CN1551515B - 调谐器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调谐器，用于从诸如地面广播信号的包含多个频道的宽带射频输入信号中选择一个频道。该调谐器具有一个向滤波器提供宽带信号的输入端。该滤波器的输出端被连接到一个将所选频道转换到一个预定的非零中频的单频变换器的混频器上。该滤波器是一个跟踪所选频道的频率以便衰减图像频道的跟踪射频滤波器。一个控制器从解调器接收一个诸如比特差错率的代表接收质量的信号，并调整滤波器的跟踪以便获得诸如足够低的比特差错率的可接受的接收质量。因此，该滤波器在制造过程中不需要校准。

Description

调谐器

技术领域

本发明涉及一种调谐器，用于从包含多个频道的宽带射频输入信号中选择一个频道。可以使用这样的调谐器用于从数字地面天线或者从电缆布线系统或卫星天线系统中进行接收。

背景技术

附图中的图1示意一种已知类型的接收机装置，它用于接收数字地面广播电视信号和通过数字有线系统传输的信号。该接收机包括一个射频(RF)输入端1，该输入端被连接到一个用于选择一个期望的接收频道并将该频道转换到一个非零中频(IF)的一次变频(singleconversion)调谐器2。调谐器2的输出被连接到IF级(stage)3上，IF级根据自动增益控制(AGC)装置提供可变增益以及提供表面声波滤波器(SAWF)形式的频道过滤，该频道过滤用于通过中频上的所选频道并衰减可能存在于调谐器2的输出中的其他频道。

IF级3的输出被连接到解调器4上。该解调器包括一个将所选中频频道转换到数字域的模拟/数字转换器(ADC)5。转换器5的输出提供给解调器块6，在编码正交频分复用(COFDM)信号的情况下，块6主要包括一个解调器和一个快速傅里叶变换(FFT)级。解调器6的输出提供给前向纠错(FEC)块7，该块进行诸如里德索罗蒙(ReedSolomon)或维特比(Viterbi)校正这样的适当差错纠正。该经过解调的纠错数据，比如作为MPEG传输流，提供给解调器4的输出，用于通过接收机的基带部分(未示出)做进一步处理。

一次变频调谐器2中的单频变换器将所选频道转换为标准的非零中频。在数字地面电视接收机和数字有线接收机情况下，目前常用三个中频。比如，在欧洲将36MHz用于COFDM调制。比如，在美国将44MHz用于VSB(残余边带)调制。比如，在日本使用57MHz。在这样的接收机中，在存在图像频道的情况下，有必要获得足够的性能。在本地振荡器频率高于期望频道的情况下，通常采用“高边混合”。这种情况下，射频域中的图像频道将高于所选频道两倍中频。比如，在接收机具有36MHz中频情况下，图像频道高于所选频道72MHz。当在从470到860MHz的地面电视UHF波段中转换到射频时，受图像频率影响的频率为从470到约788MHz。在地面传输广播中，图像频道也可能具有远大于所选频道的幅度。图像频道可以高于所选频道大约46dB或更多。因此，图像频道必须被抑制到不会对所期望或所选频道产生明显干扰的级别，这通常通过在调谐器2中使用图像过滤来获取。

在已知的诸如2的一次变频调谐器情况下，通过在输入端1和调谐器2的频率变换器之间使用跟踪RF滤波器来实现图像抑制。这样的滤波器典型为具有可调通带的双调谐类型，以便集中于一个选择的频道。因此，中心频率的通带需要跟随或者“跟踪”具有偏移的频率变换器的本地振荡器的频率，以便本地振荡器频率大于滤波器通带的中心频率为高边混合里的中频。

在本地振荡器频率和射频滤波器通带中心频率之间的跟踪可以通过在本地振荡器共振网络和跟踪滤波器内使用诸如变容二级管的适当匹配部件来实现。然而，这样的部件受到通常的制造公差扩展影响，所以滤波器和本地振荡器通常不能在制造过程中不经过调整步骤就可接受的跟踪所发送的频谱。因此，该共振网络和/或滤波器包括至少一个在制造过程中被校准的可调部件，这样，当调谐整个发送频谱时振荡器和滤波器按照需要改变到可接受的公差。典型地使用独立(freestanding)绕线或者金属板电感元件(“空气线圈(air-coils)”)，并且在制作过程中的校准包括机械调整这些空气线圈，比如，改变线圈间或板子间的空隙或者从板子或线圈最初的PCB(印刷电路板)装配尺寸改变其机械尺寸，以便通过图像抑制过滤实现本地振荡器频率的可接受的精确跟踪。

这样的调谐器对于直接实施到数字接收机的主PCT(母板)来说没有吸引力，因为这样的母板太贵，并且任一个机械可调部件对母板的装配和测试都增加了大量的成本。由于校准操作员或机器人对空气线圈的机械损伤导致生产测试失败增加而降低了产量。提供具有这样的机械可调空气线圈的产品也更困难且成本更高，因为这不仅需要替换线圈或板子也需要使用整个母板对空气线圈进行全机械重调。

US5949832公开了一种用在数字数据接收机中用于控制I和Q频道滤波器的带宽的装置，该滤波器跟随输入信号在正交下变频器中的频率转换。该滤波器称作奈奎斯特滤波器，这意味着下变频器是零中频型并且滤波器是可控翻转(turnover)频率的低通滤波器。滤波器带宽是可控的以便适应不同的数据率。

GB2364455公开了有源控制环的使用，用于控制输入射频放大器的偏流以达到可接受的比特差错率。

GB2367700公开跟踪射频滤波器的自动校准概念而没有公开任何实现技术。

发明内容

根据本发明，提供一种调谐器，用于从包含多个频道的宽带射频输入信号中选择一个频道，该调谐器包括一个用于接收输入信号的输入端，至少一个用于将所选频道转换到中频的频率变换器，一个置于所述输入端和至少一个频率变换器间，并布置用于跟踪所选频道的频率以便衰减图像频道的跟踪射频滤波器，以及一个用于接收来自解调器的代表接收质量的信号，并调整滤波器的跟踪以便获取可接受的接收质量的控制器。

中频可以为非零中频。

至少一个频率变换器可以包括一个单频变换器。

该频率变换器或其中的第一频率变换器可以包括一个图像抑制混频器。

代表接收质量的信号可以代表比特差错率。

调谐器可以包括一个解调器。

图像频道可以高于所选频道，并且滤波器可以包括一个电子可控翻转频率的低通滤波器。作为选择，图像频道可以低于所选频道，而且滤波器包括一个电子可控翻转频率的高通滤波器。另一选择是，滤波器可以包括一个电子可控通带中心频率的带通滤波器。再有一个选择是，滤波器可以包括一个电子可控带阻中心频率的带阻滤波器。滤波器可以是椭圆滤波器。

该频率变换器或其中的第一频率变换器可以包括一个由锁相环合成器控制的本地振荡器。合成器可以布置用来向本地振荡器和滤波器提供一个频率确定信号，并在控制器的控制下向滤波器提供一个频率调整信号。

因此，提供一个在制造过程中不需要校准的，具有用于衰减图像频道的跟踪射频滤波的调谐器是可能的。因而，不必提供诸如空气线圈之类的用于校准的可调组件。

附图说明

图1是已知的接收机装置的示意框图；

图2是包括组成本发明一个实施例的调谐器的接收机装置的示意框图；

图3是图2的调谐器的框图；以及

图4是图3的调谐器的跟踪滤波器的电路图。

附图中相同的附图标记指示相同部件。

具体实施方式

图2所示的调谐器和接收机装置与图1中所示的相类似，包括一个一次变频调谐器2，一个IF级3和一个解调器4。然而，调谐器2区别于图1所示的调谐器在于，调谐器2的输入端1和频率变换器间的射频滤波器除了跟踪本地振荡器频率外还是电子可调的，以便在操作中调整跟踪。图2的解调器4还产生一个代表比特差错率(BER)的信号，并在9提供给控制器10用于调整射频滤波器的跟踪。用于提供比特差错率估计的解调器在本技术领域是众所周知的，因此不再加以说明。

在调谐器操作过程中，当选择一个接收频道时，由调谐器2将其转换到中频并由IF级3和解调器4处理。解调器4产生BER估计并将其提供给控制器10。控制器10执行一个算法，比如，将BER和一个可接受值进行比较并向调谐器2的射频滤波器提供在11中指示的调整信号以便改变跟踪直至获得可接受的BER。

控制器10可以在接收机的系统微控制器中以软件形式实现。然而，可能存在其他实现方式，比如控制器，比如在解调器4中可以由状态机之类的实现。在制造过程中，不需要校准射频滤波器，并且调谐器2可以由适合安装于母板上的诸如表面安装部件组成。

图3更为详细地示意了调谐器2。这种特定的调谐器是一次变频类型并主要用于接收数字地面广播电视信号，但是能够用于其他地面广播信号或用于接收通过其他方式分发的信号，诸如通过有线分发或卫星传输。RF输入1连接到输入级21上，输入级21包括含有自动增益控制(AGC)装置的低噪声放大器(LNA)。LNA具有宽动态范围的输入能力，并且AGC装置被布置用于减小信号电平的变化并向后面的电路提供适当的电平。输入级21可以并入宽带射频滤波，如高通和低通固定滤波器，用于衰减期望的宽带频谱以外的信号。

级21的输出提供给可变滤波器或滤波器组22，在图中其被示意为用于高边混合的低通滤波器，其目的是通过所选频道而衰减图像频道。作为选择，滤波器或滤波器组22可以包括一个用于低边混合的可变高通滤波器，一个可变带通滤波器或一个可变带阻滤波器。滤波器22的翻转频率是可变的，并被控制用来跟踪调谐器的本地振荡器频率和调整跟踪，以便获取可接受的BER。

滤波器22的输出提供给图像抑制混频器23，比如已知类型的混频器。混频器23提供图像频道的额外衰减并允许降低滤波器22的图像抑制性能需求。混频器23依据所选频道的调制标准将所选频道转换到36或44MHz的中频。所得到的中频信号提供给输出端被连接到调谐器的输出端25的中频放大器24。

混频器23构成频率变换器的一部分，其还包括一个由锁相环(PLL)合成器27控制的本地振荡器26。合成器27从控制器10接收控制信号，用于选择期望的接收频道并调整滤波器22的跟踪以便获得可接受的性能。在图3所示的调谐器中，频率变换器属于高边类型，在这种类型里，合成器27控制本地振荡器26向混频器23提供一个本地振荡器信号，该信号的频率大于期望频道的频率的数量等于所述中频，因此，图像频道具有高于所选频道频率两倍中频的频率。

当用户选择一个接收频道时，控制器10向合成器27提供适当数据以便将本地振荡器26调谐到正确的频率。同样的控制信号提供给滤波器22，这样滤波器22的翻转频率近似跟踪本地振荡器26的频率，依据使用的滤波器类型选用标称偏移。如前所述，控制器10监控来自解调器4的比特差错率并调整滤波器22的跟踪以便改变翻转频率直至获得可接受的比特差错率。

图4示意了一个适合作为滤波器22的第五阶椭圆低通滤波器的例子。该滤波器包括通过电感31和32连接到滤波器输出端33的输入端30。输入端30通过电容34接地。电感31和32间的连接通过电容35接地。输出33通过电容36接地。电容37与电感31并联。包括电容38和可变电容或变容二极管39的串联电路与电感32并联。

“跟踪带宽控制”信号提供给滤波器的第一控制输入端40，该输入端被连接到电容38和变容二极管39之间的连接处。该跟踪带宽控制信号由合成器27提供以使滤波器22的翻转频率跟踪本地振荡器26的频率。“自适应带宽控制”信号提供给第二控制输入端41，该输入端被连接到在输入端30和地之间串联的电感42和电容43之间的连接处。输入端41接收来自合成器27的控制信号，用于如前所述调整跟踪。电感42和电容43将来自滤波器的控制信号去耦以便不影响滤波操作。自适应带宽控制信号通过电感42、31和32提供给变容二极管39的阳极，而主要跟踪带宽控制信号提供给变容二极管39的阴极。

跟踪和自适应控制信号的极性反向偏置二极管39，二极管39的电容依赖于实际的反向偏置电压。跟踪带宽控制信号用作提供给二极管39的偏置电压，而自适应带宽控制信号用作提供给二极管39的参考电压。因此，跟踪带宽控制信号标称地调谐滤波器22以便以相对少的衰减通过所选频道，并衰减图像频道。自适应带宽控制信号根据测量或估计的比特差错率调整跟踪，以便获取可接受的差错率。尽管这可能导致所选频道衰减很大，但是在所选频道的热噪声足够低的情况下能获得足够的接收性能。

Claims (12)

1.一种调谐器，用于从包含多个频道的宽带射频输入信号中选择一个频道，所述调谐器包括一个用于接收所述输入信号的输入端，一个用于将所述选择的频道转换到中频的频率变换器，一个置于所述输入端和所述频率变换器之间、并布置用于跟踪所述选择的频道的频率以便衰减图像频道的跟踪射频滤波器，以及一个用于从解调器接收一个代表接收质量的信号并调整所述滤波器的跟踪以便获取可接受的接收质量的控制器。

2.如权利要求1所述的调谐器，其中所述中频是非零中频。

3.如权利要求1所述的调谐器，其中所述频率变换器包括一个单频变换器。

4.如权利要求1所述的调谐器，其中所述频率变换器包括一个图像抑制混频器。

5.如权利要求1所述的调谐器，其中所述代表接收质量的信号代表比特差错率。

6.如权利要求1所述的调谐器，其中所述图像频道高于所述选择的频道，并且所述滤波器包括一个电子可控翻转频率的低通滤波器。

7.如权利要求1所述的调谐器，其中所述图像频道低于所述选择的频道，并且所述滤波器包括一个电子可控翻转频率的高通滤波器。

8.如权利要求1所述的调谐器，其中所述滤波器包括一个电子可控通带中心频率的带通滤波器。

9.如权利要求1所述的调谐器，其中所述滤波器包括一个电子可控带阻中心频率的带阻滤波器。

10.如权利要求1所述的调谐器，其中所述滤波器是椭圆滤波器。

11.如权利要求1所述的调谐器，其中所述频率变换器包括一个由锁相环合成器控制的本地振荡器。

12.如权利要求11所述的调谐器，其中所述合成器被布置用来向所述本地振荡器和所述滤波器提供频率确定信号，并在所述控制器的控制下向所述滤波器提供频率调整信号。