JP2005210667A

JP2005210667A - 受信装置における周波数変換

Info

Publication number: JP2005210667A
Application number: JP2004098552A
Authority: JP
Inventors: Chaowen Tseng; 昭文曽; Wai Lau; ▲い▼ 劉
Original assignee: KANTATSU KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: KANTATSU KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-08-04
Also published as: US20050164662A1; US20070149160A1

Abstract

【課題】素子数と電力消費量とを抑え、信号対ノイズ比を高めたテレビチューナを提供すること。
【解決手段】テレビチューナは、全テレビチャネルの情報を搬送するＲＦ信号を受信するアンテナ２１と、ＲＦ信号を増幅するためにアンテナ２１に結合される低ノイズ増幅器２２と、第一の周波数ＦＯ１を有する第一の発振信号ＯＳ１を生成する第一の局部発振器２３とを備える。テレビチューナはさらに、増幅されたＲＦ信号を第一の発振信号ＯＳ１と混合して中間信号ＩＳを生成する第一のミキサ２４と、第二の周波数ＦＯ２を有する第二の発振信号ＯＳ２を生成する第二の局部発振器２５と、中間信号ＩＳを第二の発振信号ＯＳ２と混合してベースバンド信号ＢＳを生成する第二のミキサ２６と、外部ＳＡＷフィルタを駆動するために第二のミキサ２６の出力に結合されるＳＡＷドライバ２７とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、周波数変換に関し、特に、テレビチューナにおけるＲＦ信号の二重又は三重変換に関する。

広帯域チューナは、テレビ、ビデオデッキ、ケーブルモデム及びケーブルセットトップボックスを含む更に高度なデバイスといった、様々な消費者用及び商業用システムにおいて使用されている。毎年、三億台を超える広帯域チューナが製造されている。

テレビ放送及びケーブル業者を通じて、更に多くのサービスが提供され続けられており、結果として、急速に発展する集中的な市場が発生している。ＤＶＤ、ビデオデッキ、パーソナルビデオレコーディング、及びインターネット機能を、テレビセット又はセットトップボックス、或いは更にパーソナルコンピュータに組み込むというビジョンは、将来のメディアセンタの重要な特徴である。

広帯域信号のＲＦフロントエンドとして機能するこのチューナは、利用可能な全てのチャネルを受信し、望ましいチャネルを選択し、その他を除外する役割を果たす。４０乃至９００ＭＨｚの範囲の周波数で動作するこうしたチューナは、従来のテレビチューナとは異なる性能要件を有する。より小さなフォームファクタ、低い電力消費量、高い信頼性、製造の容易さは、最新のチューナ用途における新たな関心事となっている。

テレビチューナにおいて、周波数変換アーキテクチャは、チューナの設計にとって不可欠のものである。

米国特許第５，７３７，０３５号において、ロバート・ルドルフ・ロッツォルらは、図１に示すように、単一の超小型回路上で高度に集積した二重変換テレビジョンチューナを開示している。ＲＦ信号は、アンテナ４０２（又はケーブル、表示なし）からテレビチューナ１００に入り、着信帯域を９００ＭＨｚ以下に制限するためにＲＦローパスフィルタ（ＲＦＬＰＦ）４０４に通される。フィルタリングされたＲＦ信号は、利得制御低ノイズトランスコンダクタンス増幅器（ＬＮＴＡ）４０６により、２０ｄＢまで増幅される。

１２００乃至２１００ＭＨｚで動作する第一の局部発振器（ＬＯ１）４５０の出力は、第一のミキサ（ＭＩＸ１）において、ＲＦ信号と混合され、１２００ＭＨｚの第一のＩＦビデオ搬送周波数が生成される。この手法は、ミキサイメージと高調波混合とによる歪みの最小化につながる。第一のＩＦは、高調波効果を最小化するために、第一のミキサ４０８の帯域幅制限により、大まかにフィルタリングされる。

１２００ＭＨｚの第一のＩＦ信号は、イメージ除去ミキサである第二のミキサ（ＭＩＸ２）４１０において、第二の局部発振器（ＬＯ２）の１１８０ＭＨｚに固定された基準出力と混合され、２０ＭＨｚの視覚搬送波で第二のＩＦが生成される。ＲＦ入力信号は、参照されるＬＯより周波数が低いため、二つの信号の混合により、ＲＦ入力のダウンコンバージョンが生じる。

しかしながら、上で説明したテレビチューナでは、帯域外のチャネルは、外部ＲＦＳＡＷ（表面弾性波）フィルタにより除去する必要があり、これにはチューナチップにおいて大きな電力消費量を要する高線形ＳＡＷドライバが必要となる。更に、第一のミキサのための発振信号を生成するＰＬＬ（位相ロックループ）回路は、高い周波数で動作し、これにより第一のミキサのスプリアス出力が生じる。

本発明の目的は、より少ない素子と、より低い電力消費量と、高い信号対ノイズ比とを有するテレビチューナを提供することである。

本発明は、無線周波数を有すると共に複数のチャネルで情報を搬送する信号を受信するステップと、チャネルの一つを選択するステップと、信号を無線周波数から、選択されたチャネルにより決定される第一の可変周波数に変換するステップと、信号を第一の周波数から第二の周波数に変換するステップとを含む受信装置の周波数変換方法を提供する。

本発明は、複数のチャネルで情報を搬送するＲＦ信号を受信するアンテナと、選択された一チャネルにより決定される第一の可変周波数を有する第一の発振信号を生成する第一の局部発振器と、ＲＦ信号を第一の発振信号と混合して中間信号を生成する第一のミキサと、第二の周波数を有する第二の発振信号を生成する第二の局部発振器と、中間信号を第二の発振信号と混合してベースバンド信号を生成する第二のミキサとを備え、中間信号の周波数が、可変であり、選択されたチャネルにより決定される受信装置を提供する。

本発明は、複数のチャネルで情報を搬送するＲＦ信号を受信するアンテナと、選択された一つのチャネルにより決定される第一の可変周波数を有する第一の発振信号を生成する第一の局部発振器と、ＲＦ信号を第一の発振信号と混合して第一の中間信号を生成する第一のミキサと、第二の周波数を有する第二の発振信号を生成する第二の局部発振器と、第一の中間信号を第二の発振信号と混合して第二の中間信号を生成する第二のミキサと、第三の周波数を有する第三の発振信号を生成する第三の局部発振器と、第二の中間信号を第三の発振信号と混合してベースバンド信号を生成する第三のミキサとを備え、第一の中間信号の周波数が可変であり、選択されたチャネルにより決定される、もう一つの受信装置を提供する。

本発明は、以下に記載される詳細な説明と、単なる例示に過ぎず本発明を限定するものではない添付図面とにより、一層完全に理解されよう。

図２は、本発明の一実施形態によるテレビチューナを示す図である。このテレビチューナ（受信装置）は、全テレビチャネルの情報を搬送するＲＦ信号を受信するアンテナ２１と、ＲＦ信号を増幅するためにアンテナ２１に結合される低ノイズ増幅器２２と、第一の周波数ＦＯ１を有する第一の発振信号ＯＳ１を生成する第一の局部発振器２３と、増幅されたＲＦ信号を第一の発振信号ＯＳ１と混合して中間信号ＩＳを生成する第一のミキサ２４と、第二の周波数ＦＯ２を有する第二の発振信号ＯＳ２を生成する第二の局部発振器２５と、中間信号ＩＳを第二の発振信号ＯＳ２と混合してベースバンド信号ＢＳを生成する第二のミキサ２６と、外部ＳＡＷフィルタ（表示なし）を駆動するために第二のミキサ２６の出力に結合されるＳＡＷドライバ２７とを含む。

第一の局部発振器２３とミキサ２４とは、ＲＦ信号を、無線周波数から、選択されたテレビチャネルにより決定される可変中間周波数ＩＦに変換する、第一の周波数変換ステージを形成する。この周波数ＩＦは、無線周波数より高く（アップコンバージョン）、別のチャネルから選択チャネルに結合されるノイズ及びスプリアス信号を最小化するように決定される。周波数ＩＦの値は、各チャネルで異なる。第二の局部発振器２５とミキサ２６とは、信号の周波数を、周波数ＩＦから、全チャネルで固定されるベースバンド周波数ＢＦに変換（ダウンコンバージョン）する、第二の周波数変換ステージを形成する。ミキサ２４及び２６は、イメージ周波数から帯域内ノイズを排除するイメージ除去ミキサである。帯域外信号は、ミキサ２４及び２６内部のＬＣタンク（表示なし）により排除される。

図３は、発振器２３を示す図である。この発振器は、基準信号ＲＳの周波数ＦＲを除数Ｎにより分割する第一の周波数分割器２３１と、第一の周波数分割器２３１の出力に結合される第一の入力を有する位相周波数検出器２３２と、位相周波数検出器２３２の出力に結合される入力を有するチャージポンプ２３３と、チャージポンプ２３３の出力に結合される入力を有するループフィルタ２３４と、ループフィルタ２３４の出力に結合される入力を有する電圧制御発振器２３５と、電圧制御発振器２３５からの信号出力の周波数を除数Ｐにより分割し、第一の発振信号ＯＳ１を出力する第二の周波数分割器２３６と、第一の発振信号ＯＳ１を乗法子Ｍにより逓倍し、位相周波数検出器２３２の第二の入力に結合される出力を有する周波数逓倍器２３７とを含む。除数Ｎ及びＰと、乗法子Ｍとは、選択されたチャネルにより決定される。第一の発振信号ＯＳ１の周波数ＦＯ１は、次の式により導かれる。
ＦＯ１＝ＦＲ＊Ｍ／（Ｐ＊Ｎ）

図４は、本発明の別の実施形態によるテレビチューナを示す図である。このテレビチューナは、ＲＦ信号に対して、二重変換（図２に表示）ではなく、三重変換を適用する。このテレビチューナは、全テレビチャネルの情報を搬送するＲＦ信号を受信するアンテナ４１と、ＲＦ信号を増幅するためにアンテナ４１に結合される低ノイズ増幅器４２と、第一の周波数ＦＯ１を有する第一の発振信号ＯＳ１を生成する第一の局部発振器４３と、増幅されたＲＦ信号を第一の発振信号ＯＳ１と混合して第一の中間信号ＩＳ１を生成する第一のミキサ４４と、第二の周波数ＦＯ２を有する第二の発振信号ＯＳ２を生成する第二の局部発振器４５と、第一の中間信号ＩＳ１を第二の発振信号ＯＳ２と混合して第二の中間信号ＩＳ２を生成する第二のミキサ４６と、第三の周波数ＦＯ３を有する第三の発振信号ＯＳ３を生成する第三の局部発振器４７と、第二の中間信号ＩＳ２を第三の発振信号ＯＳ３と混合してベースバンド信号ＢＳを生成する第三のミキサ４８と、外部ＳＡＷフィルタ（表示なし）を駆動するために第三のミキサ４８の出力に結合されるＳＡＷドライバ４９とを含む。

第一の局部発振器４３とミキサ４４とは、ＲＦ信号を、無線周波数から、選択されたテレビチャネルにより決定される可変中間周波数ＩＦ１に変換する、第一の周波数変換ステージを形成する。この周波数ＩＦは、無線周波数より高く（アップコンバージョン）、別のチャネルから選択チャネルに結合されるノイズ及びスプリアス信号を最小化するように決定される。周波数ＩＦ１の値は、各チャネルで異なる。第二の局部発振器４５とミキサ４６とは、信号周波数を、周波数ＩＦ１から、全チャネルで固定される第二の中間周波数ＩＦ２に変換（ダウンコンバージョン）する、第二の周波数変換ステージを形成する。第三の局部発振器４７とミキサ４８とは、信号周波数を、周波数ＩＦ２から、ベースバンド周波数に変換（ダウンコンバージョン）する、第三の周波数変換ステージを形成する。ミキサ４４、４６、及び４８は、イメージ周波数から帯域内ノイズを排除するイメージ除去ミキサである。帯域外信号は、ミキサ４４、４６、及び４８内部のＬＣタンク（表示なし）により排除される。

発振器４３及び４５のそれぞれは、図３に示すものと同じである。ユーザによりチャネルが選択されると、各発振器４３及び４５の除数Ｎ及びＰと乗法子Ｍとは、同時に決定される。

なお、図４に示す三重変換チューナは、二つのミキサ４６及び４８により、広帯域から狭帯域への変換とダウンコンバージョンとを達成するが、図２に示す二重変換チューナは、同じものを単一のミキサ２６により達成することに留意されたい。

結論として、本発明は、より少ない素子と、より低い電力消費量と、高い信号対ノイズ比とを有するテレビチューナを提供する。特に、米国特許第５，７３７，０３５号において開示されるテレビチューナと比較すると、本発明のテレビチューナでは、テレビチューナに送信された信号を前処理するために必要なＲＦＳＡＷフィルタが存在せず、これにより高線形ＳＡＷドライバの必要性が排除されるため、電力消費量が低減される。

上記の本発明の好適な実施形態の説明は、例示及び説明の目的で提示されている。上記の開示内容から見て、明白な修正及び変形が可能となる。実施形態は、本発明とその実際的応用との最善の例示及び説明を提供し、これにより当業者が本発明を、様々な実施形態において、考えられる特定の用途に適したものとなる様々な修正と共に利用することが可能となるように、選択及び説明されたものである。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

従来のテレビチューナを示す説明図。本発明の一実施形態によるテレビチューナを示す説明図。本発明の一実施形態によるテレビチューナ内の発振器を示す説明図。本発明の別の実施形態によるテレビチューナを示す説明図。

Claims

受信装置における周波数変換方法であって、
無線周波数を有すると共に複数のチャネルで情報を搬送する信号を受信するステップと、
前記チャネルの一つを選択するステップと、
前記信号を無線周波数から、前記選択されたチャネルにより決定される第一の可変周波数に変換するステップと、
前記信号を第一の周波数から第二の周波数に変換するステップと、を備える方法。
前記第一の周波数は、他のチャネルから前記選択されたチャネルに結合されるノイズが最小化されるように決定される、請求項１記載の方法。
前記第一の周波数は、前記無線周波数よりも高い、請求項１記載の方法。
前記第二の周波数は、全ての前記チャネルに対して固定されている、請求項１記載の方法。
前記第二の周波数は、ベースバンド周波数である、請求項１記載の方法。
前記信号を前記第二の周波数から第三の周波数に変換するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
前記第一の周波数は、他のチャネルから選択チャネルに結合されるノイズを最小化するように決定される、請求項６記載の方法。
前記第一の周波数は、前記無線周波数よりも高い、請求項６記載の方法。
前記第二の周波数は、全ての前記チャネルに対して固定されている、請求項６記載の方法。
前記第二の周波数は、前記第一の周波数よりも低い、請求項６記載の方法。
前記第三の周波数は、全ての前記チャネルに対して固定されている、請求項６記載の方法。
前記第三の周波数は、ベースバンド周波数である、請求項６記載の方法。
複数のチャネルで情報を搬送するＲＦ信号を受信するアンテナと、
第一の周波数を有する第一の発振信号を生成する第一の局部発振器と、
前記ＲＦ信号を前記第一の発振信号と混合して中間信号を生成する第一のミキサと、
第二の周波数を有する第二の発振信号を生成する第二の局部発振器と、
前記中間信号を第二の発振信号と混合してベースバンド信号を生成する第二のミキサと、を備え、
前記中間信号の周波数は、可変であると共に、選択されたチャネルにより決定される受信装置。
前記中間信号の周波数は、他のチャネルから前記選択されたチャネルに結合されるノイズが最小化されるように決定される、請求項１３記載の受信装置。
第一の発振器は、
基準信号の周波数ＦＲを除数Ｎにより分割する第一の周波数分割器と、
前記第一の周波数分割器の出力に結合される第一の入力を有する位相周波数検出器と、
前記位相周波数検出器の出力に結合される入力を有するチャージポンプと、
前記チャージポンプの出力に結合される入力を有するループフィルタと、
前記ループフィルタの出力に結合される入力を有する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器からの信号出力の周波数を除数Ｐにより分割し、前記第一の発振信号を出力する第二の周波数分割器と、
前記第一の発振信号を乗法子Ｍにより逓倍し、前記位相周波数検出器の第二の入力に結合される出力を有する周波数逓倍器と、を備える受信装置。
除数Ｎ及びＰと、乗法子Ｍとが、選択されたチャネルにより決定される、請求項１５記載の受信装置。
前記アンテナと前記第一のミキサとの間に結合されてＲＦ信号を増幅する低ノイズ増幅器を更に備える、請求項１３記載の受信装置。
前記第二のミキサの出力に結合されるＳＡＷドライバを更に備える、請求項１３記載の受信装置。
前記第一及び第二のミキサが、イメージ除去ミキサである、請求項１３記載の受信装置。
複数のチャネルで情報を搬送するＲＦ信号を受信するアンテナと、
第一の周波数を有する第一の発振信号を生成する第一の局部発振器と、
前記ＲＦ信号を前記第一の発振信号と混合して第一の中間信号を生成する第一のミキサと、
第二の周波数を有する第二の発振信号を生成する第二の局部発振器と、
第一の中間信号を前記第二の発振信号と混合して第二の中間信号を生成する第二のミキサと、
第三の周波数を有する第三の発振信号を生成する第三の局部発振器と、
前記第二の中間信号を前記第三の発振信号と混合してベースバンド信号を生成する第三のミキサと、を備え、
前記第一の中間信号の周波数は、可変であると共に、選択されたチャネルにより決定される受信装置。
前記第一の中間信号の周波数は、他のチャネルから前記選択チャネルに結合されるノイズが最小化されるように決定される、請求項２０記載の受信装置。
前記第一及び第二の発振器は、それぞれ、
前記基準信号の周波数ＦＲを除数Ｎにより分割する第一の周波数分割器と、
前記第一の周波数分割器の出力に結合される第一の入力を有する位相周波数検出器と、
前記位相周波数検出器の出力に結合される入力を有するチャージポンプと、
前記チャージポンプの出力に結合される入力を有するループフィルタと、
前記ループフィルタの出力に結合される入力を有する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器からの信号出力の周波数を除数Ｐにより分割し、前記第一の発振信号を出力する第二の周波数分割器と、
前記第一の発振信号を乗法子Ｍにより逓倍し、前記位相周波数検出器の第二の入力に結合される出力を有する周波数逓倍器と、を備える、請求項２０記載の受信装置。
前記除数Ｎ及びＰと、前記乗法子Ｍとが、前記選択されたチャネルにより決定される、請求項２２記載の受信装置。
前記アンテナと前記第一のミキサとの間に結合されて前記ＲＦ信号を増幅する低ノイズ増幅器を更に備える、請求項２０記載の受信装置。
第三のミキサの出力に結合されるＳＡＷドライバを更に備える、請求項２０記載の受信装置。
前記第一、第二、及び第三のミキサが、イメージ除去ミキサである、請求項２０記載の受信装置。