CN1190015C - 调谐器 - Google Patents

Abstract

一种单个电路构造的调谐器，能够在两种操作模式之间切换。由基带数字信号正交调制的射频信号进入单输入端并且分离为两个信号。每个信号送入每个分支电路框的混频器内。每个混频器接收本地振荡器的振荡频率。此时，振荡频率确定操作模式。特别是，在第一模式下，当振荡频率确定为等于rf信号时，rf信号经过正交检测，在与每个混频器耦合的输出端获得初始基带数字信号，即，调谐器作为I/Q检测调谐器而工作。另一方面，在第二操作模式下，当确定振荡频率从而使得振荡频率与rf信号频率之差等于IF时，调谐器作为IF调谐器而工作。在后一情况下，从两个混频器其中一个获得的IF信号赋予90度相移并且加入其他信号并送入单输出端。

Description

调谐器

发明领域

本发明涉及带单输入部分和双输出部分的双模工作调谐器，它处理馈送至输入部分的信号并且经对应各模式的输出部分输出。

背景技术

普通调谐器一般分类为下列两种类型：(i)输出正交检测(以下称为I/Q检测)信号的调谐器，以及(ii)输出中频信号(以下称为IF)的调谐器。以接收数字信号的数字TV调谐器为代表的调谐器属于类型(i)，它利用I/Q检测技术解调已经被基带数字信号(该信号以下称为rf数字信号)正交调制的射频(以下称为rf)信号，随后将输出I/Q检测信号-这种调谐器以下称为I/Q检测调谐器。

另一方面，属于类型(ii)的调谐器将输入信号的频率转换为IF而无需I/Q检测，并且随后输出IF信号-这种调谐器以下称为IF调谐器。

后一调谐器不仅可以转换通常由基带模拟信号调制的rf信号，而且可以无需检测将rf数字信号转换为IF信号。

图4示出了现有技术I/Q检测调谐器的框图。进入输入端1，rf数字信号被送入带通滤波器(BPF)2和可变增益放大器3。此后，信号被分离为两个信号进入每个分支电路框。在一个分支电路中，即图4中上面的电路框，混频器6接收rf数字信号和来自本地振荡器4的输出信号。来自振荡器4的输出信号在进入混频器6之前由相移器5提供90度相移。锁相环路(PLL)电路15确定振荡器4内产生的振荡频率从而与rf数字信号的载波频率同步。混频器6输出检测输出信号。检测输出信号经低通滤波器(LPF)7和放大器8以作为I-信号送至输出端9。同样，在另一分支电路-图4中下面的电路框内，混频器10接收rf数字信号和来自本地振荡器4的输出信号，但是输出信号未被提供相移。因此混频器10输出不同于上面分支内混频器6的输出信号的检测输出信号。来自混频器10的检测输出信号经低通滤波器11和放大器12作为Q信号送至输出端13。

通过上述过程，图4中的I/Q检测调谐器单独处理每个分支中的两种不同信号分量-一个没有相移而另一个具有相对rf数字信号的90度相移。

控制端14作为一个可变增益放大器3的放大水平的外部控制器而工作。控制端16控制PLL电路15。控制端17作为具有低通滤波器7和11的截止频率的外部控制器而工作。

图5为现有技术IF调谐器的框图。从输入端21输入的rf信号经BPF22和第一AGC放大器23进入第一混频器25。信号随后由第一混频器25和第一本地振荡器24上转换为第一IF信号以送经第一IF带通滤波器26。第一PLL电路33确定振荡器24的振荡频率。由BPF26送入的IF信号由第二混频器28和第二本地振荡器27下转换为第二IF信号。第二PLL电路35确定振荡器27的振荡频率。第二IF信号输入自动增益控制(AGC)放大电路(由可变增益放大器29、第二IF带通滤波器30和可变增益放大器31构成)并且作为IF信号从输出端32输出。如上所述，图5所示的IF调谐器采用双超级外差系统调谐器，其中IF信号被上转换并随后下转换从而使镜像干扰最小。

端头34和36分别控制PLL电路33和35。端头37用作可变增益放大器23、29和31的放大水平的外部控制器。

如上所述，由于这些调谐器未通用于各种接收机，所以需要根据接收机规格，将接收数字信号的调谐器选择性地用于上述两种类型的调谐器作为接收机单元。

发明内容

本发明着手解决上述问题。因此本发明的目标是提供一种用作I/Q检测调谐器和IF调谐器的调谐器，使得调谐器可以通用于不同类型接收机的相同单元。本发明的另一目标是通过流水线步骤提供低成本的调谐器和调谐器的产品控制。

为了实现上述目标，本发明的调谐器工作如下：

a)输入端接收已经被数字信号正交调制的rf信号。

b)第一和第二混频器放置在每个分支上从而接收在输入端路径上已分离为两个流的每个信号。

c)本地振荡器向混频器提供本地振荡信号。

d)连接在本地振荡器与第一混频器之间的第一相移器向本地振荡信号提供90度相移。

e)第一和第二滤波器分别连接至第一和第二混频器的输出部分。

f)第一和第二输出端分别连接至第一和第二滤波器的输出部分。

g)在第一操作模式下，本地振荡器与rf信号同步。第一和第二输出端输出正交检测信号。

h)在第二操作模式下，本地振荡频率确定为本地振荡频率与射频之差等于IF。此外，第一混频器的输出信号由第二相移器给出一个90度相移，并且加入到第二混频器的输出信号。因此，第二输出端输出IF信号。

i)第一和第二操作模式可以选择切换，即由开关选择第一操作模式使得第一和第二输出端输出正交检测信号，而由开关选择第二操作模式使第二输出端输出IF信号。

作为本发明的一个方面，由第二相移器和导通/断开开关构成的串行电路连接在第一和第二混频器的输出部分。开关开启使得第二端输出IF信号，并且调谐器进入第二操作模式。另一方面，开关关闭使得第一和第二端输出I/Q检测输出信号，并且调谐器进入第一操作模式。

作为本发明的另一方面，第一转变开关可以与导通/断开开关一起放置在第二混频器的输出部分。在这种结构下，第二混频器的输出部分根据第一转变开关的选择选择与LPF和BPF连接。因此第二滤波器用作第一操作模式下的LPF，并且在第二模式下用作BPF，而第一滤波器用作第一操作模式下的LPF。

作为本发明的另一方面，第二转变开关可以代替导通/断开开关放置在第一混频器的输出部分。在上述结构下，第一混频器的输出部分选择与第一滤波器或第二相移器连接。

而且第一第二混频器、本地振荡器、开关可以放置入平衡电路，所有这些可以集成在一个封装内，使得调谐器紧凑和抗噪声干扰。

按照本发明，如上所述，可以提供具有双功能的调谐器作为I/Q检测调谐器和IF调谐器，各种接收机共享该单元。这实现了流水线制造步骤和大量生产调谐器中的产品控制。

附图简述

图1为按照本发明第一较佳实施例的调谐器的框图。

图2示出了第一较佳实施例调谐器第二操作模式。

图3为按照本发明第二较佳实施例的调谐器的框图。

图4为现有技术调谐器第一实例的框图。

图5为现有技术调谐器第二实例的框图。

实施发明的较佳方式

以下借助附图描述本发明的较佳实施例。

第一较佳实施例

图1为本发明第一较佳实施例调谐器的框图。在图1中，输出端50接收rf信号，例如一般范围在50-880MHz的rf数字信号。接收的信号被送至BPF51使带通以外频率被滤除，并将通过的信号送入可变增益放大器52完成自动增益控制(AGC)。此后，信号被混频器54、本地振荡器53和确定振荡器53振荡频率的PLL电路71构成的调谐电路转换为所需00的IF信号。第一IF信号进入BPF55以滤除不需要的带通以外的频率。经过滤波器55的第一IF信号被分离为两个信号而进入每个分支电路块。

假定rf信号进入图1上面的电路框。在这种情况下，第一混频器58接收来自BPF55的第一IF信号连同来自本地振荡器56的带第一相移器57提供的90度相移的输出信号。此时，由PLL电路73使来自本地振荡器56的振荡频率与第一IF同步。因此第一混频器58输出I/Q检测信号。信号经LPF61和第一可变增益放大器62送至第一输出端63以作为I信号输出。

在其他电路框一图1下面的电路框中，第二混频器64接收来自BPF55的第一IF信号连同来自本地振荡器56的输出信号(在这种情况下没有相移)。因此，第二混频器64输出不同于第一混频器58获得的输出信号的检测输出信号。来自混频器64的检测输出信号经连接第一转变开关66的转变端66a和第二可变增益放大器69的LPF67送至第二输出端70以作为Q信号输出。经过上述过程，实施例的调谐器完成第一操作模式，用作I/Q检测调谐器。

以下描述其他模式，即第二操作模式。

PLL电路73确定本地振荡器56的振荡频率从而使第一IF和振荡频率之差等于大约400MHz的第二IF。在这种方式下，第一和第二混频58和64完成频率转换。第一混频器58产生的第二IF信号由第一LPF61阻断并且送至第二相移器60。如图2所示，从第二相移器60输入的信号频率与第二混频器64的输入同相。当开启/关闭开关设定为开启状态，同相分量互相相加。此时，第一转变电路66通过与转变端66b接触改变路径。在这种方式下，加入的信号经第二IF带通滤波器68和第二可变增益放大器69送至第二输出端70以作为IF信号输出。

另一方面，如图2所示，进入第一和第二混频器58和64的镜像频率分量相位相差180度并且在输出端81和82相互抵消，因此不会从图1的第二输出端70输出。

通过上述过程，实施例的调谐器用作IF调谐器，完成第二操作模式。

导通/断开开关59和第一转变开关66为PIN二极管构成的电子开关群。

在第一操作模式下，开关处于关闭状态，而在开关66中，至转变端66a的公共端66c处于导通状态。

在第二操作模式下，开关为导通状态，并且至转变端66b的公共端66c为导通。

因此，在第一操作模式下-调谐器用作I/Q检测调谐器，输出端63和70输出基带信号，即I和Q信号。另一方面，在第二操作模式下一调谐器用作IF调谐器，输出端70输出大约400MHz的IF信号。

虽然实施例描述了送入输入端50的信号作为范围在50-860MHz的陆基广播信号，但是范围在950MHz-2.2GHz的数字卫星广播信号也是可接收的。BPF51通过所需的波形，阻断不需要的波形。控制PLL电路71使得混频器54可以获得1.4GHz或1.2GHz的第一IF。BPF55制作为适合第一IF。LPF61和67具有大约50MHz的截止频率。BPF68具有大约400MHz的中心频率和30MHz的带宽。

按照实施例，调谐器由平衡电路构成。该结构允许调谐器不仅抗噪声干扰，而且由于电路集成而紧凑。而且结构实现了大量制造的低成本调谐器。

第二较佳实施例

图3为本发明第二较佳实施例调谐器的框图。以下借助图3描述与第一较佳实施例的不同之处。

代之以第一较佳实施例中采用的导通/断开开关59，第二转变开关79安排为在第一混频器58的输出部分上，与第一转变开关66互锁。开关79的转变端79a和79b分别与第一LPF61和第二相移器60连接。具体而言，在第一操作模式下：作用相当于I/Q检测调谐器，

(i)至转变端66a的公共端66c(第一转变开关66的)，并且

(ii)至转变端79a的公共端79c(第二转变开关79的)

处于导通状态。

在第二操作模式下：作用相当于IF调谐器，

(i)至端66b的端66c，并且

(ii)至端79b的端79c

现在处于导通。

以下描述与第一较佳实施例不同的另一点。

第一转变开关的转变端66a经LPF67连接至处理基带频率的可变增益放大器69a，而转变端66b经BPF68连接至处理第二IF的可变增益放大器69b。

在上述结构下，在第二操作模式(即IF调谐器模式)下，来自第一混频器的输出信号被加入到第二混频器的输出信号而无需依赖于第一LPF61截止频率范围的反射特性。这保证IF信号质量不下降。在这种结构下，为基带频率和第二IF分别制作了可变增益放大器。这是放大器设计中的另一种。

按照本发明，如上所述，可以提供两种不同功能的调谐器。这实现了流水线制造步骤和产品控制，并且提供了低成本、紧凑的和强有力的调谐器。

Claims (14)

1.一种处理射频信号的调谐器，其特征在于包含：

(a)接收从射频信号中分离的第一射频信号的第一混频器；

(b)接收从射频信号中分离的第二射频信号的第二混频器；

(c)向第一和第二混频器提供本地振荡信号的本地振荡器；

(d)向耦合于本地振荡器与第一混频器之间的振荡信号提供90度相移的第一相移器；

(e)与第一混频器的输出部分耦合的第一滤波器；以及

(f)与来自第二混频器的输出部分耦合的第二滤波器；

(g)耦合在第一和第二混频器的输出部分与第一和第二滤光器之间的开关，用于选择(i)第一操作模式—从第一和第二滤波器输出正交检测信号—以及(ii)第二操作模式—将来自第二混频器的输出信号加入来自第一混频器的输出信号，第一混频器的输出信号由第二相移器提供90度相移并且从第二滤波器输出中频信号。

2.如权利要求1所述的调谐器，其中本地振荡器的振荡频率设定为等于第一操作模式下射频信号的频率，而在第二操作模式下，本地振荡器的振荡频率确定为将射频信号频率与振荡频率之差设定为等于中频。

3.如权利要求1所述的调谐器，其特征在于可变增益放大器与第一和第二滤波器的每个输出部分耦合。

4.如权利要求3所述的调谐器，其特征在于可变增益放大器的操作频带覆盖第一和第二滤波器的带通频率。

5.如权利要求1所述的调谐器，其特征在于包含第二相移器和导通/断开开关的串行电路耦合于第一和第二混频器输出部分之间。

6.如权利要求1所述的调谐器，其特征在于第一滤波器为低通滤波器，并且第一转变开关与第二混频器的输出部分耦合，第二滤波器由其在低通滤波器与带通滤波器之间切换。

7.如权利要求6所述的调谐器，其特征在于处理基带频率的可变增益放大器与低通滤波器的输出部分耦合，而处理中频的可变增益放大器与带通滤波器的输出部分耦合。

8.如权利要求1所述的调谐器，其特征在于包含第二相移器和导通/断开开关的串行电路耦合于第一和第二混频器的输出部分之间，第一滤波器为低通滤波器，第一转变开关与第二混频器的输出部分耦合，第二滤波器由其在低通滤波器与带通滤波器之间切换。

9.如权利要求8所述的调谐器，其特征在于导通/断开开关与第一转变开关互锁。

10.如权利要求8或9所述的调谐器，其特征在于处理基带频率的可变增益放大器与每个低通滤波器的输出部分耦合，并且处理中频的可变增益放大器与带通滤波器的输出部分耦合。

11.如权利要求6所述的调谐器，其特征在于第一转变开关与第一混频器的输出部分和第二移相器的输出部分耦合，并且第二转变开关与第一混频器的输出部分耦合从而将第一混频器的输出部分切换至与第一滤波器和第二移相器输入部分其中一个耦合。

12.如权利要求11所述的调谐器，其特征在于第一转变开关与第二转变开关互锁。

13.如权利要求11或12所述的调谐器，其特征在于处理基带频率的可变增益放大器与每个低通滤波器的输出部分耦合，而处理中频的可变增益放大器与带通滤波器的输出部分耦合。

14.如权利要求1所述的调谐器，其特征在于第一和第二混频器、本地振荡器和开关构成平衡电路并且集成为一个封装。

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