CN1625053A

CN1625053A - 以谐波混频器为基础的电视调谐器与处理接收射频的方法

Info

Publication number: CN1625053A
Application number: CN 200410092633
Authority: CN
Inventors: 苏东铭
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2005-06-08
Also published as: TW200520379A; TWI291809B

Abstract

一调谐器包括：一第一本地振荡器，提供一第一与一第二参考讯号；一第一混频器具有耦合于一接收射频讯号、该第一、第二参考讯号的输入端；一带通滤波器耦合于该第一谐波混频器的一输出端；一第二本地振荡器提供一第三、第四、第五与第六参考讯号，相位差分别为0度、45度、90度与135度；一第二谐波混频器具有耦合于该第三、第五参考讯号、及该带通滤波器输出端的输入端；以及一第三谐波混频器具有耦合于该第四、第六参考讯号、及该带通滤波器输出端的输入端。

Description

以谐波混频器为基础的电视调谐器与处理接收射频的方法

技术领域

本发明涉及一种电视调谐器，特别是涉及一种双重转换电视调谐器。

背景技术

在电视系统当中，调谐器(tuner)的成本通常在整体成本中占有不小的比重。而随着个人计算机技术不断进步，将电视的功能整合到个人计算机系统或是其它的电子装置，故对调谐器成本降低的考虑愈显重要。就理论上来讲，调谐器包含有两个主要的组件。第一个组件用来执行高频至中频(或是射频至中频)的转换；第二个组件则用来执行中频至基频的转换。

近几年来，常见的消费性电子装置中常见的作法是将调谐器当成一独立的组件，连接于一显示器，但调谐器本身并不是显示器内建的一部份。如前所述，电视调谐器可以是先制造于电路版上，然后才被装设在个人计算机系统当中，故个人计算机亦可以具有电视的功能。这样的调谐器可以将一射频电视讯号转变成一基频(或低频)视讯讯号，然后再将基频(或低频)视讯讯号传送至个人计算机内的其它组件，以进行视讯处理的工作。

用来执行射频至中频转换的电路组件通常会需一集成电路，以及大量的如电感、电容、晶体管等等离散的组件。用来执行中频至基频转换的电路组件则通常需一集成电路、一些滤波器组件、一系列的调谐及控制组件、以及其它额外的外部组件，因此整个调谐器实际上会具有相当的复杂度。另外，现今可见的电视调谐器多半还是设计成可以在出厂之前藉由手动的方式进行调谐工作。以手动的方式进行调谐工作则通常会带来较大的成本，而成为整个调谐器成本中不小的一部分。

在技术进展的过程中，发展出来的表面声波滤波器(surface acousticwave filter，SAW filter)对调谐器的发展提供了极大的助益，许多需要经由手动校调的电感与电容都可以自调谐器中移除，并且对接收讯号的滤波效能可以在使用较小的体积与较低的成本下，达到更佳的效果。然而，表面声波滤波器是设置于陶瓷基底(ceramic substrate)之上，并无法与剩下的主动电路一同集成在一硅晶片上，在设计中依旧必须是离散的组件，而使得调谐器的体积难以缩小。一般而言，当调谐器被使用于电视机中时，调谐器的大小并不是非常重要，因为电视机通常都具有相当大的体积。但是当调谐器被使用在其它电子装置中时，体积就变成了一个非常重要的考虑因素了。

图1为一已知调谐器100的示意图(由美国第5,737,035号专利所披露)。然而，由于调谐器100中必须使用特殊的镜像排斥型混频器来作为第二混频器108，调谐器100整体的成本会变得较高。另外，第一本地振荡器104可与第一混频器102一同用来对自一进入射频讯号中选择出的一特定的通道进行上转换(up-convert)。这意味了第一本地振荡器104必须是一个可变频率的本地振荡器，具有一较大的操作频率范围。而由于在第一本地振荡器104的操作频率范围内的相位噪声(phase noise)必须符合一特定的相位噪声限制(通常是84dBC/Hz)，此时必须使用多个具有较小频率范围的压控振荡器(VCO)以降低相位噪声。这亦会增加电视调谐器100的复杂度与整体成本。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种双重转换电视调谐器，以降低整体系统成本。

根据本发明的一种电视调谐器，包含有：一第一混频器，用来将一接收射频讯号转换成一中频讯号；一带通滤波器，耦合于该第一谐波混频器，用来对该中频讯号进行滤波以产生一带通讯号；一第二谐波混频器，耦合于该带通滤波器，用来直接将该带通讯号转换成一同相基频讯号；以及一第三谐波混频器，耦合于该带通滤波器，用来直接将该带通讯号转换成一正交基频讯号。

根据本发明的另一种方法，用来处理一接收射频讯号，该方法包含以下步骤：对该接收射频讯号进行混频以产生一中频讯号；对该中频讯号进行滤波以产生一通带讯号；对该通带讯号进行混频以产生一同相基频讯号；以及对该通带讯号进行混频以产生一正交基频讯号。

附图说明

图1为已知技术一高度整合的电视调谐器的示意图。

图2为本发明双重转换电视调谐器的实施例示意图。

附图符号说明

100、200 调谐器

101、202 低噪声放大器

102、108 混频器

104、110、206、本地振荡器

212

106、210、114 带通滤波器

112、116 中频放大器

204、214、222 谐波混频器

216、220 同相基频放大器

218 同相低通滤波器

224、228 正交基频放大器

226 正交低通滤波器

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明一实施例的双重转换(double conversion)电视调谐器200的示意图。本实施例中的电视调谐器200包含有：一低噪声放大器202，一第一谐波混频器204，一第一本地振荡器206，一带通滤波器210，一第二本地振荡器212，一第二谐波混频器214，一第一同相基频放大器216，一同相低通滤波器218，一第二同相基频放大器220，一第三谐波混频器222，一第一正交基频放大器224，一正交低通滤波器226，以及一第二正交基频放大器228。

一接收射频讯号RF_IN经由低噪声放大器202进行放大，而耦合至第一谐波混频器204的一输入端。虽然在本实施例中使用谐波混频器来作为混频器204，然而，以其它种类的混频器作为混频器204亦是可行的作法。至于谐波混频器的操作方式与结构请参考于2004年4月申请的台湾第093109094号专利申请「被动谐波混频器」(Passive Harmonic Mixer)。

于本实施例中，第一本地振荡器206操作于一可变的第一频率，并可提供一0°相位延迟的参考讯号以及一90°相位延迟的参考讯号。依据带通滤波器210频宽内的中心频率，第一谐波混频器204的输出在接收射频讯号中位于1220MHz或1090MHz之处具有一所欲之通道。带通滤波器210的输出会被耦合至第二谐波混频器214的输入端与第三谐波混频器222的输入端。第二本地振荡器212操作于一固定的第二频率(当输入频率为1220MHz时，该第二频率为610MHz；当输入频率为1090MHz时，该第二频率则为545MHz)，可以提供一0°相位延迟的参考讯号、一45°相位延迟的参考讯号，一90°相位延迟的参考讯号，以及一135°相位延迟的参考讯号。第二谐波混频器214所输出的为一同相(in-phase)基频讯号，第三谐波混频器222所输出的则是一正交(quadrature)基频讯号。第一同相基频放大器216、同相低通滤波器218、以及第二同相基频放大器220可对同相基频讯号进行滤波及放大，以供电视接收器的后级进行处理。同样的，第一正交基频放大器224、正交低通滤波器226、以及第二正交基频放大器228可对正交基频讯号进行滤波及放大，以供电视接收器的后级进行处理。经过整合后，第二同相放大器所输出的I讯号与第二正交放大器所输出的Q讯号可以形成一基频视讯讯号，然后可再被传送至其它视讯处理组件进行处理。

由于使用了一谐波结构(harmonic architecture)，第一本地振荡器206所输出的0°相位延迟的参考讯号与90°相位延迟的参考讯号的频率范围乃介于635MHz与1040MHz之间(这是在使用中心频率为1220MHz的表面声波滤波器210时的情形)。这样的频率范围是图1所示已知电视调谐器的一半，这也表示了，本发明在对第一本地振荡器206设计时VCO的结构可以大为简化就可以实现相同的相位噪声限制(通常是-84dBC/Hz)。基于上述两个原因，本发明对电视调谐器的设计的确可以大为简化，并且电视调谐器200的成本也会大为降低。

至于电视调谐器200的第二级构成一直接转换接收器(DCR)。由带通滤波器210所输出的中频讯号会被直接转换至基频。上述的直接转换结构包含有一同相(I)路径与一正交(Q)路径，用来直接将中频讯号转换成基频讯号。由于使用到了直接转换的结构，在本实施例中并没有第二中频的存在。另外在这个实施例中，本发明使用了两个谐波混频器，其中一个位于同相(I)路径中，另一个则为于正交(Q)路径中。因此，第二本地振荡器212会固定操作于610MHz(这是在使用中心频率为1220MHz的表面声波滤波器210时的情形)，这是图1所示第二本地振荡器108操作频率的一半。就其本身而论，在已知的电视调谐器中，必须使用额外的频率转换级来将输出的IF2_OUT讯号转换至基频，而在本发明中则没有这样的需求。另外，同相低通滤波器218与正交低通滤波器226都可以是简易型的低通滤波器，可以制造于一集成电路上。图1所示已知的电视调谐器使用到了带通滤波器114，由于具有镜像排斥(image rejection)的功能，通常都会被设置在芯片之外，而藉由本发明将直接转换结构用于谐波混频器内的实施方式，整个电视调谐器200的复杂度与成本都可以大为降低。

本发明是在谐波混频器中使用了直接转换的结构以在使用单一中频的情形下，将一接收射频讯号转换成基频讯号。此外，可变本地振荡器的频率范围亦可降为已知技术的一半。此外，仅需使用较少的VCO数量，即可确保第一本地振荡器的相位噪声会符合相位噪声电平的限制条件。另外，藉由使用了直接转换的结构，同相低通滤波器218与正交低通滤波器226都可以设置在芯片上、而第二与第三谐波混频器输出的讯号就是基频视讯讯号，然后基频视讯讯号可以直接被传送至其它的视讯处理单元，而不需再经过第二中频至基频的转换工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种调谐器，包含有：

一第一混频器，用来将一接收射频讯号转换成一中频讯号；

一带通滤波器，耦合于该第一谐波混频器，用来对该中频讯号进行滤波以产生一带通讯号；

一第二混频器，耦合于该带通滤波器，用来将该带通讯号直接转换成一同相基频讯号；以及

一第三混频器，耦合于该带通滤波器，用来将该带通讯号直接转换成一正交基频讯号。

2.如权利要求1所述的调谐器，其中该第二与该第三混频器为一谐波混频器。

3.如权利要求2所述的调谐器，其还包含有一第一本地振荡器，操作于一第一频率以提供一第一参考讯号与一第二参考讯号至该第一混频器，其中该第二参考讯号与该第一参考讯号间具有90度的相位差。

4.如权利要求3所述的调谐器，其中该第一频率的变动是依据该接收射频讯号的频率。

5.如权利要求1所述的调谐器，其中该带通讯号的中心频率实质上是位于该带通滤波器频宽的中心频率上。

6.如权利要求2所述的调谐器，其还包含有一第二本地振荡器，操作于一第二频率以提供一第三参考讯号、一第四参考讯号、一第五参考讯号、以及一第六参考讯号；该第四参考讯号与该第三参考讯号间具有45度的相位差，该第五参考讯号与该第三参考讯号间具有90度的相位差，该第六参考讯号与该第三参考讯号间具有135度的相位差；该第二谐波混频器具有耦合于该第三参考讯号与该第五参考讯号的输入端，该第三谐波混频器则具有耦合于该第四参考讯号与该第六参考讯号的输入端。

7.一种用来处理一接收射频讯号的方法，包含有：

对该接收射频讯号进行混频以产生一中频讯号；

对该中频讯号进行滤波以产生一通带讯号；以及

对该通带讯号进行混频以产生一同相基频讯号以及一正交基频讯号。

8.如权利要求7所述的方法，其还包含有：依据该接收射频讯号的频率变动该第一频率。

9.如权利要求7所述的方法，其中进行一谐波混频的方式以产生该同相及该正交基频讯号。

10.如权利要求9所述的方法，其中该通带讯号与一第三参考讯号及一第五参考讯号进行谐波混频以产生该同相基频讯号，且该通带讯号与一第四参考讯号及一第六参考讯号进行谐波混频以产生该正交基频讯号；而该第三参考讯号、该第四参考讯号、该第五参考讯号、以及该第六参考讯号皆具有一第二频率；该第四参考讯号与该第三参考讯号间具有45度的相位差，该第五参考讯号与该第三参考讯号间具有90度的相位差，该第六参考讯号与该第三参考讯号间具有135度的相位差。