CN1937420B - 射频调谐器 - Google Patents

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Abstract

一种射频调谐器，包括：第一和第二正交变频器(5-9，16-20)，以及可电气调节的I和Q滤波器(11，12)。在滤波器调整期间，一个测试音发生器(4)为频率变换器(5-9)提供具有不同频率的测试音。在一个滤波器(11)的输出端处得到的信号幅值被测量，并与所希望的频率响应进行比较，并相应调节滤波器(11)。然后发生器(4)提供由不同频率的两个测试音所构成的序列，并测量第二变频器(16-20)的混频器(16，17)的输出信号之间的相位差。调节另一个滤波器(12)的响应以减小滤波器(11，12)之间的相位不均衡性。

Description

射频调谐器
本发明涉及一种射频调谐器。这种射频调谐器例如可用于接收电视(TV)信号、数字音频广播(DAB)信号、或者来自陆地或卫星天线系统的数字信号、或来自电缆分线网络的数字信号。
根据本发明，提供了一种射频调谐器，其包括：一个变频器装置，它包括一个第一正交变频器，具有用于提供同相信号和正交信号的第一和第二混频器、用于分别滤除同相信号和正交信号的可电气调节的同相滤波器和正交滤波器；以及一个第二正交变频器，具有分别用于接收滤波后的同相信号和正交信号的第三和第四混频器；一个用于生成频率可调的测试音的信号发生器；一个幅值测量级，用于测量可电气调节的同相滤波器和正交滤波器中的第一个的下行方向上的信号幅值；一个差分相位测量级，用于测量第三和第四混频器的下行方向上的信号之间的相位差；以及一个控制器，它在第一调整阶段期间被设置用来使信号发生器一次一个地将多个不同频率的测试音提供给变频器装置，记录由测量级对于测试音所测得的幅值，并根据所记录的幅值来调节可电气调节的同相滤波器和正交滤波器中的第一个，以提供预定的频率响应，该控制器在第一调整阶段之后的第二调整阶段期间被设置用来执行以下步骤：(a)使信号发生器生成不同频率的第一测试音和第二测试音，并且一次一个地将第一和第二测试音提供给变频器装置；(b)检测由差分相位测量级对于第一和第二测试音的各自的频率所测得的相位差，并且形成对于第一和第二测试音所测得的所述相位差之间的差；(c)调节可电气调节的同相滤波器和正交滤波器中的第二个；并且(d)重复步骤(a)至(c)，直到在步骤(b)中形成所述相位差之间的差满足预定的标准。
预定的标准可以是：在步骤(b)中形成的差的绝对值小于一个预定的阈值。
第一正交变频器可以是一个下变频器。
第二正交变频器可以是一个上变频器。
可电气调节的同相滤波器和正交滤波器可以具有相同的结构。
可电气调节的同相滤波器和正交滤波器可以是翻转频率可电气调节的低通滤波器。
控制器可包括一个状态机。
控制器可以被设置用来在调谐器打开时执行第一和第二调整阶段。
控制器可以被设置用来在每次信道选择请求之后执行第一和第二调整阶段。
因此可以提供这样一种调谐器，其中在正交频率转换器的同相(I)和正交(Q)电路路径中的滤波器可以被调整，以实现所希望的频率响应，并消除或大大减少I和Q电路路径之间的相位不均衡。这种调整过程可以不时地执行，以确保调谐器不会例如由于温度或元件老化效应而随着时间漂移出校准状态。尽管滤波器调整可以在制造期间进行，但这并不是必需的，因为滤波器可以在调谐器使用期间自动地调整。
参考附图以举例方式进一步描述本发明，图中：
图1是构成了本发明的一个实施例的射频调谐器的电路框图；及
图2是构成了本发明的另一个实施例的射频调谐器的电路框图。
图1所示的调谐器包括一个输入端1，用于连接到一个广播信号分配装置，如陆地天线、卫星天线系统或电缆分线系统。输入端1连接到一个前置中频(IF)级2的输入端。级2的构造和目的取决于调谐器的类型和应用。例如，在单转换调谐器的情况下，级2可包括一个或多个跟踪带通调谐器和一个自动增益控制装置。在多转换调谐器的情况下，级2可包括一个上变频器类型的变频器和一个自动增益控制装置。
级2的输出端连接到一个电子转向开关的第一个输入端，其第二个输入端连接到一个测试音发生器(TG)4的输出端。开关3的输出但连接到构成上变频器类型的正交变频器一部分的I和Q混频器5和6的信号输入端。混频器5和6具有连接到一个正交信号发生器7的输出端的换向信号输入端，其中所述正交信号发生器被设置用来提供彼此相位正交的换向信号。发生器7由本地振荡器(LO)8的输出端得到换向信号，其中所述本地振荡器由一个锁相环(PLL)合成器9来控制。合成器9由一个用于控制调谐器操作的控制器10来控制。例如，控制器10收到用户对于在施加到输入端1的多信道输入信号中接收所希望的信道的请求，并控制合成器9从而将适当频率的换向信号提供给混频器5和6。
来自混频器5和6的I和Q信号分别被提供给I和Q滤波器11和12。滤波器11和12的频率响应可通过调整控制器13所提供的信号来进行电子控制，其中所述调整控制器可包括一个状态机，其与控制器10分开示出，但也可以包含在控制器10内。
调整控制器13具有一个用于控制电子开关3切换的输出端。调整控制器13还具有一个控制测试音发生器4的操作的输出端。特别地，调整控制器13被设置为对发生器4进行使能和禁止，并对其输出信号的频率进行设定。一个电平检测器14测量在滤波器其中之一(在所示实施例中为I滤波器11)的输出端处的信号幅值，并将一个代表该信号幅值的信号提供给控制器13的另一个输入端。
I和Q滤波器11和12的输出端分别连接到混频器16和17的输入端，它们形成了下变频器类型的正交变频器。混频器16和17具有连接到一个正交信号发生器8的输出端的换向信号，其中所述正交信号发生器被设置用来提供彼此相位正交的换向信号。发生器18从一个本地振荡器19的输出端获得换向信号，其中所述本地振荡器由一个锁相环合成器20来控制，合成器20由控制器10来控制。一个差分相位(ΔΦ)检测器15具有连接到混频器16和17的输出端的输入端，并向控制器13提供一个代表混频器输入端信号之间的相位差的信号。
混频器16和17的输出端连接到一个相加器21，其输出端连接到一个IF和/或后置IF级22。级22例如可包括信道滤波器和另一个自动增益控制装置。级22的输出被提供给调谐器的一个输出端23，例如用于连接到一个适当的解调器。
每次调谐器被打开或“上电”时，调整控制器13使得调谐器执行连续的第一和第二调整阶段，用于调整滤波器11和12。在这两个调整阶段期间，控制器13控制开关3，从而将混频器5和6的输入端测试音发生器4的输出端。控制器13对发生器进行使能，并选择适当测试音频率。
在第一调整阶段期间，控制器13使发生器4产生一系列具有不同精确已知频率的测试音。由电平检测器14对于每个频率测量滤波器11输出端处的信号幅值，并记录或存储在控制器13中。当测试音序列已经完成时，控制器分析所记录的幅值测量，以确定对滤波器11的频率响应进行适当的调节。例如，滤波器11的属性是已知的，因此控制器可以在一个单个步骤中调节它的频率响应，以实现所希望的频率响应。当滤波器11是一个低通滤波器时，这可以简单地将滤波器的翻转频率或截止频率设定为一个所希望的值。
作为替代，滤波器11的频率响应可以被反复地调节。特别地，对频率响应的调节可以由控制器13来进行，并且重复测试过程，直到以足够的或可接受的精确度达到了所希望的频率响应。
在第一调整阶段期间，滤波器12不需要调节。然而，也可以根据滤波器11输出端处的幅值测量同时调节这两个滤波器。
当滤波器11的频率响应已经被调整后，其响应由控制器有效地确定，然后执行第二调整阶段。在这个阶段期间，控制器13使发生器4连续地生成多个不同频率的测试音。实际上，生成两个不同的频率的测试音就足够了。此外，实际频率不需要精确限定，但应当在滤波器11和12的通带内相隔得足够远，以提供可靠的测量。
监测器15对于每个测试音频率检测混频器16和17的输出信号相位之间的差，并且控制器13形成这两个测得的相位差之间的差。当滤波器11和12未校准时，测得的相位差是频率的函数，使得测得的相位差之间的差为非零。当滤波器11和12被校准时，测得的相位差对于滤波器通带内的所有频率基本上都是恒定的，使得测得的相位差之间的差基本上为零。实际上，当滤波器备正确校准时，在不同频率处测得的相位差之间的差可能并不恰好为零，这样校准的标准可能就是该差的绝对值小于一个适当阈值。
控制器13调节滤波器12，以试图减小测得的相位差之间的差，从而提高滤波器11和12之间的校准度。然后重复测试周期，直到满足校准标准，使滤波器11和12基本上被校准。然后确定滤波器12的特性，如翻转频率。
一种作为替代的或附加的校准标准是：测得的相位差之间的差的极性在一个测试周期与下一个测试周期之间是不同的。
当第一和第二调整阶段已经完成后，控制器禁止发生器4，使开关断开混频器5和6与发生器的连接，并将它们连接到级2的输出端。然后调谐器准备好接收所希望的信道。
调整过程可以仅当调谐器打开时才执行，或者可以在调谐器工作期间不时地执行。例如，调整过程可能在每次用户请求选择一个信道或一个不同的信道用于接收时被执行。在连续的调整过程之间，滤波器11和12的频率响应由调整控制器13保持固定。
图2所示的调谐器与图1所示的不同之处在于，省去了相加器21和级22，并从滤波器11和12的输出端提取输出信号。这样，混频器16和17并不处于调谐器的直接信号路径中，而是连接在I和Q信号路径与检测器15的输出端之间。在这个例子中，滤波器11和12的输出端被显示为连接到模/数转换器(ADC)24和25，其输出端连接到I和Q输出端26和27，用于提供数字域的I和Q信号以进行进一步处理。
调谐器可以在制造期间执行调整过程，以确保滤波器最初就被校准，这样进一步的调整过程可以相对快捷地执行。但这并不是必要的。因此，如果更方面的话，可以当用户第一次打开调谐器时执行第一调整过程。每一个后续的调整过程都以滤波器11和12的前一个频率响应设定为开始，这些设定被存储在控制器13内的非易失性存储器中，这样每个后续的调整过程都可以完整地、相对快捷地实现，而不会给用户表现出任何能够察觉的假象。

Claims (9)

1.一种射频调谐器，包括：一个变频器装置，该变频器装置包括一个第一正交变频器，具有用于提供同相信号和正交信号的第一和第二混频器、用于分别滤除同相信号和正交信号的可电气调节的同相滤波器和正交滤波器，以及一个第二正交变频器，具有分别用于接收滤波后的同相信号和正交信号的第三和第四混频器；一个用于生成频率可调的测试音的信号发生器；一个幅值测量级，用于测量可电气调节的同相滤波器和正交滤波器中的第一个的下行方向上的信号幅值；一个差分相位测量级，用于测量第三和第四混频器的下行方向上的信号之间的相位差；以及一个控制器，它在第一调整阶段期间被设置用来使信号发生器一次一个地将多个不同频率的测试音提供给变频器装置，记录由测量级对于测试音所测得的幅值，并根据所记录的幅值来调节可电气调节的同相滤波器和正交滤波器中的第一个，以提供预定的频率响应，该控制器在第一调整阶段之后的第二调整阶段期间被设置用来执行以下步骤：(a)使信号发生器生成不同频率的第一测试音和第二测试音，并且一次一个地将第一和第二测试音提供给变频器装置；(b)检测由差分相位测量级对于第一和第二测试音的各自的频率所测得的相位差，并且形成对于第一和第二测试音所测得的所述相位差之间的差；(c)调节可电气调节的同相滤波器和正交滤波器中的第二个；并且(d)重复步骤(a)至(c)，直到在步骤(b)中形成所述相位差之间的差满足预定的标准。
2.如权利要求1所述的调谐器，其中所述预定的标准是在步骤(b)中形成的差的绝对值小于一个预定的阈值。
3.如权利要求1所述的调谐器，其中所述第一正交变频器是一个下变频器。
4.如权利要求1所述的调谐器，其中所述第二正交变频器是一个上变频器。
5.如权利要求1所述的调谐器，其中所述可电气调节的同相滤波器和正交滤波器具有相同的结构。
6.如权利要求1所述的调谐器，其中所述可电气调节的同相滤波器和正交滤波器是翻转频率可电气调节的低通滤波器。
7.如权利要求1所述的调谐器，其中所述控制器包括一个状态机。
8.如权利要求1所述的调谐器，其中所述控制器被设置用来当调谐器打开时执行第一和第二调整阶段。
9.如权利要求1所述的调谐器，其中所述控制器被设置用来在每次信道选择请求之后执行第一和第二调整阶段。
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