CN1957534B - 3波段tv-rf输入电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种TV-RF输入电路。该输入电路包括RF耦合设备，天线输入(RFI)经该RF耦合设备耦合到第一(330)、第二(340)和第三(350)并联可调谐RF谐振电路，用于在基本上频率彼此接续的第一、第二和第三TV频带中并行选择所需频率。该第一RF谐振电路(330)包括第一RF谐振电路电感(L6)，以及其中，具有与第一RF谐振电路电感(L6)电磁耦合的第一串联电感(L3)的所述RF耦合设备由开关电容器(Cu)使用高波段开关(Vhigh)提供能力。在一个实施例中，RF耦合设备进一步包括FM陷波(380)，以及其中，FM陷波(380)能通过使用FM开关(Vfm)，通过开关电容器(Cinfl)旁路。

Description

3波段TV-RF输入电路
技术领域
本发明涉及具有RF耦合设备的TV-RF输入电路，经该RF耦合设备，将天线输入耦合到第一、第二和第三并联的可调谐RF谐振电路，用于频率基本上彼此接续的第一、第二和第三TV频带中的期望频率的并联选择，所述RF耦合设备具有更加改进的噪声系数。
本发明特别与对例如在TV上观看广播内容，或在例如移动配件等等的一部分的矩阵显示器上观看模拟和数字广播内容带来改进的TV调谐器和TV前端有关。
背景技术
在已知的TV调谐器中，分别在相互并联安置在一端上的耦合设备和另一端上的调谐器的TV-IF输出端间的第一、第二和第三信号通路中安置第一、第二和第三RF谐振电路。经由到RF谐振电路的每一个的RF耦合设备，在宽频带中应用天线的整个TV接收信号。RF谐振电路可从一个公共调谐电压并联调谐到基本上彼此接续的TV频带。在第一、第二和第三RF谐振电路的帮助下，分别在约45MHz至160MHz、160MHz-470MHz和470MHz-860MHz的TV频带中，选择TV频道。每一信号通路包括在RF谐振电路的下游安置的放大器级，该级还充当波段开关，并在另一可调谐TV频道滤波器和混频器级后以便从调谐振荡器施加振荡器混频信号。通过开关信号，激活信号通路的一个。即，经由用于另外的选择的波段开关，接通在信号通路的一个中的波段开关前的RF谐振电路中选择的TV频道并转换成TV-IF信号。
在US4,851,796中所述的现有技术调谐器中，TV-RF输入电路的特征在于分别在第一和第二电感并联支路中，安置相互相同数量级的第二和第三串联电感，所述第二和第三串联电感在一端耦合到在电容串联支路中安置的电容器的任一端，以及在另一端分别耦合到第二和第三RF谐振电路，所述第一串联电感为两个其他串联电感的每一个的至少几倍大。在该现有技术调谐器的实施例中，其中，第一、第二和第三TV频带基本上在45和160MHz、160和470MHz以及470MHz和860MHz间，TV-RF输入电路的特征在于第一、第二和第三串联电感至少部分补偿分别耦合到此的、用于分别调谐第一、第二和第三频带内的变化的RF谐振电路的阻抗变化，以及将这些阻抗与天线阻抗匹配。
从1990以来，US4,851,796的TV-RF输入电路已经用于TV的陆地模拟接收机。US4,851,796的TV-RF输入电路的稍微改进的原理仍然在使用中并且现在扩展用于数字陆地。该输入电路仍然优于开关2波段原理以及是用于大屏幕平板TVs(PDP、LCD、投影仪)的高性能模拟/数字调谐器的基础。然而，特别地对数字和模拟的停播(off-air)和移动应用，必须解决许多问题。
对于抗扰性，与现有的模拟TV发射机相比，数字TV发射机从开始大大地降低发射功率。这些发射机以及除此之外的现有的民用波段和传统的FM无线电仍然在使用中，直到2010或以后为止。如果有的话，可预料对于宽带天线这些发射机将带来问题，无论它是移动还是固定的，直到最终断开。
US4,851,796的TV-RF输入电路具有下述缺陷：在任一频带中无CB陷波、无FM陷波、对于UHF的高噪声系数(通常用于FNAC的需求为S/N47dB)以及在由于所使用的大的耦合/匹配线圈的低波段(特别是在边缘上)中，大的调谐/匹配线圈使小型化困难(除此之外，必须机械地固定线圈以防止颤噪以及还具有在高波段中产生问题的自谐振)以及过电压保护不足够高。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于接收具有低噪声系数的RF信号的调谐器输入电路。
本发明的另一目的是提供调谐器输入电路，用于接收包括高波段开关和可开关的FM陷波器的至少一个的RF信号。两种装置将改进滤去不期望的信号，同时维持低噪声系数。
本发明的另一目的是作为所应用的电路允许使用更小组件的结果，提供具有降低尺寸大小但具有优越噪声系数的调谐器模块。
在一个实施例中，在调谐器输入电路中应用调谐1/2RF陷波电路。
在另一实施例中，在调谐器输入电路中，应用高波段开关和可开关的FM陷波电路。
从参考在下文所述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见，以及将参考其阐明。
附图说明
现在，参考附图，通过举例，将更详细地描述本发明，其中：
图1表示现有技术的RF输入电路；
图2表示另一现有技术RF输入电路；
图3表示根据本发明的RF输入电路的实施例；以及
图4表示调谐1/2RF陷波器的频率对振幅图的例子。
在整个图中，相同的参考数字表示相同元件或基本上执行相同功能的元件。
具体实施方式
图1表示现有技术RF输入电路100。(TV-)RF输入电路100包括IF陷波滤波器10，用于抑制TV图像和声音中频的信号，经IF陷波滤波器10，使RF天线输入RFI耦合到高通π形(.pi.-section)C、L2、L3的输入。π-段(.pi.-section)C、L2、L3在π结构中包括在电容串联支路中安置的电容器C，其一端连接到π段的输入端，以及耦合到第一电感并联支路以及其另一端连接到π段的输出端以及耦合到第二电感并联支路。π段的输出经充当所谓的第一串联电感的耦合线圈L1耦合到第一RF谐振电路11。第一和第二电感并联支路由分别充当所谓的第二和第三串联电感的耦合线圈L2和L3构成。这些第一、第二和第三信号通路包括上述第一RF谐振电路11和第二及第三RF谐振电路21和31，每一个分别与变压线圈L1、L2和L3连接，并且从公用于所有电路的调谐电压Vtune，同时分别并联调谐到45-160MHz(低波段)、160-470MHz(中波段)和470-870MHz(高波段)的第一、第二和第三TV频带I、II和III。经耦合电容器，将RF谐振电路11、21和31分别耦合到双栅极场效应晶体管FET12、22和32的第一栅极输入。通过变容二极管Cv1和线圈L4，调谐低波段，以及线圈L1是匹配线圈(通常300-400nH)。由于其大小，线圈L1在高波段中产生自谐振，以及必须被固定(粘结)以防止颤噪效应。
图2表示另一现有技术(TV)RF输入电路200。能观察到与图1相比的两个差别：线圈Ls1、线圈Ls2和电容器Cs形成具有DC地210的高通(pi2臂)以改进过电压保护以及添加电容器Ccb以便在第三TV波段中(在具有线圈L3和线圈L6的～27MHz的UHF中)形成CB陷波器220。
图3表示根据本发明并非常适合于TV信号接收的RF输入电路300。RF输入电路300包括第一RF谐振电路330(通常用于高波段470～870MHz)、第二RF谐振电路340(通常用于中波段160～470MHz)以及第三RF谐振电路350(通常用于低波段45～160MHz)。
在RFI，由RF输入电路300输入或接收RF信号。RF耦合电路310包括线圈Ls1、线圈Ls2、电容器Cs2和电容器Cs。线圈Ls2和电容器Cs2形成CB陷波器(民用波段陷波)。用于线圈Ls2的典型值为180nH以及对电容器Cs2为180pF，以及CB陷波的典型深度为＞50dB@27MHz。IF陷波电路390包括形成IF陷波器的线圈Lif和电容器Cif。IF陷波器过滤可能通过RFI非有意接收的调谐器或前端中频(IF)信号(通常对PAL为约33～39MHz以及对NTSC为～45.75以及对日本为～58.75)。用于线圈Lif的典型值为145nH以及电容器Cif为120pF，典型陷波深度为＞20dB。FM陷波电路380包括形成FM陷波器的线圈Lt和电容器Ct。电容器Cinf1、Cinf2和Cinf3充当用于由Vr、Vhigh和Vfm注入的DC信号的隔直流电容器。电容器Cinf2能构造为也用于低波段的另一陷波器。事实上，它能与线圈Ls2和电容器Cs2互换以便形成CB陷波器或加在其之上。换句话说，电容器Cinf2和(线圈L2加线圈L5)能被构造为CB陷波器以及Ls2和Cs2能被构造为另一CB陷波器或IF陷波器。能施加输入电压Vr以及二极管Du和二极管Df将使它们的偏压反向。Vr通常设置在约0.5Vcc(Vcc为电源电压)以避免非线性化。本领域的技术人员理解到在RF输入电路300中的几个位置，例如在电容器Cif或线圈Lif下，能注入Vr。
浮动二极管是非线性的，因此，充当混频器。当连接到全负载电缆时，这会有害。能期望高至125mV rms的信号，因此，反向偏压必须存在以及充分足够来防止二极管到0.7V阈值附近的任何地方。当将Vhigh设置成低时，对于二极管Du可能是这种情形，和/或当Vfm设置成低时，对于二极管Df可能是这种情形。
与高波段最相关的细节：高波段开关电路370包括电容器Cu和二极管Du。电容器Cu充当用于二极管Du的AC地。高波段开关(使用输入Vhigh)能将电容器切换到地。当高波段开关设置成开(通常Vhigh设置成Vcc)，二极管Du导体和电容器Cu将线圈L3调谐到低于最低频率。线圈L3由此有效地变为将能量从线圈L3耦合至线圈L6的电感器。另外，在高波段开关电路370后的电路(例如电路380，390，340和350)将对高波段变得基本上不可见。由于它们的设计(部件选择)变得更简单，对这些电路更有利。这是因为否则(部分)这些电路(特别是第三RF谐振电路350)对高波段会产生某些不期望的陷波。在高波段中，耦合电路360包括对高波段磁性耦合的线圈L3和线圈L6。在另一实施例(未明确地示出)中，线圈L3位于IF陷波器后(从RFI输入端看)，以及本领域的技术人员将理解到由于电容器Ct和电容器Cf相对大(＞100pF)，这种结构也将起作用。当高波段开关设置成关(通常为0.2V)时，在线圈L3和L6间几乎无耦合产生，以及调谐器将调谐到中波段或低波段。反之亦然，这意味着在高波段开关电路370后的电路(例如电路380，390，340和350)将看不见第一RF谐振电路330。这对第一RF谐振电路330是有利的，因为其设计(部件选择)变得更容易。这是因为否则这些电路将会产生对中波段和/或低波段的某些不期望的陷波。
与中波段最相关的细节：电容器Cv1和线圈L4+L1形成调谐电路和匹配电路。FM陷波器380能使用FM开关(通过低有效的，由此通常设置成0.2V的Vfm)来接通以便抑制如由FCC所需的附带FM。在现有技术中增加这种FM陷波将在NF中增加＞2dB。本发明的FM陷波器380不损坏NF(噪声系数)。当使用高波段或中波段时，使用FM开关(通过Vfm，低有效的，因此通常设置成Vcc)，将断开FM陷波器380。FM陷波是约91至92MHz的单个固定陷波，在CH6(图像83.25MHz和声音87.75MHz)中通常接通，以便防止FM区的较低边缘面积中的FM信号在该频道中产生可见干扰。
在现有技术中，由于匹配线圈的大小(图1中的L1能是400nH)，FM陷波线圈必须也为大，以便陷波适当地工作。由于此，较低频率接收将经常遇到，例如由于更高NF。
具有变容二极管Cv1的线圈L4形成调谐1/2RF陷波电路320(该电路实际上也是低波段的一部分)。对中波段，1/2RF陷波电路320非常重要，例如在全负载电缆系统中，因为它为系统提供低噪声系数低波段。对停播(off-air)和尤其对移动，用于VHF3的调谐1/2RF陷波器320提供大的好处。第2谐波(88X2...108X2)落在用于模拟和数字的VHF3波段。对电缆，在不可调电缆情况下(仅仅作为例子有印度、中国、台湾、阿根廷)，基础谐波的这种抑制很重要，其中，信号强度按照平方律K√f电缆损耗。低频率中的信号电平可以远大于更高频率。将中波段中的频率划分和线圈大小选择为现有技术的中波段中的大小(近似根据值和大小)的约1/2。在现有技术中，这种大小的线圈会产生用于高波段的陷波(自谐振)，但由于使高波段开关接通，该陷波(实际上其自谐振)对高波段已经变得不可见。当基本上相同值变容二极管用于变容二极管Cv1和变容二极管Cv3，形成跟踪陷波。(变容二极管的类型不一定需要相同；不同类型也能使用，带有不同效果)。因为去除现有技术的相对大的电感器(例如图2中的L3)并由相对小的替换(图3中的L3)，实现改进的噪声系数。在该新装置中的阻尼电阻器(图3中的R1)也为现有技术的值的约1/2，以便获得TV所需的相同带宽。
与低波段最相关的细节：电容器Cv1和线圈L4+L1形成调谐电路和匹配电路。由于它们的较小值，与图2的线圈L6和图2的线圈L3相比，线圈L4和线圈L1具有一般的物理大小。因此，与现有技术相比，要求更少空间。这是一个大的优点以便小型化调谐器或前端。当在输入电压Vfm施加低电压时(将低有效的Vfm设置成约0.2V)时，接通FM陷波器，否则使用电容器Cinf1，旁路FM陷波器(低有效的Vfm通常设置成Vcc)。在高质量TV接收机中，这是有利的，因为对许多RF输入信号不需要陷波。在强的FM发射机信号与例如VHF3波段(175-224MHz)干扰的地方，可开关的FM陷波器，结合1/2RF陷波尤其有用。这种信号干扰模拟TV信号，例如，诸如在如Sao Paolo和Tokyo地区中。但还是在使用DVB-T的地方，由于FM和DVB-T间的发射机功率中的大的差异(例如在城市地区，例如兆瓦FM发射机在USA存在)，可开关的FM陷波非常有利。
通过用电容器(例如Cu2)简单替代二极管Du，能产生仅UHF(高波段)调谐器。同时，通过去除第三RF谐振电路350的一部分(低波段电路)，能产生高和中波段能力的调谐器。这很重要，因为通常在数字调谐器应用中，并非使用所有波段。这样做不影响其他波段的主要性能。TV输入电路300还关于NF(噪声系数)产生改进的高波段，它对移动和其它停播(off-air)应用尤其重要。
RF输入电路300优越于现有技术执行；例如，US4,851,796例如在低波段的低端遭受噪声问题。同时，由于UHF臂(arm)中的CB陷波，US4,851,796具有一些问题。在一些航运调谐器中，例如，在中国，去除如在US4,851,796中描述的CB陷波仅仅是为了改进NF(噪声系数)。同时，用于中波段(CH E9)的CB滤除要求高通以获得一些缓冲，因为UHF中的陷波不具有足够高的Q。
低波段中的大的匹配线圈是不利的(见例如现有技术调谐器的噪声系数)以及由于自调谐(UHF)问题，在现有技术调谐器中，不可能使它小和/或平，而不会导致高波段中的严重接收恶化。
RF输入电路300在包括波段边缘的每一频道中带有最大为6(通常NF能与5一样低)的NF操作。现有技术调谐器执行在NF中差两个dB。
图4表示调谐1/2RF陷波器的频率对振幅图400的例子。在图400中，调谐1/2RF陷波器，以便所期望的所需频率F410处于192MHz，以及陷波频率位于期望F410的约一半，以及不期望F420为96MHz。调谐1/2RF陷波器为具有在期望频率一半处的调谐谐波以及抑制信号(通常与期望频率处的信号相比实现至少40dB的抑制)的滤波器，由此使用变容二极管，能调谐期望频率。能使用相同的信号，通常是V调谐，来同时调谐陷波频率和期望频率。在图400中，1/2RF频率为192/2＝96MHz以便将大大地抑制96MHz的信号，在这种情况下，为FM波段中的信号。尽可能地滤去在期望频率一半处的信号很重要，因为2次效应会很好地导致位于期望频率一半处的信号会导致期望信号恶化。
本领域的普通技术人员将意识到能设计电路的另外的方案来产生具有所示优点的调谐器电路。
上文仅示例说明本发明的原理。因此，将意识到本领域的技术人员将能设计各种装置，尽管未在此明确描述或示出，但体现本发明的原理，由此在其精神和范围内。

Claims (4)

1.一种电视射频输入电路(300)，包括射频耦合设备，天线输入(RFI)经该射频耦合设备耦合到第一(330)、第二(340)和第三(350)并联可调谐射频谐振电路，用于在频率由高到低彼此接续的第一、第二和第三电视频带中并行选择期望频率，其中，
所述第一并联可调谐射频谐振电路(330)包括第一射频谐振电路电感(L6)，所述射频耦合设备包括第一串联电感(L3)，以及其中，由开关电容器(Cu)使用高波段开关(Vhigh)来使能第一射频谐振电路电感(L6)与第一串联电感(L3)之间的电磁耦合，
其中，所述第三并联可调谐射频谐振电路包括调谐1/2射频陷波器(320)，所述调谐1/2射频陷波器是在期望频率一半处具有调谐后的陷波并抑制信号的滤波器，期望频率能够使用变容二极管进行调谐。
2.如权利要求1所述的电视射频输入电路，其中，射频耦合设备进一步包括调频陷波器(380)，所述调频陷波器由线圈(Lt)和电容器(Ct)构成，以及其中，通过使用调频开关(Vfm)以及开关电容(Cinfl)能旁路所述调频陷波器(380)。
3.一种包括电视射频输入电路的调谐器，该电视射频输入电路包括射频耦合设备，天线输入经该射频耦合设备耦合到第一，第二和第三并联可调谐射频谐振电路，用于在频率由高到低彼此接续的第一、第二和第三电视频带中并行选择期望频率，其中，
所述第一并联可调谐射频谐振电路(330)包括第一射频谐振电路电感(L6)，所述射频耦合设备包括第一串联电感(L3)，以及其中，由开关电容器(Cu)使用高波段开关(Vhigh)来使能第一射频谐振电路电感(L6)与第一串联电感(L3)之间的电磁耦合，
其中，所述第三并联可调谐射频谐振电路包括调谐后的1/2射频陷波器(320)，所述调谐后的1/2射频陷波器是在期望频率一半处具有调谐后的陷波并抑制信号的滤波器，期望频率能够使用变容二极管进行调谐。
4.如权利要求3所述的调谐器，其中，射频耦合设备进一步包括调频陷波器(380)，所述调频陷波器由线圈(Lt)和电容器(Ct)构成，以及其中，通过使用调频开关(Vfm)以及开关电容(Cinfl)，能旁路所述调频陷波器(380)。
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