CN1357195A - 调谐器的调谐 - Google Patents

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Abstract

在一种用于数字信号(MPEG2－TS)接收机的调谐方法中,一个输入信号(RF－in)经过滤波(In－filt,Band－filt)得到一个处理信号,从该处理信号决定数字优值(BER),滤波步骤(In－filt,Band－filt)(up,PLL,DAC1－DAC3)依赖于这个数字优值(BER)进行微调。

Description

调谐器的调谐
本发明涉及一种数字信号调谐方法和一种数字信号(例如一个MPEG2传输流)接收机。
Gerd M.Maier所著的文章“电视机调谐装置的全自动调谐”，发表在1986年8月第CE-32卷，第3期，IEEE消费电子学学报，第302-305页上，揭示了一个动态调谐系统，该系统包括一个振荡器、一个PLL(锁相环路)系统、3×6位的数/模转换器、一个混频器和一个抽样保持电路。调谐过程开始于选择所需的电视频道。用于将调谐器的振荡器调到一个正确频率的锁相环路数据将被计算并被PLL数据储存起来。RF滤波器的调谐是通过如下步骤实现的。一个输入晶体管级接收一个约为1V的AGC(自动增益控制)电压，目的是阻止所有来自于RF两极点滤波器的天线信号。当初级滤波器被初始化，调节子程序被激活，次级滤波器将被调节到1V或者是30V。随着初级滤波器调节到最大值，次级滤波器可以被调节到1V或者是30V。然后次级滤波器被初始化，调节子程序重新被激活。这个过程结束以后，初级滤波器将被调节到其适当的调谐电压值。对于德国电视标准，锁相环路被调节到PLL+2.75MHZ，在该标准中图像和声音的载波频率存在5.5MHZ的差异。AGC(自动增益控制)电压达到7V时，输入级增益(未受控)达到最大值。天线滤波器被初始化，调节程序重新启动；这个步骤结束之后，锁相环路达到了PLL-2.75MHZ，这对于所需的电视频道来说，是个适当的振荡频率。调谐过程结束，同时电视机恢复到接收状态。
每次频道的变换都会引起调谐器如此的一个全面的重新调谐，使得当一个滤波器被调节，其它滤波器都被置为一个参考状态。对一个模型的分析表明整个调节过程在300ms以内完成，这是一个相当长的时间。考虑到在数字接收机中有比RF接收机模块更多的要被锁住的回路，并且这个模块是频道转换时间的主要消耗者，对于调谐器，即使是通用的150ms可能都很慢了。此外，调谐器调节顺序表面上看起来没有考虑天线输入端的信号响应，该信号可能不像定义中那样平滑。现有技术的解决方法是需要一个额外的混频器模块，用以产生初级和次级调谐器电路调谐所需的信号。
信号转换调谐器利用了多组跟踪滤波装置，在输入信号变为中频信号之前抑制不要的信号。由于滤波器的有效范围、宽范围变化的阻抗和随频率变化的Q值，如果不在材料和工序方面大量增加成本，保持持续的频率响应是很困难的。
EP-A-0,176,144揭示了一种电视接收机，它包括一个自动射频谐振电路的调节电路。使用时，两个载波被送到接收机的频率输入端，两个载波振幅的合成是通过将一个检波电路耦合到一个射频谐振电路的输出端的方法完成的。谐振电路装置的调节受这个合成量的最大值影响，因而提供了一种简单的对模拟信号的正确调节方法。
本发明的特别的目的是提供一种用于数字信号的改进的调谐器滤波调谐器装置。为了实现这个目的，本发明提供了一种调谐方法和一种如独立权利要求书中所定义的数字信号接收机。有利的实施例在独立权利要求中都有所定义。
在根据本发明的主要方面的数字信号接收机的调节方法中，一个输入信号经过滤波后得到一个处理信号，这个处理信号决定了一个数字优值，滤波步骤进行微调依赖于这个数字优值。该数字优值可能是误码率。优选地，这个数字优值是一个信号质量的指示齐信号，它来源于我们未预先发表的US专利申请案第09/282,322号，申请日为1999年3月31日(Attorneys，docket PHA 23.641)。
人们注意到，误码率的这种作用可以从完全不同类型的电路中获知。US-A-4,639,682揭示了一种用于相移键控信号的载波再生电路。一个频率转换器将一个PSK(相移键控)信号的频率转换为一个再生载波的频率。载波再生电路包括一个用于再生载波的锁相环电路。再生载波的预定数据被解调。频率修正数据发生器根据解调数据的误码率形成了修正值，并将该控制电压上的修正值叠加到一个锁相环路的压控振荡器上。
US-A-5,065,107揭示了一种用于抑制载波信号的锁相环路带宽选择开关解调器。变频振荡器响应于控制信号用于在一个相应于中频的频率上振荡。频差检测器产生了一个输出信号，该信号指出了输入信号频率与中频之间的频率差别。反馈环路网络有一个窄带通路和一个宽带通路，并响应于检测器输出信号，用于产生一个控制信号并将该控制信号通过两条通路中的其中一条加到振荡器上，借此根据该控制信号改变振荡器的中频。质量检测器响应于检波器的输出信号，用于产生相应于输入信号的误码率的信号。选择装置响应于误码率信号，当误码率低于预先确定的门限值，控制信号经过窄带通路；当误码率高于预先确定的门限值，控制信号经过宽带通路。
关于本发明的这些方面和其他方面的内容从结合下文所述的具体实施例的阐述中得到清楚的说明。
附图示出根据本发明的调谐器的实施例。
本发明是基于调谐器RF响应的动态微调能够克服上文提到的信号转换调谐器的限制，实际上甚至于还能补偿传输网络的失真的认可之上的。这个想法需要多以常规方法，通过手工调整的线绕空芯线圈？调谐的调谐器。假定这种方法已经使工作性能达到了80％，那么细调可以解决剩下的20％。RF响应的80％的工作性能水平，对于一个数字接收机很可能足够用于获得同步并发生同步。则调谐器调节的改进就是一件单独调节RF电路直到数字优值(例如，误码率)达到其最佳值的事情了。
附图示出了根据本发明的调谐器的一个实施例。一个RF输入信号RF-in(55.801MHZ)被送到一个输入滤波器In-filt中。它的输出信号又经过一个前置放大器Pre-amp被送到一个双调谐带通滤波器Band-filt中。双调谐带通滤波器Band-filt的一个输出信号被送到形成调谐器混频级的一个由混频器/振荡器/IF放大器电路Mix/Osc/IF amp中，用以提供正输出信号IF-out的频率，例如45.75MHZ。混频器/振荡器/IF放大器电路Mix/Osc/IF amp的另一个输出端被耦合到一个带有多重调谐电压输出端的锁相环IC电路的输入端。该锁相环电路控制着输入滤波器In-filt、双调谐的带通滤波器Band-filt和一个振荡器储能电路Osc-tank，该振荡器储能电路形成了调谐器本机振荡器并有一个耦合到混频器/振荡器/IF放大器电路Mix/Osc/IF amp的输出端。线圈用于出厂前调谐。它们或者是打开或者是关闭(用一根杆推动)直到获得一个理想的响应。
IF输出信号IF-out经过一个SAW滤波器SAW-filt被送到第二IF下变换器IF-downconv-2中。第二IF下变换器IF-downconv-2的输出端被耦合到一个数字解调器Dig-dem中用于输出一个数字信号，例如，输出一个MPEG-2传输流MPEG2 TS。这个数字解调器Dig-dem包含了一个均衡器。
可用于数字解调器Dig-dem的错误信息，例如误码率BER或者，优选地是，根据我们未正式出版之前的US专利申请案第09/282,322号，申请日为1999年3月31日，Attorneys，docket PHA 23.641产生的信号特性的指示信号，在调节单元C内任选了一种调节后被送到一个微处理器up中。这个微处理器up根据下面提出的算法控制包含在锁相环集成电路中的三个数/模转换器DAC1，DAC2和DAC3。
一种优选的微调算法包括如下的步骤：
1.转换到一个新的频道。如果没有同步，则发出错信号。如果同步，则继续下面的步骤。
2.微调用于控制输入滤波器的DAC1。
3.微调用于控制双调谐带通滤波器的初级滤波器的DAC2。
4.微调用于控制双调谐带通滤波器的第二级滤波器的DAC3。
微调动作2-4中的每一步都包括如下的步骤：
a.增大DAC的调整偏差。如果这样减小了误码率，b.则重复步骤a
b.减小DAC的调整偏差。如果这样减小了误码率，e.则重复步骤b
c.增大DAC的调整偏差。
因而，当一次频道转换发生时，调谐器借助于一条交互IC总线(I2C)接收了此标准命令，以便改变频带(如果需要的话)并将振荡器调节到一个适当的振荡频率。在这一点上，图象是可利用的，即便是到目前为止还没有达到规定的RF响应平坦度和/或用于准无差错(QEF)的误码率的阈值。
保持调谐器初级和次级电路的原状，利用在DAC1上调整偏差改变输入滤波器In-filt的中心频率。这种调整首先沿着正向移动。假设正向调整偏差导致了误码率的改进(减小)，那么这种调整应继续进行直至误码率达到了它的拐点(最小值)。如果增大调整偏差导致了一个更糟的误码率，那么就要开始控制减小调整偏差直至找到拐点。由于拐点的寻找需要脱离最佳设置，因此在子程序返回主程序之前，最后一个步骤应产生一个正向调整偏差。
与调谐器的双调谐带通滤波器Band-filt的初级和次级带通电路相连的DAC2和DAC3也分别重复以上的调节步骤。
这种调节方法的最后，调谐器调节到了最佳的位置上。如果传输系统的特性被假定为在没有干扰或信号失真的情况下频率响应将实际发生在它的最平坦区域，或者被假定为实际发生在一个非理想的干扰信号的最大排斥区域，那么，通常可以在RF响应曲线上远离平坦区域的部分得到一条或多条分离信道。
值得考虑的一个问题是，由DACs控制的调整偏差的变化间距不能太大以致于引起剧烈变化响应。最坏的情况是同步丢失。最佳的微调可以通过在不同的频率点下以变化的调整偏差的大小而得到。
在这个更好的实施例中，要不断调节滤波器。当第一个滤波器被调节时，第二个、第三个滤波器处于出厂预调状态。当第二个滤波器被调节时，第一个滤波器处于微调状态，同时第三个滤波器处于出厂预调状态。当第三个滤波器被调节时，第一、二个滤波器均处于微调状态。
更可取的是，通过在装置的输入端提供一个扫频信号并检测输出端可以实现厂内预调。该输出端(它是三套滤波响应的叠加，在有些情况下还附加一个额外的IF滤波器)被调节的方法是手工推/拉线绕空芯线圈将DAC调整偏差电压置为0。这个过程实质上与今天实现标准调谐的过程是一样的。这种预调调谐器支持了信号的快速探测，是电视机应用中的一个重要考虑环节。
由带有调谐器的接收机模块使用一个带有多个DACS的锁相环集成电路形成本发明的一个优选实施例。这使得调谐器内的每一个调谐电路都可以独立地进行调节。通过监测接收信道下游的错误信号，可以使用独立的调谐电压以便达到最佳调谐，目的是得到最好的信号特性。
对于一个模拟电视机系统，频道(调谐器)倾斜度和图像响应之间存在着直接的联系。但是，对于任何一个数字调制方案，这种联系永远不存在。倾斜度将表现为接收容限的损耗，其中之一例如灵敏度。如果看一看目前存在的数字地球接收机输入端的多路RF信号的光谱形状，你将会发现严重的信号失真，失真程度超越了可以利用数字解调器(均衡器)纠正的范围。因此，本发明提供了一种通过有意地使调谐器RF响应失真以提高接收环境的方法，而不再需要微调RF响应至其最大平坦区。这种(线性)失真满足了在调谐器混频器级和IF SAW驱动器上创造一个更加有利于信号接收的环境的目的。但是，它仅仅工作在带有均衡器的连接电路中，进一步说是在信道内，信道均衡器再一次抵消了所需信号的失真。例如一个N-2干扰环境。通过移动RF响应曲线使其全部更接近于本机振荡器(移动所有串接的RF电路)，这样可以获得一定量(或许是相当大量)的附加选择性。同样地，对于任何其它的禁止信道，其抑制也依赖于RF的选择性。它与标准调谐器的本质区别在于，后者存在一个可达到的选择性的界限，这是由所需的平坦的RF响应、元件容许偏差(变容二极管)和调谐不精确度引起的。一个动态的最优的RF响应可以在无需更高成本的调谐器下提供较好的整体结果。因而，虽然最佳优化的响应可能不像我们所熟知的那样(即一个平滑的对称的响应)，但是它可以依靠信号调节用一个不对称的曲线来代替，以实现理想信号并去除(减弱)任何强烈的干扰。
应该注意的是，上面提到的实施例阐明了而不是限制了本发明，在不脱离附加的权利要求范围的情况下，本领域技术人员可以设计许多可选用的应用实例。在权利要求书中，任何放置在圆括号之间的标号都不能被解释为是权利要求的限制。“包括”一词不排除那些权利要求书中列举以外存在的元件或是步骤。元件前的冠词“一个”不排除多个这类元件的存在。本发明可以通过含有若干个独特元件的硬件装置实现，也可以通过一个带有适当程序的计算机实现。在列举了若干个装置的设备权利要求书中，这些装置中的若干个都可以通过一个程序和与其相应的硬件实现。唯一的事实是，在互不相同的从属 中引入的某些调节并不表明这些调节的组合不能应用得更好。

Claims (6)

1.用于数字信号(MPEG2-TS)的接收机的一种调谐方法，该方法包括的步骤有：
滤波(In-filt，Band-filt)一个输入信号(RF-in)以得到一个处理信号；
由该处理信号决定(Mix/Osc/IF amp，IF-downconv-2，Dig-dem，C)一个数字优值(BER)；
依赖于这个数字优值(BER)微调(up，PLL，DAC1-DAC3)滤波步骤(In-filt，Band-filt)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述的数字优值(BER)是误码率。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述的滤波步骤(In-filt，Band-filt)至少包括一个受一个控制信号控制的局部滤波步骤；
所述的微调步骤(up，PLL，DAC1-DAC3)包括调节控制信号的步骤，目的是优化该优值。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述的滤波步骤(In-filt，Band-filt)至少包括受至少第一和第二独立控制信号控制的两个局部滤波步骤；
所述的微调步骤(up，PLL，DAC1-DAC3)包括调节第一控制信号的步骤，目的是优化数字优值以得到一个调整过的第一控制信号值，同时，当第一控制信号保持在调整过的第一控制信号值时，为了优化数字优值调节第二控制信号。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述的滤波步骤(In-filt，Band-filt)使用工厂预调的电路。
6.一种用于数字信号(MPEG2-TS)的接收机，所述的接收机包括：
过滤(In-filt，Band-filt)一个所述的输入信号(RF-in)以得到一个所述的处理信号的装置；
由所述的处理信号决定(Mix/Osc/IF amp，IF-downconv-2，Dig-dem，C)一个所述的数字优值(BER)的装置；
根据所述的数字优值微调(up，PLL，DAC1-DAC3)所述的滤波装置(In-filt，Band-filt)的装置。
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