TWI610566B - 電視影音訊號處理電路及相關的電視訊號處理方法 - Google Patents

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Abstract

一電視訊號處理電路包含有影音訊號產生電路、中頻混波器、第一濾波器、射頻混波器、第二濾波器以及數位類比轉換器，其中影音訊號產生電路用以產生一數位影音訊號；中頻混波器用以將該數位影音訊號轉換為一中頻影音訊號； 第一濾波器用以對該中頻影音訊號進行濾波以產生一濾波後中頻影音訊號；射頻混波器用以將該濾波後中頻影音訊號轉換為一射頻影音訊號；第二濾波器用以對該射頻影音訊號進行濾波操作以產生一濾波後射頻影音訊號；以及數位類比轉換器用以將該濾波後射頻影音訊號轉換為一類比影音訊號並傳送至一天線。

Description

電視影音訊號處理電路及相關的電視訊號處理方法
本發明係有關於訊號處理，尤指一種應用於電視機上盒的電視訊號處理電路以及相關的電視訊號處理方法。
隨著數位電視開播，一般家庭對電視機上盒的需求也隨之增加，然而，由於部分的老舊電視並不具備AV端子以連接電視機上盒，因此電視機上盒需要另外設計一組電路來將影音訊號透過天線發送至這些老舊電視中。然而，習知係先將數位影音訊號轉換為類比訊號進行處理後進行傳送，因此需要較複雜的電路設計，例如說可能需要設置表面聲波濾波器(SAW filter)以過濾類比射頻訊號，因而導致了製造複雜度及成本的提升。
因此，本發明的目的之一在於提供一種設置於電視機上盒的電視訊號處理電路，其主要的訊號處理單元及濾波器都是使用數位電路來實作，且其中的濾波器具有較為簡單的設計架構，以解決先前技術中的問題。
在本發明的一個實施例中，揭露了一應用於一機上盒的電視訊號處理電路，其中該訊號處理電路包含有一影音訊號產生電路、一中頻混波器、 一第一濾波器、一射頻混波器、一第二濾波器以及一數位類比轉換器。該影音訊號產生電路用以產生一數位影音訊號；該中頻混波器依據該數位影音訊號產生一中頻影音訊號；該第一濾波器用以對該中頻影音訊號進行濾波以產生一濾波後中頻影音訊號；該射頻混波器依據該濾波後中頻影音訊號產生一射頻影音訊號；該第二濾波器用以對該射頻影音訊號進行濾波操作以產生一濾波後射頻影音訊號；以及該數位類比轉換器，用以將該濾波後射頻影音訊號轉換為一類比影音訊號並傳送至一天線。
在本發明的另一個實施例中，揭露了一種電視訊號處理方法，其包含了以下步驟：產生一數位影音訊號；依據該數位影音訊號產生一中頻影音訊號；對該中頻影音訊號進行濾波以產生一濾波後中頻影音訊號；依據該濾波後中頻影音訊號產生一射頻影音訊號；對該射頻影音訊號進行濾波操作以產生一濾波後射頻影音訊號；以及將該濾波後射頻影音訊號轉換為一類比影音訊號並傳送至一天線。
請參考第1圖，其為根據本發明一實施例之電視訊號處理電路100的方塊圖。如第1圖所示，電視訊號處理電路100包含了一影音訊號產生電路110、一中頻混波器120、一殘邊帶濾波器130、一射頻混波器140、一帶通濾波器150、一三角積分調變電路160以及一數位類比轉換器170。在本實施例中，電視訊號處理電路100係為一單一晶片，且設置在一電視機上盒(set-top box)中。此外，電視訊號處理電路100係透過電視機上盒的天線以產生多個具有特定頻率的電視頻道訊號至一外部的電視中，其中多個具有特定頻率的電視頻道訊號可以是美國國家電視系統委員會（National Television System Committee，NTSC）所制定的第三個及第四個頻道(其頻率分別是61.25MHz及67.25MHz)，或是逐行倒相(PAL)制式中的所制定的第三個及第五個頻道(其頻率分別是55.25MHz及63.25MHz)。
在電視訊號處理電路100的操作中，首先，影音訊號產生電路110接收數位影像訊號以及數位音頻訊號，以產生一數位影音訊號Vin，其頻譜可參考第2圖所示。由於即便將收到的電視數位訊號轉換為類比訊號，電視仍可能無法解碼其內容，因此需要由電視機上盒先將收到的電視數位訊號解碼出影像訊號與音頻訊號，再將其以符合NTSC規範或PAL規範的格式將影像訊號與音頻訊號重新編碼為數位影音訊號Vin。接著，中頻混波器120使用一本地震盪訊號LO1來將數位影音訊號Vin轉換為一中頻影音訊號V IF，且殘邊帶濾波器130對中頻影音訊號V IF進行濾波以產生一濾波後中頻影音訊號V IF’，其中第3圖繪示了中頻影音訊號V IF的頻譜圖，第3圖虛線框的部分則是殘邊帶濾波器130所允許通過的頻率，且在本實施例中中頻影音訊號V IF的中心頻率為18.25MHz與-18.25MHz。請參考第2圖，由於輸入訊號左右不對稱，若需要將框選處的基頻訊號濾出，則必須使用到複數(complex)濾波器；而第3圖中，訊號調整至中頻後，由於訊號左右對稱，則可透過實數濾波器來進行殘邊帶濾波，因此降低了濾波器的複雜度及製作成本。接著，射頻混波器140使用一本地震盪訊號LO2來將濾波後中頻影音訊號V IF’轉換為一射頻影音訊號V RF，且帶通濾波器150對射頻影音訊號V RF進行濾波操作以產生一濾波後射頻影音訊號V RF’，其中第4圖繪示了射頻影音訊號V RF的頻譜圖，第4圖虛線框的部分則是帶通濾波器150所允許通過的頻率，且在本實施例中射頻影音訊號V RF的中心頻率為61.25MHz與-61.25MHz。接著，三角積分調變電路160將濾波後射頻影音訊號V RF’進行雜訊移頻處理之後產生一處理後訊號V RF’’，再傳送至數位類比轉換器170中轉換為一類比影音訊號Vout，而此類比影音訊號Vout透過天線發送至一電視中。其中，射頻影音訊號V RF的中心頻率為61.25MHz正是美國國家電視系統委員會（NTSC）所制定的第三個頻道的頻率。
此外，上述第3圖所示的頻率18.25MHz以及第4圖所示的頻率61.25MHz僅為一範例說明，而並非是本發明的限制。在其他實施例中，第3圖所示中頻頻率可以根據設計者的規畫而有不同的頻率，且第4圖所示的頻率也可以是其他電視規範中對應到特定頻道的頻率，例如美國國家電視系統委員會（NTSC）所制定的第四個頻道的頻率67.25MHz，或是逐行倒相(PAL)制式中的所制定的第三個及第五個頻道的頻率55.25MHz及63.25MHz。
在第1圖所示的電視訊號處理電路100中，大部分的訊號處理單元以及所有的濾波電路都是以數位電路來實作，且整合在一個單一晶片中，因此可以大幅簡化電路架構並節省製作成本。此外透過將訊號調整至中頻以進行殘邊帶濾波，則可使電視訊號處理電路100中皆使用具有較簡單架構的實數濾波器，而非表面聲波濾波器或是複數濾波器，進而降低設計及製造的成本。
請參考第5圖，其為根據本發明另一實施例之電視訊號處理電路500的方塊圖。如第5圖所示，電視訊號處理電路500包含了一影音訊號產生電路510、一中頻混波器520、一殘邊帶濾波器530、一內插電路534、一串並轉換(serial to parallel)器536、多個射頻混波器540_1~540_4、多個帶通濾波器550_1~550_4、多個三角積分調變電路560_1~560_4、一數位類比轉換器570以及一並串轉換(parallel to serial)器580。在本實施例中，電視訊號處理電路500係為一單一晶片，且設置在一電視機上盒中。此外，電視訊號處理電路500係透過電視機上盒的天線以產生多個具有特定頻率的電視頻道訊號至一外部的電視中，其中多個具有特定頻率的電視頻道訊號可以是美國國家電視系統委員會（NTSC）所制定的第三個及第四個頻道(其頻率分別是61.25MHz及67.25MHz)，或是逐行倒相(PAL)制式中的所制定的第三個及第五個頻道(其頻率分別是55.25MHz及63.25MHz)。
在電視訊號處理電路500的操作中，首先，影音訊號產生電路510接收數位影像訊號以及數位音頻訊號，以產生一數位影音訊號，其頻譜可參考第2圖所示。接著，中頻混波器520使用一本地震盪訊號LO1來將數位影音訊號轉換為一中頻影音訊號，且殘邊帶濾波器530對中頻影音訊號進行濾波以產生一濾波後中頻影音訊號，其中中頻影音訊號的頻譜圖以及殘邊帶濾波器530所允許通過的頻率可參考第3圖。接著，內插電路534對濾波後中頻影音訊號取樣後進行內插操作，以產生多個濾波後中頻影音訊號至串並轉換器536中，透過內插電路增加取樣數量，可以提高過採樣率從而降低後續訊號被帶內量化噪音干擾的可能並提高訊號正確率；接著，串並轉換器536將經過內插處理的多個濾波後中頻影音訊號傳送到多個射頻混波器540_1~540_4中，且每一個射頻混波器540_1~540_4分別使用一本地震盪訊號LO2來將所接收到的升頻後訊號轉換為一射頻影音訊號，且帶通濾波器550_1~550_4分別對射頻混波器540_1~540_4所輸出的射頻影音訊號進行濾波操作以產生濾波後射頻影音訊號，其中射頻影音訊號的頻譜圖以及帶通濾波器550_1~550_4所允許通過的頻率可以如第4圖所示。在本實施例中，共有4個射頻混波器平行進行信號處理，因此串並轉換器536每次將四個經過內插處理的多個濾波後中頻影音訊號分別傳送到射頻混波器540_1~540_4中，然實作上不在此限，相關領域技術人員可依據需求透過更少或更多的射頻混波器進行訊號的平行處理。接著，三角積分調變電路560_1~560_4分別將濾波後射頻影音訊號進行雜訊移頻處理以產生處理後訊號，再經過並串轉換器580處理後傳送至數位類比轉換器570中轉換為一類比影音訊號Vout，而此類比影音訊號Vout即可透過天線發送至一電視中。並串轉換器580係對應於串並轉換器536，在本實施例中，並串轉換器580係耦接於三角積分調變電路560_1~560_4與數位類比轉換器570間，然而實作上亦可依據需求耦接於帶通濾波器550與三角積分調變電路560_1~560_4之間、或者數位類比轉換器570之後，而對應的帶通濾波器的數量及三角積分調變電路的數量，相關領域技術人員應可自行據以調整。
第5圖所示的電視訊號處理電路500的操作概念類似於第1圖所示的電視訊號處理電路100，而電視訊號處理電路500採用多個射頻混波器、帶通濾波器、三角積分調變電路的目的是為了平行運算，以降低訊號處理電路500對於操作速度的要求。
在第5圖所示的電視訊號處理電路500中，大部分的訊號處理單元以及所有的濾波電路都是以數位電路來實作，且整合在一個單一晶片中。因此可以大幅簡化電路架構並節省製作成本。此外透過將訊號調整至中頻以進行殘邊帶濾波，則可使電視訊號處理電路500中皆使用具有較簡單架構的實數濾波器，而非表面聲波濾波器或是複數濾波器，進而降低設計及製造的成本。此外，透過內插電路增加取樣數量，可以提高過採樣率從而降低後續訊號被帶內量化噪音干擾的可能並提高訊號正確率，而利用串並轉換器搭配並串轉換器使訊號平行處理，則可以克服電路處理速度上的限制。
請參考第6圖，其為根據本發明一實施例之一種訊號處理方法的流程圖。參考第1~5圖及以上所揭露的內容，流程如下所述。
步驟600：流程開始。
步驟602：產生一數位影音訊號。
步驟604：將該數位影音訊號轉換為一中頻影音訊號。
步驟606：對該中頻影音訊號進行濾波以產生一濾波後中頻影音訊號。
步驟608：將該濾波後中頻影音訊號轉換為一射頻影音訊號。
步驟610：對該射頻影音訊號進行濾波操作以產生一濾波後射頻影音訊號。
步驟612：將該濾波後射頻影音訊號轉換為一類比影音訊號至一天線。
簡要歸納本發明，在本發明的電視訊號處理電路中，其主要的訊號處理單元及濾波器都是使用數位電路來實作，且其中的濾波器係為實數濾波器，因此，在整體的電路架構中便不需要額外設置成本較高的表面聲波濾波器或是複數濾波器，以確實降低設計和製造的成本。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、500‧‧‧電視訊號處理電路
110、510‧‧‧影音訊號產生電路
120、520‧‧‧中頻混波器
130、530‧‧‧殘邊帶濾波器
140、540_1~540_4‧‧‧射頻混波器
150、550_1~550_4‧‧‧帶通濾波器
160、560_1~560_4‧‧‧三角積分調變電路
170、570‧‧‧數位類比轉換器
534‧‧‧內插電路
536‧‧‧串並轉換器
580‧‧‧並串轉換器
600~612‧‧‧步驟
第1圖為根據本發明一實施例之電視訊號處理電路的方塊圖。 第2圖為數位影音訊號的頻譜圖。 第3圖為中頻影音訊號的頻譜圖以及殘邊帶濾波器所允許通過的頻率的示意圖。 第4圖為射頻影音訊號的頻譜圖以及帶通濾波器所允許通過的頻率的示意圖。 第5圖為根據本發明另一實施例之電視訊號處理電路的方塊圖。 第6圖為根據本發明一實施例之一種電視訊號處理方法的流程圖。
100‧‧‧電視訊號處理電路
110‧‧‧影音訊號產生電路
120‧‧‧中頻混波器
130‧‧‧殘邊帶濾波器
140‧‧‧射頻混波器
150‧‧‧帶通濾波器
160‧‧‧三角積分調變電路
170‧‧‧數位類比轉換器

Claims (18)

  1. 一種電視訊號處理電路，應用於一機上盒，包含有：一影音訊號產生電路，用以產生一數位影音訊號；一中頻混波器，依據該數位影音訊號產生一中頻影音訊號；一第一濾波器，用以對該中頻影音訊號進行濾波以產生一濾波後中頻影音訊號；一射頻混波器，依據該濾波後中頻影音訊號產生一射頻影音訊號；一第二濾波器，用以對該射頻影音訊號進行濾波操作以產生一濾波後射頻影音訊號，其中該濾波後射頻影音訊號的頻率範圍包含了61.25MHz、67.25MHz、55.25MHz與63.25MHz的至少其中之一；以及一數位類比轉換器，用以將該濾波後射頻影音訊號轉換為一類比影音訊號並傳送至一天線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電視訊號處理電路，其中該第一濾波器係為一殘邊帶(Vestigial-Sideband，VSB)濾波器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電視訊號處理電路，其中該第二濾波器係為一帶通濾波器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電視訊號處理電路，其中該濾波後中頻影音訊號為一第一濾波後中頻影音訊號，該訊號處理電路另包含有：一內插電路，依據該第一濾波後中頻影音訊號進行內插以產生一第二濾波後中頻影音訊號，並將該第一與第二該濾波後中頻影音訊號傳送至該射頻混波器。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電視訊號處理電路，其中該射頻混波器為一第一射頻混波器，該訊號處理電路另包含有：一第二射頻混波器；以及一串並轉換器，用以將該第一與第二濾波後中頻影音訊號分別傳送至該第一與該第二射頻混波器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電視訊號處理電路，另包含有：一三角積分調變電路(Sigma-Delta Modulator)，用以將該濾波後射頻影音訊號進行雜訊移頻處理並傳送至該數位類比轉換器。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電視訊號處理電路，其中該訊號處理電路設置於一電視機上盒(set-top box)中。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電視訊號處理電路，其中該第一濾波器為一實數濾波器。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電視訊號處理電路，其中該第二濾波器為一實數濾波器。
  10. 一種電視訊號處理方法，應用於一機上盒，包含有：產生一數位影音訊號；依據該數位影音訊號產生一中頻影音訊號；對該中頻影音訊號進行濾波以產生一濾波後中頻影音訊號； 依據該濾波後中頻影音訊號產生一射頻影音訊號；對該射頻影音訊號進行濾波操作以產生一濾波後射頻影音訊號，其中該濾波後射頻影音訊號的頻率範圍包含了61.25MHz、67.25MHz、55.25MHz與63.25MHz的至少其中之一；以及將該濾波後射頻影音訊號轉換為一類比影音訊號並傳送至一天線。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電視訊號處理方法，該濾波後中頻影音訊號為一第一濾波後中頻影音訊號，該射頻影音訊號為一第一射頻影音訊號，其中該依據該濾波後中頻影音訊號產生該射頻影音訊號之步驟包含：依據該第一濾波後中頻影音訊號進行內插以產生一第二濾波後中頻影音訊號；以及分別將該第一與該第二濾波後中頻影音訊號轉換為該第一射頻影音訊號與一第二射頻影音訊號。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之電視訊號處理方法，其中該將該濾波後射頻影音訊號轉換為該類比影音訊號之步驟包含：將該濾波後射頻影音訊號進行雜訊移頻處理以產生一處理後射頻影音訊號；以及將該處理後射頻影音訊號轉換為該類比影音訊號。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之電視訊號處理方法，其中該訊號處理方法系應用於一電視機上盒(set-top box)中。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之電視訊號處理方法，其中對該中頻影 音訊號進行濾波以產生該濾波後中頻影音訊號的步驟包含有：使用一實數殘邊帶(Vestigial-Sideband，VSB)濾波器來對該中頻影音訊號進行濾波以產生該濾波後中頻影音訊號。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之電視訊號處理方法，其中對該射頻影音訊號進行濾波操作以產生該濾波後射頻影音訊號的步驟包含有：使用一實數帶通濾波器來對該射頻影音訊號進行濾波操作以產生該濾波後射頻影音訊號。
  16. 一種電視訊號處理電路，應用於一機上盒，包含有：一影音訊號產生電路，用以產生一數位影音訊號；一中頻混波器，依據該數位影音訊號產生一中頻影音訊號；一第一濾波器，用以對該中頻影音訊號進行濾波以產生一濾波後中頻影音訊號；一射頻混波器，依據該濾波後中頻影音訊號產生一射頻影音訊號；一第二濾波器，用以對該射頻影音訊號進行濾波操作以產生一濾波後射頻影音訊號；以及一數位類比轉換器，用以將該濾波後射頻影音訊號轉換為一類比影音訊號並傳送至一天線；其中該濾波後中頻影音訊號為一第一濾波後中頻影音訊號，該訊號處理電路另包含有：一內插電路，依據該第一濾波後中頻影音訊號進行內插以產生一第二濾波後中頻影音訊號，並將該第一與第二該濾波後中頻影音訊號傳送至該射頻混波器。
  17. 一種電視訊號處理方法，應用於一機上盒，包含有：產生一數位影音訊號；依據該數位影音訊號產生一中頻影音訊號；對該中頻影音訊號進行濾波以產生一濾波後中頻影音訊號；依據該濾波後中頻影音訊號產生一射頻影音訊號；對該射頻影音訊號進行濾波操作以產生一濾波後射頻影音訊號；以及將該濾波後射頻影音訊號轉換為一類比影音訊號並傳送至一天線；其中該濾波後中頻影音訊號為一第一濾波後中頻影音訊號，該射頻影音訊號為一第一射頻影音訊號，其中該依據該濾波後中頻影音訊號產生該射頻影音訊號之步驟包含：依據該第一濾波後中頻影音訊號進行內插以產生一第二濾波後中頻影音訊號；以及分別將該第一與該第二濾波後中頻影音訊號轉換為該第一射頻影音訊號與一第二射頻影音訊號。
  18. 一種電視訊號處理方法，應用於一機上盒，包含有：產生一數位影音訊號；依據該數位影音訊號產生一中頻影音訊號；對該中頻影音訊號進行濾波以產生一濾波後中頻影音訊號；依據該濾波後中頻影音訊號產生一射頻影音訊號；對該射頻影音訊號進行濾波操作以產生一濾波後射頻影音訊號；以及將該濾波後射頻影音訊號轉換為一類比影音訊號並傳送至一天線；其中該將該濾波後射頻影音訊號轉換為該類比影音訊號之步驟包含： 將該濾波後射頻影音訊號進行雜訊移頻處理以產生一處理後射頻影音訊號；以及將該處理後射頻影音訊號轉換為該類比影音訊號。
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一般知識（如教科書等所載之周知的知識）之參考依據：Simon Haykin於2001年所著之Communication Systems第2.3節第100頁、第2.3節第96頁、第3.12節第221頁、第6.4節第374頁 *
一般知識（如教科書等所載之周知的知識）之參考依據：Simon Haykin於2001年所著之Communication Systems第2.3節第100頁、第2.3節第96頁、第3.12節第221頁、第6.4節第374頁。

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