JP3558644B2 - ミクサーのための変換信号を発生する装置および方法 - Google Patents

Description

産業上の利用分野
本発明は、RFソース信号から中間周波数の信号を発生する変換用のチューナを有するテレビジョン受像機に関する。
発明の背景
米国のテレビジョン受像機の場合、テレビジョンのRFソースは低い方のVHF帯のチャンネル２の55MHzからUHF帯のチャンネル69の847MHzまで（17:1以上の周波数範囲）に及び、この全周波数範囲に同調するために局部発振器を２個以上使用するのが普通である。このため、従来の全帯域TVチューナの局部発振器は、約90MHzからほぼ1GHzまで広い周波数範囲をカバーする必要がある。
局部発振器は、2:1以上の範囲（外側限度約3:1）にわたって同調することを要求されないことが望ましい。これは、広い周波数範囲にわたって発振器を確実に発振させ、発生した発振信号の周波数と振幅の信頼性を確実にするという問題があり、また他の回路（例えば、チューナブル・フィルタ）は局部発振周波数が変化するにつれてトラックしなければならないので、トラッキングの問題があるためである。更に、バラクタ・ダイオード（これは、典型的には、局部発振器を調整するのに使用される）は、調整範囲が限られており、その調整範囲のうち静電容量の低い部分で非線型になる。これらの理由によりテレビジョン受像機では、少なくとも２個の局部発振器がしばしば使用され、各発振器は、同調可能な周波数範囲の部分のみをカバーする（例えば、１つはVHF帯用、他の１つはUHF帯用）。
更に、使用されてない発振器をターン・オフする必要のある、発振器間のビート周波数の問題を排除するために、単一の発振器を使用することが望ましい。更にまた、発振器の数が減少すると、構成部品が減少し、プリント回路のスペースが減少し、コストが減少する。
局部発振器の同調範囲を縮小する既知の装置は、「受像機を異なるチャンネルのラスタに適合させる構成」という名称の、DE3830921においてエイチ．フックス（H.Huchs）氏により記述されている。フックス氏が述べているのは、ミクサーのための変換信号を発生する装置であり、所定の周波数範囲にわたって第１のRF信号を発生する可変発振器と、２進数Ｎに従って第１のRF信号の周波数を変換し、２進数Ｎの関数として変化する周波数範囲を有する第２のRF信号をミクサーに供給するために発生する分周器と、２進数Ｎの値を選択して、選択された２進数Ｎの各値について第２のRF信号のためにそれぞれの周波数範囲を定めて、マルチ−スタンダード（multi−standard）・テレビジョン受像機に必要とされるメモリを縮小させるためのマイクロプロセッサとを含んでいる。
直角復調を必要とするようなある種の用途では、直角移相された出力信号を第２のミクサーに供給することが望ましい。ディジタル式直角移相発生器の一例は、「検出された同相および直角移相信号の平方および加算を有する、磁気ディスク・ドライブのためのメディア欠陥検出装置」という名称の米国特許第5,121,057号においてヒューバ（Huber）氏外により述べられている。ヒューバ氏外の装置は、４で割る回路を含み、同相および直角移相の信号を発生し、それぞれのミクサーに供給する。
発明の概要
ミクサー信号の発生がディジタル的移相を伴う場合、ミクサーでの変喚に必要とされるよりも広い周波数範囲で局部発振器を動作させる必要があるので、ミクサー信号の発生には問題が存在することがここに認識される。
本発明の目的は、ミクサー信号を発生するために、局部発振器がカバーする必要な最大周波数範囲を最小限度にする、ミクサーのための変換信号を発生する装置並びに方法を提供することである。
本発明による装置は、所定の周波数範囲にわたって第１のRF信号を発生する可変発振手段;2進数Ｎに従って第１のRF信号の周波数を変換し、２進数Ｎの関数として変化する周波数範囲を有する第２のRF信号をミクサーに供給するために発生する周波数変換手段；および２進数Ｎの値を選択し、選択された２進数Ｎの各値について第２のRF信号のためにそれぞれの周波数範囲を定める制御手段を含むタイプのミクサー信号発生器に適合する。
本発明を実施する装置は、第２のRF信号にディジタル的移相を施して、ディジタル的に移相された信号を発生する第１の手段；第２のRF信号にアナログ的移相を施し、アナログ的に移相された信号を発生する第２の手段；およびアナログ的に移相された信号を、一定の周波数よりも高い周波数の第２のRF信号としてミクサーに供給するために選択し、且つディジタル的に移相された信号を、前記一定の周波数よりも低い周波数の第２のRF信号としてミクサーに供給するために選択する第３の手段を具えることを特徴とする。
本発明の特徴に従って、制御手段は２進数について値１（Ｎ＝１）を選択し；第３の手段は、ミクサーに供給するために、アナログ的に移相された信号を選択し、それによって、ミクサーに供給される第２のRF信号は、可変発振手段から発生される第１のRF信号の周波数範囲と等しい周波数範囲を占有する。
本発明の更に別の特徴に従って第１の手段は、真の第１のRF信号、および第１のRF信号を補数化した信号を第１の分周器および第２の分周器のそれぞれの入力に供給する手段；および第１の分周器の出力を第２の分周器の制御入力に供給し、移相された第１のRF信号を、可変発振手段から発生される第１のRF信号の周波数の1/2に等しい周波数を有するミクサーに供給するために、第２の分周器の出力において発生する手段を含む。
本発明による方法は、所定の周波数範囲にわたって第１のRF信号を発生する段階;2進数Ｎに従って第１のRF信号の周波数を変換し、２進数Ｎの関数として変化する周波数範囲を有する第２のRF信号を、ミクサーに供給するために発生する段階；および２進数Ｎの値を選択し、選択された２進数Ｎの各値について第２のRF信号のためにそれぞれの周波数範囲を定める段階を含むタイプのミクサー信号の発生に適合する。
本発明による方法は更に、第２のRF信号にディジタル的移相を施し、ディジタル的に移相された信号を発生する段階；
前記第２のRF信号にアナログ的移相を施して、アナログ的に移相された信号を発生する段階；および
アナログ的に移相された信号を、一定の周波数よりも高い周波数の第２のRF信号としてミクサーに供給するために選択し、且つディジタル的に移相された信号を、前記一定の周波数よりも低い周波数の第２のRF信号としてミクサーに供給するために選択する段階を具えたことを特徴とする。
本発明の特徴に従って、この方法は更に、２進数について、値１（Ｎ＝１）を選択し、それと同時に、アナログ的に移相された信号を、ミクサーに供給するために選択することを特徴とし、それによって、ミクサーに供給される第２のRF信号は第１のRF信号の周波数範囲と等しい周波数範囲を占有する。
本発明の方法の更に別の特徴に従って、第２のRF信号にディジタル的移相を施す段階は、真の第１のRF信号および第１のRF信号を補数化した信号を第１の分周器および第２の分周器のそれぞれの入力に供給すること；および第１の分周器の出力を第２の分周器の制御入力に供給して、アナログ的に移相された第２のRF信号を、ミクサーに供給するために第２の分周器の出力において発生することを含み、アナログ的に移相された第２のRF信号は可変発振手段から発生される第１のRF信号の周波数の1/2に等しい周波数を発生する。
発明の構成
1.ミクサー（M1）のための変換信号を発生する装置であって、
所定の周波数範囲にわたって第１のRF信号を発生する可変発振手段（62,64）と、
前記第１のRF信号の周波数を２進数Ｎに従って変換し、前記２進数Ｎの関数として変化する周波数範囲を有する第２のRF信号を、前記ミクサー（M1）に供給するために発生する周波数変換手段（76）と、
前記２進数Ｎの値を選択し、前記選択された２進数Ｎの各値について前記第２のRF信号のためにそれぞれの周波数範囲を定める制御手段（72）とを含み、更に、
前記第２のRF信号にディジタル的移相を施し、ディジタル的に移相された信号を発生する第１の手段（74a,74b）と、
前記第２のRF信号にアナログ的移相を施し、アナログ的に移相された信号を発生する第２の手段（76a,76b）と、
前記アナログ的に移相された信号を、一定の周波数（500MHz）よりも高い周波数の前記第２のRF信号として前記ミクサー（M1）に供給するために選択し、且つ前記ディジタル的に移相された信号を、前記一定の周波数よりも低い周波数の前記第２のRF信号として前記ミクサーに供給するために選択する第３の手段（78）とを具えた、前記装置。
2.ミクサー（M1）のための変換信号を発生する方法であって、
所定の周波数範囲にわたって第１のRF信号を発生する（62,64）ステップと、
２進数Ｎに従って前記第１のRF信号の周波数を変換し（76）、前記２進数Ｎの関数として変化する周波数範囲を有する第２のRF信号を、前記ミクサー（M1）に供給するために発生するステップと、
前記２進数Ｎの値を選択し、選択された前記２進数Ｎの各値について前記第２のRF信号のためにそれぞれの周波数範囲を定めるステップとを含み、更に、
前記第２のRF信号にディジタル的移相を施し、ディジタル的に移相された信号を発生する（74a,74b）ステップと、
前記第２のRF信号にアナログ的移相を施し、アナログ的に移相された信号を発生する（76a,76b）ステップと、
前記アナログ的に移相された信号を、一定の周波数（500MHz）よりも高い周波数の前記第２のRF信号として前記ミクサー（M1）に供給するために選択し、且つ前記ディジタル的に移相された信号を、前記一定の周波数よりも低い周波数の前記第２のRF信号として前記ミクサーに供給するために選択する（78）ステップとから成る、前記方法。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来技術のテレビジョン・チューナをブロック図の形で示す。第１図では、位相ロック・ループ（PLL）が使用され、ミクサーと組み合わせて第１の局部発振器（LO）として働く電圧制御発振器（VCO）を制御して、RF入力信号をIF信号に変換する。
第２図は、本発明の特徴による、縦続構成の発振部とカウントダウン分周器とを含むVCOをブロック図の形で示す。
第３図は、本発明の特徴による、直接変換チューナに使用するのに適する、第２図の局部発振器の別の実施例をブロック図の形で示す。
第４図は、第３図の発振器に生じる波形を示す。
第５図は、本発明の特徴による、直接変換チューナに使用するのに適する、第２図の発振器の更に別の実施例をブロック図の形で示す。
第６図は、第３図と第５図に示す実施例に使用するのに適する直接変換チューナをブロック図の形で示す。
発明の詳細な説明
チューナ１は、RFソース３から供給される複数のRF信号から、選択されたチャンネルに対応するRF信号を選択し、この選択されたRF信号を、従来のIF周波数の範囲（例えば、米国では41MHzと46MHzの間）にある、対応するIF信号に変換する。RFソース３には、例えば、テレビジョン放送受信アンテナ、ケーブル分配回路網、ビデオ・カセット・レコーダ、ビデオ・ディスク・プレーヤ、あるいは家庭用コンピュータが含まれる。チューナ１により発生されるIF信号は復調され、映像／音声信号処理装置５により、ルミナンス成分、同期成分、クロミナンス成分および音声成分に分離される。これら種々の成分は、更に、映像／音声信号処理装置５により処理され、選択されたチャンネルに対応する映像および音声の応答を生じる。
チューナ１は、RFソース３が接続されるRF入力端子７を備えている。端子７で受信されたRF信号は、選択されたチャンネルに対応するRF信号を選択するためにRFフィルタ９により濾波され、その結果得られるRF信号は第１のミクサー11に結合される。選択されたチャンネルに対応する公称周波数を有する局部発振器（LO）信号は、局部発振器13により発生され、第１のミクサー11に結合される。第１図に示すように、局部発振器13は、VHF局部発振器13aとUHF局部発振器13bを含み、選択されるチャンネルに依り、チャンネル選択器43からの帯域切替え信号により適正な発振器が選択される。ミクサー11は、選択されたRF信号とLO信号をヘテロダインし、IF信号を発生する。ミクサー11は、LO信号と選択されたRF信号の和と差の周波数を発生する。IF信号はIFフィルタ段15に結合される。フィルタ段15は、LO信号と選択されたRF信号の差の周波数成分を通過させるように選択される通過帯域応答を有する。LO信号の周波数はIF信号の周波数範囲を決定する。
局部発振器13は電圧制御発振器（VCO）であり、RFフィルタ９は同調制御電圧Vtの大きさに応じて制御される。同調制御電圧Vtの大きさは、位相ロック・ループ（PLL）を含むチューナ制御部25により、選択されたチャンネルに従って調整される。PLLにおいて、水晶発振器27の出力信号の周波数は分周器（÷Ｒ）29により分周され、基準周波数信号を発生する。また、PLLは、局部発振器信号の周波数を分周する分周器（÷Ｋ）31と分周器（÷Ｎ）33を含み、周波数の分周されたLO信号を発生する。基準周波数信号および分周器の局部発振信号は位相比較器35により比較され、この２つの信号間の周波数偏移の大きさと方向を表すパルス信号を発生する。このパルス誤差信号は、低域フィルタとして働く積分器37により濾波され、局部発振器（LO）13のための同調制御電圧Vtを発生する。同調制御電圧の大きさは、基準周波数信号と分周されたLO信号の周波数が実質的に等しくなるまで変えられる。
分周器29の分周率Ｒは、基準周波数信号の周波数（fREF）を決定するように選択される。分周器31の分周率Ｋは、LO信号を更に処理する前に比較的周波数の高いLO信号の周波数を減らすように選択され、分周率Ｒと共に分周率Ｎを決定する。分周器33の分周率Ｎは制御装置39により制御され、レジスタ41に貯えられる所望チャンネルのチャンネル番号の２進表示に従って第１のLO信号の周波数を設定する。チャンネル番号の２進表示は、使用者がチャンネル選択器43を操作してチャンネル番号レジスタ41の中へ入力する。チャンネル選択器43は、例えば、計算機に似たキーボードを含み、それによって使用者は希望するチャンネルのチャンネル番号の10位の数字と１位の数字を順番に入力する。
本発明の１つの特徴は、例えば、第２図に示す局部発振器13の実施例で、局部発振器13は、発明の背景の所で上述したように、テレビジョン受像機にとって必要な広い周波数の範囲にわたり同調することができる。
同調電圧Vt（第１図を参照）は、適当な抵抗60を介して、バラクタ・ダイオード62に印加され、バラクタ・ダイオード62の静電容量を変化させて、VCO13の発振部64を同調させる。VCO13は、この実施例では、0.5GHzから1GHzまで同調させることのできる発振器である。発振器64からの出力信号66は、分周器制御装置68に結合される。分周器制御装置68は、プログラム可能な２進カウンタで、端子70に供給される分周器制御信号に応答して、発振器64の発振信号を２進数で割る。端子70における分周器制御信号は、制御マイクロプロセッサ72を調整することにより供給され、あるいは第１図のチャンネル選択器43から取り出される。
分周数が１の場合、出力信号Voは、発振器64の周波数と同じ周波数、すなわち、Vtにより調整される500〜1000MHzであり、この分周器は分周器のバイパスと考えられる。発振周波数の範囲が500MHz〜1000MHzの場合、分周器制御装置68の分周数が増加するにつれて、信号Voの周波数は以下のように減少する：
分周器（制御装置）68の分周数 Voの周波数
Ｎ＝ 2 Ｆ＝250MHz〜500MHz
4 125MHz〜250MHz
8 62.5MHz〜128MHz
16 31.25MHz〜62.5MHz
Ｎの値は、チャンネルのグループについて選択され、選択されたチャンネルが別のグループに入ると変更される。この表は、分周器制御装置68の分周数の変化に伴う、出力信号Voの周波数と発振部64の周波数との関係について説明するものである。発振部64の発振周波数と範囲は、必要に応じて調節できる。また、出力信号Voに選択される周波数は、IF信号としてミクサーからの和の信号が使用されるのかそれとも差の信号が使用されるのかに依り異なる。
発振部64は、もっとずっと低い周波数（例えば、VHF周波数）で発振することができ、制御装置68は、周波数逓倍器（図示せず）、例えば２倍器または３倍器にすることもできる。この場合、Voは発振部64から発生される信号の周波数よりも高い周波数に達することができる。
別の実施例は第３図に示されている。第３図の実施例は２個の付加的な、２で割る回路74aと74bおよび90度移相されたクロック76を備え、直角位相の２個の出力信号Vo1とVo2を得ており、これは、第６図に関して以下に述べる直接変換チューナのために役に立つ。第３図の実施例の波形は第４図に示されており、Ｑクロックとノット（否定）−Ｑクロックを使用しこの両クロックを２で割ることにより、90度移相されたクロック76が得られる様子を示す。分周器74aの出力からの接続により、２個の分周器74aと74bを同期させ、74aのクロックは常に進む。この実施例は、分周器74aと74bによる付加的分周を示し、従って、電圧制御発振器（VCO）は比較的高い周波数1GHz〜2GHzの間で同調可能である。
第６図に関して以下に述べる直接変換チューナのためのVCO13（第３図）の別の実施例は第５図に示されている。第５図で、UHF帯に対する直角位相信号Vo1とVo2は、500MHz以上の出力周波数に対し２個の分離したLC移相回路76aと76bにより達成される。局部発振周波数が500MHz以下の場合、この構成はスイッチされて、第３図に関して前に述べたように、直角位相信号Vo1とVo2は、２で割る分周器により発生される。出力信号Vo1とVo2は、スイッチ78により、外部の構成要素と分周器74aおよび74bとの間でスイッチされる。
第６図は、PCT特許出願第94/00138号による、直接変換チューナを示す。基本的に、直接変換チューナは２つのチャンネルを含み、各チャンネルは２つの変換段を備えている。受信されたRF信号は、利得と選択度を与える同調されたRF増幅器を介して、２個のミクサーM1AとM1Bの各々に結合される。RF増幅器の利得は、自動利得制御（AGC）信号（図示せず）に応答して自動的に制御されることが望ましい。上述した第３図と第５図に示すような、第１の局部発振器LO1から発生される第１の局部発振信号は、下側波帯（LSB）と上側波帯（USB）間の所望チャンネルの周波数帯域の中心周波数woに同調される。この第１の局部発振信号は、ミクサーM1AとM1Bを駆動するのに使用される直角成分Vo1とVo2として供給される。ミクサーM1AとM1BのそれぞれのIF出力信号は２個の低域フィルタLPF ＡとLPF Ｂにより濾波される。低域フィルタLPF ＡとLPF Ｂは、隣接チャンネルからの反応並びにミクサーM1AとM1Bの高次の成分を排除するために必要な選択度を与える。
ミクサーM1AとM1Bの出力信号の各々は、受信されたRF信号のLSB（下側波帯）とUSB（上側波帯）の部分に対応する下側波帯部分と上側波帯部分の両方を含む。低域フィルタLPF ＡとLPF Ｂの出力信号は第２の対のミクサーM2AとM2Bにそれぞれ結合される。ミクサーM2AとM2Bは、第３図と第５図に示すような、第２の局部発振器LO2より発生される第２の対の直交局部発振信号によりそれぞれ駆動される。第２の局部発振信号の各々は、ナイキスト基準を満たすため、低域フィルタLPF ＡとLPF Ｂのカットオフ周波数より上に位置する周波数wNを有する。ミクサーM2AとM2Bの出力信号は合計器SUで加算され、出力信号を発生する。この出力信号は復調のために復調器（図示せず）に結合され、復調された信号は更に別の信号処理部に結合される。

Claims (2)

1. ミクサーのための変換信号を発生する装置であって、
   所定の周波数範囲にわたって第１のRF信号を発生する可変発振手段と、
   前記第１のRF信号の周波数を２進数Ｎに従って変換し、前記２進数Ｎの関数として変化する周波数範囲を有する第２のRF信号を、前記ミクサーに供給するために発生する周波数変換手段と、
   前記２進数Ｎの値を選択し、前記選択された２進数Ｎの各値について前記第２のRF信号のためにそれぞれの周波数範囲を定める制御手段とを含み、更に、
   前記第２のRF信号にディジタル的移相を施し、ディジタル的に移相された信号を発生する第１の手段と、
   前記第２のRF信号にアナログ的移相を施し、アナログ的に移相された信号を発生する第２の手段と、
   前記アナログ的に移相された信号を、一定の周波数よりも高い周波数の前記第２のRF信号として前記ミクサーに供給するために選択し、且つ前記ディジタル的に移相された信号を、前記一定の周波数よりも低い周波数の前記第２のRF信号として前記ミクサーに供給するために選択する第３の手段とを具えた、前記装置。
2. ミクサーのための変換信号を発生する方法であって、
   所定の周波数範囲にわたって第１のRF信号を発生するステップと、
   ２進数Ｎに従って前記第１のRF信号の周波数を変換し、前記２進数Ｎの関数として変化する周波数範囲を有する第２のRF信号を、前記ミクサーに供給するために発生するステップと、
   前記２進数Ｎの値を選択し、選択された前記２進数Ｎの各値について前記第２のRF信号のためにそれぞれの周波数範囲を定めるステップとを含み、更に、
   前記第２のRF信号にディジタル的移相を施し、ディジタル的に移相された信号を発生するステップと、
   前記第２のRF信号にアナログ的移相を施し、アナログ的に移相された信号を発生するステップと、
   前記アナログ的に移相された信号を、一定の周波数よりも高い周波数の前記第２のRF信号として前記ミクサーに供給するために選択し、且つ前記ディジタル的に移相された信号を、前記一定の周波数よりも低い周波数の前記第２のRF信号として前記ミクサーに供給するために選択するステップとから成る、前記方法。

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