可能性。
图7是本发明第二实施例的数字卫星广播接收机的控制部17在中心调整时的操作流程图。第二实施例的数字卫星广播接收机，除控制部17的中心调整时的操作外，与第一实施例的数字卫星广播接收机相同。因此这里就不再重复有关其硬件等的详细说明。
参照图7，该第二实施例的数字卫星广播接收机的控制部17，在中心调整时，首先接收QPSK解调部16的载波偏移(#5)，使QPSK解调部16的载波再生PLL的环路带宽变宽(#28)。即，不象第一实施例那样使选台PLL 27的环路带宽变窄，而是使载波再生PLL的环路带宽变宽。
其次，沿载波偏移减小的方向将选台PLL 27的选台频率移动一个步长(#10)。判断载波偏移量是否小于选台PLL 27的步长(#15)。如果载波偏移量小于步长，则控制进至#30，将载波再生PLL的环路带宽还原(#30)。
通过控制部17进行以上处理，完成了卫星广播接收装置的中心调整(#20)。在步骤#15判定载波偏移量大于选台PLL 27的步长时，控制返回#10，再将QPSK解调部的PLL移动一个步长。
在该第二实施例的数字卫星广播接收机中，在中心调整时QPSK解调部的PLL的响应变快。因此，QPSK解调部的PLL能跟上选台PLL 27的操作。而在正常状态或选台时QPSK解调部的PLL的带宽还原，因此在正常接收时对信号噪导的特性不会恶化，可以避免比特误码率恶化的倾向。

Claims (5)

1.一种数字卫星广播接收机，包含下述部分：
选台电路(11)，具有第一PLL电路(27)；
载波再生电路(16)，具有接收所述选台电路(11)输出的第二PLL电路(51)；
切换装置(50)，对所述第二PLL电路(51)的环路带宽进行切换；
控制电路(17)，在中心调整时，控制所述切换装置(50)，与正常接收状态及频道切换时相比，使所述第二PLL电路(51)的环路带宽变窄，
其中，所述切换装置(50)是寄存器，存储所述控制电路(17)提供的、用于切换所述第二PLL电路(51)的带宽的设定值，并提供给所述第二PLL电路(51)。
2.一种数字卫星广播接收机的中心调整方法，包含以下步骤：
使包含在选台电路(11)中、用于选台的PLL电路(27)的环路带宽变窄(#8)；
在环路带宽变窄的所述PLL电路(27)中，改变所述PLL电路(27)的同步频率，使得由解调信号得到的载波偏移量降至最小(#10、#15)；
在由解调信号得到的载波偏移量降至最小后，使所述PLL电路(27)的环路带宽变宽(#18)。
3.如权利要求2所述的方法，其中，
使所述PLL电路(27)的环路带宽变窄的所述步骤包含：
使形成所述PLL电路(27)的有源滤波器的时间常数元件(R1、R2、C)的时间常数减小的步骤，
使所述PLL电路(27)的环路带宽变宽的所述步骤包含：
使所述时间常数元件(R1、R2、C)的时间常数变大的步骤。
4.一种数字卫星广播接收机的中心调整方法，包含以下步骤：
使所述数字卫星广播接收机的载波再生PLL电路(51)的环路带宽变宽(#28)；
其后，在包含在所述数字卫星广播接收机的选台电路(11)中的PLL电路(27)中，改变同步频率，使得由解调信号得到的载波偏移量降至最小(#10、#15)；
在由解调信号得到的载波偏移量降至最小后，使所述载波再生PLL电路(51)的环路带宽变窄(#30)。
5.如权利要求4所述的方法，其中，
使所述载波再生PLL电路(51)的环路带宽变宽的所述步骤(#28)包含：
在存储所述载波再生PLL电路(51)的带宽设定值的寄存器内，存储使带宽变宽的第一设定值的步骤，
使所述载波再生PLL电路(51)的环路带宽变窄的所述步骤(#30)包含：
在所述寄存器(50)中存储使带宽变窄的第二设定值的步骤。
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