專利名稱：響應(yīng)時(shí)間可控的鎖相環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有可控濾波器的鎖相環(huán)，該可控濾波器能夠有選擇地控制PLL的響應(yīng)時(shí)間。
鎖相環(huán)(PLL)應(yīng)用在許多方面，它能夠?qū)⒖煽卣袷幤鞯念l率和/或相位鎖定到基準(zhǔn)信號(hào)的頻率和/或相位上。例如通常在通信設(shè)備(如收音機(jī)、電視接收機(jī)等)的調(diào)諧器中采用的PLL用于控制本地振蕩器的頻率。
一個(gè)鎖相環(huán)包括一個(gè)用于產(chǎn)生可控振蕩信號(hào)的可控振蕩器；一個(gè)用于產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)的穩(wěn)定振蕩器，如晶體管蕩器；一個(gè)用于產(chǎn)生誤差信號(hào)的鑒相器，該誤差信號(hào)表示可控振蕩器信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)之間的相位和頻率關(guān)系。該誤差信號(hào)包含的脈沖相對(duì)的正或負(fù)性取決于鑒相器輸入信號(hào)之間的相差和頻差的正負(fù)，并且誤差信號(hào)的持續(xù)時(shí)間取決于相差和頻差的大小。該誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波器的濾波產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)。該控制信號(hào)以反饋方式接到可控振蕩器來(lái)控制可控振蕩器信號(hào)的頻率以及相位。正如下文將要描述的，根據(jù)不同類型的PLL，按照這個(gè)控制信號(hào)，或是將頻差降到最小，或是將頻差和相差都降到最小。此時(shí)稱PLL處于“鎖定”狀態(tài)。
在一個(gè)調(diào)諧器中，可控振蕩器用作調(diào)諧器的本地振蕩器，一個(gè)“可編程”分頻器連接在可控振蕩器和鑒相器之間。在這種情況，誤差信號(hào)表示本地振蕩器信號(hào)經(jīng)過(guò)可編程分頻器分頻后的信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)之間的相差和頻差。當(dāng)PLL處于鎖定狀態(tài)，依據(jù)可編程分頻器的可編程分頻因子(通常為“N”)，可控振蕩器產(chǎn)生的本地振蕩器信號(hào)的頻率與基準(zhǔn)信號(hào)的頻率成比例。調(diào)諧器中使用PLL有許多優(yōu)點(diǎn)。由于本地振蕩器的頻率鎖定在基準(zhǔn)信號(hào)的頻率上，所以本地振蕩器的頻率非常穩(wěn)定。另外，本地振蕩器信號(hào)的頻率很容易控制，例如可以通過(guò)數(shù)字控制可編程分頻器的可編程分頻因子(N)來(lái)改變頻道。
如上所述，根據(jù)不同類型的PLL，按照振蕩器控制信號(hào)將頻差降到最小或是將頻差和相差都降到最小。在“類型I”的PLL中，誤差信號(hào)與簡(jiǎn)單的低通濾波網(wǎng)絡(luò)相連。類型I的PLL只將鑒相器的輸入信號(hào)之間的頻差降到最小。在“類型II”的PLL中，誤差信號(hào)連接積分器，該積分器包括由放大器和濾波器部分構(gòu)成的一個(gè)反饋結(jié)構(gòu)。由于存在積分器的反饋回路，所以類型II PLL將鑒相器輸入信號(hào)之間的頻差和相差都降低到最小。類型II PLL在應(yīng)用中十分有益，因?yàn)樵陬愋虸I PLL中頻率和相位都是穩(wěn)定的。
有時(shí)候，我們期望能夠有選擇地改變PLL的響應(yīng)時(shí)間。在類型I的PLL中，這一點(diǎn)可以通過(guò)按照一個(gè)控制信號(hào)來(lái)有選擇地改變環(huán)路濾波器而容易地實(shí)現(xiàn)。例如MB 1507調(diào)諧控制PLL集成電路(IC)包括一個(gè)電子可控開(kāi)關(guān)，這個(gè)電子可控開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)可以旁路兩級(jí)外接低通濾波器部分的第一級(jí)。這兩級(jí)外接低通濾波器級(jí)連在IC的誤差信號(hào)輸出端和本地振蕩器的控制信號(hào)輸入端之間，用于降低調(diào)諧到新頻道的所需時(shí)間。
然而，本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，不改變PLL的基本性質(zhì)或不顯著增加PLL的復(fù)雜度很難做到有選擇地改變類型II PLL的響應(yīng)時(shí)間。原因在于濾波器網(wǎng)絡(luò)包括在積分器的反饋回路中而不是直接級(jí)連在鑒相器的輸出端。另一個(gè)原因是PLL中的許多元件，包括鑒相器和積分器中的放大器通常都集成在PLL IC中，所以難于改動(dòng)。當(dāng)我們需要有選擇地增加PLL的響應(yīng)時(shí)間而不是降低PLL的響應(yīng)時(shí)間時(shí)，這些問(wèn)題變得更加突出。
鑒于上述困難，本發(fā)明的一個(gè)方面是，發(fā)明者設(shè)計(jì)了一種能夠有選擇地控制類型II PLL電路的響應(yīng)時(shí)間的裝置，尤其是在IC中包括鑒相器和積分器中的反饋型放大器的PLL。更具體地是，一個(gè)附加的濾波器部分與積分器的放大器部分級(jí)連，并且一個(gè)濾波器控制部分與這個(gè)附加的濾波器部分相連，用以按照模式判定控制信號(hào)來(lái)調(diào)整該附加濾波器的操作。本發(fā)明的另一個(gè)方面是，該濾波器控制部分包括一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，用于按照模式判定控制信號(hào)有選擇地旁路此附加濾波器。本發(fā)明的又一方面是，這個(gè)附加濾波器部分具有一幅頻響應(yīng)，用于按照模式判定控制信號(hào)來(lái)增加PLL的響應(yīng)時(shí)間。
本發(fā)明的這些和其它方面將參照附圖詳細(xì)描述。
在附圖中

圖1是一張數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)的框圖，該接收機(jī)包括一個(gè)調(diào)諧系統(tǒng)，針對(duì)該調(diào)諧系統(tǒng)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例；圖2包括圖1中所示的調(diào)諧系統(tǒng)中使用的鎖相環(huán)調(diào)諧控制集成電路的框圖和按照本發(fā)明一方面建立的可控鎖相環(huán)濾波器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是用于圖1中所示的調(diào)諧系統(tǒng)中的微處理器控制程序的流程圖；圖4是圖1中所示的衛(wèi)星接收機(jī)中使用的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解調(diào)器的框圖，該框圖有助于理解本發(fā)明所要解決的問(wèn)題；
圖5是按照本發(fā)明一方面在圖2中所示的可控鎖相環(huán)濾波器的幅頻響應(yīng)特性曲線圖。
在各附圖中，相同或相似的標(biāo)號(hào)表示的是相同或相似的元件。
本發(fā)明對(duì)數(shù)字衛(wèi)星電視系統(tǒng)進(jìn)行描述，在該數(shù)字衛(wèi)星電視系統(tǒng)中，電視信息是按照預(yù)定的數(shù)字壓縮標(biāo)準(zhǔn)如MPEG進(jìn)行編碼和壓縮后的形式被傳送。MPEG是由動(dòng)態(tài)圖像專家組開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)圖像以其音頻信息編碼的一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。由加利福尼亞州(California)的休斯(Hughes)公司制造的Direc TVTM衛(wèi)星電視傳輸系統(tǒng)就是這種數(shù)字衛(wèi)星電視傳輸系統(tǒng)。
在發(fā)送器中，與電視信息的視頻和音頻部分相應(yīng)的電視信息經(jīng)過(guò)數(shù)字化、壓縮之后被組成數(shù)據(jù)包串或數(shù)據(jù)包流。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以QPSK(四進(jìn)制相移鍵控)方式調(diào)制到RF(射頻)載波信號(hào)上，然后RF信號(hào)被發(fā)送到地球軌道中的衛(wèi)星，從衛(wèi)星再被傳送回地面。在QPSK調(diào)制中，兩個(gè)正交的相移信號(hào)I和Q的相位根據(jù)與之對(duì)應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)位控制。例如相位0°對(duì)應(yīng)邏輯低電平(“0”)，相位180°對(duì)應(yīng)邏輯高電平(“1”)。調(diào)制后的相移信號(hào)I和Q相結(jié)合，其結(jié)果作為QPSK調(diào)制的RF載波信號(hào)被傳輸。因此，QPSK調(diào)制的載波信號(hào)的每個(gè)周期表示四種邏輯狀態(tài)(00，01，10，11)中的一種。
一般地，衛(wèi)星包括許多轉(zhuǎn)發(fā)器，用于接收和重發(fā)相應(yīng)的被調(diào)制的RF載波信號(hào)。在傳統(tǒng)的地面電視系統(tǒng)中，在一個(gè)時(shí)間，每個(gè)RF載波信號(hào)或每個(gè)頻道所包含的信息僅針對(duì)一個(gè)電視節(jié)目。所以，觀看哪個(gè)節(jié)目，只需選擇相應(yīng)的RF信號(hào)。而在數(shù)字衛(wèi)星電視系統(tǒng)中，每個(gè)被調(diào)制的RF載波攜帶的信息同時(shí)針對(duì)幾個(gè)節(jié)目。每個(gè)節(jié)目對(duì)應(yīng)幾組視頻和音頻數(shù)據(jù)包，每個(gè)包要通過(guò)附加在數(shù)據(jù)包上標(biāo)記該節(jié)目的專門的首標(biāo)來(lái)判別。所以，觀看節(jié)目，不僅要選擇相應(yīng)的RF信號(hào)還要選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)包。
在圖1所示的數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)中，由衛(wèi)星(圖中未畫出)傳送的經(jīng)過(guò)代表視頻、音頻信息的數(shù)字信號(hào)調(diào)制的RF載波由拋物面天線1接收。接收到的頻率比較高的RF信號(hào)(如Ku波段12.2～12.7GHz)由區(qū)段轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換為頻率比較低的RF信號(hào)(如L波段950～1450MHz)，區(qū)段轉(zhuǎn)換器(block converter)3包括一個(gè)RF放大器3-1，一個(gè)混頻器3-3和一個(gè)振蕩器3-5。放大器3-1是“低噪聲”放大器，所以區(qū)段轉(zhuǎn)換器3常用“低噪聲區(qū)段轉(zhuǎn)換器”的首字母“LNB”表示。天線1和LNB 3都包括在接收系統(tǒng)里一個(gè)稱作“室外單元”5之中。接收機(jī)的其余部分都包含在一個(gè)稱作“室內(nèi)單元”7的部分中。
室內(nèi)單元7包括一個(gè)調(diào)諧系統(tǒng)9，該調(diào)諧系統(tǒng)9從室外單元5接收的多個(gè)RF信號(hào)中選擇包含所需節(jié)目數(shù)據(jù)包的RF信號(hào)，同時(shí)該調(diào)諧系統(tǒng)還將選擇的RF信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的較低頻段的中頻(IF)信號(hào)。本發(fā)明的一方面涉及調(diào)諧系統(tǒng)9的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將在以下部分詳細(xì)描述。
室內(nèi)單元7的剩余部分，將IF信號(hào)攜帶的以QPSK方式調(diào)制的數(shù)字信息解調(diào)、譯碼、解壓縮，從而產(chǎn)生與期望得到的節(jié)目相對(duì)應(yīng)的數(shù)字視頻、音頻脈沖流，然后，將數(shù)字脈沖流轉(zhuǎn)換為適合記錄和再現(xiàn)的模擬視頻、音頻信號(hào)。更具體地說(shuō)，QPSK解調(diào)器11將IF信號(hào)解調(diào)以產(chǎn)生的兩個(gè)脈沖信號(hào)IP和QP，IP和QP包含各自的數(shù)據(jù)位流，這些位流與發(fā)射機(jī)中產(chǎn)生的相移調(diào)制信號(hào)I、Q代表的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。解碼器13將IP和QP信號(hào)的數(shù)據(jù)位組成數(shù)據(jù)塊，并根據(jù)在發(fā)射機(jī)處嵌入發(fā)送數(shù)據(jù)的差錯(cuò)碼糾正在數(shù)據(jù)塊中的傳輸錯(cuò)誤，而且再產(chǎn)生被傳輸?shù)腗PEG視頻、音頻數(shù)據(jù)包。音頻和視頻數(shù)據(jù)包通過(guò)傳輸單元15被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元17的各個(gè)視頻和音頻部分，在其中它們被解壓縮并且轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的模似信號(hào)。微處理器19控制室內(nèi)單元7各部分的操作。然而，在圖1中僅示出了描述本發(fā)明實(shí)施例所需的微處理器19產(chǎn)生和接收的控制信號(hào)。
到目前為止所描述的數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)與位于印第安納州印第安納波里的湯姆遜消費(fèi)電子有限公司(Thomson Consumer Electronics，Ins.ofIndianapolis，Indiana)生產(chǎn)的RCATM型DSSTM數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)電視接收機(jī)相似。
如前面所述的，本發(fā)明一方面涉及調(diào)諧系統(tǒng)9的結(jié)構(gòu)。調(diào)諧系統(tǒng)9在輸入端901接收到LNB 3提供的RF信號(hào)。RF輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)寬帶濾波器903濾波，又經(jīng)過(guò)RF放大器905放大，再經(jīng)過(guò)可調(diào)帶通濾波器907濾波?？烧{(diào)帶通濾波器(BPF)907選擇需要的RF信號(hào)，舍棄不需要的RF信號(hào)。所產(chǎn)生的RF信號(hào)輸入到混頻器909的第一個(gè)輸入端。由本地振蕩器(LO)911產(chǎn)生的本地振蕩器信號(hào)被連接到混頻器909的第二輸入端。混頻器909的輸出由放大器913放大，然后連接到含有表面聲波(SAW)器件的IF濾波器915的輸入端。IF濾波器915的輸出端連接到調(diào)諧系統(tǒng)9的輸出端917。
LO 911的頻率由鎖相環(huán)(PLL)電路919控制，該P(yáng)LL電路包括一個(gè)PLL集成電路921，一個(gè)外部頻率基準(zhǔn)晶振923和外部濾波器網(wǎng)絡(luò)925。LO信號(hào)的頻率由PLL 919按照微處理器19產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來(lái)控制。PLL 919的詳細(xì)內(nèi)容如圖2所示。
如圖2所示，PLL IC 921包括一個(gè)“預(yù)分段(Prescalar)”分頻器921-1，用于將LO信號(hào)頻率分頻，“Pescalar”分頻器921-1后接一個(gè)可編程分頻器(÷N)921-3。PLL IC 921也包括一個(gè)放大器921-5，該放大器與外接晶體923組合構(gòu)成了一基準(zhǔn)頻率振蕩器?；鶞?zhǔn)頻率振蕩器的輸出連接基準(zhǔn)分頻器(÷R)921-7的輸入端?？删幊谭诸l器(÷N)與基準(zhǔn)分頻器(÷R)的輸出信號(hào)分別連接到鑒相器921-9的各個(gè)輸入。鑒相器921-9的輸出信號(hào)是誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)表示的是在可編程分頻器(÷N)921-3輸出端產(chǎn)生的LO信號(hào)的分頻結(jié)果與在基準(zhǔn)分頻器(÷R)921-7輸出端產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)之間的頻差和相差。誤差信號(hào)脈沖的相對(duì)正或負(fù)性取決于鑒相器921-9的輸入信號(hào)之間的頻差與相差的正負(fù)，而且其持續(xù)時(shí)間取決于頻差與相差的量的大小。該誤差信號(hào)連接到放大器921-11，這個(gè)放大器外接濾波網(wǎng)絡(luò)925構(gòu)成一個(gè)環(huán)路濾波器927，用于將誤差信號(hào)濾波從而產(chǎn)生一個(gè)給LO 911的微調(diào)控制電壓。微調(diào)控制電壓也控制可調(diào)帶通濾波器907。按照本發(fā)明一方面構(gòu)建的環(huán)路濾波器927將在以下部分詳細(xì)說(shuō)明。
在操作中，LO信號(hào)的頻率受到調(diào)諧電壓的控制，直到在可編程分頻器(÷N)921-3輸出端產(chǎn)生的分頻后的LO信號(hào)的頻率和相位與在基準(zhǔn)分頻器(÷R)921-7的輸出端產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)的頻率和相位大致相符為止。在此工作點(diǎn)，鎖相環(huán)被鎖定，依據(jù)可編程分頻器(÷N)921-3的可編程分頻因數(shù)，LO信號(hào)的頻率與所述的基準(zhǔn)分頻器(÷R)921-7產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)的頻率成比例。為了控制LO頻率，可編程分頻因數(shù)N根據(jù)微處理器19產(chǎn)生的數(shù)據(jù)控制。
由于成本的原因，我們期望調(diào)諧系統(tǒng)9具有如下三個(gè)特性(1)在IF濾波器級(jí)之前僅有一級(jí)轉(zhuǎn)換；(2)提供頻率足夠低的IF信號(hào)，以允許使用SAW器件完成所謂“數(shù)字字符整形”，以及正常的IF濾波；和(3)能夠利用通常用于無(wú)線和有線接收機(jī)中的PLL調(diào)諧控制IC來(lái)構(gòu)造。基本上，實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)要通過(guò)(1)在由區(qū)段轉(zhuǎn)換器接收的RF信號(hào)的最高頻率(如1450 MHz)與采用傳統(tǒng)地面無(wú)線、有線調(diào)諧控制PLL IC得到的最高本地振蕩器頻率(如1300MHz)之間的頻差(如140 MHz)的量級(jí)上，選擇IF中心頻率；以及(2)采用本地振蕩器信號(hào)頻率的頻率范圍小于而不大于接收到的RF信號(hào)頻率范圍。典型調(diào)諧系統(tǒng)的IF信號(hào)的中心頻率是140 MHz。當(dāng)然，只要滿足上面所述情況，其它IF頻率也是可以的。
比較低的IF中心頻率，如140 MHz左右，可以只使用單個(gè)轉(zhuǎn)換調(diào)諧器，而不必在IF濾波器部分之前采用更貴的雙轉(zhuǎn)換調(diào)諧器。這也允許使用提供所謂“數(shù)字字符整形”及常規(guī)IF濾波的SAW(聲表面波)器件。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，在發(fā)送器中執(zhí)行公知的“數(shù)字字符整形”是為了減少由于傳輸帶寬限制所造成的字符間串?dāng)_。我們也期望在接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)數(shù)字字符整形從而完善發(fā)送器完成的數(shù)字字符整形。而且，我們期望IF濾波器在具有普通濾波器濾波功能的同時(shí)，也能提供字符整形功能，這樣就不需要一個(gè)分立的數(shù)字濾波器。例如，在數(shù)字濾波器技術(shù)中公知的“余弦級(jí)數(shù)(root raised cosine)”頻率響應(yīng)適用于數(shù)字字符整形。IF SAW濾波器915具有這樣的響應(yīng)。SAW濾波器915的幅頻特性如圖1所示。它具有的中心頻率是140 MHz，并且它具有的相對(duì)窄的通帶為24 MHz左右，該帶寬與收到的RF信號(hào)帶寬相應(yīng)。采用鉭酸鋰基片具有上述特征的SAW濾波器在美國(guó)專利申請(qǐng)，序號(hào)為08/467095、題目為“數(shù)字衛(wèi)星接受器中調(diào)諧器的SAW濾波器”中有詳細(xì)說(shuō)明，該專利申請(qǐng)于1995年6月6號(hào)提交，發(fā)明人為K.J.Richter，M.A.Pugel和J.S.Stewart，申請(qǐng)人與本發(fā)明的申請(qǐng)人相同。
此外，在IF的中心頻率是140 MHz、RF信號(hào)輸入頻率范圍為950～1450MHz的情況下，LO頻率范圍為810～1310 MHz。LO信號(hào)的頻率范圍在810MHz～1310 MHz之間，所以可以采用比較便宜的、廣泛慣用在無(wú)線、有線接收機(jī)中的PLL調(diào)諧控制IC，而不必采用專門為衛(wèi)星接收機(jī)設(shè)計(jì)的PLL調(diào)諧控制IC。這種無(wú)線、有線接收機(jī)中采用的PLL調(diào)諧控制IC可以是荷蘭菲利普半導(dǎo)體公司(Philips Semiconductors)提供的TSA5515T和其它IC。使用TSA5515T和其它類似集成電路得到的LO的最大頻率為1300 MHz左右，這個(gè)頻率足夠用。
到目前所描述的調(diào)諧系統(tǒng)9的部分為上面提到的美國(guó)專利申請(qǐng)的主題內(nèi)容，該申請(qǐng)序號(hào)為08/467097、名稱為“數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)的調(diào)諧器”。該申請(qǐng)于1995年6月6日提交，發(fā)明人為M.A.Pugel和K.J.Richter，申請(qǐng)人與本發(fā)明的申請(qǐng)人相同。本發(fā)明的一方面涉及在捕獲操作和微調(diào)操作期間控制LO911的設(shè)備，該部分內(nèi)容將在以下描述。
由衛(wèi)星發(fā)送和被天線1接收的RF信號(hào)的載波具有穩(wěn)定的保持在“額定”值的頻率。所以，只要LNB 3的振蕩器3-5的頻率是穩(wěn)定的，且保持在其額定值，那么室內(nèi)單元7的調(diào)諧系統(tǒng)9所收到的RF信號(hào)的載波頻率就保持在其額定值。然而不幸的是，振蕩器3-5的頻率隨時(shí)間和溫度變化。振蕩器3-5對(duì)應(yīng)于其額定頻率的頻率偏移引起調(diào)諧系統(tǒng)9接收的RF信號(hào)載波頻率產(chǎn)生相應(yīng)的偏移。為了補(bǔ)償這些頻率偏移，在兩個(gè)搜索操作過(guò)程中，微處理器19根據(jù)從QPSK解調(diào)器接收的頻率狀態(tài)信息，控制調(diào)諧系統(tǒng)9中LO 911的頻率變化。用于調(diào)諧系統(tǒng)9的微處理器19控制程序流程圖，包括搜索操作，如圖3所示。
在開(kāi)始選擇一個(gè)新的節(jié)目之后，在捕獲模式期間進(jìn)行第一次搜索。當(dāng)選擇了一個(gè)新的節(jié)目時(shí)，微處理器19將LO頻率設(shè)置到用于新節(jié)目的相應(yīng)于轉(zhuǎn)發(fā)器額定RF頻率的額定LO頻率。然后，監(jiān)視由QPSK解調(diào)器11產(chǎn)生的LOCK信號(hào)的狀態(tài)。LOCK信號(hào)表明QPSK解調(diào)器11是否正確解調(diào)了IF信號(hào)攜帶的數(shù)據(jù)。例如當(dāng)QPSK解調(diào)器11沒(méi)有正確解調(diào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，LOCK信號(hào)為低邏輯電平；而當(dāng)QPSK解調(diào)器11正確解調(diào)了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，LOCK信號(hào)是高邏輯電平。如果在LO頻率已經(jīng)設(shè)置到被選轉(zhuǎn)發(fā)器的額定頻率以后，LOCK信號(hào)是低電平，則LO 911的頻率要在額定的LO頻率附近范圍變動(dòng)直到LOCK信號(hào)變成高邏輯電平。LOCK信號(hào)的產(chǎn)生表明調(diào)諧系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)操作模式開(kāi)始。
在穩(wěn)態(tài)模式期間，監(jiān)視由QPSK 11產(chǎn)生的FREQUENCY(頻率)信號(hào)以確定IF信號(hào)的載波頻率是否處于IF SAW濾波器915通帶的中心，即在本實(shí)施例中，IF信號(hào)的載波頻率是否位于額定IF中心頻率，例如140 MHz。如果IF載波頻率超出預(yù)定的額定中心頻率范圍，那么QPSK解調(diào)器11的性能就會(huì)降低并且產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。如果FREQUENCY信號(hào)表明未超過(guò)預(yù)定的頻率偏移，那么LO 911的頻率就保持從在捕獲模式期間建立的初始值的變化。然而，如果FREQUENCY信號(hào)表明超過(guò)了預(yù)定的頻率偏移，那么在第二或“微調(diào)”搜索操作期間就要改變LO 911的頻率直到工作正常為止。本發(fā)明的一方面就是要解決在微調(diào)模式期間會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，解釋如下調(diào)諧系統(tǒng)9，包括地面無(wú)線、有線調(diào)諧控制PLL IC 921，在多數(shù)情況下工作良好。然而，地面調(diào)諧PLL IC 921具有某些限制會(huì)導(dǎo)致視頻和/或音頻信息暫時(shí)中斷。由鎖相環(huán)控制的本地振蕩器的頻率變化的最小量，與PLL IC 921中可編程分頻器(÷N)的可編程分頻因子(N)的最小可能增量的值有關(guān)，并且與PLL IC 921的基準(zhǔn)信號(hào)的頻率有關(guān)。地面調(diào)諧PLL IC，如TSA5515T僅能夠以較大遞增頻率步長(zhǎng)如6.25 KHz改變LO信號(hào)的頻率。故而，在兩個(gè)搜索操作期間，IF信號(hào)的載波頻率同樣以較大步長(zhǎng)變化?？墒荙PSK解調(diào)器11難以跟上這樣大的頻率變化，因而可導(dǎo)致正常解調(diào)操作中斷和視頻、音頻信息丟失。
如果在捕獲模式期間進(jìn)行第一次搜索操作，電視觀眾不會(huì)注意到數(shù)據(jù)丟失，因?yàn)樗麜?huì)認(rèn)為獲得新節(jié)目的過(guò)程會(huì)占據(jù)一段時(shí)間。然而，如果在穩(wěn)態(tài)模式期間需要進(jìn)行第二次搜索或微調(diào)操作，當(dāng)前收看的節(jié)目的視頻、音頻響應(yīng)就會(huì)中斷。在微調(diào)操作期間，通過(guò)降低PLL電路919的“轉(zhuǎn)換速率”，即調(diào)諧電壓的幅值變化速率，可以減小此種中斷發(fā)生的可能性。更具體地說(shuō)，根據(jù)微處理器19產(chǎn)生的FINE TUNING控制信號(hào)來(lái)增加環(huán)路濾波器927的響應(yīng)時(shí)間。以上問(wèn)題的解決方案將結(jié)合圖4更詳細(xì)地說(shuō)明。圖4是QPSK解調(diào)器11電路的框圖。
如圖4所示IF SAW濾波器915產(chǎn)生的IF信號(hào)分別連接到混頻器1101I和1101Q的第一輸入端。字母“I”和“Q”表示“同相”和“正交”。此較穩(wěn)定的頻率振蕩器1103的輸出信號(hào)直接接到混頻器1101I，并且通過(guò)一個(gè)90度(90°)相移網(wǎng)絡(luò)1105再接到混頻器1101Q?；祛l器1101I產(chǎn)生“同相”，即IF信號(hào)的“近”基帶(頻率很低)信號(hào)(IA)，而混頻器1101Q產(chǎn)生“正交”信號(hào)，即IF信號(hào)的近基帶(QA)，該信號(hào)與“同相”信號(hào)(IA)有90°相差。字母“A”表示“模擬量”。
IA和QA信號(hào)分別接到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)1107I和1107Q。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器1107I和1107Q還接收來(lái)自“定時(shí)恢復(fù)回路”1109的時(shí)鐘信號(hào)，然后產(chǎn)生一系列數(shù)字采樣ID和QD。字母“D”表示該信號(hào)是“數(shù)字”的。與模擬信號(hào)IA和QA有關(guān)的數(shù)字信號(hào)ID和QD的數(shù)字采樣的頻率、相位，由時(shí)鐘信號(hào)的頻率和相位決定。定時(shí)恢復(fù)回路1109包括一個(gè)可控振蕩器(圖中未畫出)，ADC 1107I和1107Q需要的時(shí)鐘信號(hào)由該振蕩器發(fā)出?？煽卣袷幤饔蓴?shù)字相位鎖定回路控制(圖中未畫出)，所以數(shù)字采樣與模擬信號(hào)IA和QA的相應(yīng)幅值電平同步，即采樣值的最大值和最小值與模擬信號(hào)最大、最小幅值相對(duì)應(yīng)。換句話說(shuō)，定時(shí)恢復(fù)回路1109將ADC 1107I和1107Q的采樣操作與IF信號(hào)同步。
信號(hào)ID和QD連接到“載波恢復(fù)回路”1111上。載波恢復(fù)回路1111將表示模擬信號(hào)IA、QA的數(shù)字采樣信號(hào)ID、QD的相移解調(diào)為相應(yīng)的脈沖信號(hào)IP、QP。字母“P”表示“脈沖”。每個(gè)脈沖信號(hào)IP、QP都包含相應(yīng)數(shù)據(jù)位的一串脈沖，被傳輸QPSK RF載波的I和Q信號(hào)的數(shù)據(jù)位分別具有對(duì)應(yīng)于0°和180°相移的邏輯低(“0”)電平或邏輯高(“1”)電平。信號(hào)分量IP、QP連接到解碼器13，在解碼器13中，將各種數(shù)據(jù)位格式化為MPEG數(shù)據(jù)包。
載波恢復(fù)回路1111包括一個(gè)數(shù)字鎖相環(huán)(PLL)，該鎖相環(huán)包括一個(gè)可控振蕩器1111-1，一個(gè)鑒相器1111-3和一個(gè)回路濾波器1111-5。鑒相器1111-3根據(jù)信號(hào)ID、QD和可控振蕩器1111-1的輸出信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)相差信號(hào)?？煽卣袷幤?111-1的輸出信號(hào)的額定頻率和額定相位對(duì)應(yīng)于IF信號(hào)的額定頻率和額定相位，以及模擬信號(hào)IA、QA和相應(yīng)數(shù)字采樣信號(hào)ID、QD的額定相位和額定頻率。
在操作中，如果IF信號(hào)的頻率和相位是正確的，則很容易地從相差信號(hào)中確定信號(hào)ID、QD代表的信號(hào)相移。然而，如果IA、QA的相移和頻率不正確，則檢測(cè)到的相移就不是0°和180°，卻是與這些值有偏離。本質(zhì)上，對(duì)于在所謂數(shù)據(jù)“星圖”中兩位數(shù)據(jù)的理想位置，相差導(dǎo)致了被解調(diào)數(shù)據(jù)的兩個(gè)位的“位置”發(fā)生了“傾斜”。例如由LNB引入的被選RF信號(hào)的頻率偏移導(dǎo)致的頻差，引起QPSK信號(hào)的兩位被解調(diào)數(shù)據(jù)的位置會(huì)隨時(shí)間發(fā)生旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的方向取決于頻率偏移是正還是負(fù)。如圖4所示，QPSK調(diào)制的數(shù)據(jù)星圖具有對(duì)應(yīng)于相應(yīng)兩種可能邏輯電平的四組可能的邏輯組合(00，01，10和11)的四個(gè)點(diǎn)，其中兩種邏輯電平由信號(hào)I、Q的兩種可能的相移值表示。在數(shù)據(jù)星圖中，鑒相器1111-3參照被解調(diào)數(shù)據(jù)的理想位置測(cè)定其位置。為了校正數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)和傾斜，可控振蕩器1111-1的輸出信號(hào)的頻率及相位要按照鑒相器1111-3的輸出信號(hào)進(jìn)行變化，直到數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)停止和位置傾斜消除。在這點(diǎn)上，被解調(diào)數(shù)據(jù)是可靠的且稱回路被“鎖定”。產(chǎn)生的高邏輯電平信號(hào)LOCK表示數(shù)據(jù)被可靠地解調(diào)了并可以被解碼。通過(guò)檢測(cè)發(fā)出的相差信號(hào)產(chǎn)生LOCK信號(hào)以確定何時(shí)相差信號(hào)的變化低于一預(yù)定界限。如上述，在捕獲模式期間，微處理器19監(jiān)視LOCK信號(hào)，并且微處理器19調(diào)整LO 911的頻率直到LOCK信號(hào)變成高邏輯電平。
當(dāng)IF信號(hào)頻率以及IA、QA信號(hào)的頻率不正確或存在偏移時(shí)，只要在限定范圍之內(nèi)，載波恢復(fù)回路1111就能夠解調(diào)QPSK數(shù)據(jù)。然而，如果頻率偏移過(guò)大，由于IF信號(hào)相對(duì)于SAW濾波器915的中心頻率產(chǎn)生頻移，因此IF信號(hào)頻譜的一部分將要落在SAW濾波器915的通帶外邊。這將導(dǎo)致接收機(jī)的信噪比降低。因此，如上所述，微處理器19監(jiān)視由載波恢復(fù)回路1111產(chǎn)生的FREQUENCY信號(hào)從而指示IF信號(hào)的頻率偏移。如果頻率偏移超過(guò)預(yù)定界限，在微調(diào)模式期間，微處理器19調(diào)整LO頻率以減小頻移。FREQUENCY信號(hào)是結(jié)合鑒相器1111-3檢測(cè)到的相差信號(hào)來(lái)產(chǎn)生的。
如上所述，LO信號(hào)的頻率以及IF信號(hào)的頻率以較大頻率步長(zhǎng)例如62.5KHz變化，而QPSK解調(diào)器11難以跟蹤這樣大的頻率變化。因此，正常解調(diào)工作會(huì)中斷，導(dǎo)致視頻、音頻數(shù)據(jù)丟失。QPSK解調(diào)器11跟蹤比較大的頻率變化的能力是載波恢復(fù)回路1111的回路帶寬的函數(shù)，尤其是與回路濾波器1111-5的響應(yīng)特性有關(guān)。不能為了降低載波恢復(fù)回路(1111)的響應(yīng)時(shí)間，而使載波恢復(fù)回路(1111)的回路帶寬任意加大。因?yàn)樵龃蠡芈穾挄?huì)降低接收機(jī)的信噪比且因此降低了接收機(jī)接收低電平信號(hào)的能力。我們也不期望為了降低PLL 919的響應(yīng)時(shí)間而減少PLL 919的回路帶寬，因?yàn)樵谶x擇新的轉(zhuǎn)發(fā)頻率時(shí)，降低響應(yīng)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致過(guò)長(zhǎng)捕獲時(shí)間。如上所述，為了在微調(diào)操作期間降低解調(diào)過(guò)程中斷的可能性，可以有選擇地增加調(diào)諧控制PLL 919的響應(yīng)時(shí)間從而降低調(diào)諧電壓的變化速率，因此在微調(diào)操作期間允許LO 911的頻率發(fā)生變化。這種解決方案將在下文中詳細(xì)描述。
參照?qǐng)D2，尤其是標(biāo)有“回路濾波器927”的部分，如前所述，回路濾波器927包括一個(gè)在PLL IC 921中的放大器921-11和一個(gè)外部濾波器網(wǎng)絡(luò)925。外部濾波網(wǎng)絡(luò)925包括第一級(jí)濾波器925-1和第二級(jí)可控濾波器925-2，該第二級(jí)可控濾波器925-2級(jí)連在內(nèi)部放大器921-11和LO 911之間。
第一級(jí)濾波器925-1和PLL IC 921中的放大器921-11構(gòu)成一個(gè)積分器。更具體地說(shuō)，第一級(jí)濾波器925-1包括一個(gè)雙極型晶體管Q1作為普通的共射極放大器。晶體管Q1的基極通過(guò)一個(gè)IC端口連接放大器921-11的輸出端。晶體管Q1的發(fā)射極連接信號(hào)地。負(fù)載電阻R6接在晶體管Q1的集電極和電源(+VCC)之間。一濾波器部分，包括一個(gè)電阻R1和電容C1、C2，該濾波器以負(fù)反饋結(jié)構(gòu)通過(guò)IC端口接在放大器921-11的輸入端和晶體管Q1的集電極之間從而構(gòu)成完整的積分器。反饋為負(fù)是由于共射極結(jié)構(gòu)的晶體管Q1提供反向信號(hào)。
利用由放大器921-11和第一級(jí)濾波器925-1以負(fù)反饋形式構(gòu)成的積分器，將PLL 919構(gòu)造為類型II鎖相環(huán)。類型II鎖相環(huán)將可編程分頻器(÷N)921-3的輸出端產(chǎn)生的分頻后的LO信號(hào)與基準(zhǔn)分頻器(÷R)921-7輸出端產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率信號(hào)之間的頻差和相差降至最小，這樣可以穩(wěn)定LO 911的頻率和相位。
第二級(jí)濾波器925-2包括雙極點(diǎn)雙零點(diǎn)(double pole，double zero)濾波器部分(該部分包括電阻R2、R4、R5和電容C3、C4)和電控開(kāi)關(guān)部分(該部分包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2和電阻值較低的電阻R3)。晶體管Q2的導(dǎo)電狀態(tài)是由微處理器19產(chǎn)生的FINE TUNE信號(hào)控制。第二級(jí)濾波器925-2可以任選兩種控制方式之一，即在第一級(jí)濾波器與LO振蕩器之間，或是有效旁路雙極點(diǎn)雙零點(diǎn)濾波器部分(R2、R4、R5、C3和C4)或者包括雙極點(diǎn)雙零點(diǎn)濾波器部分。需要特別指出的是，當(dāng)調(diào)諧系統(tǒng)9沒(méi)有處于微調(diào)操作模式時(shí)，F(xiàn)INE TUNE信號(hào)是低邏輯電平，晶體管Q2的通道處于低阻狀態(tài)，即“導(dǎo)通”。由于場(chǎng)效應(yīng)管Q2處于“導(dǎo)通”狀態(tài)而電阻R3阻值較低，所以第二級(jí)濾波器部分925-2中的電阻R2、R4和R5及電容C3、C4部分被旁路。在微調(diào)模式期間，F(xiàn)INETUNE信號(hào)是高邏輯電平，場(chǎng)效應(yīng)Q2的通道處于高阻狀態(tài)，即“關(guān)斷”。所以第二級(jí)濾波器部分925-2中的電阻R2、R4、R5和電容C3、C4被納入第一級(jí)濾波器部分925-1和振蕩器911之間的路徑上。
第二級(jí)濾波器925-2自身的兩個(gè)零點(diǎn)濾波部分的博德(Bode)幅頻特性曲線，如圖5中#1曲線所示。幅度單位是分貝(dB)，頻率軸是取對(duì)數(shù)以后的坐標(biāo)。特性曲線#1包括兩個(gè)“極點(diǎn)”P1和P2，兩個(gè)“零點(diǎn)”Z1和Z2；它們隨著頻率升高出現(xiàn)的順序是極點(diǎn)P1、零點(diǎn)Z1、零點(diǎn)Z2、極點(diǎn)P2。出現(xiàn)極點(diǎn)P1是由于電阻R2和電容C4的緣故；出現(xiàn)零點(diǎn)Z1是電阻R2和電容C3的緣故；出現(xiàn)零點(diǎn)Z2是由于電阻R5和電容C4的緣故；出現(xiàn)極點(diǎn)P2是由于電阻R5和電容C3的緣故。
PLL 919的總體回路響應(yīng)的兩種Bode幅頻特性曲線也在圖5中示出。特性曲線#2是當(dāng)調(diào)諧系統(tǒng)9沒(méi)有處于微調(diào)模式而且環(huán)路濾波器927只包括第一級(jí)濾波器925-1，即第二級(jí)濾波器925-2的雙極點(diǎn)雙零點(diǎn)濾波部分(R2、R4、R5、C3和C4)被旁路時(shí)的回路響應(yīng)曲線。特性曲線#3是當(dāng)調(diào)諧系統(tǒng)9處于微調(diào)模式而且環(huán)路濾波器927包括第一級(jí)濾波器925-1和級(jí)連的第二級(jí)濾波器925-2中的雙極點(diǎn)雙零點(diǎn)(R2、R4、R5、C3和C4)濾波部分時(shí)的回路響應(yīng)曲線。為了避免特性曲線重疊，特性曲線#3沒(méi)有參照特性曲線#1和#2的幅值坐標(biāo)來(lái)作圖。
考慮到兩級(jí)級(jí)連的濾波器的總體幅頻特性曲線是兩個(gè)單獨(dú)特性曲線乘積或是幅值以分貝(dB)電平表示時(shí)相加的和，則特性曲線#3是#1和#2相加的結(jié)果。特性曲線#1是的一個(gè)極點(diǎn)導(dǎo)致特性曲線#3中斜率增加(負(fù)方向)；特性曲線#1中的一個(gè)零點(diǎn)導(dǎo)致特性曲線#3中斜率減小(負(fù)方向)。極點(diǎn)P1降低總體回路增益從而降低總體回路帶寬。如果沒(méi)有零點(diǎn)Z1和Z2，那么，特性曲線#3的斜率就會(huì)以大于20分貝每十倍頻程的斜率通過(guò)0 dB幅值電平線，從而導(dǎo)致回路不穩(wěn)定且易產(chǎn)生振蕩。由于回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需要電阻R5和電容C3，所以伴隨地出現(xiàn)極點(diǎn)P2。而且出現(xiàn)極點(diǎn)P2的好處是降低帶外信號(hào)如PLL 919的基準(zhǔn)頻率信號(hào)的回路增益(即增加衰減)。
如圖5中所示，當(dāng)調(diào)諧系統(tǒng)9沒(méi)有處在微調(diào)模式(特性性曲線#2)時(shí)，回路帶寬較大，因而PLL 919響應(yīng)較快。相反，當(dāng)調(diào)諧系統(tǒng)9處于微調(diào)模式時(shí)(特性曲線#3)，回路帶寬較窄，從而PLL 919的響應(yīng)較慢。
在圖2中所示的第二級(jí)濾器925-2的電路中，電阻R4的用途是將第一級(jí)濾波器925-1的輸出(在晶體管Q1的集電極)與電容C4隔離，其原因如下電容C4具有較大容值。如果沒(méi)有電阻R4(即，如將R4代之以直接連接)，當(dāng)調(diào)諧系統(tǒng)處于捕獲模式期間且開(kāi)關(guān)晶體管處于“導(dǎo)通”時(shí)，串聯(lián)的電阻R5和電容C4直接在第一級(jí)濾波器925-1的輸出端分路。這將會(huì)不期望地增加捕獲時(shí)間。然而，如果采用阻值較大的電阻R4將第一級(jí)濾波器925-1的輸出與電容C4隔離，就能夠禁止電容C4顯著增加捕獲時(shí)間。
進(jìn)一步涉及到較大容值的電容C4，其作用是在微調(diào)操作開(kāi)始之前，在捕獲模式允許電容C4對(duì)在捕獲模式期間產(chǎn)生的微調(diào)電壓充電(或放電)之后，電容C4能夠提供預(yù)定時(shí)間延遲。這個(gè)延遲可以由微處理19通過(guò)程序控制來(lái)提供，如圖3中流程圖所示。
如圖2所示，也可以給第一級(jí)濾波器925-1增加一個(gè)動(dòng)態(tài)“加速”電路925-3來(lái)改變PLL 919的響應(yīng)時(shí)間，從而加快捕獲過(guò)程。加速電路925-3包括推挽結(jié)構(gòu)的反向?qū)ㄐ碗p極型晶體管Q3和Q4電路以及電阻R7。晶體管Q3和Q4的公共連接的基極與電容C1的一邊相連，Q3和Q4的共用連接的射極通過(guò)一個(gè)電阻R7與電容C1的另一邊相連。晶體管Q3和Q4的集電極分別連接極性相反的電源+VCC和-VCC。
外部濾波網(wǎng)絡(luò)925的各器件的基準(zhǔn)值如下表所示器件 值電阻R124K(千歐姆)
電容C14700pf(皮法)電容C20.1μf(微法)電阻R62K電阻R710K電阻R21M(兆歐姆)電容C30.27μf電阻R32K電阻R420K電阻R5470ohms(歐姆)電容C5220μf在操作中，當(dāng)出現(xiàn)大的頻率變化，例如選擇一個(gè)新的轉(zhuǎn)發(fā)器頻率時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的誤差信號(hào)，并且在電阻R1兩端相應(yīng)地也會(huì)產(chǎn)生大的電壓。晶體管Q3或Q4其中哪一個(gè)導(dǎo)通以及電流的流向(“源”極或“漏”極電流)取決于頻率變化的極性。此時(shí)電路中產(chǎn)生有效的環(huán)路增益的增加(即特性曲線#2向上移動(dòng))，因而降低了捕獲時(shí)間。當(dāng)PLL 919接近期望的頻率值時(shí)，誤差信號(hào)減小，“導(dǎo)通”的晶體管“關(guān)斷”。類似于電路925-3這樣的加速電路和其他的加速電路一起，在美國(guó)專利申請(qǐng)，序號(hào)為08/504849，名稱為“快速作用控制系統(tǒng)”中被詳細(xì)描述，該項(xiàng)申請(qǐng)于1995年7月20日提交，其發(fā)明人為David M.Badger，申請(qǐng)人與本發(fā)明的申請(qǐng)人相同。
雖然對(duì)于一特定應(yīng)用以具體實(shí)施例的方式舉例說(shuō)明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，可進(jìn)行一些改動(dòng)以適用于其它應(yīng)用?；谶@一點(diǎn)，無(wú)論何時(shí)希望改變采用負(fù)反饋型積分器閉合回路裝置的響應(yīng)時(shí)間，均可采用本發(fā)明，其中，在負(fù)反饋型積分器中，濾波器部分位于放大器的反饋路徑中。更進(jìn)一步而言，雖然本發(fā)明描述的是要求增加回路響應(yīng)時(shí)間的應(yīng)用實(shí)例，但它也可用于降低回路響應(yīng)時(shí)間。另外，雖然本發(fā)明是以一個(gè)具體的電路拓樸結(jié)構(gòu)來(lái)描述的，但本發(fā)明也適用于其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。例如如圖2所示積分器電路的負(fù)反饋是由共發(fā)射極結(jié)構(gòu)的晶體管Q1提供的反向信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。負(fù)反饋還可以采用其它方式實(shí)現(xiàn)，例如，如果放大器921-11是反向放大器，那么共發(fā)射極結(jié)構(gòu)的晶體管Q1就可以去除。另外，如果采用既有同向輸入端又有反向輸入端的放大器來(lái)取代僅有一個(gè)輸入端的放大器921-11，那么負(fù)反饋可通過(guò)將包括電阻R1和電容C1、C2的濾波器部分連接到反向輸入端來(lái)提供，則共射極結(jié)構(gòu)的晶體管Q1可以去掉。這些和其他的變動(dòng)方案均屬于所附權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.裝置，包括閉合回路裝置(919)，包括一個(gè)可控振蕩器(911)，用于產(chǎn)生可控振蕩器信號(hào)，該可控振蕩器信號(hào)的頻率受振蕩器控制信號(hào)的控制；一個(gè)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的信號(hào)源(921-5，923)；裝置(921-9)，用于產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)表示可控振蕩器信號(hào)與所述代表基準(zhǔn)頻率的信號(hào)之間的頻率與相位關(guān)系；以及環(huán)路濾波器(927)，用于將誤差信號(hào)濾波后產(chǎn)生所述的振蕩器控制信號(hào)；以及裝置(19)，用于產(chǎn)生一個(gè)模式指示控制信號(hào)，該信號(hào)用于控制所述的閉合回路裝置(919)的操作模式；所述閉合回路裝置(919)中所述環(huán)路濾波器(927)包括一個(gè)放大器(921-11)；一個(gè)從負(fù)反饋形式連接以形成一積分器的第一級(jí)濾波器部分(C1、C2、R1)；一個(gè)與所述積分器級(jí)連接的第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)；以及與所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)相連的濾波器控制部分(Q2、R3)，該控制部分(Q2、R3)按照模式指示控制信號(hào)改進(jìn)所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)的運(yùn)行狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述濾波器控制部分(Q2、R3)包括一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，該開(kāi)關(guān)裝置按照所述模式指示控制信號(hào)有選擇地旁路第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中當(dāng)所述閉合回路裝置(919)維持在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)具有一個(gè)增加所述閉合回路裝置(919)響應(yīng)時(shí)間的幅頻響應(yīng)特性。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述的幅頻響應(yīng)特性隨著頻率增高，包括一個(gè)極點(diǎn)、一個(gè)第一零點(diǎn)和一個(gè)第二零點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述的幅頻響應(yīng)特性隨著頻率升高，包括一個(gè)第一極點(diǎn)、一個(gè)第一零點(diǎn)、一個(gè)第二零點(diǎn)和一個(gè)第二級(jí)點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述的第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)包括并聯(lián)的第一個(gè)電容(C3)的第一個(gè)電阻(R2)，這一并聯(lián)組合串聯(lián)在產(chǎn)生所述誤差信號(hào)的所述裝置(921-9)和所述可控振蕩器(911)之間的信號(hào)線路中；和串聯(lián)的第二個(gè)電阻(R5)和第二個(gè)電容(C4)，這一串聯(lián)組合以分路方式連接到產(chǎn)生所述誤差信號(hào)的所述裝置(921-9)和所述本地振蕩器(911)之間的所述信號(hào)線路中。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述閉合回路裝置(919)包括鎖相環(huán)集成電路(921)，該電路(921)包括產(chǎn)生所述誤差信號(hào)的所述裝置(921-9)和所述環(huán)路濾波器(927)中的所述放大器(921-11)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述環(huán)路濾波器(927)中所述積分器和所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)以上述次序級(jí)連在產(chǎn)生所述誤差信號(hào)的所述裝置(921-9)和所述可控振蕩器(911)之間。
9.裝置，包括RF輸入端(901)，用于接收多個(gè)RF載波信號(hào)；鎖相環(huán)(919)，包括產(chǎn)生本地振蕩器信號(hào)的本地振蕩器(911)，該本地振蕩器信號(hào)的頻率由調(diào)諧控制信號(hào)控制；通過(guò)可編程分頻因子將所述本地振蕩器信號(hào)分頻從而產(chǎn)生所述本地振蕩器信號(hào)的分頻后的頻率信號(hào)的裝置(921-3)；基準(zhǔn)頻率的信號(hào)源(921-5，923)；產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)的裝置(921-9)，該誤差信號(hào)表示所述本地振蕩器信號(hào)分頻后的頻率信號(hào)與所述基準(zhǔn)頻率信號(hào)之間的相位和頻率差值；以及，將所述誤差信號(hào)濾波以產(chǎn)生所述調(diào)諧控制信號(hào)的環(huán)路濾波器(927)；混頻器(909)，連接所述RF輸入端(901)和所述本地振蕩器(911)，用于產(chǎn)生IF信號(hào)；裝置(19)，用于控制在多個(gè)操作模式中所述鎖相環(huán)(919)的操作；所述控制裝置產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，表明所述鎖相環(huán)將以所述模式中的哪一個(gè)模式工作；所述鎖相環(huán)(919)中的所述環(huán)路濾波器(927)，包括放大器(921-11)和第一級(jí)濾波器部分(C1、C2、R1)，它們以負(fù)反饋結(jié)構(gòu)相連形成一積分器；第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)與該積分器級(jí)連相接；以及，濾波器控制部分(Q2、R3)，它與所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)相接，用于按照所述模式指示控制信號(hào)改變第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)的操作。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述濾波器控制部分(Q2、R3)包括一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，用于按照所述模式指示控制信號(hào)有選擇地旁路所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中在所述鎖相環(huán)(919)維持在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，所述第二級(jí)濾波器(C3、C4、R2、R4、R5)具有一個(gè)增加所述鎖相環(huán)(919)響應(yīng)時(shí)間的幅頻響應(yīng)特性。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中隨著頻率不斷升高，所述幅頻響應(yīng)特性包括一個(gè)極點(diǎn)、一個(gè)第一零點(diǎn)和一個(gè)第二零點(diǎn)。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中隨著頻率不斷升高，所述幅頻響應(yīng)特性包括一個(gè)極點(diǎn)、一個(gè)第一零點(diǎn)、一個(gè)第二零點(diǎn)和一個(gè)第二級(jí)點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述的第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)包括并聯(lián)的第一個(gè)電容(C3)和第一個(gè)電阻(R2)，這一并聯(lián)組合串聯(lián)在產(chǎn)生所述誤差信號(hào)的所述裝置(921-9)和所述本地振蕩(911)之間的信號(hào)線路中；以及，串聯(lián)的第二個(gè)電阻(R5)和第二個(gè)電容(C4)，這一串聯(lián)組合以分路方式連接到產(chǎn)生所述誤差信號(hào)的所述裝置(921-9)和所述本地振蕩器(911)之間的所述信號(hào)線路中。
15.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述鎖相環(huán)(919)包括一個(gè)鎖相環(huán)調(diào)諧控制集成電路(921)，該電路(921)包括將所述本地振蕩器信號(hào)分頻的所述裝置(921-3)，產(chǎn)生所述誤差信號(hào)的所述裝置(921-9)以及所述環(huán)路濾波器(927)中的所述放大器(921-11)。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述環(huán)路濾波器(927)中的所述積分器和所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)以上述次序級(jí)連在產(chǎn)生所述誤差信號(hào)的所述裝置(921-9)和所述本地振蕩器(911)之間。
17.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中提供具有一中心頻率的IF濾波器來(lái)濾波所述的IF信號(hào)；所述IF信號(hào)具有對(duì)應(yīng)于所述IF濾波器(915)的所述中心頻率的一個(gè)額定頻率；提供用于確定所述IF信號(hào)的頻率與所述額定頻率之間偏移的裝置(11)；以及所述控制裝置(19)控制所述鎖相環(huán)(919)來(lái)(1)在捕獲模式期間，建立本地振蕩器的初始頻率；和(2)在微調(diào)模式期間，從所述初始本地振蕩器頻率改變本地振蕩器的頻率，從而減小所述IF信號(hào)與所述額定IF頻率之間的頻率偏移；所述濾波器控制部分(Q2、R3)在所述微調(diào)模式期間，按照所述模式指示控制信號(hào)改變所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)的操作，以增加所述鎖相環(huán)(919)的響應(yīng)時(shí)間；
18.裝置，包括鎖相環(huán)裝置(919)，包括一個(gè)可控振蕩器(911)，用于按照一振蕩器控制信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)頻率可控的可控振蕩器信號(hào)；一個(gè)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率信號(hào)的源；產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)的裝置(921-9)，該誤差信號(hào)表示所述可控振蕩器信號(hào)與所述基準(zhǔn)頻率信號(hào)之間的頻率與相位關(guān)系；一個(gè)環(huán)路濾波器(927)，用于將所述誤差信號(hào)濾波從而產(chǎn)生所述振蕩器控制信號(hào)；以及產(chǎn)生模式指示控制信號(hào)的裝置(19)，用于控制所述鎖相環(huán)裝置(919)的操作模式；所述鎖相環(huán)裝置(919)包括一個(gè)鎖相環(huán)集成電路(921)，該集成電路(921)包括產(chǎn)生所述誤差信號(hào)的所述裝置(921-9)和放大器(921-11)；所述鎖相環(huán)裝置(919)中的所述環(huán)路濾波器(927)包括所述鎖相環(huán)集成電路(921)中所述放大器(921-11)和第一級(jí)濾波器(C1、C2、R1)，它們以負(fù)反饋結(jié)構(gòu)相連形成一個(gè)積分器；一個(gè)第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)與所述積分器級(jí)連；所述環(huán)路濾波器(927)中所述積分器和所述第二級(jí)濾波器(C3、C4、R2、R4、R5)以上述次序級(jí)連在產(chǎn)生誤差信號(hào)的所述裝置(921-9)與所述可控振蕩器(911)之間；以及，濾波器控制部分(Q2、R3)，它連接所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)，用于按照所述模式指示控制信號(hào)改變所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)的操作。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述濾波器控制部分(Q2、R3)包括一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，用于按照所述模式指示控制信號(hào)有選擇地旁路所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)按照所述模式指示控制信號(hào)增大所述鎖相環(huán)裝置(919)的響應(yīng)時(shí)間。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述第二級(jí)濾波器部分(C3、C4、R2、R4、R5)在維持所述鎖相環(huán)裝置(919)的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)降低所述鎖相環(huán)裝置(919)的環(huán)路增益。
全文摘要
一個(gè)有選擇地控制類型II鎖相環(huán)(PLL)(919)—尤其是在一片IC上包括鑒相器(921-9)和反饋型積分器中放大器(921-11)的PLL響應(yīng)時(shí)間的裝置，包括與放大器級(jí)連的可控濾波器(925-2)?？煽貫V波器包括濾波器(C
文檔編號(hào)H03L7/093GK1158029SQ9611675
公開(kāi)日1997年8月27日 申請(qǐng)日期1996年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月28日
發(fā)明者戴維·M·巴杰 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司