CN1421995A - 包含选择滤波器的调谐器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将RF信号(110)变换成IF输出信号(202)的调谐器，所述调谐器包括一产生第一IF信号(201)的混频器(111)，滤波所述第一IF信号(201)从而产生所述IF输出信号(202)的处理装置(114)。本发明的调谐器的特征在于所述处理装置(114)包括：—接收所述第一IF信号(201)的电压跟随器电路(203)，用于产生一低阻抗第二IF信号(204)，—控制装置(205)，控制所述电压跟随器电路(203)的偏流值，—具有双谐振频率的滤波器(206)，用于滤波所述第二IF信号(204)并产生所述IF输出信号(202)。本发明的调谐器具有很强的用于消除与所选频道相邻的频道的残留频率成分的选择性，和线性频率响应。

Description

包含选择滤波器的调谐器

技术领域

本发明涉及一种用于将RF(射频)信号变换成IF(中频)输出信号的调谐器，所述调谐器包括一产生第一IF信号的混频器，一过滤处理所述第一IF信号以便产生所述IF输出信号的处理装置。

本发明在接收RF信号的系统中发现了许多应用。

背景技术

调谐器的作用是选择位于RF输入信号的某一频率中心的数据信号，并将所选信号变换成IF输出信号。数据信号定义频道。调谐器目前被用于收音机和电视设备，或一般来说，用于处理已调制的传输多媒体数据的输入信号的设备。

图1描述了从现有技术中得知的调谐器的不同功能块。

调谐器包括滤波装置101，用于接收RF信号102并提供第一滤波信号103。滤波装置101实现与接收装置104(天线，电缆...)匹配的阻抗和电平，和实现对预期信道频谱附近的信号102频谱的选择性滤波。

已滤波信号103由放大器105放大，这样使IF输出信号106的振幅不受RF信号102电平的影响而保持恒定。为此，控制装置107装备有通过放大器105实现对所施加的滤波信号103的自动增益控制。滤波装置108对放大信号109进行滤波操作，以便增强对产生输出信号110的预期频道的选择性。特别是滤波装置108提供了抑制频谱中图像频率的可能性。调谐器还包括一混频器111，用于将RF输入信号110转换成IF输出信号112。混频器111接收压控振荡器117产生的输出信号113。混频器111将输入信号110与所述输出信号113相乘，涉及关于信号110的频移。IF信号112有一等于信号113和110的频差的频率，经过滤波装置114滤波，以便衰减RF残留物并产生已滤波的IF信号115。特别地，滤波装置114衰减来自混频器111的残留频率，以及衰减来自信道的残留频率，该信道与期望频道相邻并且没有被滤波装置101和108完全抑制。已滤波IF信号115随后被放大器116放大，以产生所述IF输出信号106。锁相环型的控制装置118为控制滤波装置101和108的中心频率提供了可能，且通过为振荡器117提供一具有可变电压电平的信号，保证了IF信号112相位的稳定性。

美国专利6070061描述了一用于将RF信号转变成IF信号的调谐器。该专利提供了由级联安排两个选择性滤波器所组成的选择性滤波装置，用来形成对IF信号的带通滤波器。

这些选择性滤波装置具有一定数量的限制，特别是当RF频谱所包含的诸多频道具有彼此接近的频率并且它们的电平在大比率范围内变化时。

由于数字电视业务的大规模传输并且考虑到RF频谱范围被限制，因此与每个业务相关的频道彼此非常接近。在本文中，现有技术文件描述的滤波装置不允许对特殊频道的精确选择。实际上，这些滤波装置的选择性不足够大，一方面是因为不能充分判别频率响应的主波瓣，但是另一方面，是因为第二波瓣具有一高振幅。相邻频道的频率分量因此没有被滤波装置抑制。这导致了IF信号的质量不高，即当涉及视频信号时导致图像质量不高。

此外，组成RF频谱的这些数字频道目前通过数字调制技术例如QAM技术来发送。这种类型的调制允许调谐器对要选择的频道的频率范围有一非常低的增益变化(称作“倾斜”)。通常，对于6-8MHz带宽的频道允许0.5dB的最大变化。现有技术文件描述的选择性滤波装置不能满足这种调制类型的要求，实际上此类调制对带宽6-8MHz的频道具有高倾斜，导致了预期频道的不良接收和/或对视频信号的不良图像质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种在把RF信号转变为IF信号时，可以提高选择性和线性的调谐器。

为此，本发明的调谐器其特性在于所述的处理装置包括：

---一个接收所述的第一IF信号的电压跟随器电路，用于以低阻抗产生第二IF信号，

---控制装置，用于控制所述电压跟随器电路的偏电流值，

---一个具有双谐振频率的滤波器，用于滤波所述的第二IF信号并产生所述IF输出信号。

本发明的调谐器包括以具有双谐振频率的滤波器的使用为基础的处理器，借助该双谐振频率可以获得对通常是44MHZ的中频的高选择性。这样，临近所选择频道的频道的残留频率可以从频谱中消除，即使它们的电平比所选择的频道高很多。IF输出信号就这样从来自邻近频道的频率成分中被去除，由此导致了在选择的频道中有更好质量的信息。使用具有双谐振频率的滤波器不仅提供了在选择的方式下滤波的可能性，还确保了所选频道的频率范围有很低的倾斜。

具有双谐振频率的滤波器通过具有输出低阻抗的电压跟随器电路与混频器隔离。为了消除流经电压跟随器电路的电流变化，将控制装置与电压跟随器相关联，所述的变化是频率变化时由具有双谐振频率的滤波器的输入阻抗变化造成的。这样，具有恒定值的偏流总是流过电压跟随器电路，其优点是可以确保线性的操作状况。频率分量在所选频道的带宽上仅收到很低的相应衰减，这为使用数字调制信道的这种调谐器的设想提供了可能。

本发明的调谐器还具有能够用来对包括依据模拟技术调制的频道的RF信号进行变换的优点。事实上，在这种情况下，诸多频道还被分隔，因而本发明的调谐器还提供了选择这样的频道的可能性。本发明的调谐器还适合于混合使用，这有利于RF信号有时依据数字技术调谐和有时依据模拟技术调制的情况，因为一个调谐器就足够了。

本发明的特征还在于带有双谐振频率的滤波器包括两个通过耦合方式连接的谐振电路。

这个具有双谐振频率的滤波器的实施具有可以以精确的方式对滤波器整体选择性进行调节的优点。此外，这个相互耦合的电路为得到从第二波瓣消除的频率响应提供了可能，这个第二波瓣可以引入对来自相邻频道的频率成分不良抑制。

本发明的特征还在于耦合装置包括一容性耦合。

在双谐振频率滤波器中使用容性耦合导致了低成本的解决方案。

本发明还涉及一种实现具有上述特征并允许将RF信号变换成IF信号的调谐器顶置盒。

本发明还涉及一种使用具有上述特征并允许将RF信号转换成IF信号的调谐器的电视设备。

附图说明

本发明的这些和其他方面是显而易见的，并将用非限定性的例子结合下文所述的实施例进行说明。

在图中：

图1描述了从现有技术得知的调谐器的不同功能块，

图2描述了滤波IF信号的本发明的不同处理装置的安排，

图3描述了滤波IF信号的本发明的处理装置的第一实施例，

图4描述了滤波IF信号的本发明的处理装置的第二实施例，

图5描述了本发明的控制装置的实施例，

图6表示本发明的带有双谐振频率的滤波器的频率响应，

图7表示本发明的带有双谐振频率的滤波器的输入阻抗变化，

图8示例了本发明的调谐器的应用。

具体实施方式

图2描述了滤波IF信号201并提供一第二IF输出信号202的本发明的不同处理装置114的安排。

处理装置114接收由图1所述的混频器111所产生的第一IF信号201。首先，电压跟随器电路203接收IF信号201并供应一个具有低阻抗的第二IF信号204。与所述电路203关联的控制装置205允许控制电压跟随器电路的偏流，以便确保构成所述电路的元件的线性操作。第二，所述的第二IF信号204借助具有双谐振频率的滤波器206滤波，产生所述IF输出信号202。借助它的可选择特性，滤波器206允许消除信号204中的来自与所选择频率频道相邻的频道的残留频率成分。

图3所示为本发明的过滤第一IF信号301并产生第二IF输出信号302的处理装置的第一实施例。

在信号301是一个未参考特定电位的差动信号情况下，电压跟随器电路的输入由两个晶体三极管T1和T2的基极组成。晶体三极管T1和T2被设置成射级跟随器结构，通过它们的发射级提供一低抗阻的差动信号303。晶体三极管T1和T2的发射极与可变电流源304和305连接，该电流源允许提供一个恒定值的射极电流，使其不受接收所述差动信号303的双谐振频率滤波器206的输入阻抗变化的影响。为确保这个电流控制，电流源304和305与如下所述的控制装置相连。

双谐振频率滤波器206由通过容性耦合连接的第一和第二谐振电路组成。

第一谐振电路由电容C1-C2和电感L1组成。这些元件确定了第一谐振频率f1，该第一谐振频率值还取决于第二谐振电路的特性。

第二谐振电路由电容C3-C4和电感L2组成。这些元件确定了第二谐振频率f2，其频率值还取决于第一谐振电路的特性。

两个谐振电路的耦合通过电容C5实现。本领域技术人员对频率f1和f2的控制提供了获得如图6所述的双谐振频率滤波器的频率响应的可能。这个频率响应的特征在于在中间频率f0附近有一增益变化G非常低的区域，尤其在频率区间[f1，f2]，这归功于第一和第二谐振电路的相互作用。此外，在这个中心区域外的频率响应迅速衰减，显示了这种滤波器很强的选择性。

为获得如图6所示的频率响应，本领域的技术人员可以固定一个谐振电路部件的值并变化另一条谐振电路部件的值，直到获得稳定的在频率f0附近的一致频率响应。

图4描述了本发明的滤波第一IF信号301并产生第二IF输出信号302的处理装置的第二实施例。

这个实施例与图3中的不同之处在于所述的第一和第二谐振电路的容性耦合是由其中心点接地的串联电容C5-C6构成的。这种容性耦合的结构允许改进对要滤波的信号303的共模抑制。

如上所述，电压跟随器电路与控制装置相关联，以保持构成所述电路的元件的偏流为一个恒定值。如图7所示，具有双谐振频率的滤波器206的输入阻抗Ze在频率区间[f1，f2]，即在滤波器的选择区域内有很大的变动。事实上，滤波器的输入阻抗在位于中间频率f0附近频率取低值，且高值位于频率区间[f1，f2]的端点附近频率处。具体说，抗Ze在频率f0有最小值，且在频率f1和f2有最大值。因此，对于相同电平的所述第一IF信号301，被双谐振频率滤波器吸收的电流Iout在频率区间[f1，f2]同样很强地变化。由于滤波器的输入电流Iout是由晶体三极管T1和T2构成的电压跟随器电路供给的，为了防止电流Iout的这些变化引起晶体三极管T1和T2射极电流的变化(并因此基极电流变化)，控制装置与晶体三极管T1和T2以这样一种方式相关联：晶体三极管T1和T2的射极电流IF保持恒定值，而不管电流Iout是否变化。

图5描述了本发明的所述的控制装置的实施例。因为第一IF信号301是一个差动信号，因此同样的控制装置与晶体三极管T1和T2相关联。下面只描述与晶体三极管T1关联的控制装置。

控制装置包括有一恒定值IS的电源501，晶体三极管502，电流源503，电阻器504和晶体三极管505。当电流Iout增加，趋向于使电流IF增加，趋向于在电流IS恒定条件下使电流IM减小。通过元件502-503，电流IM的减小造成电流ID的减小，这给IF带来恒定的平衡值。通过改变电流ID，这个控制允许总电流IE＝(Iout+ID)保持在一恒定值。晶体三极管T1的基极电流也保持恒定，而与电流Iout的变化无关，这就允许T1在基射结有一动态恒定阻抗。换句话说，晶体三极管T1的基极发射极电压Vbe保持恒定。

通过这种方式，如前所述与控制装置相关联的晶体三极管T1构成的电压跟随器电路可以为所选的频道的整个频谱获得一单一的增益。

图8示例了使用如图1所示的调谐器802的设备801，该调谐器802实现参照图2，3，4和5所述的本发明的特性。该设备专用于接收RF信号803，将其转换成IF信号804，并通过解调装置806解调信号804以产生已解调输出信号805。在RF信号803可以包括依据模拟技术调制的频道和依据数字技术调制的频道的情况下，调谐器802是混合型的。

例如，该设备801是顶置盒型的，专用于接收通过一电缆网络807发送的RF视频信号803。由本发明的调谐器供应的IF信号804接着被显著放大，并被处理装置806解调成通过显示装置808可视的视频内容。

在另一应用中，本发明的调谐器直接被整合在电视机中。

从实施的角度看，参照图4所述的本发明的调谐器的元件应由离散元件或集成电路元件组成。特别是电流控制电压跟随器电路的元件可集成在集成电路中。

本发明的调谐器最好适用于处理依据QAM数字技术调制的RF信号，在这种情况下允许对预期频道进行精确选择，同时抑制了邻近频道的频率成分。特别是这种调谐器适用于处理陆地传送的DVB型的RF信号，也适用于处理依据模拟技术调制的RF信号。

本发明已经结合单一变换的调谐器进行了描述，其中单一混频器被用于将RF信号变换成IF信号。本发明也可用于使用几个混频器的多变换的调谐器。在这种情况下，将依据图2所述的本发明的处理装置放在提供IF信号的混频器的输出端就可以了。

应当注意的是，本发明不仅局限于所述实施例，在不背离本发明范围的条件下，本领域的熟练技术人员可以设想多种替换方案。特别是，可以设想电压跟随器电路的不同类型的电流控制(例如，没有反馈回路的控制)，以及设想在双谐振频率滤波器中使用感性连接。

Claims (5)

1.一种将RF信号变换成IF输出信号的调谐器，所述调谐器包括一用于产生第一IF信号的混频器，用于滤波所述第一IF信号从而产生所述IF输出信号的处理装置，其特征在于处理装置包括：

—接收所述第一IF信号的电压跟随器电路，用于产生一低阻抗第二IF信号，

—控制装置，控制所述电压跟随器电路的偏流值，

—具有双谐振频率的滤波器，用于滤波所述第二IF信号并产生所述IF输出信号。

2.根据权利要求1所述的调谐器，其特征在于具有双谐振频率的滤波器包括通过耦合装置连接的两个谐振电路。

3.根据权利要求2所述的调谐器，其特征在于所述的耦合装置包括一电性耦合。

4.一种用于接收和变换RF信号为IF输出信号的顶置盒，其特征在于它包括一如权利要求1所述的调谐器。

5.一种电视设备，其特征在于它包括一如权利要求1所述的调谐器。

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