KR19980701665A

KR19980701665A - 단일의 국부발진기를 가진 광주파수 스펙트럼 텔레비젼 튜너

Info

Publication number: KR19980701665A
Application number: KR1019970705061A
Authority: KR
Inventors: 펠릭스 아쉬반덴
Original assignee: 쿠니 아키야마; 알씨에이 톰슨 라이센싱 코포레이션
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1998-06-25
Also published as: GB9501243D0; AU4457396A; US5983088A; BR9606982A; CA2210805A1; ES2140058T3; WO1996023354A1; KR100384209B1; MX9705554A; CN1118135C; EP0806082B1; JP3558644B2; DE69604648T2; JPH11501471A; CA2210805C; EP0806082A1; DE69604648D1; CN1169216A

Abstract

튜너가 선택된 채널에 대응하는 RF 신호를 첫째 IF 신호로 변환시키기 위해, 국부발진기 및 혼합기를 포함하는 변환(헤테로다인)단을 갖는다. 국부발진기는 신호를 발생하기 위한 단 하나의 동조 가능한 발진부분, 및 수신기가 UHF 와 VHF 대역을 통해 동조할 수 있도록 상기 발진부에 의해 발생된 신호의 주파수를 변환하기 위해, 제어 가능한 분할기와 같은 주파수 변환기를 갖는다. 주파수 변환기의 작동은 마이크로프로세서와 같은 디지털 제어기에 응답 가능하다.

Description

단일의 국부발진기를 가진 광주파수 스펙트럼 텔레비전 튜너

텔레비전 RF 소스의 전체 주파수범위를 동조하기 위해서는 한 개를 초과하는 국부발진기를 사용하는 것이 일반적 관행인데, 그 주파수 범위는 미국의 텔레비전 수신기의 경우 저 VHF 대역의 채널 2의 55 MHz로 부터 UHF대역의 채널의 69의 847 MHz 까지에 걸치는 것으로 주파수범위는 17:1을 넘는다. 이로 인해 종래의 전 대역 TV 튜너의 국부발진기들은 약 90MHz로 부터 거의 1 GHZ 까지의 넓은 주파수범위를 커버할 필요가 있었다.

국부발진기는 최대 한계는 약 3:1로 하여 2:1의 범위를 초과하여 동조할 필요는 없는 것이 바람직한데, 그 이유는 발진기가 확실히 발진을 하게 하고 넓은 스펙트럼에 걸쳐 발생된 발진신호의 주파수 및 신호진폭의 신뢰성을 확보해야하는 문제, 그리고 다른 회로, 예컨대 동조필터가 국부발진기의 주파수 변화에 따라서 추종을 해야하는 추종 문제가 있기 때문이다. 그 위에, 전형적으로 국부발진기의 동조에 사용되는 바랙터 다이오드는 조정범위가 좁고 조정범위의 저용량부에서는 비선형적으로 되기 때문이다. 이런 이유들 때문에, 텔레비전 수신기에서는, 각각 동조스펙트럼의 단 일부만을 커버하게 하여 흔히 적어도 두 개의 국부발진기가 사용되는 것으로, 예컨대 하나는 VHF 대역용으로 또 다른 하나는 UHF 대역용으로 사용된다.

그 위에, 발진기들 사이의 비트 주파수 문제를 제거하여 사용되고 있지 않은 발진기들은 단전시켜야 하는 문제를 해결하기 위해 단일의 발진기를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱이, 발진기의 수를 감소시키면, 부품수의 감소, 인쇄 회로 공간의 감소, 그리고 비용의 감소가 얻어질 것이다.

본 발명은 RF 소스 신호로부터 중간 주파수를 생성하는 변환 튜너를 가진 텔레비전수신기에 관한 것이다.

도 1은 우상 로크 루프(PLL)가 입력신호를 신호로 변환시키는 믹서와 결합되어 첫째 국부발진기(LO) 역할을 하는 전압 제어 발진기(VCO)를 제어하는데 사용되어 있는 선행기술 텔레비전 튜너의 블록도이며,

도 2는 캐스케이드 배열로된 발진부와 계수부를 포함하고 있는, 본 발명의 양태에 의한 VCO의 블록도이며,

도 3은 직접변환에 사용되기에 적합한, 도 2의 국부발진기의 선택적 실시예를 나타내는 본 발명의 양태에 의한 블록도이며,

도 4는 도 3의 발진기에서 보게되는 파형을 나타내며,

도 5는 직접변환에 사용되기에 적합한, 도 2의 발진기의 다른 선택적 실시예를 나타내는 본 발명의 양태에 의한 블록도이며,

도 6은 도 3 및 5에 표시된 실시예를 이용하기에 적합한 직접변환 튜너의 블록도이다.

상기 종래 기술의 단점을 제거하는 것을 과제로 하는 본 발명에 있어서는, 튜너가 선택된 채널에 대응하는 RF 신호를 첫째 IF 신호로 변환시키기 위해, 국부발진기 및 혼합기를 포함하는 변환(헤테로다인)단을 갖는다. 국부발진기는 신호를 발생하기 위한 단 하나의 동조 가능한 발진부분, 및 수신기가 UHF 와 VHF 대역을 통해 동조할 수 있도록 상기 국부 발진부에 의해 발생된 신호의 주파수를 변환하기 위해. 제어 가능한 분할기(분주기)와 같은 제어 가능한 주파수 변환기를 갖는다. 주파수 변환기의 작동은 마이크로프로세서와 같은 디지털 채널 선택 제어기에 응답한다.

직접 변환 튜너를 포함하고 있는 한 실시예에서는, 위상전이 네트워크에 의해 작동될 때, 국부발진기의 출력신호는 구상 위상에 있는 두 국부 발진기 신호를 제공한다. 구상 신호들은, 전체 VHF 와 UHF 대역을 동조할 수 있는 직접 변환 튜너에 사용하기에 적합하다.

튜너 1은 RF 소오스(3)에 의해 제공된 복수개의 RF 신호들 중에서 선택된 채널에 대응하는 RF 신호를 선택하고 그 선택된 RF 신호를 통상적 IF 주파수 범위(예컨대, 미국의 경우, 41 과 46 MHz 사이)의 대응하는 IF 신호로 변환한다. RF 소스 3은 예컨대 텔레비전 방송 수신 안테나, 케이블 배분 네트워크, 비디오 카세트 녹음기, 비디오 디스크 플레이어, 또는 가정용 컴퓨터를 포함한다. 튜너 1에 의해 발생된 IF 신호는 비디오 및 오디오 신호 처리장치(5)에 의해 복조되어 명시도, 동기화, 색도 및 오디오 성분으로 분리된다. 여러 성분들은 비디오 및 오디오 신호 처리장치(5)에 의해 추가로 처리되어 선택된 채널에 대응하는 비디오 및 오디오 응답을 발생한다.

본 발명에 의한 이 튜너는 RF 소스(3)이 접속되어 있는 RF 입력단자(7, T)를 포함하고 있다. 단자(7)에서 수신된 RF 신호는 RF 필터 부(9)에 의해 필터되어 선택된 채널에 대응하는 RF 신호를 선택하고 얻어진 RF 신호는 첫째 혼합기(11)에 결합된다. 선택된 채널에 대응하는 공칭주파수를 가진 국부발진(L0)신호가 LO(13)에 의해 발생되어 역시 첫째 믹서(11)에 결합된다. 도 1에 의해 표시된 것처럼, LO(13)는 VHF 국부발진기(13a) 및 UHF 국부발진기(13b)로 되어 있는데, 어느 채널이 선택되었는가에 따라 채널선택기(43)로 부터의 대역절환 신호에 의해 적당한 발진기가 선택된다. 혼합기(11)는 선택된 RF 신호와 LO 신호를 헤테로다인하여 IF 신호를 발생한다. 혼합기(11)는 LO 신호와 선택된 RF 신호의 합 및 차 주파수물을 행성한다. IF 신호는 IF 필터단(15)에 공급되고, 이 필터단은, LO 신호와 선택된 RF 신호의 차주파수물을 통과시키기에 적합한 통과대역응답을 한다. LO 신호의 주파수가 IF 신호의 주파수 범위를 결정한다.

LO는 전압제어 발진기이고 RF 필터(9)는 동조제어 전압(Vt)의 크기에 따라 제어된다. 동조제어 전압(Vt)의 크기는 위상 로크 루프(PLL)를 포함하고 있는 튜너 제어부(25)에 의해 선택된 채널에 일치하여 제어된다. PLL에서는, 수정발진기(27)의 출력신호의 주파수가 주파수 분할기(÷R)(29)에 의해 분리되어 주파수 기준신호를 발생한다. PLL은 또한 국부발진기의 주파수를 분할하여 LO 신호의 주파수 분할물들을 발생하기 위해 주파수 분할기(÷K)(31) 및 주파수 반할기(÷N)(33)를 갖고 있다. 주파수 기준 신호 및 주파수 분할 국부 발진기 신호(분할물 신호)는 위상 비교기(35)에 의해 비교되어 양 신호 사이의 주파수 편차의 크기 및 방향을 나타내는 펄스신호를 발생한다. 펄스 에러 신호는 적분기(37)에 의해 필터되는데, 이 적분기는 저역 통과 필터 역할을 하여 LO(13)를 위한 동조 제어 전압(Vt)을 발생한다. 동조 제어 전압의 크기는 주파수 기준신호의 주파수와 주파수 분할된 LO 신호가 사실상 같아질 때까지 변화된다.

주파수 기준 신호의 주파수(fREF)를 결정하기 위해 분할기(29)의 제산인자(제수)(R)가 결정된다. 분할기(31)의 제산인자(K)가 추가 처리 전에 비교적 높은 주파수(LO)신호의 주파수를 감소시키기 위해 선택되고 제산인자(R)와 함께 제산인자(K)를 결정한다. 분할기(33)의 제산인자(N)는 레지스터(41)에 기억된 이진수로 표시된 소망 채널의 채널 수에 일치하여 첫째 LO신호의 주파수를 설정하기 위해 제어장치(39)에 의해 제어된다. 이진수로 표시된 채널수는 사용자가 채널 선택기(43)를 조작하는데 따라 채널수 레지스터(41)내에 입력되는데, 이 조작이란 예컨대 사용자가 계산기 같은 키보드에 의해 소망채널의 채널수의 십자리 및 단자리를 수를 차례로 입력하는 것이다.

도 2에 표시된 본 발명의 한 양태는 국부발진기의 한 실시예, 예컨대 국부발진기(13)를 표시하는데, 이 국부발진기는 상기 발명의 배경난에서 토의된 바와 같이 텔레비전 수신기(수상기)에 필요한 넓은 범위의 주파수에 걸쳐 동조를 행할 수 있다.

동조전압(Vt)(도 1을 보라)은 적당한 저항(60)을 통해 바랙터 다이오드(62)에 인가되어 바랙터 다이오드(62)의 용량을 변화시켜 VCO(13)의 발진부(64)를 동조시키는데, 이 발진부는 예시 실시예에서는 0.5 내지 1 GHZ에서 동조될 수 있는 국부 발진기이다. 발진기(64)로 부터의 출력신호(66)는 주파수 분할 제어기(68)에 공급되는데, 이 제어기는 프로그램 가능 이진 계수기로서 단자(70)에 인가되는 분할제에선호에 따라 이진수에 의해 발진기(64)의 발진신호를 분할한다. 단자(70)에서의 분할 제어신호는 동조 제어 마이크로프로세서(72)에 의해 제공될 수 있거나 또는 그 제어신호는 도 1의 채널선택기(43)로 부터 도출될 수 있다(표시 안됨).

제수(제산인자) 1인 경우에는, 출력신호(Vo)는 발진기(64)의 주파수와 같은 주파수, 즉 Vt에 의해 동조된 500 내지 1000 MHZ이고, 주파수 분할기는 단순히 분할기 바이패스로 생각될 수 있다. 발진 주파수 범위 500 MHz 내지 1000 MHz의 경우, 신호(Vo)의 주파수는 분할제어기(68)의 제수가 증가하는데 따라 다음과 같이 감소한다:

분할기(68)의 제수Vo의 주파수

N=2F=250HMz 내지 500MHz

4125MHz 내지 250MHz

862.5MHz 내지 128MHz

1631.25MHz 내지 62.5MHz

N의 값은 채널 군에 대해 선택되고 선택된 채널이 다른 군에 있을 때는 변경된다. 이 표는 분할기(68)에 대한 제수의 변경에 따른 발진부(64)의 주파수와 출력신호(Vo)의 주파수에 관계에 관한 예시이다. 발진부(64)의 주파수 및 발진범위는 필요에 따라 조정될 수 있다. 추가적으로, Vo에 선택되는 주파수는 IF 신호로서 혼합기로 부터의 합신호가 사용되는지 또는 차 신호가 사용되는지에 따라 달라진다.

선택적 실시예에서는, 발진부(64)는 훨씬 낮은 주파수, 예컨대 VHF 주파수로 발진하고, 제어기(68)는 주파수 승산기(표시안됨), 예컨대 2배기 또는 3배기일 수 있다. 그 경우, Vo는 발진부(64)에 의해 발생된 주파수신호 보다 높은 주파수를 달성할 수 있다.

다른 실시예가 도 3에 표시되어 있다. 도 3의 실시예는 두개의 추가의 2 제산(2로 나누기)회로(74a, 74b) 및 90도 위상 전이 클록(76)을 갖고 있어, 다음의 도 6과 관련하여 검토될 직접변환 튜너에 사용될 수 있는 구상(矩狀)위상의 두 개의 출력신호(Vo1, Vo2)를 얻을 수 있다. 도 3의 실시예의 파형들이 도 4에 표시되어 있는데, Q와 비-Q 클록을 이용하고 그들 둘을 2로 제산함으로써 90도 위상 전이 클록(76)을 얻는 방법을 보여준다. 분할기(74a)의 출력으로부터의 연결신호가 74a의 클록이 항상 선행하도록 두 분할기(74a, 74b)를 동기화한다. 이 실시예는 분할기(74a, 74b)에 의해 추가분할하는 것을 보여주며, 그리하여 전압제어발진기(64)는 아주 높은 주파수 1 GHz 내지 2 GHz 사이에서 동조할 수 있다.

다음의 도 6과 관련하여 토의될 직접변환 튜너를 위한 VCO의, 도 3에 관련된 다른 선택적 실시예가 도 5에 표시되어 있는데, 도 5에서는, UHF 대역에 관한 구상 위상 신호(Vo1, Vo2)가, 500MHz 이상의, Vo1, Vo2에서의 출력주파수를 위해 두 개의 별도의 LC 위상 전이 네트워크(76a, 76b)에 의해 성취되고 있다. 500MHz 이하의 국부발진기 주파수에 대해서는, 앞의 도 3과 관련해서 기재한 것처럼, 장치는 구상위상 신호(Vo1, Vo2)가 2제산 분할기에 의해 발생되도록 절환된다. 출력신호(Vo1, Vo2)는 스위치(78)에 의해 외부소자와 특별분할기(74a, 74b) 사이에서 절환된다.

도 6은 PCT 특허출원 제94/00138호에 의한 직접변환 튜너를 표시한다. 기본적으로, 직접변환 튜너는 각각 두 개의 변환단을 가진 두 개의 채널을 포함하고 있다.

수신된 RF 신호는 이득 및 약간의 선택성을 주는 동조된 RF 증폭기를 거쳐 두 혼합기(M1A, M1B)의 각각에 공급된다. 바람직하게는, RF 증폭기의 이득은 자동적으로 자동 이득 제어기(AGC) 신호(표시안됨)에 따라 제어된다. 위에서 토의된 도 3 및 5에 표시된 것과 같은 첫째 국부발진기(LO1)에 의해 발생된 첫째 국부 발진기 신호는, 하측대역(LSD)과 상측대역(USD) 사이에 있어 소망하는 채널의 주파수 대역의 중심주파수(wO)에 동조된다. 첫째 국부 발진기 신호는 구상성분 Vo1, Vo2으로 제공되고, 이 성분들은 혼합기(M1A) 및 (M1B)를 구동하는데 이용된다. 혼합기(M1A 및 M1B)의 각 IF 출력신호는 두 저역통과필터(LPF A, LPF B)에 의해 필터된다. 저역통과 필터(LPF A, LPF B)는 필요한 선택성을 갖고 있어 인근 채널로 부터의 응답성분 및 혼합기(M1A 및 M1B)의 고차 성분들을 배제할 수 있다.

혼합기(M1A 및 M1B)의 각 출력신호는 수신된 RF 신호의 LSB 및 USB 부분에 대응하는 하측 대역부분 및 상측 대역부분을 포함한다. 저역통과필터(LPF A, LPF B)의 출력신호는 둘째 쌍의 혼합기(M2A 및 M2B)의 각 혼합기에 결합된다. 혼합기(M2A 및 M2B)는 도 3 및 5에 표시된 것과 같은 둘째 국부 발진기(LO2)에 의해 발생된 둘째 쌍의 구상 국부 발진기 신호들의 각각에 의해 구동된다. 둘째 국부 발진기 신호들의 각각은 나이퀴스트 기준을 만족하기 위해 저역통과필터(LPF A, LPF B)의 차단주파수 이상에 위치하는 주파수 wN을 갖는다. 혼합기(M2A)와 (M2B)의 출력신호들은 합산장치(SU)에서 합산되어 출력신호를 발생한다. 그 출력신호는 복조를 위해 복조기(표시안됨)에 결합되고, 복조된 결과치는 추가의 신호처리부에 공급된다.

내용 없음.

Claims

각 채널에 대응하는, 각각 적어도 하나의 정보 담지 반송파(캐리어)를 갖고 있는 RF 신호들을 동조시키는 튜너이며, 선택된 채널에 대응하는 RF 신호를 상기 선택된 채널의 신호에 대응하는 정보 담지 반송파를 가진 첫째 IF 신호로 변환시키기 위해 협동하는, 혼합기와 국부 발진기 수단을 포함하고 있는 튜너로서,

상기 국부 발진기는, 상기 제어 수단에 응하여 동조할 수 있고 소정 범위에 걸쳐 주파수에 동조할 수 있는 출력신호를 갖고 있는 발진부, 및

동조 가능한 출력신호에 따라 작동하고, 추가로 발진부의 소정범위 밖의 주파수에 동조될 수 있는, 상기 혼합기에 발진기 출력을 제공하는 주파수 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜너.
제1항에 있어서, 주파수 변환 수단이 디지털 제어 수단에 의해 제어될 수 있는 프로그램 가능한 계수기인 것을 특징으로 하는 튜너.
제1항에 있어서, 직접 변환 튜너에서의 신호의 주파수 변환을 위해, 구상 위상에 있는 두 개의 국부 발진기 신호를 제공하는 위상 전이 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜너.
국부 발진기 신호를 발생하는 국부 발진기 수단;

채널중의 하나를 선택하는 채널 선택기 수단;

상기 선택기 수단에 의해 선택된 채널에 따라 상기 국부 발진기 신호의 주파수를 제어하는 국부 발진기 제어 수단; 및

상기 선택된 채널의 RF 신호의 반송파에 대응하는 화상, 색, 음성 반송파를 가진 IF 신호를 발생하기 위해 상기 RF 신호 및 상기 첫째 국부 발진기 신호에 응답하는 혼합기 수단을 포함하고 있으며;

상기 국부 발진기 수단은 상기 제어 수단에 응하여 동조할 수 있고 소정범위에 걸쳐 주파수에 동조할 수 있는 출력신호를 갖는 발진부를 포함하고; 또한

동조 가능한 출력신호에 따라 작동하고, 추가로 발진부의 소정범위 밖의 주파수에 동조될 수 있는, 상기 혼합기에 발진기 출력을 제공하는 주파수 변환 수단을 제공하는 주파수 변환기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 화상, 색 및 음성 반송파를 가진 각각의 RF 신호에 채널을 동조시키기 위한 텔레비전 튜너.
제4항에 있어서, 주파수 변환기 수단이 마이크로프로세서에 의해 제어되는 프로그램 가능 계수기인 것을 특징으로 하는 튜너.
제4항에 있어서, 직접 변환 튜너에서의 신호의 주파수 변환을 위해, 구상 위상에 있는 두 개의 국부 발진기 신호를 제공하는 위상 전이 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜너.
제4항에 있어서, 주파수 변환기 수단은 주파수 배수기인 것을 특징으로 하는 튜너.
VHF 및 UHF 대역을 통해 RF 신호의 채널을 동조하기 위한 텔레비전 튜너로서, 상기 튜너는 상기 RF 소스 신호를 중간 주파수 신호로 변환시키기 위한 국부발진기 및 혼합기를 갖고 있으며, 상기 국부 발진기는 단 하나의 동조가능한 발진부 및 상기 발진부에 의해 발생된 신호의 주파수를 변환시키기 위한 주파수 변환기를 갖고 있으며, 단일의 동조가능한 발진부와 주파수 변환기의 조합이 UHF, 상 및 하 VHF 대역을 통해 텔레비전 튜너를 동조시키기 위해 동조할 수 있는 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
제8항에 있어서, 주파수 변환기가 주파수 분할기인 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
제9항에 있어서, 주파수 분할기가 프로그램 가능 계수기인 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
VHF 및 UHF 대역을 통해 RF 신호의 채널을 동조하기 위한 텔레비전 튜너로서, 상기 튜너는 수신된 RF 신호를 중간 주파수로 변환시키기 위한 변환수단을 갖고 있으며, 상기 변환수단은:

RF 신호를 수신하기 위한 수단;

국부 발진 신호를 발생하기 위한 수단; 및

IF 신호를 발생하기 위해 국부 발진기 신호와 RF 신호를 혼합하기 위한 수단을 포함하고 있으며;

국부 발진기 신호를 발생하기 위한 상기 수단은 동조 가능한 발진부, 및 발진부에 의해 발생된 신호에 따라 작동하기 위한, 발진부와 연속되어 있는 주파수 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
제11항에 있어서, 주파수 변환기가 주파수 분할기인 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
제12항에 있어서, 주파수 분할기가 프로그램 가능 계수기인 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
제11항에 있어서, 주파수 변환기가 주파수 배수기인 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
VHF 및 UHF 대역을 통해 텔레비전 스펙트럼을 동조하기 위한 텔레비전 튜너로서, 상기 튜너는 IF 신호를 발생하기 위해 수신된 RF 신호를 국부 발진기 신호와 혼합하기 위한 혼합기를 갖고 있으며, 상기 튜너는 단지 하나의 국부 발진기를 갖는 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.