專利名稱：多變換調(diào)諧器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多變換調(diào)諧器。這樣一種調(diào)諧器例如可以在用于通過(guò)電纜分配網(wǎng)絡(luò)或者從衛(wèi)星或地面天線接收廣播信號(hào)的接收機(jī)內(nèi)使用。
背景技術(shù)：
多變換調(diào)諧器公知用于接收無(wú)線電信號(hào)。這樣的調(diào)諧器包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的頻率變換器，每個(gè)頻率變換器將輸入信號(hào)的頻率變換到中頻。附圖中的圖1圖示一個(gè)典型的雙變換調(diào)諧器，它具有天線輸入1，用于接收寬帶無(wú)線電頻率輸入，此輸入包括例如在50至850MHz的范圍內(nèi)頻率整齊間隔的多條信道。輸入1連接到自動(dòng)增益控制(AGC)級(jí)3，它控制提供給第一頻率變換器4的信號(hào)電平，從而使信號(hào)對(duì)互調(diào)加噪聲性能最大化。
第一頻率變換器4執(zhí)行到第一高中頻的上變頻，并包括混頻器5和受鎖相環(huán)(PLL)合成器7控制的本地振蕩器(LO)6。合成器7控制本地振蕩器6從而將輸入信號(hào)中的任一選定信道變換到標(biāo)稱第一中頻，使所想要的信道的中心位于第一中頻，例如1.22GHz。合成器7例如可以由I2C總線微控制器(未圖示)控制。
將頻率變換器4的輸出提供給高中頻濾波器8，例如表面聲波型濾波器，它具有規(guī)定的中心頻率和通帶特性。濾波器濾波后的信號(hào)通常包括少量的單獨(dú)信道，并被提供給第二頻率變換器9，所述第二頻率變換器9執(zhí)行下變頻，并包括混頻器10、本地振蕩器11和受總線微控制器控制的PLL合成器12。本地振蕩器11的頻率受合成器12的控制，因此是固定的，頻率變換器9執(zhí)行下變頻，從而使所想要的信道以第二中頻例如44MHz為中心。
將頻率變換器9的輸出提供給帶通型的第二表面聲波濾波器13，它具有單個(gè)信道帶寬，并可選擇地具有由接收信號(hào)調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)確定的成形通帶特性。因此，濾波器13選擇在第二中頻上所想要的信道，并充分衰減或抑制其通帶之外的信號(hào)，從而確保足夠的接收性能。將濾波器13的輸出信號(hào)提供給放大器14，其輸出連接到調(diào)諧器的中頻(IF)輸出15。
為了提供對(duì)干擾的充分隔離和自由度，調(diào)諧器形成在法拉第盒16內(nèi)，所述法拉第盒16被細(xì)分為用于提供調(diào)諧器不同部分間隔離的單獨(dú)隔間，如圖1的粗線所圖示的。需要這種隔間化以降低干擾，例如在頻率變換器4和9內(nèi)的振蕩器6和11以及合成器7和12之間的干擾。而且，濾波器8包含在其自己的子隔間內(nèi)，它將提供隔離，從而僅將濾波后的信號(hào)提供給第二頻率變換器9。
實(shí)際上，這種屏蔽結(jié)構(gòu)能夠提供很高級(jí)別的隔離，從而提供充分的鏡頻抑制。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)子隔間之間有限的隔離可能會(huì)導(dǎo)致缺陷干擾音調(diào)出現(xiàn)在輸出15上的輸出信號(hào)內(nèi)。
為了便于制造，通常在法拉第盒16的子隔間之間提供縫隙。在子隔間內(nèi)的基本工作頻率上，能夠?qū)崿F(xiàn)很好的電磁隔離。然而，隨著頻率提高和波長(zhǎng)降低，通過(guò)縫隙的電磁輻射增加，所以隨著頻率增加，有效的隔離將降低。
GB2171570公開了一種雙變換調(diào)諧器，其中偏移第一和第二頻率變換器本地振蕩器的本地振蕩器頻率，以避免因?yàn)檎{(diào)諧器末級(jí)通帶內(nèi)本地振蕩器頻率的諧波間差拍導(dǎo)致的寄生頻率。
WO84/04637公開了一種雙變換型的調(diào)諧器，其中第二頻率變換器的本地振蕩器頻率可以在兩個(gè)數(shù)值間選擇以允許高邊和低邊混頻的選擇。選擇適當(dāng)?shù)念l率以避免“自靜噪寄生響應(yīng)”，所述響應(yīng)被描述為在調(diào)諧器末級(jí)通帶內(nèi)出現(xiàn)的本地振蕩器諧波間的差拍。
US2002/0142748公開了一種防止本地振蕩器諧波間差拍在輸出信號(hào)中作為寄生頻率出現(xiàn)的技術(shù)。計(jì)算一個(gè)表格以預(yù)測(cè)何時(shí)可能會(huì)生成干擾寄生頻率。然后，調(diào)整第二本地振蕩器頻率以將寄生頻率移出到第一中頻濾波器的通帶之外。
US2002/0122140公開了一種避免在中頻通帶內(nèi)出現(xiàn)本地振蕩器諧波的差拍導(dǎo)致的寄生頻率的技術(shù)。將雙變換調(diào)諧器的兩個(gè)本地振蕩器的頻率調(diào)整相同的量值，從而使所想要的信號(hào)維持在最終的中頻上。
JP1020733公開了一種配置，其中為了高邊或低邊變換而控制第二本地振蕩器的頻率以避免干擾寄生頻率機(jī)制。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)先前未確認(rèn)的干擾機(jī)制可能會(huì)導(dǎo)致不能接受的干擾，盡管使用了法拉第盒隔離。這種情況的原因已經(jīng)被識(shí)別為是更高階混頻產(chǎn)物“泄漏”到濾波器8周圍并隨后通過(guò)頻率變換器9內(nèi)的本地振蕩器信號(hào)的諧波被下變頻到濾波器13的通帶內(nèi)。通過(guò)與本地振蕩器6的輸出信號(hào)內(nèi)的諧波混頻，更高階混頻產(chǎn)物在頻率變換器4內(nèi)生成。在輸出15上生成的結(jié)果音調(diào)可能具有足夠高的電平，從而導(dǎo)致可察覺的干擾和恢復(fù)的信道信號(hào)降質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種多變換調(diào)諧器，包括N個(gè)級(jí)聯(lián)的頻率變換器，其中N是大于1的整數(shù)，每個(gè)第i頻率變換器包括一個(gè)混頻器和一個(gè)本地振蕩器；一個(gè)本地振蕩器頻率選擇電路，用于選擇至少兩個(gè)本地振蕩器的頻率，使得(i)在第N頻率變換器的輸出上，將所想要的信號(hào)變換成第N中頻；(ii)在每個(gè)第i頻率變換器的輸出上所想要的信號(hào)所占用的頻帶處于調(diào)諧器的第i中頻部分的通帶內(nèi)；和(iii)在第N中頻上所想要的信號(hào)的頻帶內(nèi)沒有電平高于預(yù)定電平的下述信號(hào)，該信號(hào)由在至少第j和第k混頻器內(nèi)不想要的信號(hào)與第j和第k本地振蕩器信號(hào)的J次和K次諧波混頻而生成，其中J和K都是大于1的整數(shù)。
所述預(yù)定電平可能基本上等于零。作為一種選擇，所述預(yù)定電平可以基本上等于避免可察覺的干擾產(chǎn)物的最大允許電平。
N可以等于2。
第一頻率變換器可以是上變頻器。
第一頻率變換器可以是可調(diào)諧的以選擇所想要的信號(hào)。第一頻率變換器之后的至少一個(gè)頻率變換器的本地振蕩器可以具有能以至少一個(gè)離散步長(zhǎng)偏移的輸出頻率。
所述調(diào)諧器可以包括第一和第二頻率變換器之間的帶通濾波器。
選擇電路可以包括用于至少兩個(gè)本地振蕩器中的每個(gè)本地振蕩器的相應(yīng)的查找表，用于根據(jù)預(yù)定函數(shù)將信道請(qǐng)求信號(hào)變換成本地振蕩器頻率控制信號(hào)。
選擇電路可以包括一個(gè)干擾檢測(cè)器和一個(gè)調(diào)諧控制裝置，用于改變至少兩個(gè)本地振蕩器的頻率以降低檢測(cè)器所檢測(cè)到的干擾。調(diào)諧控制裝置可以被設(shè)置以改變頻率，從而最小化干擾。干擾檢測(cè)器可以包括一個(gè)誤比特率估計(jì)器。
因此，可以提供一個(gè)調(diào)諧器，其中能夠消除這種干擾機(jī)制產(chǎn)生的無(wú)法接受的干擾。這允許在提供可接受的性能的情況下使用現(xiàn)有的屏蔽或隔離裝置，甚至可以允許降低將要使用的屏蔽級(jí)別，從而簡(jiǎn)化制造。
因此，可以提供一種調(diào)諧器，它可以在沒有用于將本地振蕩器彼此電磁屏蔽的實(shí)質(zhì)專門裝置的情況下實(shí)現(xiàn)。例如，這樣一種調(diào)諧器可以在單片集成電路內(nèi)形成。能夠基本上避免在上文中描述的干擾機(jī)制，或者將其影響降低到允許可接受性能的水平。具體而言，可以選擇本地振蕩器的頻率，從而通過(guò)將潛在的寄生混頻產(chǎn)物移到頻帶之外，能夠基本上避免任何寄生頻率的影響。


將參考附圖，通過(guò)例子來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明，在附圖中圖1是一種已知類型的雙變換調(diào)諧器的電路方框圖；圖2是構(gòu)成本發(fā)明第一實(shí)施例的調(diào)諧器的電路方框圖；和圖3是構(gòu)成本發(fā)明第二實(shí)施例的調(diào)諧器的電路方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖2的調(diào)諧器類似于圖1的調(diào)諧器，并包括輸入1，可以被連接以從例如電纜分配網(wǎng)絡(luò)或地面或衛(wèi)星天線接收信號(hào)。輸入1連接到第一頻率變換器的第一混頻器5，其第二輸入連接到受鎖相環(huán)(PLL)合成器7控制的本地振蕩器6的輸出。本地振蕩器6是可調(diào)諧的，從而通過(guò)將所想要的輸入信道變換到第一中頻來(lái)選擇所想要的輸入信道。具體而言，包括第一混頻器5和第一本地振蕩器6的第一頻率變換器被安排用于執(zhí)行上變頻，從而將選定的信道變換到中頻，此中頻高于選定信道的頻率。在所圖示的調(diào)諧器內(nèi)，第一中頻是1.22GHz。
將第一混頻器5的輸出提供給具有以第一中頻為中心的通帶的帶通濾波器8的輸入。將濾波器8的輸出提供給第二頻率變換器的第二混頻器10的第一輸入。將混頻器10的另一個(gè)輸入連接到受第二PLL合成器12控制的第二本地振蕩器11。選擇本地振蕩器11的頻率以將來(lái)自濾波器8的所想要的信道變換成低得多的中頻，例如45.75MHz。在公知類型的雙變換系統(tǒng)內(nèi)，第二本地振蕩器具有固定的頻率，但是在圖2所示的調(diào)諧器內(nèi)，第二本地振蕩器11的頻率是在合成器12的控制下例如以多個(gè)離散小步長(zhǎng)可調(diào)整的。
第二頻率變換器執(zhí)行到較低中頻的下變頻，將第二混頻器10的輸出提供給帶通濾波器13，其通帶以第二中頻為中心。將濾波器13的輸出提供給解調(diào)器20，用于解調(diào)所想要信道內(nèi)的信號(hào)。可選擇地，可以將濾波器13的輸出提供給第三頻率變換器。將已解調(diào)的信號(hào)提供給輸出21。
將信道選擇信號(hào)提供給信道選擇輸入22。該信道選擇信號(hào)例如是響應(yīng)于用戶選擇想要接收的信道而提供的，并由用于提供合適的代碼以利用PLL合成器7和12來(lái)控制本地振蕩器頻率的裝置(未圖示)來(lái)處理。信道選擇信號(hào)是確定本地振蕩器6的標(biāo)稱頻率用于選擇想要接收的信道的那種信號(hào)。然而，將信道選擇信號(hào)提供給查找表23和24，它們包含確定本地振蕩器6和11的實(shí)際頻率的函數(shù)，以便接收所想要的信道，并避免信號(hào)泄漏產(chǎn)生的寄生外差產(chǎn)物所導(dǎo)致的干擾。
在沒有下文中描述的補(bǔ)救措施的情況下可能出現(xiàn)的這種寄生外差產(chǎn)物生成的一個(gè)例子如下。當(dāng)將要選擇接收載波在493.25MHz上的信道時(shí)，本地振蕩器6生成在基礎(chǔ)頻率1713.25MHz上的本地振蕩器信號(hào)，從而將所想要的信道轉(zhuǎn)變到第一高中頻1220MHz。將本地振蕩器11的基礎(chǔ)頻率設(shè)置在1174.25MHz，從而將選定信道轉(zhuǎn)變到第二中頻45.75MHz。執(zhí)行與487.25MHz的載波的低邊混頻以生成4652.5MHz的音調(diào)的振蕩器6的三次諧波生成來(lái)自混頻器5的寄生頻率輸出。有限的隔離導(dǎo)致將這個(gè)音調(diào)提供給混頻器10，其中它與本地振蕩器11的4697MHz上的四次諧波混頻，從而生成44.5MHz上的輸出音調(diào)，它在調(diào)諧器的輸出帶寬(41至47MHz)內(nèi)，具體而言，它在第二中頻濾波器13的通帶內(nèi)。
為了避免這個(gè)問(wèn)題，在查找表23內(nèi)包含的函數(shù)變換提供給輸入22的信道選擇信號(hào)，以便合成器7使本地振蕩器6將一個(gè)輸出信號(hào)提供給混頻器5，該輸出信號(hào)頻率為1709.25MHz，被降低到低于標(biāo)稱頻率4MHz。查找表24內(nèi)包含的函數(shù)使合成器12將本地振蕩器11的輸出信號(hào)頻率降低4MHz到值1170.25Hz。所想要的信道在第一混頻器5的輸出上被偏移4MHz，但是因?yàn)闉V波器8的通帶足夠?qū)?，所以這個(gè)想要的信號(hào)以很小或基本上沒有衰減地通過(guò)到第二混頻器10。因?yàn)楸镜卣袷幤?1的頻率已經(jīng)被偏移以補(bǔ)償相對(duì)所想要信道的標(biāo)稱第一中頻的改變，所以在第二混頻器10內(nèi)將所想要的信道變換到第二中頻，并由濾波器13濾波。
因?yàn)榈谝槐镜卣袷幤?在頻率上相對(duì)于在這種類型的調(diào)諧器內(nèi)常規(guī)使用的頻率的偏移，本地振蕩器信號(hào)的三次諧波變成5127.75MHz，所以將在487.25MHz上的不想要的信道轉(zhuǎn)變到頻率4640.5MHz。類似地，因?yàn)榈诙镜卣袷幤?1在頻率上相對(duì)于常規(guī)使用的頻率的偏移，將四次諧波降低到4681MHz，所以在混頻器10的輸出上將不想要的信道轉(zhuǎn)變到頻率40.5MHz。此結(jié)果信號(hào)處于第二中頻上的所想要信道的帶寬之外，具體而言，處于濾波器13的通帶之外，所以通過(guò)濾波器13使其充分衰減到不會(huì)導(dǎo)致任何可察覺到的干擾的水平。而且，在解調(diào)器20上，所不想要的結(jié)果信號(hào)的頻率與所想要的信道的頻率距離足夠遠(yuǎn)，因此充分降低或消除了信號(hào)之間的干擾。
在調(diào)諧器研制過(guò)程中可以確定查找表23和24內(nèi)包含的函數(shù)，因?yàn)榭梢愿鶕?jù)用于將每條信道轉(zhuǎn)變到最終的中頻的標(biāo)稱本地振蕩器頻率來(lái)確定潛在的干擾。在典型的例子中，不需要考慮高于10次或11次諧波的本地振蕩器諧波。
圖3中的調(diào)諧器與圖2所示的調(diào)諧器的不同之處在于動(dòng)態(tài)地而不是利用預(yù)定的函數(shù)來(lái)控制本地振蕩器的頻率偏移。因而，可以省去圖2的查找表23和24。
圖3所示的解調(diào)器20包括模擬/數(shù)字變換器(ADC)部分30、前向糾錯(cuò)(FEC)部分31和解調(diào)器(DEMOD)部分32。這些部分都是公知類型的，將不進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
解調(diào)器20還包括誤比特率(BER)估計(jì)器33，它可以構(gòu)成FEC部分31的一部分。估計(jì)器33提供輸出信號(hào)，它代表所接收信道內(nèi)的誤比特率或錯(cuò)誤個(gè)數(shù)。這些錯(cuò)誤可能起因于多種源，諸如相位噪聲、互調(diào)和如上文所述的寄生外差產(chǎn)物。將估計(jì)器33的輸出提供給調(diào)諧校準(zhǔn)算法34，其輸出提供給調(diào)諧控制器35，所述調(diào)諧控制器35也接收請(qǐng)求以調(diào)諧到所想要的信道。算法34和控制器35例如可以實(shí)施為控制數(shù)字域解調(diào)器20的軟件的一部分。
當(dāng)調(diào)諧控制器35接收對(duì)所想要信道的請(qǐng)求時(shí)，PLL合成器7和12被控制以提供標(biāo)稱本地振蕩器信號(hào)頻率，用于將此信道在混頻器5內(nèi)變換到第一中頻，在混頻器10內(nèi)變換到第二中頻。測(cè)量和存儲(chǔ)來(lái)自估計(jì)器33的誤比特率?？蛇x擇地，可以在預(yù)定的時(shí)間周期上平均每單位時(shí)間的錯(cuò)誤個(gè)數(shù)，并存儲(chǔ)。所存儲(chǔ)的這些數(shù)值提供了用于調(diào)諧器標(biāo)稱調(diào)諧的誤比特率的量度。然后，調(diào)諧校準(zhǔn)算法34控制合成器7和12以便按上文中描述的方式來(lái)偏置本地振蕩器頻率，使得在混頻器10的輸出上將所想要的信道轉(zhuǎn)變到第二中頻，但是由第一混頻器5轉(zhuǎn)變到偏移標(biāo)稱第一中頻的頻率，但使得所變換的信道保持在濾波器8的通帶內(nèi)。
然后，比較由估計(jì)器33確定的新的誤比特率與先前存儲(chǔ)的數(shù)值，以確定本地振蕩器頻率的調(diào)整對(duì)誤比特率有何影響，并確定可能需要何種進(jìn)一步的調(diào)整。例如，如果已經(jīng)降低了誤比特率，頻率偏置和誤比特率比較可能會(huì)以在相同的方向上進(jìn)一步的本地振蕩器頻率偏置來(lái)重復(fù)，直到發(fā)現(xiàn)最低的誤比特率。如果誤比特率增加，則可以改變第一和第二本地振蕩器的頻率偏置的方向，重復(fù)所述處理，直到達(dá)到最低的誤比特率。
本地振蕩器的頻率偏置可以是固定量。然而，還可以最初以相對(duì)粗略的頻率偏置執(zhí)行“校準(zhǔn)”，當(dāng)已經(jīng)使誤比特率最小化時(shí)，以更小的頻率偏置重復(fù)所述過(guò)程，直到已經(jīng)確定最佳的本地振蕩器頻率偏置。
通過(guò)使用這種技術(shù)，可以將寄生外差產(chǎn)物偏移到并不導(dǎo)致調(diào)諧器內(nèi)對(duì)所想要信道的任何實(shí)質(zhì)干擾的頻率上。
權(quán)利要求
1.一種多變換調(diào)諧器，包括一個(gè)輸入，用于接收不同頻率的多個(gè)無(wú)線電頻率輸入信號(hào)；N個(gè)級(jí)聯(lián)的頻率變換器，其中N是大于1的整數(shù)，所述頻率變換器中每個(gè)第i頻率變換器包括一個(gè)混頻器和一個(gè)本地振蕩器，其中1≤i≤N；以及一個(gè)本地振蕩器頻率選擇電路，用于選擇至少兩個(gè)所述本地振蕩器的頻率，使得(i)在所述頻率變換器中第N頻率變換器的輸出上，將所述輸入信號(hào)中一個(gè)所想要的信號(hào)變換到第N中頻；(ii)在所述頻率變換器中每個(gè)第i頻率變換器的輸出上所述所想要的信號(hào)所占用的頻帶處于所述調(diào)諧器的第i中頻部分的通帶內(nèi)；和(iii)在所述第N中頻上所述的所想要的信號(hào)的所述頻帶內(nèi)沒有電平高于預(yù)定電平的下述信號(hào)，該信號(hào)由在所述混頻器中的至少第j和第k混頻器內(nèi)所述輸入信號(hào)中不想要的信號(hào)相對(duì)應(yīng)的任一信號(hào)與第j和第k本地振蕩器信號(hào)的J次和K次諧波混頻而生成，其中J和K都是大于1的整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中所述預(yù)定電平基本上等于零。
3.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中所述預(yù)定電平基本上等于用于避免可察覺的干擾產(chǎn)物的最大允許電平。
4.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中N＝2。
5.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中所述頻率變換器中的第一頻率變換器是上變頻器。
6.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中所述頻率變換器中的第一頻率變換器是可調(diào)諧的以選擇所述想要的信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的調(diào)諧器，其中所述第一頻率變換器之后的至少一個(gè)所述頻率變換器的所述本地振蕩器具有能以至少一個(gè)離散步長(zhǎng)偏移的輸出頻率。
8.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，包括在所述頻率變換器中的第一和第二頻率變換器之間的帶通濾波器。
9.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中所述選擇電路包括用于至少兩個(gè)所述本地振蕩器中每一個(gè)的相應(yīng)的查找表，以根據(jù)預(yù)定函數(shù)將信道請(qǐng)求信號(hào)變換成本地振蕩器頻率控制信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中所述選擇電路包括一個(gè)干擾檢測(cè)器和一個(gè)調(diào)諧控制裝置，用于改變至少兩個(gè)所述本地振蕩器的所述頻率以降低所述檢測(cè)器檢測(cè)到的干擾。
11.如權(quán)利要求10所述的調(diào)諧器，其中所述調(diào)諧控制裝置被設(shè)置以改變所述頻率，以最小化所述干擾。
12.如權(quán)利要求10所述的調(diào)諧器，其中所述干擾檢測(cè)器包括一個(gè)誤比特率估計(jì)器。
全文摘要
一種多變換調(diào)諧器包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的頻率變換器，其中每個(gè)頻率變換器包括混頻器和本地振蕩器。所述調(diào)諧器還包括本地振蕩器頻率選擇電路，它控制本地振蕩器的頻率。所述頻率被控制以便末級(jí)混頻器10將所想要的信號(hào)變換到末級(jí)中頻，并使得在每個(gè)混頻器的輸出上所想要的信號(hào)所占用的頻帶處于此調(diào)諧器的后續(xù)中頻部分的通帶內(nèi)。本地振蕩器頻率也可以被選擇，以便在末級(jí)中頻上所想要信號(hào)的頻帶內(nèi)不存在不可接受的高電平的下述信號(hào)，這種信號(hào)是由不想要的信號(hào)與比本地振蕩器信號(hào)的一次諧波更高的諧波混頻產(chǎn)生的。
文檔編號(hào)H03J3/28GK1574609SQ20041004609
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月7日
發(fā)明者尼古拉斯·P·考利, 艾倫·伊金斯 申請(qǐng)人:贊林克半導(dǎo)體有限公司