專利名稱：調(diào)諧器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)諧器。這樣的調(diào)諧器尤其適合于用在美國(guó)數(shù)字地面(ATSC)應(yīng)用中，但也適用于其它的分布式媒體和調(diào)制方案中。
背景技術(shù)：
ATSC(先進(jìn)電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì))是在美國(guó)使用的數(shù)字地面標(biāo)準(zhǔn)，并被研究用于世界范圍的其它市場(chǎng)。該方案使用多級(jí)VSB(殘留邊帶)調(diào)制的載波并被設(shè)計(jì)成與已有的模擬發(fā)射并行工作，而不會(huì)引起已有的模擬服務(wù)接收質(zhì)量的明顯下降。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，ATSC載波被以比相鄰的模擬頻道低得多的功率發(fā)射。存在著限定ATSC對(duì)模擬和其它ATSC載波的相對(duì)水平的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在該相對(duì)水平之下，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損的接收。所述信息的主要參考由稱作T3/A74的標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)產(chǎn)生。這限定了通常稱作D/U[理想的對(duì)干擾的(desired to undesired)]比的相對(duì)水平，在該相對(duì)水平之下接收機(jī)必須起到將所有頻道的不需要的模擬和數(shù)字干擾補(bǔ)償?shù)剿璧臄?shù)字載波的功能。
目前用于ATSC的接收機(jī)原理上采用單變頻結(jié)構(gòu)調(diào)諧器形成RF(射頻)和數(shù)字域之間的界面。這種單變頻調(diào)諧器結(jié)構(gòu)的一個(gè)已知例子如附圖中的圖1所示。
為了接收50至860MHz的典型廣播頻譜，輸入的頻譜被分成如圖1所示的三個(gè)子頻帶，其中所示的子頻帶頻率僅是示例性的。子頻帶由基本上相同構(gòu)造和功能的各個(gè)調(diào)諧器A1、B1和C1處理。在附圖的圖2中說(shuō)明一個(gè)這樣的調(diào)諧器。
該調(diào)諧器具有連接到第一可調(diào)帶通濾波器2的RF輸入1。濾波器2是單元濾波器，即包含單個(gè)的電感器/電容器諧振網(wǎng)絡(luò)，其中心頻率被設(shè)置成跟蹤所需的接收頻道的頻率。這樣，濾波器2從所接收的全頻譜中“選擇”所需的頻道，并提供對(duì)不需要頻道的第一次衰減。因而，濾波器2提供了防止在緊隨其后的級(jí)中產(chǎn)生互調(diào)的保護(hù)，并提供了對(duì)鏡像頻道(image channel)的第一次衰減。在調(diào)諧器使用高邊混頻(high-side mixing)的情形中，鏡像頻道位于所需頻道之上輸出中頻(IF)的兩倍處。除非鏡像頻道被有效衰減，否則在變頻之后它將直接位于所需的頻道，從而鏡像頻道尤其引起問(wèn)題。
第一可調(diào)濾波器2的輸出被耦接到LNA/AGC(低噪聲放大器/自動(dòng)增益控制)級(jí)3。該級(jí)3提供了與低NF(噪聲指數(shù))和高信號(hào)處理能力相關(guān)的第一系統(tǒng)可變?cè)鲆妗Ｔ摷?jí)3的輸出被耦接到第二可調(diào)濾波器4。該濾波器4是二元濾波器，即包含兩個(gè)通常設(shè)置成雙調(diào)諧松散耦合結(jié)構(gòu)的諧振網(wǎng)絡(luò)，其中心頻率被再次設(shè)置成跟蹤所需頻道頻率。濾波器4還提供對(duì)包括鏡像頻道的不需要的頻道的更高Q衰減。濾波器2和4常常被稱作“鏡像濾波器”。由第一和第二濾波器2和4提供的衰減水平是調(diào)諧器性能的關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)樗薅苏{(diào)諧器的選擇性并因而限定了在不需要的頻道存在時(shí)的性能。
第二可調(diào)濾波器4的輸出被耦接到混頻器5，該混頻器將來(lái)自濾波器4的輸出信號(hào)與由本振9提供的本振信號(hào)混合，該本振由鎖相環(huán)(PLL)合成器10控制?；祛l器5的輸出被耦接到修平濾波器6并且之后被耦接到輸出放大器7，該輸出放大器提供了進(jìn)一步的增益以及輸出阻抗匹配。要求修平濾波器降低提供給放大器7的合成功率，以防止該級(jí)中的過(guò)載失真效應(yīng)。然后所需的頻道被提供給調(diào)諧器輸出8。
修平濾波器6用于通過(guò)所需的頻道，并通過(guò)對(duì)所有不需要的頻道的衰減而降低提供給后級(jí)的能量。所述濾波器通常具有帶寬或“通帶”基本上等于所需頻道寬度、對(duì)于所需頻道的調(diào)制特性帶內(nèi)波動(dòng)特性足夠低的帶通特性。在通帶外部，濾波器6具有從通帶中心頻率隨頻率變化基本上單調(diào)增加的衰減。在已知的配置中，濾波器6被實(shí)施為“片上”的有源RC濾波器，即在形成調(diào)諧器的一部分或全部的單片集成電路中。
本振(LO)9由PLL合成器10控制，該合成器將本振的頻率鎖定到參考源(未示出)。該合成器10借助于形成反饋環(huán)路的一部分的控制線11而設(shè)定所需的頻率。PLL合成器的功能是公知的且記載在文件中，因此不作進(jìn)一步的描述。
在這種已知結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用中，各個(gè)調(diào)諧器A1、B1和C1的混頻器5、IF放大器7和本振9以及共用的PLL合成器10被設(shè)置在共有的集成電路中。對(duì)于各個(gè)調(diào)諧器A1、B1和C1獨(dú)立形成濾波器2、4和級(jí)3。
跟蹤濾波器2、4和本振9都采用由變?nèi)荻O管和空氣線圈形成的相似諧振網(wǎng)絡(luò)，使得它們的諧振頻率基本上跟蹤在所需的工作頻率范圍上，本振網(wǎng)絡(luò)和濾波器網(wǎng)絡(luò)之間的頻率偏差等于輸出的中頻?！翱諝饩€圈”是由多個(gè)卷繞的線圈形成的電感元件。在制造中，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)空氣線圈，濾波器2、4和本振9之間的跟蹤調(diào)整被調(diào)節(jié)成所需工作頻率范圍之間的最佳性能折中。這典型地包括將線圈移動(dòng)至更靠近或更遠(yuǎn)離，從而調(diào)節(jié)其電感，因而調(diào)節(jié)多個(gè)頻率點(diǎn)處的特征響應(yīng)。
借助于這些技術(shù)，有可能在混頻器5之前提供能夠?qū)崿F(xiàn)3到6個(gè)頻道之間的跟蹤帶寬和典型為55dB的鏡像抵消(image cancellation)的RF濾波。對(duì)于ATSC，鏡像響應(yīng)尤其重要，因?yàn)樗璧男阅苁窃诖嬖诜缺人桀l道高50dB的鏡像頻道時(shí)實(shí)現(xiàn)理想的工作。
在ATSC傳輸中的鏡像頻道可以是其它的ATSC頻道，由于其編碼特性而表現(xiàn)為類似噪聲的信號(hào)。因此，鏡像頻道在所需的頻道上具有與噪聲源相同的效果，因此降低所需頻道的C/N(載波對(duì)噪聲)比。文件中記載了典型的ATSC解調(diào)器要求大約15dB的C/N比以傳送QEF[準(zhǔn)無(wú)錯(cuò)(quasi error free)]接收。因此鏡像頻道必須被衰減50+15dB的最小值，從而要求至少65dB的鏡像抵消，以符合公布的標(biāo)準(zhǔn)要求。
這突出了上述結(jié)構(gòu)的困難，因?yàn)樵谡麄€(gè)工作頻率范圍內(nèi)提供大于55dB的鏡像抵消極其具有挑戰(zhàn)性。這是因?yàn)楦櫈V波器2、4基本上受其Q因子以及與在寬頻率范圍內(nèi)調(diào)諧有關(guān)的折中的限制。在各個(gè)濾波器之間實(shí)現(xiàn)充分的物理隔離也是困難的，這導(dǎo)致各個(gè)濾波器之間的直接漏電。存在著與濾波器帶寬相關(guān)的進(jìn)一步的困難，因?yàn)橄噜彽念l道也通過(guò)，這些頻道可以具有比所需頻道高超過(guò)40dB的水平。這可能導(dǎo)致主要在混頻器5中的過(guò)載，因?yàn)槟抢锿ǔ４嬖谥c級(jí)3相關(guān)的高增益。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種單變頻調(diào)諧器，包括含第一和第二混頻器的鏡頻抑制下變頻器(downconverter)，設(shè)置在下變頻器之前用于提供鏡頻衰減的至少一個(gè)跟蹤射頻濾波器，以及分別用于對(duì)第一和第二混頻器的輸出信號(hào)濾波的第一和第二電感-電容修平濾波器。
修平濾波器可以是可對(duì)準(zhǔn)的。
下變頻器可以被形成在單個(gè)芯片中，修平濾波器可以被形成在該芯片外。
修平濾波器可以被設(shè)置成提供90°的相對(duì)相移。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種單變頻調(diào)諧器，包括鏡頻抑制下變頻器和至少一個(gè)設(shè)置在下變頻器之前用于提供鏡頻抑制的跟蹤射頻濾波器，該下變頻器包括第一和第二混頻器，用于分別對(duì)第一和第二混頻器的輸出信號(hào)濾波的第一和第二修平濾波器，以及用于形成第一和第二修平濾波器的輸出信號(hào)的線性組合的混合器(combiner)。
第一和第二修平濾波器可以是電感/電容濾波器。
第一和第二濾波器可以是無(wú)源濾波器。
下變頻器可以包括設(shè)置成向第一和第二混頻器提供正交變換信號(hào)的正交變換信號(hào)發(fā)生器(quadrature commutating signalgenerator)。
修平濾波器可以被設(shè)置成在其輸出信號(hào)之間提供90°的相對(duì)相移?；旌掀骺梢园臃ㄆ鳌?br> 混合器可以被設(shè)置成在其輸入信號(hào)之間提供90°的相對(duì)相移。
修平濾波器可以是可對(duì)準(zhǔn)的。
第一和第二混頻器以及混合器可以被形成在單個(gè)芯片中，第一和第二濾波器可以被形成在該芯片外。
該至少一個(gè)跟蹤濾波器可以包括三個(gè)跟蹤電感/電容濾波器部分。
所述或各個(gè)跟蹤濾波器可包括帶通濾波器。
因此，可以提供一種結(jié)構(gòu)，從而至少可以減少或克服已有結(jié)構(gòu)的一些問(wèn)題，因此提供了能夠在整個(gè)所需工作包絡(luò)(operating envelope)上工作的單變頻結(jié)構(gòu)。


參照附圖通過(guò)示例的方法將進(jìn)一步地描述本發(fā)明，其中圖1是已知類型的調(diào)諧器結(jié)構(gòu)的示意性框圖；圖2是已知的調(diào)諧器的電路框圖；圖3是構(gòu)成本發(fā)明的一種實(shí)施方式的調(diào)諧器的電路框圖；以及圖4是說(shuō)明鏡頻抑制混頻器的工作圖。
相似的參考數(shù)字表示各附圖之間的相似部分。
具體實(shí)施例方式
圖3示出的調(diào)諧器的級(jí)1至4、7、9和10執(zhí)行與圖2示出的調(diào)諧器的相應(yīng)各級(jí)相同的作用，因此將不再詳細(xì)描述。因而，例如濾波器2和4對(duì)包括鏡頻的不需要的頻道提供了類似水平的衰減。
圖3示出的調(diào)諧器的第二跟蹤濾波器4的輸出被連接到兩個(gè)“并行”工作的混頻器5a和5b。混頻器5a和5b的變換信號(hào)被設(shè)置成在二者之間具有90度相移，并在PLL合成器10的控制下由本振9提供的正交相移發(fā)生器12來(lái)提供該變換信號(hào)。然而，對(duì)于從本振產(chǎn)生正交信號(hào)，其它的配置是公知的并被記載在文件中，這些配置也可以包含本振與正交相移網(wǎng)絡(luò)的組合?？梢允褂萌魏魏线m的配置。
混頻器5a、5b產(chǎn)生中頻輸出，該中頻輸出將相同的正交相移關(guān)系共享成變換信號(hào)。然后混頻器5a和5b的輸出被直接耦接到各自的中間級(jí)修平濾波器6a和6b。濾波器6a和6b降低了提供給下級(jí)的合成功率，此外，被設(shè)置成在它們通過(guò)的信號(hào)之間提供90度相移。為了實(shí)現(xiàn)所需的精度，濾波器6a和6b可以要求對(duì)中心通帶匹配和相移發(fā)生精度都進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
混頻器6a和6b的輸出被耦接到輸出放大器7的求和輸入A和B，輸出放大器的輸出被連接到調(diào)諧器輸出8。在輸入A和B處的信號(hào)被內(nèi)部相加以提供對(duì)鏡像頻道的衰減。
如前面已經(jīng)描述的那樣，圖3的調(diào)諧器要求制造對(duì)準(zhǔn)(productionalignment)，使得跟蹤濾波器2、4和本振9在由共同的控制線11控制時(shí)在工作頻率范圍內(nèi)保持合適的頻率關(guān)系。此外，修平濾波器6a和6b也可以要求在制造期間或隨后進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
濾波器6a和6b被形成在芯片外作為L(zhǎng)C(電感/電容)濾波器，并提供如前面已經(jīng)描述但是改善性能的所需修平特性。在芯片外提供這些濾波器以及使用LC濾波器通過(guò)如下方式減少了芯片中和調(diào)諧器中的功率耗散采用無(wú)源濾波替代有源濾波；避免RC濾波的電阻分量的功率耗散；并提供改善的濾波質(zhì)量，使得后級(jí)接收更少的不需要的頻道能量，并能在實(shí)現(xiàn)可接受的互調(diào)性能的同時(shí)以低功耗運(yùn)行。
因此，可以在跟蹤濾波之后的級(jí)中提供進(jìn)一步的鏡像抵消，這樣可以提供所需水平的鏡頻抑制，以實(shí)現(xiàn)特定的鏡像頻道D/U比性能。該技術(shù)具有使鏡頻抑制能夠以很小的額外功率和電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。這至少部分是通過(guò)將修平濾波器直接耦接到混頻器5a和5b以及任何其它的有源電路之前而實(shí)現(xiàn)的。這樣，對(duì)后續(xù)級(jí)的信號(hào)處理要求被大大降低，使得所需的功率耗散變得與集成電路技術(shù)和調(diào)諧器制造者的期望相容。
不采用本技術(shù)則功率是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)?)假定沒(méi)有應(yīng)用濾波器，則混頻將產(chǎn)生上和下邊帶，使得對(duì)“混頻后”的級(jí)的信號(hào)處理要求加倍；2)混頻器將同樣輸出所需頻道之上和之下的相鄰頻道，與所需頻道相比，相鄰頻道具有高D/U比，并因此要求更大的信號(hào)處理和功耗，從而限制互調(diào)分量的產(chǎn)生。
本技術(shù)克服了該問(wèn)題，因?yàn)橥ㄟ^(guò)在混頻器5a、5b之后應(yīng)用修平濾波器6a、6b，基本上減少了上邊帶和相鄰的頻道功率。
在可替換的實(shí)施方式中，濾波器6a和6b可以僅被設(shè)置成提供修平特性，輸出放大器7被設(shè)置成在其輸入A和B之間提供90度的相移。
混頻器5a、5b以及正交變換信號(hào)、通過(guò)濾波路徑的90度相對(duì)相移、以及放大器7的求和一起形成在圖4中說(shuō)明其操作的鏡頻抑制混頻器。這種鏡頻抑制混頻器的原理是將輸入信號(hào)與正弦(Sine)和余弦(Cosine)變換信號(hào)混合，使得在變頻后一個(gè)邊帶具有正的正弦，另一個(gè)具有負(fù)的正弦(以20示出)，從而二者具有相同方向的余弦(以21示出)。該正弦或余弦信號(hào)然后被相移另一個(gè)90度(以22示出)，并且，由于在兩個(gè)邊帶之間引入的180度相移，一個(gè)將與余弦同相，而另一個(gè)反相(以23說(shuō)明)，因而抵消了一個(gè)邊帶，同時(shí)肯定地增加了另一個(gè)。通過(guò)該過(guò)程，一個(gè)邊帶將被向下變換，另一個(gè)將被抵消。
權(quán)利要求
1.一種單變頻調(diào)諧器，包括含提供輸出信號(hào)的第一和第二混頻器的鏡頻抑制下變頻器，設(shè)置在下變頻器之前用于提供鏡頻衰減的至少一個(gè)跟蹤射頻濾波器，以及分別用于對(duì)所述第一和第二混頻器的輸出所述信號(hào)濾波的第一和第二電感-電容修平濾波器。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中所述修平濾波器是可對(duì)準(zhǔn)的。
3.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，包括其中形成所述下變頻器的芯片，所述修平濾波器被形成在該芯片外。
4.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中所述修平濾波器被設(shè)置成提供90度的相對(duì)相移。
5.一種單變頻調(diào)諧器，包括鏡頻抑制下變頻器和至少一個(gè)設(shè)置在所述下變頻器之前、用于提供鏡頻抑制的跟蹤射頻濾波器，所述下變頻器包括用于形成輸出信號(hào)的第一和第二混頻器，用于分別對(duì)所述第一和第二混頻器的所述輸出信號(hào)濾波的第一和第二修平濾波器，以形成濾波后的信號(hào)，以及用于形成所述濾波后的信號(hào)的線性組合的混合器。
6.如權(quán)利要求5所述的調(diào)諧器，其中所述第一和第二修平濾波器是電感/電容濾波器。
7.如權(quán)利要求5所述的調(diào)諧器，其中所述第一和第二濾波器是無(wú)源濾波器。
8.如權(quán)利要求5所述的調(diào)諧器，其中所述下變頻器包括設(shè)置成向所述第一和第二混頻器提供正交變換信號(hào)的正交變換信號(hào)發(fā)生器。
9.如權(quán)利要求5所述的調(diào)諧器，其中所述修平濾波器被設(shè)置成在所述濾波后的信號(hào)之間提供90度的相對(duì)相移。
10.如權(quán)利要求9所述的調(diào)諧器，其中所述混合器包括加法器。
11.如權(quán)利要求5所述的調(diào)諧器，其中所述混合器被設(shè)置成在其輸入信號(hào)之間提供90度的相對(duì)相移。
12.如權(quán)利要求5所述的調(diào)諧器，其中所述修平濾波器是可對(duì)準(zhǔn)的。
13.如權(quán)利要求5所述的調(diào)諧器，包括其中形成所述第一和第二混頻器以及所述混合器的芯片，所述第一和第二濾波器被形成在該芯片外。
14.如權(quán)利要求5所述的調(diào)諧器，其中所述至少一個(gè)跟蹤濾波器包括三個(gè)跟蹤電感/電容濾波器部分。
15.如權(quán)利要求5所述的調(diào)諧器，其中所述至少一個(gè)跟蹤濾波器包括帶通濾波器。
全文摘要
一種單變頻調(diào)諧器，包括鏡頻抑制下變頻器以及在該下變頻器之前、用于提供鏡頻抑制的多個(gè)跟蹤RF帶通濾波器。該下變頻器包括將來(lái)自濾波器的信號(hào)與來(lái)自變換信號(hào)發(fā)生器的正交變換信號(hào)相混合的第一和第二混頻器。該混頻器輸出被第一和第二修平濾波器濾波，并且濾波后的信號(hào)在加法放大器中求和。修平濾波器可以是芯片外的電感/電容濾波器。
文檔編號(hào)H04N5/50GK1731840SQ20051008972
公開(kāi)日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
發(fā)明者戴維·索耶, 尼古拉斯·P·考利 申請(qǐng)人:贊林克半導(dǎo)體有限公司