專利名稱：以諧波混頻器為基礎的電視調(diào)諧器與處理接收射頻的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電視調(diào)諧器，特別是涉及一種雙重轉換電視調(diào)諧器。
背景技術：
在電視系統(tǒng)當中，調(diào)諧器(tuner)的成本通常在整體成本中占有不小的比重。而隨著個人計算機技術不斷進步，將電視的功能整合到個人計算機系統(tǒng)或是其它的電子裝置，故對調(diào)諧器成本降低的考慮愈顯重要。就理論上來講，調(diào)諧器包含有兩個主要的組件。第一個組件用來執(zhí)行高頻至中頻(或是射頻至中頻)的轉換；第二個組件則用來執(zhí)行中頻至基頻的轉換。
近幾年來，常見的消費性電子裝置中常見的作法是將調(diào)諧器當成一獨立的組件，連接于一顯示器，但調(diào)諧器本身并不是顯示器內(nèi)建的一部份。如前所述，電視調(diào)諧器可以是先制造于電路版上，然后才被裝設在個人計算機系統(tǒng)當中，故個人計算機亦可以具有電視的功能。這樣的調(diào)諧器可以將一射頻電視訊號轉變成一基頻(或低頻)視訊訊號，然后再將基頻(或低頻)視訊訊號傳送至個人計算機內(nèi)的其它組件，以進行視訊處理的工作。
用來執(zhí)行射頻至中頻轉換的電路組件通常會需一集成電路，以及大量的如電感、電容、晶體管等等離散的組件。用來執(zhí)行中頻至基頻轉換的電路組件則通常需一集成電路、一些濾波器組件、一系列的調(diào)諧及控制組件、以及其它額外的外部組件，因此整個調(diào)諧器實際上會具有相當?shù)膹碗s度。另外，現(xiàn)今可見的電視調(diào)諧器多半還是設計成可以在出廠之前藉由手動的方式進行調(diào)諧工作。以手動的方式進行調(diào)諧工作則通常會帶來較大的成本，而成為整個調(diào)諧器成本中不小的一部分。
在技術進展的過程中，發(fā)展出來的表面聲波濾波器(surface acousticwave filter，SAW filter)對調(diào)諧器的發(fā)展提供了極大的助益，許多需要經(jīng)由手動校調(diào)的電感與電容都可以自調(diào)諧器中移除，并且對接收訊號的濾波效能可以在使用較小的體積與較低的成本下，達到更佳的效果。然而，表面聲波濾波器是設置于陶瓷基底(ceramic substrate)之上，并無法與剩下的主動電路一同集成在一硅晶片上，在設計中依舊必須是離散的組件，而使得調(diào)諧器的體積難以縮小。一般而言，當調(diào)諧器被使用于電視機中時，調(diào)諧器的大小并不是非常重要，因為電視機通常都具有相當大的體積。但是當調(diào)諧器被使用在其它電子裝置中時，體積就變成了一個非常重要的考慮因素了。
圖1為一已知調(diào)諧器100的示意圖(由美國第5,737,035號專利所披露)。然而，由于調(diào)諧器100中必須使用特殊的鏡像排斥型混頻器來作為第二混頻器108，調(diào)諧器100整體的成本會變得較高。另外，第一本地振蕩器104可與第一混頻器102一同用來對自一進入射頻訊號中選擇出的一特定的通道進行上轉換(up-convert)。這意味了第一本地振蕩器104必須是一個可變頻率的本地振蕩器，具有一較大的操作頻率范圍。而由于在第一本地振蕩器104的操作頻率范圍內(nèi)的相位噪聲(phase noise)必須符合一特定的相位噪聲限制(通常是84dBC/Hz)，此時必須使用多個具有較小頻率范圍的壓控振蕩器(VCO)以降低相位噪聲。這亦會增加電視調(diào)諧器100的復雜度與整體成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種雙重轉換電視調(diào)諧器，以降低整體系統(tǒng)成本。
根據(jù)本發(fā)明的一種電視調(diào)諧器，包含有一第一混頻器，用來將一接收射頻訊號轉換成一中頻訊號；一帶通濾波器，耦合于該第一諧波混頻器，用來對該中頻訊號進行濾波以產(chǎn)生一帶通訊號；一第二諧波混頻器，耦合于該帶通濾波器，用來直接將該帶通訊號轉換成一同相基頻訊號；以及一第三諧波混頻器，耦合于該帶通濾波器，用來直接將該帶通訊號轉換成一正交基頻訊號。
根據(jù)本發(fā)明的另一種方法，用來處理一接收射頻訊號，該方法包含以下步驟對該接收射頻訊號進行混頻以產(chǎn)生一中頻訊號；對該中頻訊號進行濾波以產(chǎn)生一通帶訊號；對該通帶訊號進行混頻以產(chǎn)生一同相基頻訊號；以及對該通帶訊號進行混頻以產(chǎn)生一正交基頻訊號。


圖1為已知技術一高度整合的電視調(diào)諧器的示意圖。
圖2為本發(fā)明雙重轉換電視調(diào)諧器的實施例示意圖。
附圖符號說明100、200 調(diào)諧器101、202 低噪聲放大器102、108 混頻器104、110、206、 本地振蕩器212106、210、114 帶通濾波器112、116 中頻放大器204、214、222 諧波混頻器216、220 同相基頻放大器218 同相低通濾波器224、228 正交基頻放大器226 正交低通濾波器具體實施方式
請參閱圖2，圖2為本發(fā)明一實施例的雙重轉換(double conversion)電視調(diào)諧器200的示意圖。本實施例中的電視調(diào)諧器200包含有一低噪聲放大器202，一第一諧波混頻器204，一第一本地振蕩器206，一帶通濾波器210，一第二本地振蕩器212，一第二諧波混頻器214，一第一同相基頻放大器216，一同相低通濾波器218，一第二同相基頻放大器220，一第三諧波混頻器222，一第一正交基頻放大器224，一正交低通濾波器226，以及一第二正交基頻放大器228。
一接收射頻訊號RF_IN經(jīng)由低噪聲放大器202進行放大，而耦合至第一諧波混頻器204的一輸入端。雖然在本實施例中使用諧波混頻器來作為混頻器204，然而，以其它種類的混頻器作為混頻器204亦是可行的作法。至于諧波混頻器的操作方式與結構請參考于2004年4月申請的臺灣第093109094號專利申請「被動諧波混頻器」(Passive Harmonic Mixer)。
于本實施例中，第一本地振蕩器206操作于一可變的第一頻率，并可提供一0°相位延遲的參考訊號以及一90°相位延遲的參考訊號。依據(jù)帶通濾波器210頻寬內(nèi)的中心頻率，第一諧波混頻器204的輸出在接收射頻訊號中位于1220MHz或1090MHz之處具有一所欲之通道。帶通濾波器210的輸出會被耦合至第二諧波混頻器214的輸入端與第三諧波混頻器222的輸入端。第二本地振蕩器212操作于一固定的第二頻率(當輸入頻率為1220MHz時，該第二頻率為610MHz；當輸入頻率為1090MHz時，該第二頻率則為545MHz)，可以提供一0°相位延遲的參考訊號、一45°相位延遲的參考訊號，一90°相位延遲的參考訊號，以及一135°相位延遲的參考訊號。第二諧波混頻器214所輸出的為一同相(in-phase)基頻訊號，第三諧波混頻器222所輸出的則是一正交(quadrature)基頻訊號。第一同相基頻放大器216、同相低通濾波器218、以及第二同相基頻放大器220可對同相基頻訊號進行濾波及放大，以供電視接收器的后級進行處理。同樣的，第一正交基頻放大器224、正交低通濾波器226、以及第二正交基頻放大器228可對正交基頻訊號進行濾波及放大，以供電視接收器的后級進行處理。經(jīng)過整合后，第二同相放大器所輸出的I訊號與第二正交放大器所輸出的Q訊號可以形成一基頻視訊訊號，然后可再被傳送至其它視訊處理組件進行處理。
由于使用了一諧波結構(harmonic architecture)，第一本地振蕩器206所輸出的0°相位延遲的參考訊號與90°相位延遲的參考訊號的頻率范圍乃介于635MHz與1040MHz之間(這是在使用中心頻率為1220MHz的表面聲波濾波器210時的情形)。這樣的頻率范圍是圖1所示已知電視調(diào)諧器的一半，這也表示了，本發(fā)明在對第一本地振蕩器206設計時VCO的結構可以大為簡化就可以實現(xiàn)相同的相位噪聲限制(通常是-84dBC/Hz)?；谏鲜鰞蓚€原因，本發(fā)明對電視調(diào)諧器的設計的確可以大為簡化，并且電視調(diào)諧器200的成本也會大為降低。
至于電視調(diào)諧器200的第二級構成一直接轉換接收器(DCR)。由帶通濾波器210所輸出的中頻訊號會被直接轉換至基頻。上述的直接轉換結構包含有一同相(I)路徑與一正交(Q)路徑，用來直接將中頻訊號轉換成基頻訊號。由于使用到了直接轉換的結構，在本實施例中并沒有第二中頻的存在。另外在這個實施例中，本發(fā)明使用了兩個諧波混頻器，其中一個位于同相(I)路徑中，另一個則為于正交(Q)路徑中。因此，第二本地振蕩器212會固定操作于610MHz(這是在使用中心頻率為1220MHz的表面聲波濾波器210時的情形)，這是圖1所示第二本地振蕩器108操作頻率的一半。就其本身而論，在已知的電視調(diào)諧器中，必須使用額外的頻率轉換級來將輸出的IF2_OUT訊號轉換至基頻，而在本發(fā)明中則沒有這樣的需求。另外，同相低通濾波器218與正交低通濾波器226都可以是簡易型的低通濾波器，可以制造于一集成電路上。圖1所示已知的電視調(diào)諧器使用到了帶通濾波器114，由于具有鏡像排斥(image rejection)的功能，通常都會被設置在芯片之外，而藉由本發(fā)明將直接轉換結構用于諧波混頻器內(nèi)的實施方式，整個電視調(diào)諧器200的復雜度與成本都可以大為降低。
本發(fā)明是在諧波混頻器中使用了直接轉換的結構以在使用單一中頻的情形下，將一接收射頻訊號轉換成基頻訊號。此外，可變本地振蕩器的頻率范圍亦可降為已知技術的一半。此外，僅需使用較少的VCO數(shù)量，即可確保第一本地振蕩器的相位噪聲會符合相位噪聲電平的限制條件。另外，藉由使用了直接轉換的結構，同相低通濾波器218與正交低通濾波器226都可以設置在芯片上、而第二與第三諧波混頻器輸出的訊號就是基頻視訊訊號，然后基頻視訊訊號可以直接被傳送至其它的視訊處理單元，而不需再經(jīng)過第二中頻至基頻的轉換工作。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明的權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種調(diào)諧器，包含有一第一混頻器，用來將一接收射頻訊號轉換成一中頻訊號；一帶通濾波器，耦合于該第一諧波混頻器，用來對該中頻訊號進行濾波以產(chǎn)生一帶通訊號；一第二混頻器，耦合于該帶通濾波器，用來將該帶通訊號直接轉換成一同相基頻訊號；以及一第三混頻器，耦合于該帶通濾波器，用來將該帶通訊號直接轉換成一正交基頻訊號。
2.如權利要求1所述的調(diào)諧器，其中該第二與該第三混頻器為一諧波混頻器。
3.如權利要求2所述的調(diào)諧器，其還包含有一第一本地振蕩器，操作于一第一頻率以提供一第一參考訊號與一第二參考訊號至該第一混頻器，其中該第二參考訊號與該第一參考訊號間具有90度的相位差。
4.如權利要求3所述的調(diào)諧器，其中該第一頻率的變動是依據(jù)該接收射頻訊號的頻率。
5.如權利要求1所述的調(diào)諧器，其中該帶通訊號的中心頻率實質(zhì)上是位于該帶通濾波器頻寬的中心頻率上。
6.如權利要求2所述的調(diào)諧器，其還包含有一第二本地振蕩器，操作于一第二頻率以提供一第三參考訊號、一第四參考訊號、一第五參考訊號、以及一第六參考訊號；該第四參考訊號與該第三參考訊號間具有45度的相位差，該第五參考訊號與該第三參考訊號間具有90度的相位差，該第六參考訊號與該第三參考訊號間具有135度的相位差；該第二諧波混頻器具有耦合于該第三參考訊號與該第五參考訊號的輸入端，該第三諧波混頻器則具有耦合于該第四參考訊號與該第六參考訊號的輸入端。
7.一種用來處理一接收射頻訊號的方法，包含有對該接收射頻訊號進行混頻以產(chǎn)生一中頻訊號；對該中頻訊號進行濾波以產(chǎn)生一通帶訊號；以及對該通帶訊號進行混頻以產(chǎn)生一同相基頻訊號以及一正交基頻訊號。
8.如權利要求7所述的方法，其還包含有依據(jù)該接收射頻訊號的頻率變動該第一頻率。
9.如權利要求7所述的方法，其中進行一諧波混頻的方式以產(chǎn)生該同相及該正交基頻訊號。
10.如權利要求9所述的方法，其中該通帶訊號與一第三參考訊號及一第五參考訊號進行諧波混頻以產(chǎn)生該同相基頻訊號，且該通帶訊號與一第四參考訊號及一第六參考訊號進行諧波混頻以產(chǎn)生該正交基頻訊號；而該第三參考訊號、該第四參考訊號、該第五參考訊號、以及該第六參考訊號皆具有一第二頻率；該第四參考訊號與該第三參考訊號間具有45度的相位差，該第五參考訊號與該第三參考訊號間具有90度的相位差，該第六參考訊號與該第三參考訊號間具有135度的相位差。
全文摘要
一調(diào)諧器包括一第一本地振蕩器，提供一第一與一第二參考訊號；一第一混頻器具有耦合于一接收射頻訊號、該第一、第二參考訊號的輸入端；一帶通濾波器耦合于該第一諧波混頻器的一輸出端；一第二本地振蕩器提供一第三、第四、第五與第六參考訊號，相位差分別為0度、45度、90度與135度；一第二諧波混頻器具有耦合于該第三、第五參考訊號、及該帶通濾波器輸出端的輸入端；以及一第三諧波混頻器具有耦合于該第四、第六參考訊號、及該帶通濾波器輸出端的輸入端。
文檔編號H03J5/00GK1625053SQ20041009263
公開日2005年6月8日 申請日期2004年11月16日 優(yōu)先權日2003年12月4日
發(fā)明者蘇東銘 申請人:瑞昱半導體股份有限公司