專利名稱：調(diào)諧器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)諧器。這樣的調(diào)諧器可以被使用在例如數(shù)字線 纜接收系統(tǒng)或地面系統(tǒng)(諸如機(jī)頂盒)中。
背景技術(shù)：
例如在數(shù)字線纜機(jī)頂盒中，期望提供對(duì)多信道接收的支持。這樣 的支持可能需要提供例如PVR個(gè)人視頻記錄器畫中畫或者來自公共 接收器終端的多個(gè)獨(dú)立的"訪問，，裝置。每個(gè)接收信道需要一個(gè)射頻調(diào) 諧器，該調(diào)諧器的功能是從射頻帶中接收并選擇期望的信道并且將選 擇的信道轉(zhuǎn)換到期望的中頻來提供給數(shù)字解調(diào)器。
已知的調(diào)諧器(諸如電視調(diào)諧器)通常是單轉(zhuǎn)換或雙轉(zhuǎn)換型。這 兩種類型都眾所周知，將不會(huì)進(jìn)一步描述。
附圖的圖1示出用于每次從線纜分布網(wǎng)絡(luò)接收單信道的典型的單 調(diào)諧器設(shè)置。該設(shè)置包括連接到線纜饋電的射頻輸入1。輸入l經(jīng)由 雙工器2被連接到傳統(tǒng)型的調(diào)諧器3。雙工器2是傳統(tǒng)型的并且包括 濾波器設(shè)置，該濾波器設(shè)置用于將通常在55至860MHz的頻率范圍 內(nèi)的下行信道從線纜饋電傳遞到調(diào)諧器3，并且用于將通常在5至45 MHz的頻率范圍內(nèi)的上行信道從本機(jī)接收器發(fā)射器傳遞到線纜饋電。 雙工器2還提供調(diào)諧器3和接收器發(fā)射器(未顯示)之間的隔離。
為了提供兩個(gè)信道的獨(dú)立接收，傳統(tǒng)上需要兩個(gè)獨(dú)立可控的調(diào)諧 器。然而，不可簡(jiǎn)單地將兩個(gè)這樣的調(diào)諧器并行地連接到線纜饋電， 從而必須提供一種接口功能， 一個(gè)適合的設(shè)置在附圖的圖2中示出。
圖2中顯示的設(shè)置與圖1中顯示的設(shè)置的不同在于一個(gè)功率分配 器4被布置在雙工器2和兩個(gè)調(diào)諧器3A和3B之間。功率分配器4將 獨(dú)立的輸出提供給調(diào)諧器3A和3B，調(diào)諧器3A和3B獨(dú)立于彼此運(yùn)行 以提供同時(shí)獨(dú)立地選擇兩個(gè)接收信道。
這樣的設(shè)置有這樣的缺點(diǎn)，功率分配器4可能降低該設(shè)置的信噪 加互調(diào)(S/N+I)的性能或者可能對(duì)調(diào)諧器3A和3B提出更嚴(yán)格的性 能需求。這是因?yàn)橐怨β史峙淦?的形式存在另一有源級(jí)，所述功率 分配器4對(duì)該設(shè)置的噪聲和互調(diào)也有影響。具體地說，在這樣的"分級(jí) 的，，系統(tǒng)中，所有級(jí)都對(duì)系統(tǒng)的噪聲和互調(diào)有影響。第一級(jí)的增益(在 此情況下為功率分配器4)通常被最大化，以最小化來自后面的級(jí)(在 此情況下為調(diào)諧器3A和3B)的噪聲作用。然而，這增加了提供給每 個(gè)調(diào)諧器的信號(hào)電平，并可能因此降低調(diào)諧器的互調(diào)性能。相反，如 果較低的第一級(jí)增益被使用以引起更少的互調(diào)，則后面級(jí)的噪聲作用 被增加并因此降低系統(tǒng)的噪聲性能。
在這樣的雙信道系統(tǒng)中，功率分配器4中的功率放大器需要提供 足夠的增益以允許功率分配功能，并且需要提供對(duì)后面的調(diào)諧器的噪 聲保護(hù)。功率分配器4的每個(gè)輸出的功率損耗至少為3dB (假定在低 損耗(loss-less)功率分配功能的情況下)。為了最小化噪聲作用，典 型的增益接近3至5dB。如果提供了高增益，則除非調(diào)諧器3A和3B 的功率消耗被增加以容納更高的輸入信號(hào)電平，否則來自這些調(diào)諧器
的互調(diào)作用增加。
如果可獨(dú)立接收的信道的數(shù)量增加，則功率分配器4中的功率損 耗也增加，并且為了對(duì)其補(bǔ)償，功率放大器增益必須被增加以保持期 望的增益通過功率分配器4和連接至其的調(diào)諧器。然而，當(dāng)在典型應(yīng) 用的供電電壓和功率限制內(nèi)增益被增加時(shí)，在功率放大器內(nèi)越來越難 以保持可接收的互調(diào)性能，這因而對(duì)系統(tǒng)的互調(diào)起作用。例如，如果 調(diào)諧器的數(shù)量從兩個(gè)增加到四個(gè)，那么在功率放大器輸出的電壓擺動(dòng) 將會(huì)翻倍。例如因?yàn)橄鄬?duì)大的信號(hào)收集器的寄生非線性，所以所述增 加的電壓擺動(dòng)可導(dǎo)致增加的互調(diào)。此外，可能在功率放大器中存在不
足的凈空(headroom)來提供足夠大的電壓擺動(dòng)，因此將需要例如更 高的供電電壓和更高的功率消耗。
增加功率放大器增益還可影響其它方面的性能，諸如橫跨由功率 分配器4處理的頻率范圍的增益的平穩(wěn)度的一致性。此效果可導(dǎo)致經(jīng) 受了更低增益的信道的互調(diào)電平的增加，并還可降低這樣的信道的噪 聲系數(shù)。
盡管可提供功率分配的幾個(gè)級(jí)來增加可被接收的信道的數(shù)量，但 是這樣的設(shè)置沒有克服所述問題。例如，在一個(gè)功率分配級(jí)之后跟著 另兩個(gè)功率分配級(jí)的情況下，因?yàn)閷⒂腥齻€(gè)對(duì)噪聲和互調(diào)起作用的級(jí)， 所以在實(shí)現(xiàn)所要求的總體S/(N+I)性能中存在問題。
US 2004/0218700公開了 一種數(shù)字多信道解調(diào)器設(shè)置。模擬下轉(zhuǎn)換 器將多個(gè)射頻信道轉(zhuǎn)換到低頻帶，以使下轉(zhuǎn)換的信號(hào)可被可用的模數(shù) 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到數(shù)字域。數(shù)字信號(hào)被提供給數(shù)字信道解復(fù)用器，該解復(fù) 用器使得所述信道可用于進(jìn)一步處理。選擇器選擇將接收哪些信道并 將這些信道提供給數(shù)字解調(diào)器。
盡管這樣的設(shè)置允許同時(shí)接收幾個(gè)信道，但是它具有各種缺點(diǎn)。 例如，當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率大于被采樣的頻率時(shí)，可提供給模數(shù)轉(zhuǎn) 換器的最高頻率必需小于轉(zhuǎn)換器的釆樣率的一半。這將可被處理的頻 帶典型地限制為遠(yuǎn)小于多信道線纜或廣播頻帶。僅僅在頻帶的下轉(zhuǎn)換 部分內(nèi)的信道可被同時(shí)接收。因?yàn)椴豢赏瑫r(shí)接收在頻率上相隔了大于 轉(zhuǎn)換器采樣率的一半的信道，因此同時(shí)接收的信道的選擇被限制。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種調(diào)諧器，包括輸入，用于接收射頻帶中 的多信道輸入信號(hào)；第一模擬頻率轉(zhuǎn)換器，用于將射頻帶轉(zhuǎn)換到中頻 帶；多個(gè)第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器，用于相互獨(dú)立地選擇中頻帶中的各自 信道，每個(gè)所述第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器被設(shè)置將各自選擇的信道轉(zhuǎn)換到 中頻。
調(diào)諧器可以包括在第一模擬頻率轉(zhuǎn)換器和第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器之
間的電壓驅(qū)動(dòng)接口。
第一模擬頻率轉(zhuǎn)換器可以是上轉(zhuǎn)換器。
中頻帶可以具有比射頻帶的頻率上限更高的頻率下限。 第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器可以被設(shè)置將各自選擇的信道轉(zhuǎn)換到相同的 中頻。
第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)可以是下轉(zhuǎn)換器。所有的第二 模擬頻率轉(zhuǎn)換器可以是下轉(zhuǎn)換器。第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè) 可以是零中頻轉(zhuǎn)換器和近零中頻轉(zhuǎn)換器之一。第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器中 的至少一個(gè)可以是正交轉(zhuǎn)換器。
第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器中的至少 一個(gè)可以包括圖像抑制混頻器。 調(diào)諧器可以包括在輸入和第一模擬頻率轉(zhuǎn)換器之間的第一固定帶 限濾波器。
調(diào)諧器可以包括在第一模擬頻率轉(zhuǎn)換器和第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器之 間的第二固定帶限濾波器。
調(diào)諧器可以包括在每個(gè)第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器和第一模擬頻率轉(zhuǎn)換 器之間的各個(gè)濾波器。各個(gè)濾波器中的每一個(gè)可以被設(shè)置跟蹤相應(yīng)的 一個(gè)第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器的本機(jī)振蕩器的頻率。各個(gè)濾波器中的每一
個(gè)可以與相應(yīng)的笫二模擬頻率轉(zhuǎn)換器的本機(jī)振蕩器的諧振器基本相 同。
第一模擬頻率轉(zhuǎn)換器可以被設(shè)置執(zhí)行固定的頻率轉(zhuǎn)換?；蛘撸瑸?了避免來自亂真產(chǎn)物的干擾，第 一模擬頻率轉(zhuǎn)換器可以被設(shè)置執(zhí)行可 變的頻率轉(zhuǎn)換。


圖l是已知的線纜接收設(shè)置的示意框圖2是已知的兩信道線纜接收設(shè)置的示意框圖3是包括構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)諧器的接收設(shè)置的示意框圖;
圖4是圖3中顯示的調(diào)諧器的上轉(zhuǎn)換器的框圖5是圖3中顯示的調(diào)諧器的每個(gè)下轉(zhuǎn)換器的框圖。
具體實(shí)施例方式
在圖3中顯示的設(shè)置意圖與用于提供多個(gè)數(shù)字電視和/或無線電和 /或數(shù)據(jù)信道的線纜分布系統(tǒng)一起使用。然而，這樣的設(shè)置還適合于其 它應(yīng)用，諸如地面或衛(wèi)星接收。這樣的設(shè)置非常適合于"上集成 (upintegration )"并可被容易地實(shí)現(xiàn)在主板上。
該設(shè)置包括如前文所述的輸入1和雙工器2。雙工器2的輸出4皮 連接到調(diào)諧器10的輸入，雙工器2用于同時(shí)并獨(dú)立地接收來自從線纜 饋電提供給輸入l的多信道射頻信號(hào)中的N個(gè)信道。
調(diào)諧器10包括模擬塊上轉(zhuǎn)換器11，其輸入被連接到雙工器2的 輸出。上轉(zhuǎn)換器ll執(zhí)行將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到更高的中頻帶。上轉(zhuǎn)換是這 樣的方式，即，轉(zhuǎn)換后的最低頻信道的頻率高于轉(zhuǎn)換前的最高頻信道 的頻率。上轉(zhuǎn)換器ll可執(zhí)行固定的上轉(zhuǎn)換，以使整個(gè)輸入頻帶在頻率 上被移動(dòng)到固定的更高的中頻帶。然而，可能在例如上轉(zhuǎn)換器11中和 下文中描述的其它轉(zhuǎn)換器中的本機(jī)振蕩器之間發(fā)生相互作用，例如由 于諧波的混合，導(dǎo)致調(diào)諧器輸出頻帶內(nèi)的亂真混合產(chǎn)物(spurious mixing products )。因此，當(dāng)選擇期望的信道時(shí)，上轉(zhuǎn)換器11可執(zhí)行 可變上轉(zhuǎn)換，隨后的下轉(zhuǎn)換器可被適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，以避免由于這樣的亂 真混合產(chǎn)物而引起的千擾。
上轉(zhuǎn)換器11的輸出被提供給N個(gè)模擬正交零中頻(ZIF)下轉(zhuǎn)換 器(諸如12和13)的并行的輸入。在本實(shí)施例中下轉(zhuǎn)換器都作為零 中頻(ZIF)型被示出，但是其它類型或混合類型可被使用。例如， 至少一個(gè)下轉(zhuǎn)換器可以為近零中頻(NZIF)型。取決于特定應(yīng)用的需 要，低IF和傳統(tǒng)IF下轉(zhuǎn)換器也可被使用。此外下轉(zhuǎn)換器可包括圖像 抑制混頻器。
每個(gè)下轉(zhuǎn)換器獨(dú)立于其它下轉(zhuǎn)換器可控，以允許同時(shí)獨(dú)立地選擇 用于接收的N個(gè)信道。每個(gè)下轉(zhuǎn)換器將基帶同相(I)和正交(Q)輸 出信號(hào)提供給例如各個(gè)解調(diào)器(未顯示)。塊上轉(zhuǎn)換器11將電壓驅(qū)動(dòng) 的輸出接口提供給下轉(zhuǎn)換器12、 13。
上轉(zhuǎn)換器ll在圖4中被更詳細(xì)地顯示，并且包括連接到射頻(RF) 輸入14的輸入帶限濾波器15。濾波器15為固定型或不可調(diào)諧型，并 被設(shè)置使用于接收的整個(gè)期望頻帶通過，同時(shí)使帶外信號(hào)能量衰減。 濾波器15的輸出被提供給低噪聲放大器(LNA) 16， LNA16的輸出 被提供給自動(dòng)增益控制(AGC)電路17。電路17的輸出被應(yīng)用于混 頻器18的第一輸入，混頻器18的第二輸入被連接到本機(jī)振蕩器(LO) 19的輸出。本機(jī)振蕩器19可以是基頻實(shí)現(xiàn)或諧波實(shí)現(xiàn)并且由鎖相環(huán) (PLL)頻率合成器20控制。如前所述，合成器可控制振蕩器19的 頻率為固定或者可使該頻率變化以避免來自亂真混合產(chǎn)物的干擾。
混頻器18在中頻范圍內(nèi)的輸出被提供給帶限濾波器21。濾波器 21例如可以是固定型或不可變型，并被設(shè)置使中頻通過，但使帶外信 號(hào)能量(諸如來自混頻器18的不想要的混合產(chǎn)物)衰減。在另 一 實(shí)施 例中，濾波器21可被省略。
下轉(zhuǎn)換器12在圖S中被更詳細(xì)地顯示，并包括RF輸入22，用于 從上轉(zhuǎn)換器ll接收中頻范圍中的信道。中頻信號(hào)被持續(xù)地或階梯式地 提供給可以是固定型或者可以是可變型的帶限濾波器23，以便跟蹤選 擇的信道的頻率。該濾波器的輸出被提供給LNA 24， LNA24的輸出 被提供給AGC電路25。在另一實(shí)施例中，濾波器23和/或AGC電路 25可,皮省略。
電路25的輸出被應(yīng)用于正交混頻器26,正交混頻器26包括用于 提供所述混頻器的I和Q ZIF輸出信號(hào)的單獨(dú)的混頻器27和28?；?頻器27和28從正交產(chǎn)生器29接收正交整流信號(hào)。產(chǎn)生器29從振蕩 器30接收本機(jī)振蕩器信號(hào)，振蕩器30由合成器31控制。
因?yàn)橄罗D(zhuǎn)換器是零中頻型，整流信號(hào)的頻率等于在中頻范圍內(nèi)選 擇的信道的信道中心頻率?？刂坪铣善?1以允許選擇在輸入22出現(xiàn) 的任何期望的信道。本機(jī)振蕩器30可包括諧振器，其實(shí)質(zhì)上與濾波器 23相同，這允許提供一種免校準(zhǔn)設(shè)置。例如，在調(diào)諧器由單片集成電 路實(shí)現(xiàn)的情況下，就諧振或中心頻率而言，濾波器23和振蕩器30的 諧振器可被相對(duì)準(zhǔn)確地匹配，從而不需要在制造期間或之后的校準(zhǔn)或 者在使用期間的校準(zhǔn)。可選但相似地，濾波器和振蕩器可被實(shí)現(xiàn)為諧 波相關(guān)分量值的分量以提供免校準(zhǔn)設(shè)置。
混頻器27和28的輸出被提供給正交低通濾波器32的各個(gè)濾波器 33和34。濾波器33和34的翻轉(zhuǎn)頻率可以相同，可以固定或者可以可 變，以使濾波器性能適應(yīng)接收信道的帶寬。濾波器32的I和Q輸出 被提供給正交輸出35和36，用于隨后的解調(diào)和/或其它處理。
任意數(shù)量的下轉(zhuǎn)換器(諸如12和13 )可被連接到上轉(zhuǎn)換器11的 輸出以提供用于同時(shí)接收的任意數(shù)量的可獨(dú)立選擇的信道。用于獨(dú)立 信道接收的信號(hào)分配在上轉(zhuǎn)換器11和諸如12和13的下轉(zhuǎn)換器之間的 調(diào)諧器內(nèi)被執(zhí)行。轉(zhuǎn)換器11和轉(zhuǎn)換器12、 13之間的接口是電壓驅(qū)動(dòng) 的(與功率匹配相反)，這有助于最小化來自下轉(zhuǎn)換器的噪聲作用。 具體地說，電壓驅(qū)動(dòng)沒有導(dǎo)致任何功率損耗，而在功率匹配的接口中 將出現(xiàn)功率損耗。假如轉(zhuǎn)換器12、 13的有效輸入阻抗足夠地高于轉(zhuǎn)換 器11的輸出阻抗，則任意數(shù)量的下轉(zhuǎn)換器可被連接到上轉(zhuǎn)換器11而 每個(gè)下轉(zhuǎn)換器的輸入電壓沒有顯著減少。
頻帶轉(zhuǎn)換到較高頻率有效地去除或?qū)嵸|(zhì)上減少二階相關(guān)失真，這 允許更多的增益被應(yīng)用于下轉(zhuǎn)換器的上行流，以最小化下轉(zhuǎn)換器的噪 聲作用。盡管三階失真實(shí)質(zhì)上可能未被影響，但是一般更容易提供良 好的三階互調(diào)性能，從而令人滿意的互調(diào)性能可被實(shí)現(xiàn)并且不被調(diào)諧 器架構(gòu)包括。
通過提供每個(gè)下轉(zhuǎn)換器和上轉(zhuǎn)換器之間的可變或跟蹤濾波器23， 提供給每個(gè)下轉(zhuǎn)換器的混頻器26的復(fù)合信號(hào)功率和信道數(shù)量可被減 少。這允許三階互調(diào)產(chǎn)生的減少并對(duì)諧波噪聲作用有益處。
權(quán)利要求
1. 一種調(diào)諧器，包括:輸入，用于接收射頻帶中的多信道輸入信號(hào)；第一模擬頻率轉(zhuǎn)換器，用于將所述射頻帶轉(zhuǎn)換到中頻帶；多個(gè)第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器，用于相互獨(dú)立地選擇所述中頻帶中的各自信道，每個(gè)所述第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器被設(shè)置將各自選擇的信道轉(zhuǎn)換到中頻。
2. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，包括在所述第一模擬頻率轉(zhuǎn)換器 和所述第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器之間的電壓驅(qū)動(dòng)接口。
3. 如權(quán)利要求l所述的調(diào)諧器，其中，所述第一模擬頻率轉(zhuǎn)換器 是上轉(zhuǎn)換器。
4. 如權(quán)利要求3所述的調(diào)諧器，其中，所述中頻帶具有的頻率下 限高于所述射頻帶的頻率上限。
5. 如權(quán)利要求l所述的調(diào)諧器，其中，所述第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器 被設(shè)置將所述各自選擇的信道轉(zhuǎn)換到相同的所述中頻。
6. 如權(quán)利要求l所述的調(diào)諧器，其中，所述第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器 中的至少一個(gè)是下轉(zhuǎn)換器。
7. 如權(quán)利要求6所述的調(diào)諧器，其中，所有所述第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器是下轉(zhuǎn)換器。
8. 如權(quán)利要求6所述的調(diào)諧器，其中，所迷第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器 中的至少一個(gè)是零中頻轉(zhuǎn)換器和近零中頻轉(zhuǎn)換器之一。
9. 如權(quán)利要求6所述的調(diào)諧器，其中，所迷第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器 中的至少一個(gè)是正交轉(zhuǎn)換器。
10. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中，所述第二模擬頻率轉(zhuǎn)換 器中的至少一個(gè)包括圖像抑制混頻器。
11. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，包括在所述輸入和所述第一模 擬頻率轉(zhuǎn)換器之間的固定帶限濾波器。
12. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，包括在所述第一模擬頻率轉(zhuǎn)換 器和所述第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器之間的固定帶限濾波器。
13. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，包括在每個(gè)所述第二模擬頻率 轉(zhuǎn)換器和所述第一模擬頻率轉(zhuǎn)換器之間的各個(gè)濾波器。
14. 如權(quán)利要求13所述的調(diào)諧器，其中，每個(gè)所述第二模擬頻率 轉(zhuǎn)換器包括各自的本機(jī)振蕩器，并且所迷各個(gè)濾波器中的每一個(gè)被設(shè) 置跟蹤相應(yīng)的本機(jī)振蕩器的頻率。
15. 如權(quán)利要求14所述的調(diào)諧器，其中，每個(gè)所述本機(jī)振蕩器包 括諧振器，并且所述各個(gè)濾波器中的每一 個(gè)與相應(yīng)的本機(jī)振蕩器的所 述諧振器相同。
16. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中，所述第一模擬頻率轉(zhuǎn)換 器被設(shè)置執(zhí)行固定的頻率轉(zhuǎn)換。
17. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中，為了避免來自亂真產(chǎn)物 的干擾，所述第一模擬頻率轉(zhuǎn)換器被設(shè)置執(zhí)行可變的頻率轉(zhuǎn)換。
全文摘要
本發(fā)明提供一種調(diào)諧器，用于允許獨(dú)立接收來自多信道射頻輸入信號(hào)的多個(gè)信道。上轉(zhuǎn)換器型的第一模擬轉(zhuǎn)換器將射頻帶塊轉(zhuǎn)換到中頻帶。幾個(gè)第二模擬頻率轉(zhuǎn)換器(諸如正交ZIF下轉(zhuǎn)換器)是獨(dú)立可控的，用于從在第一轉(zhuǎn)換器的輸出的中頻帶中獨(dú)立地選擇用于接收的各個(gè)信道。每個(gè)第二轉(zhuǎn)換器將各自選擇的信道轉(zhuǎn)換到期望的中頻。在第一轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置電壓驅(qū)動(dòng)的接口。
文檔編號(hào)H04N5/44GK101383619SQ200810130039
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月10日
發(fā)明者尼古拉斯·P·考利, 彼得·科 申請(qǐng)人:英特爾公司