472439 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明乃關於通信接收機之降頻器，特別關於一供動態 控制降頻器之轉換增益之裝置。 在一供數位電視信號之微波信號分布系統中，電視信號 在L段微波頻率範圍（2150 - 2686 MHz)之射頻（RF)載波信〜 號上傳送。接收系統之高方向性碟形天線接收由電視信號 發射機發射之微波信號《—低噪音段（LNB)變頻器將發射 機發射之相當高頻之微波信號降頻爲可處理之低頻範圍 (128-408 MHz)。此一程序稱爲降頻。LNB變頻器爲室外 f·元之一部分，其包括碟型接收天線及L N B變頻器。接收 系統气包括室内單元。來自室外單元之11]?信號經由同軸電 境轉合至室内單元。室内單元包括一調错器供選擇R F信號 ’其與自L N B變頻器收到之R F信號之理想頻道對應，及 供將選擇之RF信號轉換爲更低之中頻（IF)信號。室内單元 尚含有信號處理部分供將I F信號解調及解碼。由l N B變頻 器所產生之R F信號有時稱爲，，第一〗F "信號。因此，由調諧 器產生之I F信號有時稱爲、第二〗F "信號 有一供室外單元接收之所有微波信號之單一輸送站。因 此，自輸送站至接收天線之距離通常可決定由室外單元收 到之RF信號之信號強度。有時，接收機距傳送站很近，收 到之RF信號可能使LN B變頻器過荷，因而導致失眞乏成 品使室内單元之性能變壞。在數位電視輸送系統卞，其中 之電視資訊係以數位形式編碼，此種遍荷可使在室内單元 之信號處理部份發生解碼錯誤。此種解碼錯誤可能爲一種 災難，因爲其可造成電視影像及音頻資訊完全喪失。 -4 - 本紙疾尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2ι〇χ297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝.
-、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 472439 A7 —______B7 五、發明説明（2 ). 爲了減輕此一問題，接收機安裝技工在安裝此一系統時 被指示在接收位置接近發射機時，使用—相當低增益天線（ 即20 dB增益），當接收位置遠離（3〇哩以上）發射機時，使 用一高增益天線（24 dB增益）。但即使用一低增益天線， LNB變頻器之過荷仍可發生。因此技工被指示應使用具有 相當低之轉換增益之LNB變頻器安裝在接近發射機之接收 機上。通常’安裝技師可選擇具有2〇 dB或3〇犯轉換增益 之二LNB變頻器之一。 此種裝備選擇程序易於發生錯誤。例如，技師如選擇— 不當气天線及LNB變頻器組合將無法達到最佳信號位準及 避免信號太弱及信號過荷。結果，室内單元可能產生解碼 誤差，而造成視頻及音頻喪失。 …因此，申請人認爲在L N B變頻器中有必要包含一個自動 增益控制電路（AGC)，其可調整LNB變頻器之轉換增益以 補償收到信號強度之變化。因此，本發明乃關於一裝置供 動態控制如在室外單元1*1之LN B變頻器:之降頻器之轉換増 益。 特別是將本發明併入之低噪音段（L N B )變頻器包本__增 益控制之R F放大器，一轉換級包括一混波器及—本地振湯 器’ 一輸出放大器，一增益控制信號產生器對輸出信號響 應以產生一增益控制信號。此信號加至增益控制R F放大 器，俾放大器之增益對輸入信號言’鳇常不變而保持在預 定臨限値之上。 > " 在一具體實例中，全部自動增益控制裝置均包括於室外 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) ( 210X297公釐） ^^1· I In m m * 士文 m· m I^i - i_ m 、T (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 472439 A7 ___B7_____ 五、發明説明丨3 ) —~ ' " 單元中。 在本發明之另一具體實例中，此增益控制裝置之一部分 匕括在复外單元’而另一部分則包括在室内單元。但增益 控制^號產生器則包含於接收系統之室内單元内。增益控— 制仏號產生器產生之信號經由一輸送路徑耦合至接收機系 '’先 < 至外單元°例如，輸送路徑可能包括同轴電纜之中心 導’此導體連接室外單元至室内單元。爲了方便在同轴 电纜 < 中心導體上輸送控制信號，在室内單元内有一编碼 裝置以將由單一導體上所載之信號與增益控制資訊調變。 i如_ ^疏控制仏號可能變換成調頻之低頻音調，耦合至 輸送線之中心導體。此中心導體耦合至室外單元内之音調 解碼备，孩解碼器再生增益控制信號以控制^^放大器之增 益。 或者L N B .文頻器之供應電壓係經由同轴電境之中心導 體送至LNB者，此電壓之強度可由增益控制信號予以調變 〇 " ' ' ~ 本發明之原理在考慮下列圖説后及伴以詳細説明將可甚 易了解，其中： 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 ^m- m^i ffl^^v tl^i m—^·—·^m· flm me UK I 1 0¾.-孴 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1爲包含本發明之一具體實例之低噪音段（LNB)之方 塊圖， 圖2爲説明圖2A及2B之適當ΐ同整； 圖2Α及2Β共㈣明含本發明另―具體實例之通信系統 之方塊圖。 在不同圖説中，相同參考號碼在各_巾均相共用。 ______-6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公'~~---- 472439 卜八』 1______—-
A7 B7 第085109935號專利申請案 中文說明書修正頁(90年11月） 五、發明説明（4 ) 本發明將以地面微波數位電視分布系統之參考 而予以說明’在該系統中，電視資訊以編碼及要 縮之方式根據預定之數位壓縮標準如電影專家纽 標準（通常稱為MPEG標準）予以發射。此技藝中人 士當可了解本發明之其他具體實例亦可用於其他 通信系統中。例如，本發明之一具體實例可用於 由加州休斯公司操作之Diree TV衛星電視系統之數 位衛星電視系統中。此外，在一數位通信系統中 其信號與雜音性能比微小降低而產生之誤差可有 極大不良影響時，本發明則極為有用，本發明在 改善信號雜波性能比上之類比通信系統中亦甚為 有用。 圖1為說明將本發明之具體實例併入一低雜音段 (LNB)變頻器100之方塊圖，該變頻器可用於一地 面微波數位電視接收系統中。LNB變頻器1〇〇係與 碟形天線（未示出）包含在接收系統之室外單元中 。LNB變頻器100含一輸入口 102耦合至天線，第一 RF輸入通帶濾波器104，增益控制RF放大器106， 第二RF輸入通帶濾波器1〇8，含一混波器11〇之轉 換級109及含於鎖相迴路（pLL) 112中之本地振靈器 ，RF輸出濾波器114及RF輸出放大器116及一增益 控制信號產生器146。 此範例微波數位電視分布系統操作在包括二個不同頻帶 2150-2162 MHz及 2500-2686 MHz之 2100-2700 MHz範圍之 内。因此，第一 RF濾波器104含有一對通帶濾波器u 8及 120彼此並聯連接於輸入口 102及RF放大器106之間。第一 RF濾波器118將2150-2162 MHz之RF信號通過，而第二灯 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 472439 A7 B7 五、發明説明（5 ). ~~~~ 遽波器120則使2500-2686 MHz之Rf?作號通過b (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) RF放大器1〇6被用於本發明之此具體實例中作爲說明性 增庇控制裝置。其他增益控制裝置亦可使用，如下所述者 。RF放大器係一典型二級放大器，其可提供最大15犯之― 增益。每個或二個RF放大器級均可用雙閘GaAsFET砷化鎵 FET或MOSFET電晶體構成，每—FET中，第一閘形成放 大器106足RF輸入終端，第二閘則供接收增益控制電壓之 增益控制終端。當加至第二閘之增益控制電壓爲其最大値 時’放大器106之增盈爲最大。當加至第二閘之增益控制 電壓If低時，放大器106之増益降低。兩個FET均可用以 作增益控制，此種使用雙閘MOSFET之RFAGC電路曾揭示 於Motorola半導體產品應用説明，AN-478中Trout之”用雙 閘MOSFET之小仏號R F設計”中。其他放大器電路如雙極 電晶體放大器亦可用作爲增益控制之放大器。 第二RF通帶濾波器108之輸出信號耦合至轉換級1〇9，該 級包括混波器110及包括於PLL 112中之:本地振盘器。混波 器110可包含一傳統之二極體混波器，其損耗爲6 dB。在 此具體實例中，本地振盧器頻率.爲2278 MHz。結果，混波 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 器 110產生具有在 116 MHz(即 2278-2162 MHz)及 128 MHz 之RF#號（即2278-2150 MHz)之間的低侧成分及在222 MHz(即 2500-2278 MHz)及 408 MHz(即 2686-2278 MHz)之 間的R F信號之高側成分。滤波器114肴一通帶可通過1 μ至 402 MHz頻率範圍之RF信號。濾波器114之輸出信號雖然 在RF頻率範園，亦可稱爲IF(中頻）信號，因此，遽波器 ____ -8- 本紙張尺度適用中國國家檩準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 472439 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 五、發明説明（6 114亦被稱爲"IF濾波器”（圖〗）。 IF濾波器114之輸出信號耦合至-輸出放大器116。輸出 放大器m可含二級放大器提供大約2〇dB之增益。輸出放 大芬116夂輸出經由電容器124耦合至RF輸出126，其又 接土 y同軸電境（未在圖】中示出）之中央導體之—端。同軸 包境之中央導體之另一端連接至接收系統（如圖2 B所 室内單元之RF輸入。 轉換器10〇tDc電源係經由同轴電境之中央導體自 室内早兀供應。爲此目的，如圖”斤示，—電感器⑵經― 位於同，轴電境之中央導體之間之輸出口 126連接至％電壓 週整為部分130，該調整器產生不同供應電壓以供ln 換器100之主動電路。 轉 。。一自動^益控制/(AGC)信號產生器146包括一 agc偵測 ,:二以(串♦步AGC信號處理器134。八〇。偵測⑽之 最簡單形式包含一傳統二極p偵測器136，例如包括與電 阻器及一電容器負荷组合乏嘴;/特基（Sch〇ttky^^壘二極體 。二極體之陽極引線連接至輸出放大器丨16之輸出。二極 體之陰極引線連接.至一電阻器及一電容器及連接至A GC信 號處理器134。偵測器136將輸出iRF信號加以整流再將整 流后之信號加至AGC信號處理器134。二極體之極性必要 時可以反轉。 ' b』最簡單形式之AGC信號處理器134包含一DC放大器如 1放大器138。由AGC偵測器132所生之整流，后信號加至^ 放大器13 8之第一輸入。由源丨4 〇提供之臨限値電壓加至 9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚 裝------II (請先聞請背面之注意事項再填寫本頁) 472439 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（] / (郝j放大益138之第二輸入。放大器138提供_最大輸 出仏唬’直到整流后信號R F輸出信號超過臨限値電壓。該 時’作業放大器l輸出信號在整流后信號增加時則降低。 作業放大益138ι輸出信號係由rf放大器106所提供之增― 血' 检制仏唬。以此方式，在整流后信號超過臨限値電壓時 ，正"丨L后仏號波幅増加，增益控制―信號之強度則降低。 如上所述之具體實例中，増益控制信號加至雙閘砷化鎵 F E T或MOSFET之一閘以控制L N B轉換器丨〇〇之全面轉換 增益。=爲另一增益控制裝置，一PIN二極體衰減器144 可置於.第一 RF濾波器1〇4及放大器1〇6之間。RF放大器 106將有一固疋增益，piN二極體衰減器之衰減將由增益控 制仏號所板制。因此，增益控制信號強度之降低將使至r尸 放大器106之輸入信號之i減增加。當然，增益控制信號 強度及衰減値間之$係將視實施本發明所用之特殊電路裝 置而又化例如，、袜大器可產生一控制信號，該傳號 在增加輸*信號強度時增加，因此，增:益控制信號增加時 衰減將增加。 增益控制亦可由另外之增益控制步驟提供。例如，—衰 減器可在第一RF濾波器104及RF放大器1〇6間之信號路徑 中切入或切除"以響應増益控制信號。當檢出之輸出信 號大於電壓臨限値時，増益控制信號將使衰減器被，切除二 。當輸出信號低於電壓臨限値，衰減器將被不被”切入" 。可以更多之衰減器提供一個以上之增益控制步驟。 圖1所述之本發明之具體實例，自動增益控制之提供係 -10- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS〉Aem ( 210'〆297公羡） I. m n m m n n m - - ϋ I n _ 丁 (請先閲讀背命之注意事項再填寫本頁) 鲤濟部中夬榡準局員工消費合作杜印製 A7 ------- --B7 五、發明説明（8 ) 疋全包括在里外單元内。圖2A&2B所述之本發明之具體 實例中，部分增盈控制電路係包含在室外單元，一部分 則含於室内單元内。特別是增益控制級保留在室外單元之 降頻器内，但增益控制信號產生器則包含在室内單元並耦 合至室外單元之降頻器。 圖2説明圖2A及2B之適當校正。圖2A及2B共同説明本 發明之具體實例，其中之自動增益控制裝置部分併入圖2 A 所π之1外單元200及圖2B所示之室内單元2〇2。圖2入説 明之室外單元與圖！相似，以下僅討論不同之處。 圖2 B中之室内單元2〇2包括一調諧器，其包括第一濾波 器204，RF放大器206，第二RF滤波器208，及一轉換級 2〇9，孩級含混波器2 1〇及在鎖相迴路（p l l ) 2 12中之本地 振盪器。自室外單元2〇〇經由一 rf輸入223處之同軸電纜接 收足RF輸出信號經由電容器2〇丨耦合至調諧器2〇3。二個 R F濾波器204及208及RF放大器206將收到之R F信號加以 濾波並放大。岳混波器自PLL 212收:到之本地振盪器信 號之頻率由一微處理器所控制以選擇特別r F信號，此信號 與自室外單元200收到之R F信號之”段"之理想頻道對應。 室内單元202亦包括一 IF放大器214，第一 IF濾波器216 及第二IF放大器218。由混波器210產生之IF信號被放大及 濾波，再由IF放大器2 14，I F ii波器2 16及I F放大器2 18所 放大。由IF放大器214，IF濾波器216及IFi大器218所處 理之I F信號可稱爲”第二I F信號，，，因爲室外單元200之RF 輸出信號可稱爲”第一IF信號"。第二IF信號之頻率範圍爲 —— ______-11" 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先間讀背面之注意事項再填寫本1)
472439 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（9 ) 44 MHz。 已處理之”第二IF信號”被耦合至一信號處理部分220， 其將數位電視資訊予以解調、解碼及去壓縮以產生代表視 頻及晋'頻資訊之數位信號。信號處理部分220亦將數位信 號轉換爲適於顯示電視畫面之對應類比信號及產生一對應 之可聽之響應。 - €源供應單元232產生供應電壓至室内單元202之不同部 分。此外，電源供應232產生一供應電壓至室外單元200之 LNB轉換器。如圖2B所示’ LNB供應電壓經由同軸電纜 222之.中央導體耦合至室外渾元2〇〇之lnb轉換器，同軸電 纜係連接至LNB轉換器200之RF輸出口 126及室内單元202 之輸入口 223之間。電容器2〇1阻止LNB供應電壓耦合至調 έ皆器203之輸入’電感器226阻止RF輸入信號被賴合至電源 供應232。 信號處理部分220之增益控制信號產生器22 1響應解調之 信號之強度而產生一每益控制信號。特:別是信號處理部分 220之解調變器部分產生與數位编碼之電視資訊對應之脈 衝信號。增益控制信號產生器221產生一代表脈衝信號強 度之信號。此強度代表信號與一臨限値比較，再產生二增 益控制信號、其強度在臨限値已超過時與脈衝信號之強度 有關。此一程序可在類比或數彳i方式發生。或者，此室外 單元增益控制信號可響應第二IF信號之強度而產生。此外 ，室外單元200之LN B轉換器之增益控制信號產生器可分 享用來產生增益控制信號以供室内單元202之RF放大器 _-12- _____ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .ml -»1 1 1 I. - - - -丨知衣·
*1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 472439 A7 B7 五 、發明説明（1〇 204疋信號處理部分220之部分，如圖2B所示。 増益控制信號可響應在信號處理器22〇内之數位作 碼器產生之誤差而獲得。特別是解碼器内包括誤差更正'、 提供，諸如根據知名之Reed_s〇1〇m〇n算法之前向誤差改正 (FEC)部分。增益控制信號產生器221可監視由解碼琴之 分偵出之位元誤差率，及騎整增益控制信號以：變 .頁奋（轉換增益以降低誤差率。例如，當誤差率變 可接受時’增益控制信號可以加以改變以增加咖轉換器 200内之RF放大器106之增益一預定量。如誤差率有所改進 ，RF放大器1G6之增益再度增加―預定量。此—步驟加以 重覆直到誤差率不再改進。相反地個或隨后之辦 盈增加’位元率變壞’ RF放大器1Q6之增益將持續降低^ 到誤差率穩定爲止。 f 經濟'邓中央標準局員工消費合作社印製 由增益控制信號產生器221產生之室外增益控制信號轉 。土 一增姐控制信號編碼器224 ^增益控制信號編碼器 知增扭控制信號編碼亙蔣加碼之信號耦:合至載負加碼信號 至罜外單元200之輸送路徑。其優點爲輸送路徑爲連接在 室内單元202及室外單元200間之同軸電纜222之中央導體 。，例如，控制信號加碼器224可將增益控制信號轉換成相 當低之頻率音調、如音頻音調、其頻率與增益控制信號之 強度有關。一電壓控制之振盪譆可用作此一目的。室外單 元200之増扭板制仏號可用加碼技術予以編碼，如脈衝寬 調變及波幅調變等技術。編碼后增益控制信號經由一低通 濾波器含一電感器226 (該226亦用來隔絕R F輸入信號進入 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2丨〇父297公潑） 472439 A7 ____ B7 五、發明説明（11 ) 电源供應2〇2)而轉合至同轴電瘦222之中央導體。 如圖2A所不，在室外單元200中，解碼器23〇經由電感器 1之8及電谷器129耦合至同軸電纜之中央導電以解碼該已編 碼之增益控制信號。在音調信號具有根據增益控制之強度— 作頻率調變之情形下，解碼器230可包含一頻率鑑別器二 解碼器2_?0之輸出爲一 D C電壓與增益控制信號對應，該増 益控制信號由室内單元202所產生。解碼之增益控制信二 加至如室外單元200之RF放大器106之増益控制級。如圖五 所述者，增益可控制級可包含一增益控制放大器，如砷化 鎵FET，MOSFET或雙極憨晶體放大器或—可控制衰減器 〇 LNB轉換器200之增益控制信號並不必要予以編碼。拷 益控制信號可加至中央導體而不编碼，如中央導體不用^ 供應電源至室外單元則不需.編碼。此外，視lnb轉換器 200之電源供應雜晋特性而定，增益控制信號可以加在 LNB電源供應電壓以輛'參其位準。如應電壓之增兴 控制信號調變保持在相當低之位準，LNB轉換器2〇〇f = 調節器130產生之供應電壓將不會響應增益控制信號而= 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1^1. 1 ίί- nn m^l —^n n . \^广 n I- n 1 n^— 一eJ (請先陴讀背面之注意事項再填寫本頁) 變。但增益控制信號調變可由解碼器所偵出，並轉變成増 益控制信號供可控制增益級之用。 9 不經由同軸電纜222將增益控制信號自室内單元2〇2耦人 至LNB轉換器200,另外之路徑，如包含扭曲對之導體: 可使用。 ’' 由於提供降頻器安排之自動增益控制可達成下列之優點 本^^度適用中國@家標準（CNS ) A4規格（21〇χ-297公廣了 472439 A7 _______B7 五、發明説明ΐ12 ) 如上所述： RF輸出信號之波幅可保持在—恆定位準，儘管由天線供 應之R F輸入信號波幅中之波幅變化甚大。 - 信號雜波性能比得以改善。 收到之高位準RF信號不會受到降頻器程序而失眞。在數 位接收系統中，由於解碼誤差，使視頻及音頻之喪失降至 最低。 由於知名之微波农減現象，波幅變化可降低。 安裝程序之臨界性可以降低.。 另一，增益控制信號供室外單元之用途爲在架設期間將天 線置於最佳位置。增益控制信號可用來指示架設人信號強 度，不論以電表或音頻音調產生器，其產生音頻響應，該 響應在信號強度改變時改變頻率及波幅。圖1中之具體實 例中在LN B轉換器100内生產之增益控制信號特別有用， 即"is號強度指示器可直接鶴合至室外單元之增益控制信號 產生器146，天線即在該處校正。 ： 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 —I· n n i n n n n I I - I---丁 03 、T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 雖然將本發明之原則併入之不同具體實例及修改已如上 詳述’但精於本技藝人士尚可設計許多具體實例仍能將包 括下列專利申請範圍之本發明原則包含在内。 ____________- 15- 本.錄尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）