專利名稱：用于對調頻信號進行解調的鎖相環(huán)型裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種用于對調頻信號進行解調并使用鎖相環(huán)類型的裝置，該裝置包括提供具有其頻率可由一個控制電壓進行控制的輸出信號的一個振蕩器，和具有兩個輸入端的相位比較器，其中一個輸入端用于接收需要進行解調的信號，另一個輸入端用于接收所述振蕩器的輸出信號，所述相位比較器的輸出提供一個信號給向所述振蕩器提供控制信號的濾波裝置，并提供一個用于解調裝置的輸出信號。
這種裝置在文獻FR-A-2556526中已經公開了。該文獻把這種類型電路的原理、優(yōu)缺點與只使用一個濾波器和一個相位比較器的另一種解調器電路進行了比較。
對頻率解調的要求原則上涉及到應使解調信號不存在失真。特別是，由于在聲音副載波之間和/或一個聲音副載波與一個色度信號之間會產生線性誤差，所以，對例如是一個由衛(wèi)星傳送的電視信號的信號進行解調提出了更高的要求。當寄生射線在圖象中產生特殊的擾動莫爾效應時，這種誤差在被解調的視頻頻率的頻譜中顯示出來。這種誤差是可以避免的，在所使用頻率的有用波段中，輸出信號電壓的微商(derivative)相對于輸入信號的頻率的變化不超過±1％。
當將被解調的信號頻率的偏差很大時，獲得這樣一個線性性能是很困難的。如果中心操作頻率的偏差為10％或更大時，由于可控電壓振蕩器的頻率響應不是它的控制電壓的線性函數，所以具有弱失真的解調將很困難。
本發(fā)明的目的是提供一個解調裝置，該裝置在輸入信號頻率變化的相對較寬區(qū)域中具有該信號中心頻率的±10％數量級的改善了的線性。
根據本發(fā)明，所述解調裝置的特征在于所述振蕩器包括由一個電感、一個固定電容和一個通過由耦合到至少一個固定電容器上的電子模塊形成并提供一個與可變電容等效值的可變電容并聯形成的諧振電路，作為提供給所述模塊的控制電壓的函數，所述可變電容等效值具有以用于在固定頻率范圍內補償作為所述可變電容函數的所述振蕩器頻率響應線性偏移為特性的值。
由此，根據本發(fā)明的解調裝置使用一個電子模塊作為可變電容，該可變電容的值相對于施加給這個電子模塊的控制電壓遵守一個精確的規(guī)律。通過在所述控制電壓和可變電容值之間提供一個非線性關系，本發(fā)明可以在至少是由調頻信號掃描的頻率范圍內使得所述振蕩器的頻率響應成為這個控制電壓的線性函數。借助于適當的控制，可以獲得實際上較好的補償以用于產生一個振蕩頻率，該頻率是所述控制電壓的線性函數。在沒有這種較佳補償的情況下，總是可以在所述振蕩器的頻率響應中借助于所述控制去獲得作為其控制電壓函數的一個拐點并將這個拐點放入將被進行解調的所述信號中心頻率的附近。在這個中心頻率周圍變化的有用范圍內可以獲得令人非常滿意的線性補償。
作為可變電容，以與一個或多個固定電容器相耦合為基礎的一個公知電路可以被用于提供一個可變電容等效值，該可變電容具有一個利用適當的控制信號以精確的和可再現的方式變化的值。
根據本發(fā)明的最佳實施例，該裝置的特征在于電子模塊包括一個差分輸出跨導型放大器和一個對稱耦合到兩個固定電容器上的吉爾伯單元，該放大器由具有適用于吉爾伯單元輸入端電壓的二極管在輸出端充電。
用于實現一個可變電容等效值的吉爾伯單元提供了一個涉及精確度和結果再現的特殊優(yōu)點。
當將被解調的信號頻率足夠高時，組成這個單元的元素很容易與固定電容集成起來，并且允許使用只有幾個微微法的電容器。當該電容器與解調裝置集成起來時，這個裝置的實現更加簡單了。
為應用檢索到的線性校正，可以使用二次曲線類型的函數，例如一個正向增長的拋物線函數。盡管如此，在最佳實施例中，根據本發(fā)明的裝置的特征在于作為可控電壓函數的可變電容器的變化規(guī)則是雙曲線類型的。為了實現振蕩器的頻率響應的線性化，最好采用這種類型的校正。而且，具有雙曲線傳輸函數的放大器不僅可以很容易的實現集成電路的形式，而且，也允許使用足夠數量的參數以適當的采用用于檢索到的校正的實現函數。
根據本發(fā)明的一個最佳實施例，為了實現2次曲線型放大器的傳輸函數，所述解調裝置的特征在于所述放大器包括一個差分輸出級，該差分輸出級由一對晶體管組成，所述晶體管具有被連接到所述二級管上的輸出電極，通過一線性電阻相互耦合并由兩個電流源饋給的基準電極，其中，所述放大器包括兩個輸入級，其中的每一個都被用于接收所述控制信號，第一輸入級具有基本上是線性傳輸函數的差分型特性，所述第一輸入級具有一個是電壓補碼的輸出端，該輸出端被耦合到所述輸出級的輸入端，所述第二輸入級也基本上具有線性傳輸函數的特性，并具有一個單一的電壓輸出端，該輸出端提供一個命令，該命令正比于由饋送給輸出級的兩個電流源所提供的電流。
進而，所述放大器的第一和第二輸入級中的每一個還提供一個預定的偏壓。
根據這個實施例，共有四個控制參數用于實現最佳自適應傳輸函數，其中，僅有三個參數確實是獨立的。
本發(fā)明還涉及一種用于接收電視信號的裝置，例如是一種用于對衛(wèi)星信號進行譯碼的裝置，其特征在于它包括一個在前面所述的根據本發(fā)明的一個解調裝置。
通過參看下面描述的實施例，本發(fā)明的上述和其他的方面將會變得明顯和清楚。


圖1示出了一個一般的鎖相環(huán)型解調裝置的電路圖，將參考該電路圖來解釋本發(fā)明的原理，圖2示出了在該控制信號沒有被校正的情況下作為控制電壓函數的電容和電壓曲線，其中，圖3示出了根據本發(fā)明獲得的模擬曲線，圖4示出了一個與一個可變電容等效的吉爾伯單元電路，和引入這個可變電容控制信號非線性校正的放大器，和圖5示出了根據本發(fā)明插入到頻率解調電路中的接收機放大電路。
圖1的簡圖示出了一個用于對調頻信號進行解調的鎖相環(huán)型裝置。該裝置包括提供輸出信號Vo的振蕩器11、一個具有兩個輸入端的相位比較器12，其一個輸入端14用于接收需要被解調的信號Vi、另一個輸入端16用于接收來自振蕩器11的信號Vo。所述振蕩器11包括一種諧振電路，該電路由一個電容L、一個固定電容Cf和一個可變電容Cv并聯構成，它是借助于提供作為施加給所述模塊20的控制電壓Vb的函數的可變電容的等效值的模塊20加以實現的。
振蕩器11的可控電壓Vb適用于解調裝置22的輸出端。電壓Vb由電壓Va導出，而電壓Va是在為了確保鎖相環(huán)的穩(wěn)定性而經過低通濾波器18濾波和經過放大器19放大后從相位比較器12的輸出端獲得的。
根據本發(fā)明，為了在可控信號Vb和振蕩器11輸出信號Vo的頻率之間獲得好的線性，作為提供給所述模塊20的控制電壓的函數的可變電容Cv的值是以被選擇用于補償的線性偏差為特性的，在頻率的相關范圍內，振蕩器11的頻率向應的線性誤差是這個可變電容Cv值的函數。
振蕩器11頻率向應的線性誤差在圖2示出。建議可變電容Cv作為標定在X軸上的可控電壓Vb的函數，作線性變化。例如，這個電容Cv在0.5到3pF之間變化，并且與約為2.5pF的固定電容并連。頻率F通過振蕩器11在550之間410MHz變化獲得。頻率曲線F具有一個從一條直線上偏離的函數并且稍微彎曲。
圖3輸出了根據本發(fā)明利用電子模塊20進行非線性校正的所獲得的效果。根據本發(fā)明，作為控制電壓函數Vb的所述可變電容的曲線Cv與圖2所示的相應曲線相比較具有一個線形偏差。確定該偏差以便使表示所述振蕩器頻率響應F的曲線至少在中心頻率F0附近的頻率范圍F1-F2內變成線性的。
可以使用不同的方式實現諸如圖1中模塊20的電子模塊。它的基礎在于使用至少一個具有固定值的電容器，該電容器被插入到這個模塊之中并提供與一個可變電容值等效值的效果。它包括一個晶體管放大器A，該晶體管A根據一個非線性函數相對于施加給這個放大器A輸入端的電壓Vb控制所述等效可變電容的變化。
圖4示出了諸如圖1所示模塊20的一個電子模塊實施例的詳細電路圖。
在這個實施例中，所述的可變電容是借助于由晶體管對T1-T2，T3-T4組成的吉爾伯單元30執(zhí)行的，在每個所述晶體管對中組合的發(fā)射極分別由電流源S1和S2供能。晶體管1的集電極被連接到晶體管3的集電極，同時，該組件被借助于負載電阻Rc1耦合到電源線Vcc上。使用類似的方式，晶體管T2的集電極被連接到晶體管T4的集電極上，同時該組件被經過負載電阻Rc2耦合到電源線Vcc上。
晶體管T2和T3相互組合的基極被連接到所述吉爾伯單元的第一輸入端35，同時晶體管T1和T4相互組合的基極被連接到第二輸入端36。一個固定電容器C1將晶體管T1的集電極連接到它的發(fā)射極上，另一個固定電容器C2將晶體管T4的集電極連接到它的發(fā)射極上。
利用在輸出端提供負載的放大器A對所述的吉爾伯單元30進行控制，所述的負載是由陽極被組合在一起并通過偏壓元件38耦合到電源線Vcc上的二極管D1，D2構成。
放大器A具有電導型特性并具有由一對晶體管T11，T12構成的一個差分輸出級，所述的晶體管對T11和T12的集電極被連接到二極管D1和D2的陰極并分別連接到吉爾伯單元30的輸入端35和36。
利用一個射極電阻Re使晶體管T11和T12的發(fā)射極相互耦合起來并分別由電流源S11和S12供能，它可以提供在兩個電流源之間保持相同的可變電流。
所述的放大器A還包括兩個輸入級，第一級42具有基本上是線性傳輸函數的差分型特性，其輸出被耦合到晶體管T11和T12的基極，第二級44具有基本上是線性傳輸函數的差分型特性，其唯一的一個輸出被用于分別控制構成電流源S11和S12的晶體管的基極，由此，這實現了這些電流源的電流控制。
輸入級42和44并聯接收以不同形式表示圖1中控制電壓Vb的Vb1和Vb2。
兩個輸入級42和44中的每一個都具有一個給定的偏置電壓。所述輸入級44具有這樣一個偏置電壓，即當輸入電壓Vb＝Vb1-Vb2＝0時，所述的電流源S11和S12提供一個靜態(tài)電流Ir，同時，當輸入電壓Vb1-Vb2不等于零時，電流源S11和S12的電流Iee具有如下的形式Iee＝Ir+K1.Vb。輸入級42具有如下的偏置電壓，即當輸入電壓等于零時，晶體管T11提供的電流高于由晶體管T12提供的電流。
當忽略基極電流時，晶體管T11的集電極電流Ic11可以被寫成如下形式Ic11＝K2.(Vb+ΔV)/Re+Iee(1)其中，Iee＝K1.Vb+Ir (2)即相對于Vb具有線性形式，在該展開式中，K2是與第一輸入級42的增益相關的一個系數，ΔV是這一級的偏置電壓。
在另一個等式中，具有Ic11+Ic12＝2.Iee＝2.(K1.Vb+Ir)(3)即晶體管T11和T12集電極電流的和等于電流源S11和S12的電流的和。
在二極管D1和D2端處的電壓差(VD1-VD2)可以被定成如下形式VD1-VD2＝VTLn(Ic11/Ic12)(4)其中，在300°K時，VT≈26mV。
提供給吉爾伯單元30輸入端的這個電壓差提供了這樣一個事實，即晶體管T1和T2的集電極的電流由下式規(guī)定VD1-VD2＝VTLn(Ic2/Ic1) (5)如果對(4)和(5)進行比較，那么，Ic2Ic1=Ic11Ic12]]>或者通過使用(1)、(2)和(3)Ic2Ic1+Ic2=Ic11Ic11+Ic12=K1Vb+Ir+K2.Vb/Re+K2ΔV/Re2K1.Vb+2Ir]]>Ic2=(Ic1+Ic2).(K1+K2/Re).Vb+K2ΔV/Re+Ir2K1.Vb+2Ir---(6)]]>關系式(6)表示Ic2具有雙曲線形式aVb+bcVb+d]]>
并且，可以借助于三個獨立的參數進行調節(jié)，并且優(yōu)選的將它們應用到所述曲線的檢索形式上在圖4所示的實施例中，所述第一輸入級42的增益、所述第二級44的增益以及這些輸入級中每一個的偏置電壓都是可以任意選擇的。
圖5的方框圖示出了一個插入到前述解調裝置中的接收機。一個拋物面反射天線接收以10到12GHz發(fā)射的衛(wèi)星信號。經天線放大器51進行放大以后，所接收的信號被提供給也接收來自具有被選擇頻率的第一振蕩器53的信號的第一混頻器52，以在這個第一混頻器52的輸出端處提供920和2，150MHz之間的頻率范圍。這些元件被安置在天線50的這一級并被單獨示出，而這僅僅是為了使所述圖更加清楚而已。
所涉及的接收機如所示被利用虛線框70框起來。它包括一個輸入放大器54，接下來的是用于保證預選頻道被選擇的一個帶通濾波器55。在這個濾波器55的輸出端，該信號在第二混頻器56中再一次和第二振蕩器57產生的信號相互組合，以產生480MHz階的中頻信號。
所述的IF信號在具有自動增益控制的放大器58中被放大，然后，被帶通濾波器60進行濾波，并提供給根據本發(fā)明的解調裝置，它提供了一個表示解調后接收信號的輸出電壓Vb。借助于本發(fā)明的解調裝置，可以獲得具有良好線性并與第二階相關的-55dBc和與第三階相關的-60dBc的中間產物值相對應的頻率響應。
在去加重濾波器64中對所述視頻組合信號Vb進行處理，在該去加重濾波器64的輸出端，分離電路65提取在解調器66中被解調的聲音信號，并且，在所述裝置的輸出端67處可以獲得這些聲音信號，同時，由亮度信號和色度信號組合的圖象信號被提供給輸出端68。
為說明本發(fā)明已經借助于舉例詳細描述的所述接收機可以具有稍微不同的設置而不脫離本發(fā)明的范圍。在這方面的修改對于本技術領域以內的普通技術人員來講是公知的。
權利要求
1.一種用于對調頻信號進行解調的使用鎖相環(huán)類型的裝置，包括一個振蕩器，該振蕩器提供一個具有可以借助于一個控制電壓進行控制的頻率的輸出信號，一個具有兩個輸入端的相位比較器，其中一個輸入端用于接收需要被解調的信號，另一個輸入端用于接收來自所述振蕩器的輸出信號，所述相位比較器的輸出端提供一個信號給一個濾波裝置，該濾波裝置向所述的振蕩器提供所述的控制電壓，并向所述解調裝置提供輸出信號，其特征在于所述振蕩器包括一個由一個電感，一個固定電容和一個可變電容并聯形成的諧振電路，所述可變電容是由耦合到至少一個固定電容器上的一個電子模塊形成，該電子模塊提供一個可變電容的等效值，該等效值作為施加給所述電子模塊的控制電壓的函數具有以用于補償的線性偏差為特性的值，在一個固定頻率范圍內，所述振蕩器頻率響應的線性偏差是可變電容值的函數。
2.如權利要求1所述的解調裝置，其特征在于所述電子模塊包括一個差分輸出跨導型放大器和一個對稱耦合到兩個固定電容器上的吉爾伯單元，所述放大器在輸出端由具有被施加給所述吉爾伯單元輸入端的一個電壓的二極管充電。
3.如權利要求2所述的解調裝置，其特征在于作為所述控制電壓函數的可變電容按二次曲線規(guī)律變化。
4.如權利要求3所述的解調裝置，其特征在于所述放大器包括由一對晶體管構成的差分輸出級，所述一對晶體管的輸出電極被連接到所述二極管，它們的基準電極通過一個線性電阻彼此互連并由兩個電流源供能，在這個放大器中，還包括兩個輸入級，其中的每一個用于接受所述的控制電壓，第一輸入級是基本上以線性傳輸函數為特性的差分型，并且，其輸出是電壓的補數并被耦合到所述輸出級的輸入端，第二輸入級也以基本上的線性傳輸函數為特征，并具有一個單一的電壓輸出，該電壓輸出提供一個與向所述輸出級供能的兩個電流源所提供的電流成正比的命令。
5.如權利要求4所述的解調裝置，其特征在于所述放大器的第一和第二輸入級各自都提供一個預定的偏置電壓。
6.一種用于接收電視信號的裝置，其特征在于它包括在權利要求1到5的任何一個之中所要求的解調裝置。
全文摘要
一種用于頻率解調并使用鎖相環(huán)的裝置。根據本發(fā)明，為了使一個本地振蕩器(11)的其控制信號(Vb)的函數頻率變化線性化，通過一個電子模塊(20)形成一個可變電容(Cv)，該電子模塊(20)提供一個其變化是所述控制電壓(Vb)函數的電容的等效值，并具有為補償作為電容(Cv)的值的函數的所述振蕩器頻率線性偏差而建立的線性偏差。應用調頻信號、特別是衛(wèi)星電視信號的解調。
文檔編號H03D3/02GK1155181SQ9612192
公開日1997年7月23日 申請日期1996年10月31日 優(yōu)先權日1995年10月31日
發(fā)明者P·勒馬什 申請人:菲利浦電子有限公司