專利名稱：電視調(diào)諧器以及處理一接收射頻信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于電視調(diào)諧器，特別指一種具有一單一鎖相回路的電視調(diào)諧器。
背景技術(shù)：
在電視系統(tǒng)當(dāng)中，調(diào)諧器(tuner)的成本通常在整體成本中占有不小的比重，而隨著將電視的功能綜合到個人計算機系統(tǒng)(或是其他的電子裝置)中的需求慢慢增加，對調(diào)諧器成本降低的考慮愈顯重要。事實上，電視調(diào)諧器可以是先制造于電路版上，然后才被裝設(shè)在個人計算機系統(tǒng)當(dāng)中，故個人計算機亦可以具備電視的功能。這種的調(diào)諧器可以將一射頻電視信號轉(zhuǎn)變成一基頻(或低頻)視頻信號，然后再將基頻(或低頻)視頻信號傳送至個人計算機內(nèi)的其他元件，以進行后續(xù)的視頻處理工作。
圖1為公知技術(shù)的電視調(diào)諧器100的示意圖(美國專利第5,737,035號)。圖1中的調(diào)諧器100包含有一芯片化電路(on-chip circuit)102以及一位于芯片外的(off-chip)帶通濾波器104。芯片化電路102包含有一低噪聲放大器(LNA)106，一第一混頻器108，一第二混頻器110，一第二中頻放大器112，多個第一壓控振蕩器114，一第一鎖相回路116，一第二壓控振蕩器118，以及一第二鎖相回路120。
由于使用了芯片外的帶通濾波器104、特殊用途的鏡像排斥型混頻器(作為第二混頻器110)，以及多個鎖相回路來控制每一個振蕩信號的頻率，上述公知技術(shù)的作法會增加電視調(diào)諧器100的整體成本以及系統(tǒng)復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
故本發(fā)明的一個目的在于提供一種具有一單一的鎖相回路的電視調(diào)諧器。
本發(fā)明公開了一種電視調(diào)諧器，包含有一第一混頻器，用來將一選定射頻信號與一第一振蕩信號混頻以產(chǎn)生一中頻信號；一第二混頻器，用來將該中頻信號與一第二振蕩信號混頻以產(chǎn)生一輸出信號；以及一鎖相回路，耦接于該第一混頻器以及該第二混頻器，用來產(chǎn)生該第一振蕩信號和該第二振蕩信號，其中該第一振蕩信號和該第二振蕩信號對應(yīng)于該選定射頻信號。
至于本發(fā)明所公開的一種用來處理一接收射頻信號的方法則包含有依據(jù)一選定射頻信號，使用一鎖相回路中一單一的第一壓控振蕩器產(chǎn)生一第一振蕩信號，使用該鎖相回路中一單一的第二壓控振蕩器產(chǎn)生一第二振蕩信號；將該選定射頻信號與該第一振蕩信號混頻以產(chǎn)生一中頻信號；以及將該中頻信號與該第二振蕩信號混頻以產(chǎn)生一輸出信號。


圖1為公知技術(shù)一高度整合的電視調(diào)諧器的示意圖。
圖2為本發(fā)明的調(diào)諧器的一實施例示意圖。
圖3為本發(fā)明的調(diào)諧器的另一實施例示意圖。
圖4為本發(fā)明用來處理一接收射頻信號的方法流程圖。
主要元件符號說明100、200、300 調(diào)諧器102 芯片化電路104 帶通濾波器106、202低噪聲放大器108、110、204、230 混頻器112 中頻放大器114、118、224、226 壓控振蕩器116、120、218 鎖相回路206、212混頻器208、214、232 低通濾波器210、216增益放大器220 相位頻率檢測器222 回路濾波器228、30490度相位延遲單元234 分頻器(除法器)302、306、310 諧波混頻器
308 45度相位延遲單元具體實施方式
請參閱圖2，圖2為本發(fā)明的電視調(diào)諧器的一實施例示意圖。本實施例中的電視調(diào)諧器200包含有一可變增益低噪聲放大器(LNA)202，一第一混頻器204，一同相混頻器(in-phase mixer)206，一同相低通濾波器208，一同相可編程增益放大器(PGA)210，一正交混頻器212，一正交低通濾波器214，一正交可編程增益放大器216，以及一單一的鎖相回路(PLL)218。鎖相回路218包含有一相位頻率檢測器(PFD)220，一回路濾波器222，一第一壓控振蕩器224，一第二壓控振蕩器226，一90度相位延遲單元228，一第四混頻器230，一低通濾波器232，以及一用來除以M的反饋分頻器234。
可變增益低噪聲放大器202可對一接收射頻信號RF_in進行放大，第一混頻器204則將放大后的射頻信號與一第一振蕩信號LO1混頻以產(chǎn)生一中頻信號IF(以頻率而言，IF＝LO1-RF)。同相混頻器206則將IF信號與一第二振蕩信號LO2混頻以產(chǎn)生一同相輸出信號207。接下來，由同相低通濾波器208負(fù)責(zé)對同相輸出信號207進行濾波，抑制頻道外的干擾噪聲，再由同相可編程增益放大器210放大同相低通濾波器208所輸出的信號以產(chǎn)生一同相基頻信號I。相似的，正交混頻器212將IF信號與一信號LO2_90°(第二振蕩器信號LO2經(jīng)過90度相位延遲的結(jié)果)混頻以產(chǎn)生一正交輸出信號213。接下來，由正交低通濾波器214負(fù)責(zé)對正交輸出信號213進行濾波，再由正交可編程增益放大器216放大正交低通濾波器214所輸出的信號以產(chǎn)生一正交基頻信號Q。
在圖2的實施例中，鎖相回路218用來產(chǎn)生第一振蕩信號LO1，第二振蕩信號LO2，以及信號LO2_90°。相位頻率檢測器220則比較一參考信號FREF與一反饋信號FFB的相位，以產(chǎn)生一相對應(yīng)的誤差信號221。誤差信號221的脈波寬度(pulse width)可以用來表示參考信號FREF與反饋信號FFB之間相位差異的大小。依據(jù)誤差信號221所表示出的參考信號FREF與反饋信號FFB之間的快慢關(guān)系，回路濾波器222中的電容會被充電或是放電。就其本質(zhì)而論，回路濾波器222類似積分器一般進行工作，而累積相對應(yīng)于誤差信號221的一凈電荷(net charge)。由回路濾波器所產(chǎn)生的回路濾波器電壓VTUNE則會被用于第一壓控振蕩器224以及第二壓控振蕩器226上。第一壓控振蕩器224與第二壓控振蕩器226分別可產(chǎn)生第一與第二振蕩信號LO1、LO2。而為了要能同時產(chǎn)生同相以及正交輸出信號，90度相位延遲單元228則可以延遲信號LO2的相位以產(chǎn)生信號LO2_90°。此處需注意的是，在實施上，除了圖2所示的作法以外，90度相位延遲單元亦可以設(shè)置于PLL電路228的外部。
以下的方程式1用來顯示兩個振蕩信號LO1、LO2以及于RF信號中的選定通道之間的關(guān)系。于方程式1中，RF代表在接收信號中選定通道的頻率，LO1為第一振蕩信號的頻率，至于LO2則為第二振蕩信號的頻率。
RF＝LO1-LO2(方程式1)而第一壓控振蕩器224與第二壓控振蕩器226對于回路濾波器電壓VTUNE的變化會具有相反的反應(yīng)狀況，舉例來說，若回路濾波器電壓VTUNE變大了，第一振蕩信號LO1的頻率就會增加，第二振蕩信號LO2的頻率則會下降。以下的方程式2與方程式3則分別顯示出第一振蕩信號LO1的頻率變化LO1以及第二振蕩信號LO2的頻率變化LO2相對于回路濾波器電壓ΔVTUNE的電壓變化以及一VCO增益因數(shù)K之間的關(guān)系。
LO1≈|K|*ΔVTUNE(方程式2)LO2≈(-|K|)*ΔVTUNE(方程式3)請注意，第一壓控振蕩器224以及第二壓控振蕩器226并不一定會具有相同的VCO增益因數(shù)K，上述兩個方程式中使用了相同的符號K主要是為了表示出第一壓控振蕩器224以及第二壓控振蕩器226對于回路濾波器電壓VTUNE的變化會有相反的反應(yīng)方向。然而，在其他的實施例中，亦可以讓第一壓控振蕩器224具有一第一增益因數(shù)K1，第二壓控振蕩器226則具有一第二增益因數(shù)K2。
第四混頻器230可將第一與第二振蕩信號LO1、LO2混頻以產(chǎn)生一信號231。信號231中于頻率(LO1+LO2)處具有一較高的頻率成分，于頻率(LO1-LO2)處則具有一較低的頻率成分。低通濾波器232則負(fù)責(zé)濾除前述于頻率(LO1+LO2)處的頻率成分，至于一反饋分頻器234則依據(jù)接收射頻信號RF_in中的選定通道，將于頻率(LO1-LO2)處的頻率成分除以M。如此一來，即可產(chǎn)生于閉合回路(closed-loop)鎖相回路運作中所需的反饋信號FFB。方程式4中顯示了接收射頻信號RF_in中選定通道的頻率會等于除數(shù)M乘上參考信號FREF。
選定通道的頻率＝FREF*M(方程式4)
接下來，PFD 220會比較信號FREF與反饋信號FFB的相位，而由回路濾波器222所產(chǎn)生的回路濾波器電壓VTUNE就可用來控制第一與第二壓控振蕩器224、226。由于鎖相回路218具有閉合回路的結(jié)構(gòu)，到達穩(wěn)定狀態(tài)時，第一壓控振蕩器224與第二壓控振蕩器226就會產(chǎn)生出適當(dāng)?shù)牡谝徽袷幮盘朙O1與第二振蕩信號LO2，而(LO1-LO2)則會是參考信號FREF的M倍(此即對應(yīng)于信號RF_in中的選定通道)。然后，第一混頻器204、第二混頻器206與第三混頻器212就可以將RF_in中的選定通道下轉(zhuǎn)換(down-convert)成同相基頻信號I以及正交基頻信號Q。
請參閱圖3，圖3為本發(fā)明的調(diào)諧器的另一實施例示意圖。電視調(diào)諧器300大致上包含有相似于電視調(diào)諧器200的組成元件，不同處在于圖2中的第一混頻器204、第二混頻器206以及第三混頻器212在圖3中分別改成了一第一諧波混頻器(harmonic mixer)302、一第二諧波混頻器306以及一第三諧波混頻器310。另外，電視調(diào)諧器300還包含有一第二90度相位延遲單元304以及一45度相位延遲單元308。第二90度相位延遲單元304可產(chǎn)生第一振蕩信號LO1經(jīng)過相位延遲90度之后的信號，而第一振蕩信號LO1以及其經(jīng)過90度相位延遲后的信號都被耦合至第一諧波混頻器302。另外，在圖3的實施例中，第二振蕩信號LO2以及其經(jīng)過90度相位延遲后的信號LO2_90°都被耦合至第二諧波混頻器306。45度相位延遲單元308所產(chǎn)生第二振蕩信號LO2經(jīng)過相位延遲45度與135度的信號則都被耦合至第三諧波混頻器310。
而在實際上，第一、第二、第三諧波混頻器302、306、310皆可使用無源諧波混頻器(passive harmonic mixer)來實施。關(guān)于諧波混頻器的操作、實施方式、以及其特點，請參照申請時間為為2003年6月的美國第10/604018號的專利申請“無源諧波混頻器(Passive Harmonic Mixer)”。由于使用到了諧波混頻器302、306以及310，鎖相回路218所提供的第一振蕩信號LO1與第二振蕩信號LO2僅需提供正常操作時一半頻率即可。此一特點可以降低鎖相回路218在設(shè)計上的復(fù)雜度。至于具有諧波結(jié)構(gòu)的電視調(diào)諧器的操作方式與特點則請參考申請時間為為2003年12月的美國第10/707319號的專利申請“以諧波混頻器為基礎(chǔ)的電視調(diào)諧器與處理接收射頻信號的方法(HARMONIC MIXER BASED TELEVISION TUNER AND METHOD OF PROCESSING ARECEIVED RF SIGNAL)”。
最后請參閱圖4，圖4為本發(fā)明用來處理一接收射頻信號的方法流程圖，以下將詳述圖4中的各個步驟步驟400使用一單一的鎖相回路產(chǎn)生一第一及一第二振蕩信號，其中第一振蕩信號的頻率減去第二振蕩信號的頻率等于該接收射頻信號中一選定通道的頻率。進入步驟402。
步驟402將該接收射頻信號與第一振蕩信號LO1混頻以產(chǎn)生一中頻信號IF。進入步驟404。
步驟404將中頻信號IF與第二振蕩信號LO2混頻以產(chǎn)生一同相基頻信號，并將中頻信號IF與第二振蕩信號LO2經(jīng)過相位延遲后的信號混頻以產(chǎn)生一正交基頻信號。
根據(jù)上述本發(fā)明的實施例，由于第二混頻器206、306以及第三混頻器212、310可以直接將第一中頻信號IF轉(zhuǎn)換至基頻，故不需要使用帶通濾波器來將鏡像信號移除。另外，第二混頻器206、306以及第三混頻器212、310可為一般混頻器。且于本發(fā)明的調(diào)諧器中，使用一個鎖相回路218來產(chǎn)生振蕩信號LO1、LO2，可降低調(diào)諧器使用的元件數(shù)量。
一較佳實施例，由于頻道外的干擾信號直到低通濾波器208、214才被抑制，故前面的元件(低噪聲放大器202，第一混頻器204，正交混頻器212與同相混頻器206)具有較好的線性度，可減少干擾信號的影響。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所進行的等效變化與修改，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)諧器，包含有一第一混頻器，用來將一選定射頻信號與一第一振蕩信號混頻以產(chǎn)生一中頻信號；一第二混頻器，用來將該中頻信號與一第二振蕩信號混頻以產(chǎn)生一輸出信號；以及一鎖相回路，耦接于該第一混頻器以及該第二混頻器，用來產(chǎn)生該第一振蕩信號和該第二振蕩信號。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中該第一振蕩信號和該第二振蕩信號對應(yīng)于該選定射頻信號。
3.如權(quán)利要求1所述的調(diào)諧器，其中該鎖相回路包含一第一壓控振蕩器，用來產(chǎn)生該第一振蕩信號；以及一第二壓控振蕩器，用來產(chǎn)生該第二振蕩信號。
4.如權(quán)利要求3所述的調(diào)諧器，其中該第一壓控振蕩器與該第二壓控振蕩器對于一控制信號的變化所產(chǎn)生的反應(yīng)相反。
5.如權(quán)利要求3所述的調(diào)諧器，其中該鎖相回路還包含一相位頻率檢測器，用來比較一參考信號與一反饋信號以產(chǎn)生一誤差信號；一回路濾波器，耦接于該相位頻率檢測器，用來根據(jù)該誤差信號以產(chǎn)生一控制信號；一第四混頻器，與該第一及該第二壓控振蕩器相耦接，用來將該第一振蕩信號與該第二振蕩信號混頻；以及一低通濾波器，耦接于該第四混頻器，用來對該第四混頻器所輸出的信號濾波。
6.一種處理一接收射頻信號的方法，該方法包含有依據(jù)一選定射頻信號，使用一鎖相回路產(chǎn)生一第一振蕩信號和一第二振蕩信號；將該選定射頻信號與該第一振蕩信號混頻以產(chǎn)生一中頻信號；以及將該中頻信號與該第二振蕩信號混頻以產(chǎn)生一輸出信號。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該第一振蕩信號和該第二振蕩信號的頻率差對應(yīng)于該選定射頻信號的頻率。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該第一振蕩信號和該第二振蕩信號的頻率差等于該選定射頻信號的頻率。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中產(chǎn)生該第一以及該第二振蕩信號的步驟還包含比較一參考信號與一反饋信號以產(chǎn)生一誤差信號；根據(jù)該誤差信號產(chǎn)生一控制信號；依據(jù)該控制信號產(chǎn)生該第一振蕩信號以及該第二振蕩信號；將該第一振蕩信號與該第二振蕩信號混頻；以及根據(jù)混頻得出的結(jié)果產(chǎn)生該反饋信號。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該輸出信號還包含有一同相基頻信號以及一正交基頻信號。
全文摘要
一種電視調(diào)諧器，包含有一第一混頻器，用來將一接收射頻信號與一第一振蕩信號混頻以產(chǎn)生一中頻信號；一第二混頻器，用來將該中頻信號與一第二振蕩信號混頻以產(chǎn)生一同相基頻輸出信號；一第三混頻器，用來將該中頻信號與一第三振蕩信號混頻以產(chǎn)生一正交基頻輸出信號；以及一鎖相回路，耦接于該第一以及該第二混頻器，依據(jù)該接收射頻信號中的一選定通道，產(chǎn)生該第一以及該第二振蕩信號。
文檔編號H03D7/00GK1652462SQ200510007958
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月6日
發(fā)明者李亮輝, 涂聰琦, 蘇東銘 申請人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司