專利名稱：在單片集成電路中實(shí)現(xiàn)接收機(jī)功能的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接收機(jī)領(lǐng)域，尤其是涉及在單片集成電路中集成完整接收機(jī)。
背景技術(shù)：
一般來說，電視包括許多電路，它們把射頻電視信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，以產(chǎn)生視頻和聲音信號(hào)。視頻和聲音信號(hào)各自為形成電視圖像和聲音提供了必要的信息。超高頻(“UHF”)/甚高頻(“VHF”)調(diào)諧器是電視接收機(jī)中一種類型的電路。一般來說，UHF/VHF調(diào)諧器接收包括多個(gè)頻道的射頻(“RF”)電視信號(hào)。頻道在一個(gè)載頻上進(jìn)行調(diào)制。載頻頻率可以在UHF頻譜或者VHF頻譜中。對(duì)電視進(jìn)行設(shè)定或調(diào)諧，以接收一個(gè)特定的頻道(例如，頻道2)。U/V調(diào)諧器處理基于選定頻道的RF電視信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)中間頻率(“IF”)。在美國，電視接收機(jī)使用的中間頻率設(shè)定在45.75Mhz頻率。
電視接收機(jī)同樣包括執(zhí)行中間頻率處理的電路。這些IF電視電路典型地采用了表面聲波(“SAW”)濾波器。SAW濾波器在解調(diào)之前(即，在提取視頻和音頻信號(hào)前)調(diào)節(jié)IF信號(hào)。SAW濾波器拒絕或抑制與所期望頻道(即，選定頻道)相鄰的頻道有關(guān)的能量頻帶。為了這一目的，SAW濾波器提供了用于IF信號(hào)的一個(gè)奈奎斯特斜率帶通響應(yīng)。
典型地是，聯(lián)邦通訊委員會(huì)的規(guī)定強(qiáng)制接收機(jī)工作在較高的中間頻率上，以降低設(shè)備的EMI發(fā)射。正由于此，現(xiàn)有技術(shù)的電視接收機(jī)工作在45.75Mhz的中間頻率上。處理45.75Mhz的中間頻率要求使用一個(gè)外部表面聲波(“SAW”)濾波器(即，電視調(diào)諧器集成電路外部)。如果使用了外部SAW濾波器，將集成電路調(diào)諧器連接到外部SAW的電導(dǎo)線將會(huì)有輻射。由于這種輻射的發(fā)射，接收機(jī)必須遵守聯(lián)邦通訊委員會(huì)的規(guī)定，同時(shí)，接收機(jī)必須處理45.75Mhz中間頻率上的信號(hào)。
所以，迫切希望開發(fā)一種不需要外部SAW濾波器的電視接收機(jī)。同樣，也希望開發(fā)一種在單個(gè)集成電路芯片上實(shí)現(xiàn)的電視接收機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
單片集成電路包括一個(gè)調(diào)諧器和一個(gè)SAW濾波器函數(shù)。調(diào)諧器接收一個(gè)射頻(RF)電視信號(hào)。RF電視信號(hào)包括從55Mhz到880Mhz的基頻范圍。調(diào)諧器把RF電視信號(hào)向下變換成具有低基頻的一個(gè)中間頻率(IF)電視信號(hào)。在一種實(shí)施方式中，與調(diào)諧器連接的SAWF濾波器在IF電視信號(hào)上執(zhí)行SAW濾波器函數(shù)。在另一種實(shí)施方式中，SAWF濾波器在基帶上實(shí)現(xiàn)。在一種實(shí)施方式中，單片集成電路包括一個(gè)處理IF電視信號(hào)，產(chǎn)生視頻電視信號(hào)和音頻電視信號(hào)的IF處理器。


圖1是示意本發(fā)明的單片集成電路接收機(jī)的一種實(shí)施方式的方框圖。
圖2是示意用于單片集成電路接收機(jī)的一種實(shí)施方式的方框圖。
圖3是示意集成電路接收機(jī)中雙倍向下變換的一種實(shí)施方式的方框圖。
圖4a是示意根據(jù)單片集成電路接收機(jī)的一種實(shí)施方式的第一和第二向下變換的頻帶圖。
圖4b示意了第二向下變換的頻帶圖。
圖5示意了用于集成電路接收機(jī)的三倍向下變換的實(shí)施例。
圖6是示意第二向下變換電路的可變頻率輸入的一種實(shí)施方式的頻帶圖。
圖7示意了第二中間頻率和第三本機(jī)振蕩器的混合，以產(chǎn)生第三中間頻率信號(hào)。
圖8示意了在接收機(jī)集成電路中實(shí)現(xiàn)分立濾波器的一種實(shí)施方式。
圖9示意了配置集成電路接收機(jī)中的可選分立濾波器的一種實(shí)施方式。
圖10示意了分立濾波器之中的相對(duì)跟蹤。
圖11a和11b示意了集成電路接收機(jī)的分立濾波器的一個(gè)等效電路。
圖12示意調(diào)諧器輸入電路的一種實(shí)施方式。
圖13是示意集成電路接收機(jī)的調(diào)諧的一種實(shí)施方式的方框圖。
圖14示意用于調(diào)諧集成電路接收機(jī)的電容器和電阻器的范圍。
圖15示意用于控制集成電路接收機(jī)中信號(hào)增益的一種實(shí)施方式。
圖16示意根據(jù)一種實(shí)施方式的第二和第三階反饋回路的等效電路，該實(shí)施方式用于實(shí)現(xiàn)集成電路接收機(jī)中的AGC。
圖17示意本發(fā)明的一些實(shí)施方式中所使用的奈奎斯特濾波器1705的較詳細(xì)視圖。
圖18提供奈奎斯特濾波器的一部分的輸出響應(yīng)。
圖19提供奈奎斯特濾波器的一部分的輸出響應(yīng)。
圖20示意帶通濾波器部件的頻率響應(yīng)和陷波濾波器部件的頻率響應(yīng)。
圖21示意帶通濾波器的頻率響應(yīng)。
圖22示意一個(gè)通頻帶，它是多重濾波器的頻率響應(yīng)的組合。
圖23示意陷波濾波器的頻率響應(yīng)。
圖24示意帶通濾波器的頻率響應(yīng)。
圖25示意帶通濾波器的頻率響應(yīng)。
圖26示意奈奎斯特濾波器的頻率特征。
圖27示意帶通濾波器的頻率響應(yīng)。
圖28示意帶通濾波器的頻率響應(yīng)。
圖29示意奈奎斯特濾波器的一部分的頻率特征。
圖30示意一個(gè)結(jié)合本發(fā)明的濾波器的接收機(jī)的一種實(shí)施方式的方框圖。
圖31示意電視接收機(jī)中的U/V調(diào)諧器的一種實(shí)施方式的方框圖。
圖32示意U/V調(diào)諧器的另一種實(shí)施方式的方框圖。
圖33示意由奈奎斯特斜率濾波器的一種實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)的頻率響應(yīng)。
圖34示意本發(fā)明的解調(diào)器電路的一種實(shí)施方式。
圖35示意低通濾波器和奈奎斯特斜率濾波器的總響應(yīng)曲線的一種實(shí)施方式。
圖36是示意利用LC成組濾波器的電視調(diào)諧器的一種實(shí)施方式的方框圖。
圖37示意用于實(shí)現(xiàn)電視調(diào)諧器的LC成組濾波器的一種實(shí)施方式的方框圖。
圖38a示意LC濾波器組中使用的電感(L)組的一種實(shí)施方式。
圖38b示意本發(fā)明的LC濾波器組中使用的電容組的一種實(shí)施方式。
圖39a和39b是示意用于VHF頻譜中一個(gè)頻道的LC濾波器組的調(diào)諧的一種實(shí)施方式的流程圖。
圖40示意從N碼中選擇電感器組中的電感的一種實(shí)施方式。
圖41示意用于選定L組的電感的不同電阻。
圖42是示意LC組濾波器的中心頻率與作為M碼函數(shù)的總電容之間關(guān)系的一個(gè)圖表。
圖43表示選擇的M碼和用于N碼各種組合的中心頻率之間的關(guān)系。
圖44表示了電容信息，以及在VHF調(diào)諧時(shí)的C組中選擇電容器的M碼。
圖45顯示C組選定的電容的各種電阻。
圖46a和46b是對(duì)用于UHF頻譜的一個(gè)頻道的LC濾波器組進(jìn)行調(diào)諧的一種實(shí)施方式。
圖47顯示在UHF調(diào)諧的電容器組中選擇電容器的一種實(shí)施方式。
圖48是示意LC組濾波器的中心頻率與作為N-1碼函數(shù)的總電感之間關(guān)系的圖表。
圖49描述選定的N-1編碼和用于M碼各種組合的中心頻率之間的關(guān)系。
圖50a和b顯示用于在UHF調(diào)諧過程中選擇L組中的電感器的信息。
圖51示意C組的選定電容的不同電阻。
圖52是一個(gè)時(shí)序圖，顯示根據(jù)一種實(shí)施方式用于調(diào)諧LC濾波器組的時(shí)序。
圖53示意LC濾波器組的調(diào)諧的一種實(shí)施方式中所使用的函數(shù)比較器電路的一種實(shí)施方式。
圖54示意圖53的函數(shù)比較器電路中所使用的計(jì)算器的一種實(shí)施方式。
圖55示意LC濾波器組的一種實(shí)施方式的數(shù)個(gè)頻率響應(yīng)。
具體實(shí)施例方式
2001年10月16日申請(qǐng)的題為“在單片集成電路中實(shí)現(xiàn)接收機(jī)功能的方法與裝置”的美國第60/329,797號(hào)臨時(shí)專利申請(qǐng)的公開特此結(jié)合在此作為參考。
單一式單片集成電路芯片完全地集成一個(gè)完整的電視接收機(jī)。在一種實(shí)施方式中，單片集成電路包括集成了SAW濾波器函數(shù)的一個(gè)超高頻(“UHF”)和一個(gè)甚高頻(“VHF”)調(diào)諧器。在其它實(shí)施方式中，單片集成電路進(jìn)一步包括與處理電視或具有信息內(nèi)容的其它類型信號(hào)有關(guān)的中間頻率(“IF”)處理。在一種實(shí)施方式中，集成電路接收機(jī)采用一個(gè)具有雙倍或三倍向下變換的超外差結(jié)構(gòu)。接收機(jī)集成電路接收作為單輸入的射頻(“RF”)，然后，反過來產(chǎn)生作為輸出的復(fù)合視頻基帶信號(hào)(“CVBs”)、AF輸出、MPX輸出。
圖1是示意本發(fā)明的單片集成電路接收機(jī)的一種實(shí)施方式的方框圖。如圖1所示，單片集成電路50接收一個(gè)作為輸入的電視RF信號(hào)，然后產(chǎn)生作為輸出的電視視頻和音頻信號(hào)。因此，從接收電視RF信號(hào)到生成輸出的視頻和音頻成分的所有函數(shù)都在單片集成電路50內(nèi)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于這一實(shí)施方式，單片集成電路50包括超高頻和甚高頻(“U/V”)調(diào)諧器60，SAW濾波器65，和IF處理器70。U/V調(diào)諧器把RF電視信號(hào)向下變換為中間頻率電視信號(hào)。特別是，U/V調(diào)諧器把RF電視信號(hào)向下變換為一個(gè)適合在SAW濾波器中處理的基頻，該SAW濾波器被完全集成在硅中。這里所使用的術(shù)語“基頻”意思就是RF或IF信號(hào)的中心或載波頻率。例如，如果輸入的RF信號(hào)的載波頻率是880Mhz，信號(hào)的基頻就是880Mhz，該信號(hào)包括一個(gè)頻帶的信號(hào)。
在一種實(shí)施方式中，U/V調(diào)諧器60把RF電視信號(hào)55向下變換為10Mhz的基本中間頻率。在另一種實(shí)施方式中，U/V調(diào)諧器60把RF電視信號(hào)55向下變換為13Mhz的基本中間頻率。然而，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以使用其它IF頻率(例如，13Mhz)。例如，可以使用適合在硅中的SAW濾波器處理的任何IF頻率。硅SAW濾波器65的輸出被輸入到IF處理器70。IF處理器70解調(diào)IF電視信號(hào)，以在那恢復(fù)視頻和音頻部分。IF處理器所執(zhí)行的功能是眾所周知的，實(shí)際上，IF處理器70用來表現(xiàn)能夠解調(diào)IF電視信號(hào)，以恢復(fù)視頻和音頻成分的廣泛種類的接收機(jī)。
單片集成電路允許實(shí)現(xiàn)在硅中的SAW濾波器函數(shù)，因?yàn)橹虚g頻率已經(jīng)被降低(例如，10或13Mhz)。典型地，聯(lián)邦通訊委員會(huì)的規(guī)定強(qiáng)制接收機(jī)在較高的中間頻率工作，以降低來自設(shè)備的EMI發(fā)射。正由于此，已有技術(shù)的接收機(jī)工作在45.75Mhz的中間頻率。45.75Mhz中間頻率的處理要求使用一個(gè)外部表面聲波(“SAW”)濾波器(即，電視調(diào)諧器集成電路的外部)。如果使用了外部SAW濾波器，將集成電路調(diào)諧器與外部SAW濾波器連接的電導(dǎo)線將會(huì)有輻射。由于這種輻射，接收機(jī)必須遵守FCC(聯(lián)邦通訊委員會(huì))的規(guī)定，接收機(jī)必須處理45.75Mhz中間頻率上的信號(hào)。
本發(fā)明的單片集成電路不包括輸入/輸出(I/O)插孔，其引進(jìn)外接于集成電路芯片的調(diào)諧器的IF信號(hào)。此外，由于調(diào)諧器和SAW濾波器被集成到一個(gè)單一式單片集成電路中，所以本發(fā)明的單片集成電路接收機(jī)不要求集成電路調(diào)諧器與SAW濾波器之間的外部導(dǎo)線。因此，由于沒有來自于單片集成電路的輻射，所以降低SAW濾波器的中間頻率輸入。反過來，這允許在純硅中集成SAW濾波器。
單片集成電路接收機(jī)加入了一個(gè)閉環(huán)交替生成(“AC”)電路。閉合AC電流電路保護(hù)在集成電路上傳送的信號(hào)，以防發(fā)射到集成電路外部。集成電路的這個(gè)特點(diǎn)還使在適合實(shí)現(xiàn)在硅中的SAW濾波器函數(shù)的頻率上處理中間頻率電視信號(hào)變得容易。
圖2是示意單片集成電路接收機(jī)的一種實(shí)施方式的方框圖。如圖2所示，通過天線或同軸電纜，在RF輸入110接收諸如電視信號(hào)的RF信號(hào)。集成電路接收機(jī)包括第一向下變換電路，該電路又包括濾波器組I(115)、混頻器120和本機(jī)振蕩器120。第一向下變換電路把在輸入RF信號(hào)的高頻率范圍的RF信號(hào)，變換為第一個(gè)中間頻率。第二向下變換電路包括濾波器組II130、混頻器135和本機(jī)振蕩器140，它變換輸入RF信號(hào)的下頻率范圍的信號(hào)，也進(jìn)一步把第一中間頻率的信號(hào)(即，來自第一向下變換電路的向下變換了的信號(hào))向下變換為第二中間頻率。對(duì)于集成電路接收機(jī)100的這個(gè)實(shí)施方式，在IF處理之前，第三向下變換電路把第二IF信號(hào)向下變換為第三固定IF信號(hào)。特別是，濾波器組III136和混頻器138把第二IF頻率變換為第三中間頻率。在一種實(shí)施方式中，第三中間頻率被設(shè)定為10Mhz或13Mhz。
一般來說，對(duì)于向下變換電路來說，過濾信號(hào)(即，RF或IF信號(hào))以衰減預(yù)定頻帶的頻率。然后，濾波信號(hào)被輸入到混頻器，如雙平衡混頻器。雙平衡混頻器包括RF輸入、本機(jī)振蕩器(“LO”)輸入和IF輸出。眾所周知，混頻器在IF端口生成一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)的頻率成分包括(RF+LO)和(RF-LO)的組合，被稱為第一階成分，還包括第一階成分與RF和LO成分的組合(第二階部分)。依次，第一階成分、第二階成分以及原始RF和LO信號(hào)進(jìn)一步混合，生成第三階部分，等等。向下變換電路中的濾波器(115，130和136)對(duì)干擾信號(hào)的信息頻帶的混頻器輸出的那些部分進(jìn)行衰減。IF處理器150由視頻檢測器155和聲音檢測器160組成，它接收來自SAW濾波器145的輸入。如圖2所示，檢測器155生成VCBS信號(hào)，同時(shí)，聲音檢測器160生成AF輸出和MPX輸出信號(hào)。
圖3是示意集成電路接收機(jī)中的第一和第二向下變換電路的一種實(shí)施方式的方框圖。如圖3所示，RF信號(hào)被輸入到U/V調(diào)諧器。在本實(shí)施方式中，RF電視信號(hào)有一個(gè)在55Mhz到880Mhz范圍內(nèi)的單一基頻。RF信號(hào)頻率范圍被分成一個(gè)上頻率范圍(“RF/H”)和一個(gè)下頻率范圍(“RF/L”)。在本實(shí)施方式中，上頻率范圍包括220Mhz與880Mhz之間的基頻，同時(shí)，RF信號(hào)的下頻率范圍包括55Mhz與220Mhz之間的基頻。如下面較完全地描述，RF信號(hào)的上頻率范圍的處理不同于RF信號(hào)的下頻率范圍的處理。
在本實(shí)施方式中，第一向下變換電路包括濾波器組I(210)、本機(jī)振蕩器220和混頻器240。第一向下變換電路用于處理上頻率范圍的RF電視信號(hào)(例如，220Mhz到880Mhz)。特別是，第一向下變換電路把220Mhz到880Mhz范圍內(nèi)的輸入RF電視信號(hào)變換為55Mhz到220Mhz范圍的信號(hào)。這導(dǎo)致了4比1的向下變換。例如，如果輸入RF電視信號(hào)包括一個(gè)880Mhz的基頻，第一向下變換電路就把880Mhz的RF信號(hào)變換為220Mhz的第一中間頻率信號(hào)。類似地，如果輸入RF信號(hào)包括一個(gè)220Mhz的基頻，然后第一向下變換電路就生成具有55Mhz基頻的第一中間頻率信號(hào)。
圖4a是示意根據(jù)單片集成電路接收機(jī)的一種實(shí)施方式的第一和第二向下變換的頻帶圖。如圖4a所示，RF信號(hào)的頻率的頻帶范圍從55Mhz到880Mhz。RF頻帶被變換為IF1頻帶(55Mhz到220Mhz)。為了變換頻率范圍，本機(jī)振蕩器220(圖3)生成一個(gè)可變本機(jī)振蕩器信號(hào)。如圖4a所示，本機(jī)振蕩器信號(hào)具有165Mhz到660Mhz的頻率范圍。例如，如果輸入RF信號(hào)有880Mhz的基頻，然后調(diào)諧本機(jī)振蕩器220，生成一個(gè)660Mhz的信號(hào)，在220Mhz的混頻器240的輸出產(chǎn)生第一中間頻率。
圖4a的頻帶圖還示意了鏡像信號(hào)的頻率范圍，被稱作f1。鏡像信號(hào)f1是混頻器240的一個(gè)產(chǎn)物(也就是說，鏡像信號(hào)f1來自于RF信號(hào)與本機(jī)振蕩器220的本機(jī)振蕩器信號(hào)的混合)。例如，具有880Mhz基頻的RF輸入信號(hào)與具有660Mhz頻率的本機(jī)振蕩器混合，產(chǎn)生220Mhz的第一諧波(RF(880Mhz)-LO(660Mhz)＝220Mhz)。依次，這個(gè)集中在220Mhz的第一諧波與660Mhz的本機(jī)振蕩器頻率混合，產(chǎn)生440Mhz的鏡像，如圖4的頻帶圖(220Mhz+440Mhz＝660Mhz)所示。圖像頻率要求對(duì)電路的正常操作的抑制。
對(duì)于圖3的實(shí)施方式，作為濾波器組I(210)的一部分，第一向下變換電路包括陷波濾波器211、陷波濾波器212和帶通濾波器215。帶通濾波器215是基于輸入RF信號(hào)頻率調(diào)諧的。對(duì)于本實(shí)施方式，陷波濾波器211和212是基于RF信號(hào)的輸入頻道調(diào)諧的。在本實(shí)施方式中，調(diào)諧陷波濾波器211和212，以過濾110Mhz到440Mhz頻率范圍的RF信號(hào)(也就是，圖像頻率f1的頻帶)。陷波濾波器211和212衰減圖像頻率的RF信號(hào)。陷波濾波器211和212輸出的RF信號(hào)被輸入到帶通濾波器215。帶通濾波器212被選擇性地調(diào)諧，以在220Mhz到880Mhz范圍的中心頻率，過濾輸入RF信號(hào)的基頻。
圖5示意集成電路接收機(jī)的三倍向下變換的一個(gè)實(shí)施例。頻率的第一頻譜，如圖5中的標(biāo)號(hào)510所示，示意一個(gè)實(shí)例輸入頻率(例如，電視頻道)的第一向下變換。特別地，對(duì)于這個(gè)實(shí)施例，RF信號(hào)有一個(gè)800Mhz的中心頻率，本機(jī)振蕩器有一個(gè)600Mhz的中心頻率。RF和LO信號(hào)產(chǎn)生圖像頻率f1，集中在400Mhz左右。對(duì)于這個(gè)實(shí)施例，在混頻器240的混合之前，陷波濾波器211和212(圖3)衰減中心頻率為400Mhz的RF信號(hào)。頻率的第二頻譜，如圖5中的標(biāo)號(hào)520所示，示意第二實(shí)例頻道的第一向下變換(例如，電視頻道)。對(duì)于第二個(gè)實(shí)例，輸入RF信號(hào)有400Mhz的中心頻率，本機(jī)振蕩器有300Mhz的中心頻率，產(chǎn)生一個(gè)集中在200Mhz左右的圖像頻率。因此，對(duì)于這個(gè)實(shí)例，在混頻器240的混合之前，陷波濾波器211和212(圖3)被調(diào)諧，以衰減中心頻率為200Mhz的RF信號(hào)。由于在陷波濾波器211和212中中心頻率上信號(hào)的衰減，所以從混頻器240輸出的第一中間頻率的圖像成分受到抑制，為信號(hào)成分產(chǎn)生合適的信噪比。
混頻器240的輸出、第一中間頻率信號(hào)和集成電路的RF輸入被輸入到開關(guān)250(圖3)。開關(guān)250被配置為單極雙擲開關(guān)。在一種實(shí)施方式中，控制該開關(guān)從“調(diào)諧信息”輸入到集成電路。當(dāng)集成電路接收機(jī)200被調(diào)諧，以處理在RF信號(hào)范圍的上部的信號(hào)(例如，220Mhz到880Mhz)時(shí)，然后開關(guān)250把混頻器240的輸出連接到第二向下變換電路?？蛇x擇地，當(dāng)集成電路接收機(jī)200被調(diào)諧，以處理在RF信號(hào)范圍的下部頻率的信號(hào)(例如，55Mhz到220Mhz)時(shí)，然后開關(guān)250把輸入RF信號(hào)連接到第二向下變換電路。因此，來自輸入RF信號(hào)頻率的下范圍和第一中間頻率的信號(hào)被輸入到具有一個(gè)頻率范圍的第二向下變換電路(也就是，第二向下變換電路的輸入是可變的)。這個(gè)產(chǎn)生可變中間頻率的結(jié)構(gòu)，允許使用變換第一中間頻率和下頻帶的輸入RF信號(hào)的第二向下變換電路。
圖6是示意第二向下變換電路的可變頻率輸入的一種實(shí)施方式的頻帶圖。如圖6所示，上頻帶的輸入RF信號(hào)，在圖6中被稱作RF/高，從880Mhz到220Mhz的頻率范圍變換為220Mhz到55Mhz的第一中間頻率范圍。如圖6所示，220Mhz-55Mhz的第一中間頻率范圍對(duì)應(yīng)于下頻帶的輸入RF信號(hào)(即，220Mhz-55Mhz)。
第二向下變換電路的一種實(shí)施方式如圖3所示。對(duì)于這個(gè)實(shí)例，作為濾波器組II，向下變換電路包括可調(diào)陷波濾波器260，可調(diào)陷波濾波器265，可調(diào)帶通濾波器270，可調(diào)本機(jī)振蕩器290和混頻器280?？烧{(diào)本機(jī)振蕩器290進(jìn)一步包括本機(jī)振蕩器295和帶通濾波器285。第二向下變換電路把55Mhz到220Mhz的頻帶(RF信號(hào)的下頻帶或第一中間頻率)變換為40Mhz。
圖4b的頻帶圖示意第二向下變換。特別是，頻帶圖示意利用95Mhz到260Mhz的本機(jī)振蕩器中心頻率，對(duì)輸入RF信號(hào)的下頻帶或第一中間頻率進(jìn)行的頻率變換。除了40Mhz的期望中心頻率，混頻器280的輸出(圖3)產(chǎn)生135Mhz到300Mhz的圖像頻譜成分?；祛l器280的輸入信號(hào)要求圖像頻率的衰減。
類似于第一向下變換電路，陷波濾波器260和265被調(diào)諧，以過濾圖像頻率的信號(hào)。如圖4b的頻帶圖所示，圖像成分的中心頻率在135Mhz到300Mhz的范圍內(nèi)。例如，如果輸入RF信號(hào)有一個(gè)880Mhz或220Mhz的中心頻率，圖像的中心頻率就是300Mhz。帶通濾波器260被調(diào)諧，以對(duì)輸入過濾器的信號(hào)的中心頻率左右的期望頻帶進(jìn)行過濾。例如，如果輸入RF信號(hào)有一個(gè)880Mhz或220Mhz的中心頻率，帶通濾波器260就對(duì)220Mhz的中心頻率左右的信號(hào)進(jìn)行過濾。
圖5進(jìn)一步示意集成電路接收機(jī)的第二向下變換的一個(gè)實(shí)施例。頻率的第三頻譜，如圖5中的標(biāo)號(hào)530，示意對(duì)實(shí)例頻道的第二向下變換。特別是，對(duì)于這個(gè)實(shí)施例，輸入RF或第一中間頻率有一個(gè)200Mhz的中心頻率，同時(shí)，本機(jī)振蕩器有一個(gè)260Mhz的中心頻率。RF和LO信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)集中在300Mhz左右的圖像頻率。對(duì)于這個(gè)實(shí)施例，在混頻器280的混合之前，陷波濾波器260和265(圖3)衰減中心頻率為300Mhz的IF信號(hào)。頻率的第四頻譜，如圖5中的標(biāo)號(hào)540，示意第二向下變換后的第二中間頻率信號(hào)。
在集成電路接收機(jī)的一種實(shí)施方式中，執(zhí)行第三向下變換。在本實(shí)施方式中，第三向下變換電路包括濾波器組III(136)，混頻器138，和本機(jī)振蕩器3(“LO3”)142(圖2)。第三向下變換電路接收第二中間頻率為40Mhz的信號(hào)。在一種實(shí)施方式中，在輸入到一個(gè)復(fù)合奈奎斯特濾波器之前，執(zhí)行第三向下變換。
圖15是示意集成電路接收機(jī)的一種實(shí)施方式的方框。如圖15所示，濾波器組3接收IF2信號(hào)，然后為輸入到第三混頻器1540的IF2信號(hào)進(jìn)行過濾。濾波器組3包括兩個(gè)陷波(或陷波(trap))濾波器(1510和1520)和一個(gè)帶通濾波器1530。兩個(gè)陷波濾波器(1510和1520)衰減“鏡像”頻率2fp+f3的IF2信號(hào)。正如下文所解釋的，f3頻率補(bǔ)償圖像載頻fp中的變化。第三混頻器(1540)在接收RF輸入的過濾的IF2信號(hào)，并接收在LO輸入的本機(jī)振蕩器信號(hào)f3x+fp?；祛l器1540的IF輸出產(chǎn)生IF3信號(hào)，具有集中于一個(gè)固定頻率(例如，10Mhz或13Mhz)左右的基頻。
在一種實(shí)施方式中，利用兩個(gè)回路執(zhí)行第三向下變換。在第一回路中，在復(fù)合SAW濾波器函數(shù)中實(shí)現(xiàn)的(下文所述)，相位誤差被確定。相位誤差測量從IF3信號(hào)中提取的圖像載頻fp與集成電路接收機(jī)所產(chǎn)生的本機(jī)fp頻率之間的相位差。在第二回路中使用這個(gè)相位誤差，其在圖15的“滯后-超前(lag-lead)”函數(shù)中指出。包括本機(jī)振蕩器的VCO，f3x+fp，的第二回路接收來自第一回路的相位誤差，補(bǔ)償圖像載波頻率fp中的頻率變化。相位誤差部分用于調(diào)節(jié)本機(jī)振蕩器頻率的頻率/相位，f3x+fp。緊接著，為了完成第二回路，調(diào)整的本機(jī)振蕩器頻率f3x+fp與輸入到混頻器1540的IF2信號(hào)混合，產(chǎn)生一個(gè)修正IF3信號(hào)。由于第一和第二回路，IF2信號(hào)的頻率/相位被跟蹤。
圖7a-7d根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，示意濾波器組I210(圖3)的頻率響應(yīng)。陷波濾波器(211和212)的頻率響應(yīng)分別如圖7a和7b所示。帶通濾波器(215)的頻率響應(yīng)如圖7c所示。濾波器組I210的復(fù)合響應(yīng)如圖7d所示，以及RF/H信號(hào)衰減如圖7e所示。
圖7f-7i根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，示意濾波器組II(圖3)的頻率響應(yīng)。陷波濾波器(260和265)的頻率響應(yīng)分別如圖7f和7g所示。帶通濾波器(270)的頻率響應(yīng)如圖7h所示。濾波器組II的復(fù)合響應(yīng)如圖7i所示，以及RF/L或IF1信號(hào)衰減如圖7j所示。
圖7k-7n根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，示意濾波器組III(圖15)的頻率響應(yīng)。陷波濾波器(1510和1520)的頻率響應(yīng)分別如圖7k和7l所示。帶通濾波器(1530)的頻率響應(yīng)如圖7m所示。濾波器組III的復(fù)合響應(yīng)如圖7n所示，以及IF2信號(hào)衰減如圖7o所示。
分立可選濾波器在一種實(shí)施方式中，可調(diào)或可選濾波器(即，帶通濾波器215和270以及陷波濾波器211、212、260和265(圖3))都作為分立濾波器來實(shí)現(xiàn)。特別地，分立濾波器包括電容、電感和電阻元件，被配置為期望的頻率響應(yīng)特性。圖8示意實(shí)現(xiàn)接收機(jī)集成電路的分立濾波器的一種實(shí)施方式。對(duì)本實(shí)施方式，分立濾波器包括兩組分立組件一個(gè)LC調(diào)諧組810和一個(gè)RC調(diào)諧組820。如圖8所示，LC調(diào)諧和RC調(diào)諧的抽頭選擇發(fā)生在Xn和Xm值之間。在一種實(shí)施方式中，數(shù)字電路指的是CR抽頭選擇電路，它基于對(duì)接收機(jī)電路調(diào)諧所選擇的頻道，來產(chǎn)生Xn和Xm值。
分立濾波器增強(qiáng)調(diào)諧器電路的性能。連續(xù)的或有源濾波器的使用需要一個(gè)電源電壓(例如，Vcc)。由于電源線上的噪聲，電源電壓表現(xiàn)出一個(gè)波紋。依次，這個(gè)紋波電壓引起在連續(xù)放大器輸出上的無法接受的頻率響應(yīng)特性。因此，單片集成電路中分立或無源濾波器的使用將波紋電壓與信號(hào)隔離，從而提高了信號(hào)質(zhì)量。
圖9示意集成電路接收機(jī)中配置可選分立濾波器的一種實(shí)施方式。對(duì)本實(shí)施方式，使用單一電容值和各種組合的電阻值，來實(shí)現(xiàn)濾波器212、215、225和260。電阻值的期望組合是通過并行連接電阻來產(chǎn)生。圖9描述用于濾波器212、215、225和260的具有固定電容量的電阻元件的相對(duì)組合。特別是，濾波器212有一個(gè)(gm1+2gm2)的電阻值，濾波器215有(gm1)的電阻值，濾波器225有(gm1+gm2)的電阻值，以及濾波器260有(gm2)的電阻值。
可選分立濾波器呈現(xiàn)出一個(gè)自調(diào)整的跟蹤結(jié)構(gòu)。圖10示意濾波器212、215、225和260中的相對(duì)跟蹤。自調(diào)整的跟蹤結(jié)構(gòu)包括每個(gè)濾波器的固定電容(例如，圖9所示的電容C0)。因?yàn)樵跒V波器212、215、225和260中固定了電容，所以在電阻元件的選擇過程中，濾波器的調(diào)諧仍是相對(duì)的。圖10示意濾波器212、215、225和260的這個(gè)相對(duì)調(diào)諧。
圖11a和11b示意集成電路接收機(jī)的分立濾波器的一個(gè)等效電路。特別是，圖11a中所示的雙二次(biquad)濾波器的頻率響應(yīng)表示為 圖11b示意級(jí)聯(lián)跨導(dǎo)元件的第二等效電路。該等效電路的頻率響應(yīng)表示為 因此，通過加上或減去跨導(dǎo)值，來產(chǎn)生電阻元件的頻率響應(yīng)，這對(duì)濾波器的調(diào)諧是必要的。
調(diào)諧集成電路接收機(jī)圖12示意本接收機(jī)的調(diào)諧器輸入電路1210的一種實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，集成電路接收機(jī)通過IIC總線接口于外部設(shè)備，如一個(gè)微處理器。在圖12所示的實(shí)施方式中，接收機(jī)集成電路包括一個(gè)串行數(shù)據(jù)輸入/輸出(I/O)(“SDA”)和一個(gè)串行時(shí)鐘輸入(“SCL”)。在本實(shí)施方式中，SDA數(shù)據(jù)包括28位的輸入數(shù)據(jù)一個(gè)8位的調(diào)諧器地址，一個(gè)8位的子地址，和12位的調(diào)諧信息。另外，對(duì)于每個(gè)8位字來說，SDA數(shù)據(jù)包括一個(gè)確認(rèn)位(“ACK”)。作為IIC總線規(guī)范的一部分，從設(shè)備(如，集成電路接收機(jī))如果在其接收相應(yīng)的8位字時(shí)，可設(shè)定和發(fā)送ACK位。通過SDA輸入，調(diào)諧器輸入電路1210使用移位寄存器1220把串行SDA數(shù)據(jù)變換成8位字。
移位寄存器1220的第一次8位輸入，即調(diào)諧器地址，被輸入到一個(gè)從地址鎖存器1245。使用調(diào)諧器地址(如，被控地址)可從通用控制下的多個(gè)設(shè)備的總線中唯一地識(shí)別出一個(gè)可到達(dá)的設(shè)備(如，使用通用總線，一個(gè)微處理器或微控制器控制多個(gè)設(shè)備)。向地址比較電路(如比較器)1250輸入8位調(diào)諧器地址，以與集成電路接收機(jī)中預(yù)先確定的地址進(jìn)行比較。儲(chǔ)存在寄存器1260中的預(yù)先確定的調(diào)諧器或被控地址，對(duì)于特定的集成電路接收機(jī)來說是唯一的。為接收外部芯片選擇信號(hào)，芯片選擇1和2的輸入與寄存器1260的片選(“CS”)位連接在一起，用來接收外部片選信號(hào)。如圖12所示，CS輸入包括一個(gè)VCC信號(hào)或者一個(gè)地信號(hào)。寄存器1260的CS位被使能時(shí)，可向預(yù)先設(shè)定的調(diào)諧器地址設(shè)定寄存器1260中的地址。比較器1250比較存儲(chǔ)在寄存器1245中的輸入地址和存儲(chǔ)在寄存器1260中的預(yù)先設(shè)定的地址。如果兩個(gè)地址匹配，地址比較器1250產(chǎn)生一個(gè)使能信號(hào)。使用使能信號(hào)，可使能一個(gè)子地址鎖存器和比較電路1230。
作為輸入，子地址鎖存比較電路1230從移位寄存器1220接收一個(gè)8位子地址輸出(即，移位寄存器1220把來自串行比特流的子地址變換為一個(gè)8位字)。子地址信號(hào)識(shí)別集成電路接收機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)調(diào)諧器電路。例如，集成電路接收機(jī)可組合兩個(gè)電視調(diào)諧器電路，以在圖像函數(shù)中完成一幅圖畫。如圖12所示，子地址鎖存比較電路1230當(dāng)被使能時(shí)，如果輸入到集成電路中的8位子地址與存儲(chǔ)在子地址鎖存和比較電路1230中的預(yù)先確定的子地址相匹配，可產(chǎn)生一個(gè)使能信號(hào)(未顯示)。
圖12中的輸入調(diào)諧電路還包括一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器1235，以鎖存集成電路接收機(jī)的調(diào)諧信息。如圖12所示，SDA數(shù)據(jù)包括16位的調(diào)諧信息。通過移位寄存器1220，輸入到SDA的調(diào)諧信息被轉(zhuǎn)化成8位字。在一個(gè)實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)鎖存器1235由2個(gè)8位鎖存器來完成。第一個(gè)鎖存器存儲(chǔ)最不重要的4位調(diào)諧信息，第二個(gè)所存器存儲(chǔ)最重要的8位調(diào)諧信息。數(shù)據(jù)所存器1235被來自子地址鎖存器和比較電路1230的輸出所使能(如果子地址識(shí)別出那個(gè)特定的調(diào)諧器)。來自數(shù)據(jù)鎖存器1235的數(shù)據(jù)輸出被加載到數(shù)據(jù)總線1240中。
圖13是示意調(diào)諧集成電路接收機(jī)的一種實(shí)施方式的方框圖。如圖13所示，從輸入調(diào)諧電路圖12輸出的調(diào)諧信息(例如，12位)被輸入到邏輯比較器1315。在一種實(shí)施方式中，調(diào)諧信息包括12位的信息。特別是，對(duì)該實(shí)施方式，調(diào)諧信息在.25Mhz的增量步驟中，指定一個(gè).25Mhz到1024.75Mhz的頻率范圍。邏輯比較器1315的第二輸入是一個(gè)表示集成電路中調(diào)諧的當(dāng)前頻率的值(“當(dāng)前調(diào)諧頻率”)。在一種實(shí)施方式中，從集成電路接收機(jī)的各部分的頻率成分，來計(jì)算當(dāng)前調(diào)諧頻率。對(duì)該實(shí)施方式，根據(jù)電路是否正在調(diào)諧高頻帶的RF輸入信號(hào)(“RF/H”)或低頻帶的RF輸入信號(hào)(“RF/L”)，計(jì)算兩個(gè)頻率值的其中之一。邏輯比較器1315將調(diào)諧信息與當(dāng)前調(diào)諧頻率進(jìn)行比較。
邏輯比較器1315的輸出連接到電容-電阻(“RC”)抽頭選擇電路1320。一般來說，RC抽頭選擇電路1320產(chǎn)生一個(gè)電容值和一個(gè)電阻值，以調(diào)諧接收機(jī)的濾波器。RC抽頭選擇電路1320增加或降低電容和電阻值，以選擇適當(dāng)?shù)碾娙莺碗娮柚?，用于集成電路接收機(jī)濾波器的調(diào)諧。在該實(shí)施方式中，把電容和電阻值的選擇標(biāo)準(zhǔn)化為濾波器組I和II的輸入RF信號(hào)的鏡像頻率，這里被稱作“f1”。該頻率f1定義RF/H和RF/L向下變換電路(即，濾波器組I和II)中濾波器響應(yīng)特性的中心頻率。
在一種實(shí)施方式中，集成電路接收機(jī)通過接收機(jī)中本機(jī)振蕩器計(jì)算接收機(jī)的當(dāng)前調(diào)諧頻率。在該實(shí)施方式中，數(shù)個(gè)計(jì)算器(1315，1322和1325)用于產(chǎn)生表示對(duì)應(yīng)本機(jī)振蕩器的頻率的數(shù)字值。特別是，本機(jī)振蕩器220(第一向下變換電路)連接到計(jì)算器1315；本機(jī)振蕩器290(第二向下變換電路)連接到計(jì)算器1322；以及本機(jī)振蕩器1345(第三向下變換電路)連接到計(jì)算器1325。RF/H頻率計(jì)算電路1335計(jì)算用于調(diào)諧在高范圍的輸入RF信號(hào)中的輸入信號(hào)的當(dāng)前調(diào)諧頻率，RF/L頻率計(jì)算電路1340計(jì)算用于調(diào)諧低范圍的輸入信號(hào)的當(dāng)前調(diào)諧頻率。在一種實(shí)施方式中，RF/H頻率計(jì)算電路1335產(chǎn)生集成電路調(diào)諧器的當(dāng)前調(diào)諧頻率，根據(jù)以下這個(gè)關(guān)系當(dāng)前調(diào)諧頻率RF/H＝fL1+fL2-fL3+fP其中，fL1表示第一向下變換電路(計(jì)算器1315)中本機(jī)振蕩器的頻率，fL2表示第二向下變換電路(計(jì)算器1322)本機(jī)振蕩器的頻率，fL3表示第三向下變換電路的本機(jī)振蕩器的頻率，以及fP表示圖像載波頻率。需要注意的是，圖像載波頻率fP是固定頻率。在一種實(shí)施方式中，RF/L頻率計(jì)算電路1340計(jì)算集成電路調(diào)諧器的當(dāng)前調(diào)諧頻率，根據(jù)以下這個(gè)關(guān)系當(dāng)前調(diào)諧頻率RF/L＝fL2-fL3+fP集成電路接收機(jī)調(diào)諧關(guān)于f1頻率的濾波器組I和II。下面的表達(dá)式描述本機(jī)振蕩器頻率(fL1，fL2，fL3和fP)與用于調(diào)諧高頻帶的RF輸入信號(hào)的輸入信號(hào)“鏡像”頻率f1之間的關(guān)系。
RF/HT調(diào)諧頻率＝fL1+fL2-fL3+fPRF/HT調(diào)諧頻率＝1.5f1+0.5f1+f3-f3-fP+fPRF/HT調(diào)諧頻率＝2f1因此，如該表達(dá)式所示的，操作高頻帶RF輸入信號(hào)的第一向下變換電路中的濾波器的調(diào)諧導(dǎo)致帶通濾波器(濾波器組I)的中心頻率的選擇，該中心頻率是鏡像頻率的兩倍(即，帶通濾波器的中心頻率等于2f1)。第一向下變換電路中濾波器組I的陷波濾波器的中心頻率等于鏡像頻率f1(即，陷波濾波器衰減鏡像頻率)。
下列表達(dá)式描述本機(jī)振蕩器頻率與用于調(diào)諧低頻帶的RF輸入信號(hào)的(例如，第二向下變換電路)的輸入信號(hào)鏡像頻率之間的關(guān)系。
RF/L調(diào)諧頻率＝fL1-fL3+fPRF/L調(diào)諧頻率＝0.5f1+f3-f3-fP+fPRF/L調(diào)諧頻率＝.5f1如該表達(dá)式所示的，操作低頻帶RF輸入信號(hào)的濾波器組II的調(diào)諧選擇CR值，以在中心頻率為1/2鏡像頻率f1調(diào)諧帶通濾波器。第二向下變換電路中的陷波濾波器的陷波頻率(即衰減頻率)可表達(dá)為.5f1+2f3
在一種實(shí)施方式中，CR抽頭選擇電路1320在80個(gè)離散值中進(jìn)行選擇。80個(gè)離散值對(duì)應(yīng)于110個(gè)電視頻道。雖然該實(shí)施方式在80個(gè)離散CR值中進(jìn)行選擇，但在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以使用任何數(shù)量的離散CR值。對(duì)該實(shí)施方式，CR抽頭選擇電路1320包括5個(gè)電容值的選擇，和對(duì)于每個(gè)電容值的，16個(gè)電阻值的選擇(即，對(duì)于5個(gè)電容值中每個(gè)的16個(gè)電阻值等于80個(gè)CR值)。
在一種實(shí)施方式中，為邏輯比較器1315的每個(gè)輸出增加地選擇一個(gè)新CR值，指的是調(diào)諧頻率的一個(gè)增量。在增加一個(gè)電容值之前，CR抽頭選擇電路1320增加所有電阻值。增加RC值的這個(gè)過程在圖13中進(jìn)行圖形描繪。例如，如果CR抽頭選擇電路的當(dāng)前電容選擇是“C0”，當(dāng)前電阻值選擇是“R0”，那么來自于邏輯比較器1315的增量信號(hào)使得CR抽頭選擇電路1320選擇“C0”作為電容值，和選擇“R1”作為電阻值。在不改變電容值的情況下，通過選擇下一個(gè)電阻值來增加調(diào)諧頻率的這個(gè)過程進(jìn)行重復(fù)，直到用于那個(gè)電容值的最后一個(gè)電阻值已經(jīng)被選擇為止(例如，為電容值C0已經(jīng)選擇了R15)。當(dāng)已經(jīng)選擇了對(duì)應(yīng)于電容值的最后一個(gè)電阻值時(shí)，CR抽頭選擇電路1320選擇下一個(gè)增加的電容值。例如，如果電流CR抽頭選擇是“C2”和“R16”，以及邏輯比較器1315指出調(diào)諧頻率的一個(gè)增量時(shí)，然后CR抽頭選擇電路1320分別選擇“C3”和“R0”作為電容和電阻值。
在一種實(shí)施方式中，通過粗調(diào)(course)CR抽頭選擇和精細(xì)RC抽頭選擇，來完成CR抽頭選擇。如圖13所示，在該實(shí)施方式中，使用5個(gè)最重要的位，用于直接選擇調(diào)諧的一個(gè)CR值。調(diào)諧信息的8個(gè)不重要位與當(dāng)前調(diào)諧頻率進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)CR抽頭選擇。利用這個(gè)技術(shù)，粗調(diào)諧信息在期望頻率值附近，直接選擇一個(gè)CR抽頭值，從而降低鎖在期望頻率上所要求的時(shí)間量。
圖14示意用于調(diào)諧集成電路接收機(jī)的，CR抽頭選擇1320的可選的電容和電阻的范圍。在一種實(shí)施方式中，CR抽頭選擇電路1320在五個(gè)電容值中(例如，C1-C5)選擇，以在110個(gè)電視頻道中調(diào)諧。在工廠中，CR抽頭選擇電路1320不要求手工調(diào)諧來補(bǔ)償處理變化。在一種實(shí)施方式中，除了80個(gè)CR值之外，還實(shí)現(xiàn)附加的電容和電阻值。如圖14所示，除了80個(gè)CR值之外，還可使用附加的15％電容和12％電阻值，用于32％總?cè)哂鄶U(kuò)展的選擇。圖14的頻率圖表顯示輸入RF信號(hào)的頻率與電容值的對(duì)應(yīng)。圖14中的頻率圖表顯示，如果電路加工過程沒有顯示變化，指定為C0的附加CR值對(duì)應(yīng)于880Mhz到1161Mhz的RF輸入頻率。C6電容值提供下頻率調(diào)諧范圍的一個(gè)冗余。特別是，如果電路加工過程沒有顯示變化，C6電容值對(duì)應(yīng)于220Mhz到167Mhz的RF輸入頻率。CR擴(kuò)展冗余足夠消除在基于過程變化的加工過程中，調(diào)諧濾波器的必要。例如，由于集成電路加工中的過程變化，對(duì)880Mhz的輸入RF信號(hào)的調(diào)諧可導(dǎo)致“C0”和“R14”的選擇(即，代替C1和R0)。
CR值的選擇中的變化量隨不同的集成電路而變化。在一種實(shí)施方式中，集成電路接收機(jī)存儲(chǔ)用于后續(xù)調(diào)諧的CR值選擇中的變化量。對(duì)該實(shí)施方式，集成電路接收機(jī)在初始通電時(shí)，測量CR值選擇中的變化量。對(duì)上面的實(shí)施方式，如果對(duì)880Mhz的輸入RF信號(hào)的調(diào)諧導(dǎo)致“C0”和“R14”的選擇，則RC抽頭選擇電路1320由此補(bǔ)償其它輸入RF信號(hào)的調(diào)諧。
自動(dòng)增益控制(“AGC”)電路圖15示意控制集成電路接收機(jī)中的信號(hào)增益的一種實(shí)施方式，在圖15所示的實(shí)施方式中，輸入信號(hào)(例如，電視信號(hào))的放大(例如，自動(dòng)增益控制)分四個(gè)階段來控制。在一種實(shí)施方式中，輸入放大器1505是輸入信號(hào)的增益的第一個(gè)級(jí)。在一種實(shí)施方式中，從輸入放大器獲得的增益量受外面控制。例如，輸入放大器1505的放大可由外部微處理器(沒有顯示)來設(shè)定。如果輸入RF信號(hào)的頻率處于高范圍，在混頻器1512中獲得第二級(jí)增益。在混頻器1522中實(shí)現(xiàn)的第三增益級(jí)在第二向下變換電路完成?；祛l器1512和1522的增益，稱為“調(diào)諧器AGC”，是基于三階反饋回路的響應(yīng)設(shè)定的。第四增益級(jí)是在IF信號(hào)處理過程中(也就是，用來解調(diào)圖像頻率載波的鎖定環(huán))完成的。第四增益級(jí)的增益，稱為“IF AGC”，是基于二階反饋回路的響應(yīng)被設(shè)定的。
圖16根據(jù)一個(gè)在集成電路接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)AGC的實(shí)施方式，示意二階和三階反饋回路的等效電路。顯示放大器1605和H10，用于產(chǎn)生調(diào)諧器AGC和IF AGC函數(shù)的增益。IF AGC函數(shù)的二階回路由元件“1/S2”和“1/S1”及加法器H25組成。特別是，放大器1610的輸出增益x可表達(dá)為x＝S1*S2(1+S1+(S1*S2)).
除了IF AGC的二階回路元件，調(diào)諧器AGC函數(shù)的三階回路還包括查尋表1630和元件“1/S3”。放大器1615的輸出增益x，作為三階回路的結(jié)果，可表達(dá)為x＝S1*S2*S3/1+(S1+S3)+S1*S3+S1*S2*S3.
如果AGC函數(shù)基本上是一個(gè)巴特沃茲響應(yīng)，這樣S3＝2*S1，S2＝.5*S1，那么響應(yīng)函數(shù)x，作為三階回路的結(jié)果，可簡化為x＝S1**3/(1+3*S1+2*S1**2+S1**3)圖17示意本發(fā)明的一些實(shí)施方式中所使用的奈奎斯特濾波器1705的較詳細(xì)視圖。該圖還示意PLL1710，移相器1715，聲音解調(diào)器1720，視頻解調(diào)器1725，音頻IF處理器1792，和視頻IF處理器1794，它們所有都跟隨奈奎斯特濾波器1705。在下文描述中，初始描述的奈奎斯特濾波器是用于處理NTSC信號(hào)。在該初始描述之后，描述處理其它信號(hào)類型(例如，CCIR)的該濾波器的使用。
奈奎斯特濾波器接收三級(jí)向下變換的輸出。該輸出包括期望頻道的所有信號(hào)，并且中心為10Mhz左右，如上文所述。期望頻道的所有信號(hào)在6Mhz頻帶內(nèi)。特別是，在美國，頻道帶寬固定在6Mhz，有(1)圖像載波(Fp)，位于低端頻帶的1.25Mhz，(2)聲音載波(Fs)，位于超出圖像載波頻率的4.5Mhz處，和(2)顏色子載波(Fsc)，位于超出圖像載波頻率的3.58Mhz處?；鶐б曨l信號(hào)對(duì)圖像載波進(jìn)行調(diào)幅，同時(shí)對(duì)聲音載波進(jìn)行調(diào)頻。
奈奎斯特濾波器1705執(zhí)行幾個(gè)操作。首先，它拒絕信號(hào)中頻帶外的相鄰頻道(例如，F(xiàn)p+和Fp-)，該信號(hào)是從第三向下變換器接收的。它還產(chǎn)生一個(gè)用于解調(diào)視頻信號(hào)的奈奎斯特斜率。它還提取圖像信號(hào)內(nèi)容(即，圖像載波Fp和顏色子載波Fsc附近的信號(hào))和聲音信號(hào)內(nèi)容(即，聲音載波Fs附近的信號(hào))。
如圖17所示，奈奎斯特濾波器包括九個(gè)濾波器。其中一些濾波器是陷波(也被稱作陷波(trap))濾波器，而其它一些是帶通濾波器。這些濾波器中的每個(gè)被作為一個(gè)雙二次濾波器來實(shí)現(xiàn)，與上文參考圖11a和11b描述的雙二次濾波器類似。
最初的兩個(gè)濾波器1730和1735是邊界濾波器(boundarizationfilters)，被設(shè)計(jì)為定義頻道的初始邊界。特別是，陷波濾波器1730接收來自于第三向下變換器的信號(hào)。該濾波器定義頻道的下邊界，如圖18所示，它提供濾波器1730的輸出響應(yīng)。然后，陷波濾波器1735定義頻道的上邊界，如圖19所示，它提供濾波器1735的輸出響應(yīng)。
下一個(gè)濾波器1740是一個(gè)帶通濾波器和一個(gè)陷波濾波器。換句話說，它接收第二濾波器的輸出，并產(chǎn)生兩個(gè)輸出。第一個(gè)輸出1775是帶通濾波版本的第二濾波器的輸出，同時(shí)第二個(gè)輸出1780是陷波濾波版本的第二濾波器的輸出。圖20示意濾波器1740的帶通濾波器成分的頻率響應(yīng)2005，和濾波器1740的陷波濾波器成分的頻率響應(yīng)2010。濾波器1740的帶通濾波被設(shè)計(jì)為衰減圖像載波(Fp)。另一方面，濾波器1740的陷波濾波是用于消除聲音載波(Fs)。
如圖17所示，帶通濾波器1745接收濾波器1740的帶通濾波輸出。圖21示意帶通濾波器1745的頻率響應(yīng)。從圖21可以看出，該濾波器1745進(jìn)一步衰減圖像載波(Fp)，為了獲得一個(gè)包括聲音載波(Fs)附近的聲音信號(hào)的通帶信號(hào)。該通帶如圖22所示，它是濾波器1730、1735、1740、1745的頻率響應(yīng)的混合。該通帶信號(hào)提供給聲音檢測器1720，下文將進(jìn)一步進(jìn)行描述。
如圖17所示，陷波濾波器1750接收濾波器1740的陷波濾波輸出1780。圖23示意陷波濾波器1750的頻率響應(yīng)。從圖23可以看出，該濾波器1750定義頻道的視頻部分的下邊界。這緊跟濾波器1740的陷波濾波操作，其定義頻道的視頻部分的上邊界。
帶通濾波器1755接收濾波器1750的輸出。圖24示意該帶通濾波器的頻率響應(yīng)。帶通濾波器1760接收濾波器1755的輸出。圖25示意該帶通濾波器1760的頻率響應(yīng)。帶通濾波器1755和1760的頻率輸出特性加劇圖像載波(Fp)附近的頻率響應(yīng)。
圖26示意濾波器1760的輸出1784的頻率特征。該頻率特性是濾波器1730、1740、1750、1755和1760的頻率響應(yīng)的合成。如圖26所示，通帶輸出信號(hào)1784急劇集中在圖像載波(Fp)附近。該信號(hào)提供給鎖相環(huán)1710，下文將進(jìn)一步進(jìn)行描述。
帶通濾波器1765還接收濾波器1755的輸出。圖27示意該帶通濾波器的頻率響應(yīng)。帶通濾波器1770接收濾波器1765的輸出。圖28示意該帶通濾波器的頻率響應(yīng)。帶通濾波器1765和1770的頻率輸出特性確保，濾波器1770的輸出1786有適當(dāng)?shù)哪慰固匦甭?，并使近?.58Mhz帶寬附近的該輸出1786的頻率響應(yīng)相對(duì)變平，該帶寬包含圖像和顏色子-載波信號(hào)。
圖29示意濾波器1770的輸出1786的頻率特征。該頻率特征是濾波器1730、1735、1740、1750、1755、1765和1770的頻率響應(yīng)的合成。這個(gè)輸出信號(hào)提供(1)圖像和顏色子-載波頻率附近的信號(hào)的視頻內(nèi)容，和(2)提供奈奎斯特斜率，在如圖29中圈出。該信號(hào)提供給視頻檢測器1725，下文將進(jìn)一步進(jìn)行描述。
如上文所提及的，PLL接收帶通濾波器1760的輸出。該輸出包括調(diào)幅的圖像載波(Fp)。PLL提取幅度解調(diào)，以獲得圖像載波信號(hào)(Fp)。該技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知，PLL能由電壓控制振蕩器、混頻器和滯后-領(lǐng)先電路來形成。
然后，PLL的輸出，即圖像載波信號(hào)，提供給聲音檢測器1720和移相器1715。聲音檢測器使用該載波信號(hào)，從聲音輸出信號(hào)1782中提取圖像載波信號(hào)(Fp)，該聲音輸出信號(hào)1782是從帶通濾波器1745接收的。該檢測器必須提取圖像載波信號(hào)(Fp)，因?yàn)檩敵鲂盘?hào)1782還有一些視頻信號(hào)成分。聲音檢測器1720徹底消除聲音信號(hào)1782中的這種偽視頻成分。然后，聲音檢測器的輸出提供給音頻IF處理1792，下文將進(jìn)一步進(jìn)行描述。
移相器改變圖像載波信號(hào)(Fp)1788的相位，以致圖像載波信號(hào)(Fp)和視頻輸出信號(hào)1786同相。相位偏移量等于由濾波器1765和1770在視頻輸出信號(hào)1786中引入的相位偏移。移相器1715的移相輸出提供給視頻檢測器一次。
然后，視頻檢測器1725使用接收的移相輸出1790和接收的視頻輸出信號(hào)1786，移除高頻圖像載波信號(hào)，并獲得視頻信號(hào)。視頻輸出信號(hào)的奈奎斯特斜率提供一個(gè)線性衰減，把來自于殘留邊帶信號(hào)的圖像信號(hào)變換為等于有載波的單邊帶信號(hào)。以這種方式，解調(diào)后的信號(hào)的頻率響應(yīng)在視頻帶寬上是平坦的。
如圖17所示，視頻檢測器的輸出提供給視頻IF處理電路1794。視頻IF處理需要幾個(gè)操作，其中一些操作消除由視頻檢測器1725引起的重疊，并補(bǔ)償由奈奎斯特濾波器引起的群時(shí)延。執(zhí)行這些操作的技術(shù)在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知，為了使不必要細(xì)節(jié)不會(huì)模糊本發(fā)明的描述，將不再進(jìn)一步描述它們。
還有，如圖17所示，音頻檢測器1720的輸出提供給音頻IF處理電路1792。音頻IF處理需要幾個(gè)操作，其中一些操作將FM音頻信號(hào)附近的帶寬變窄，并執(zhí)行頻率解調(diào)，以獲得音頻內(nèi)容。由于執(zhí)行這些操作的技術(shù)在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知，為了使不必要細(xì)節(jié)不會(huì)模糊本發(fā)明的描述，將不再進(jìn)一步描述它們。
奈奎斯特濾波器1705還可用于CCIR信號(hào)。CCIR系統(tǒng)中的每個(gè)頻道是8Mhz。在運(yùn)行CCIR信號(hào)的一些實(shí)施方式中，奈奎斯特濾波器接收中心在13.3Mhz附近的第三向下變換器的輸出。為了把奈奎斯特濾波器的雙二次濾波器的中心頻率調(diào)節(jié)到13.3Mhz附近，一些實(shí)施方式把每個(gè)雙二次濾波器中的重疊電流增加33.33％。這個(gè)增加調(diào)節(jié)每個(gè)濾波器的gm值，緊接著，調(diào)節(jié)濾波器的中心頻率。
還有，對(duì)于使用CCIR的不同國家，載波間的間隔是不同的。圖像載波信號(hào)(Fp)和聲音載波信號(hào)(Fs)之間的間隔在一些國家是5.5，在其它國家是6.0，在另一些國家是6.5。本發(fā)明的一些實(shí)施方式適合調(diào)整1740、1745和1750的濾波器特性，以解釋間載波信號(hào)的間隔中的這些變化。通過變換選擇作為濾波器電容器的不同電容器組，這些實(shí)施方式中的一些適合調(diào)整每個(gè)濾波器特性。
二次奈奎斯特斜率濾波器圖30是示意接收機(jī)的實(shí)施方式的方框圖，該接收機(jī)包含本發(fā)明的濾波器。一個(gè)接收機(jī)電路3000接收作為一個(gè)輸入的射頻(“RF”)電視信號(hào)，并產(chǎn)生作為作為輸出的基帶視頻信號(hào)(“video”)和IF聲音信號(hào)(“SIF”)。一般來說，接收機(jī)3000包括一個(gè)向下變換器/可調(diào)諧的濾波器3010，把RF電視信號(hào)變換為IF信號(hào)。接收機(jī)3000還包括一個(gè)解調(diào)器電路，解調(diào)IF信號(hào)產(chǎn)生視頻和SIF信號(hào)。
在該實(shí)施方式中，向下變換函數(shù)由向下變換器3010、鎖相環(huán)3090和電壓控制振蕩器3080來執(zhí)行。一般來說，通過使用電壓控制振蕩器3080，向下變換器3010把RF輸入信號(hào)變換為IF信號(hào)。鎖相環(huán)3090將輸入RF信號(hào)的相位鎖定在本機(jī)振蕩器信號(hào)的相位。
如果接收機(jī)3000使用一個(gè)直接解調(diào)電路，則用可調(diào)帶通濾波器替代向下變換器3010。一般來說，在一個(gè)直接解調(diào)電路中，直接解調(diào)RF信號(hào)(即，解調(diào)器的輸入是濾波的RF信號(hào))。可調(diào)帶通濾波器3010過濾接收機(jī)3000的調(diào)諧頻道的RF信號(hào)。
對(duì)直接解調(diào)實(shí)施方式來說，可調(diào)帶通濾波器/向下變換器3010輸出的IF信號(hào)或RF信號(hào)被輸入到混頻器3007和3020的RF端口。如圖30所示，電壓控制振蕩器3080產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)一個(gè)同相本機(jī)振蕩器信號(hào)(“I”)和一個(gè)正交相位本機(jī)振蕩器信號(hào)(“Q”)。Q信號(hào)的相位偏移I信號(hào)90度。利用既同相又正交相位的中間頻率電視信號(hào)和I/Q本機(jī)振蕩器信號(hào)，混頻器3007和3020產(chǎn)生一個(gè)基帶信號(hào)。
接收機(jī)3000的解調(diào)器部分還包括混頻器3030，以提取聲音中間頻率載波(“SIF”)。如圖30所示，已調(diào)RF輸入信號(hào)(直接解調(diào))或向下變換IF信號(hào)被輸入到混頻器3030的RF端口。電壓控制振蕩器3080被連接到混頻器3030，以驅(qū)動(dòng)LO端口?；祛l器3030將已調(diào)RF/向下變換IF信號(hào)和本機(jī)振蕩器信號(hào)混合，以產(chǎn)生作為輸出成分的聲音中間頻率信號(hào)。
如圖30所示，接收機(jī)的解調(diào)器部分同樣包括低通濾波器(3040和3050)以及奈奎斯特斜率濾波器3060。如同下面將要詳細(xì)描述的，來自低通濾波器(3040和3050)以及奈奎斯特斜率濾波器3060的總響應(yīng)，產(chǎn)生一個(gè)解調(diào)的基帶電視信號(hào)。特別是奈奎斯特斜率濾波器產(chǎn)生一個(gè)奈奎斯特斜率響應(yīng)，并拒絕與調(diào)諧頻道相鄰的頻道。
圖31是方框圖，表明電視接收機(jī)中U/V調(diào)諧器(U/V調(diào)諧器3010，圖30)的一種實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，U/V調(diào)諧器3010完成一個(gè)雙倍向下的變換。如圖31所示，一個(gè)RF電視信號(hào)被輸入到U/V調(diào)諧器。RF電視信號(hào)具有范圍在55Mhz到880Mhz的單一基頻。本實(shí)施方式中，第一向下變換電路包括可調(diào)諧的帶通濾波器3110和3130，自動(dòng)增益控制(“AGC”)電路3120和3140，本機(jī)振蕩器電路3145，和混頻器3150。這個(gè)第一向下變換電路處理RF電視信號(hào)，以把該信號(hào)變換成第一中間頻率45.75Mhz(即，從輸入頻率55Mhz至880Mhz的范圍內(nèi)，向下變換為45.75Mhz的第一IF頻率的RF)。例如，如果輸入的RF電視信號(hào)包括一個(gè)880Mhz的基頻，第一向下變換電路則把一個(gè)880Mhz的RF信號(hào)向下變換為45.75Mhz的第一中間頻率信號(hào)。類似地，如果輸入的RF信號(hào)包括一個(gè)220Mhz的基頻，則第一向下變換電路產(chǎn)生45.75Mhz的第一中間頻率信號(hào)。
RF頻率的頻帶被變換成第一IF。為變換頻率的范圍，本機(jī)振蕩器3145(圖31)產(chǎn)生一個(gè)可變的本機(jī)振蕩器信號(hào)。本機(jī)振蕩器信號(hào)具有925.75Mhz到100.75Mhz的頻率范圍。例如，如果輸入的RF信號(hào)具有880Mhz的基頻，則調(diào)諧本機(jī)振蕩器3145，產(chǎn)生925.75Mhz的信號(hào)，以在混頻器3150的輸出上產(chǎn)生45.75Mhz的第一中間頻率(即，925.75Mhz～880Mhz)。
一個(gè)鏡像信號(hào)f1是混頻器3150的輸出產(chǎn)物(即，鏡像信號(hào)f1來自于RF信號(hào)與本機(jī)振蕩器3145的本機(jī)振蕩信號(hào)的混合)。例如，一個(gè)基頻55Mhz的RF輸入信號(hào)與具有100.75Mhz頻率的本機(jī)振蕩器混合，以產(chǎn)生45.75Mhz的第一次諧波(RF(100.75Mhz)-LO(55Mhz)＝45.75MHZ)。反過來，中心位于45.75Mhz左右的這個(gè)第一次諧波，與頻率100.75Mhz的本機(jī)振蕩器混合，產(chǎn)生155.75Mhz的鏡像(45.75Mhz+100.75Mhz＝155.75Mhz)。這個(gè)鏡像頻率要求抑制本電路的固有操作。
對(duì)圖31的實(shí)施方式，第一向下變換電路包括可調(diào)諧的帶通濾波器3110和3130。帶通濾波器3110是基于輸入RF信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)諧。帶通濾波器3110選擇性地調(diào)諧，以在中心頻率，55Mhz與880Mhz之間的范圍內(nèi)過濾輸入RF信號(hào)的基頻。
第二向下變換電路，包括IF帶通濾波器3160，AGC電路3170，混頻器3180和本機(jī)振蕩器3175，把來自第一次中間頻率(45.75Mhz)的RF信號(hào)變換為第二次中間頻率(10.5Mhz)。IF2合成濾波器3185處理IF2電視信號(hào)，提取調(diào)諧頻道的聲音載波(Fs)和調(diào)諧頻道的圖像載波(Fp)。AGC電路3190提供色彩載波頻率的附加增益。
圖32是表明用于U/V調(diào)諧器的另一個(gè)實(shí)施方式的方框圖。在本實(shí)施方式中，U/V調(diào)諧器(3010，圖30)利用一個(gè)單一向下變換電路。對(duì)本實(shí)施方式，單一向下變換電路包括可調(diào)諧的帶通濾波器3210和3220，自動(dòng)增益控制(“AGC”)電路3215、3225、3245和3280，本機(jī)振蕩器電路3235和混頻器3230。單一向下變換電路處理RF電視信號(hào)，把該信號(hào)變換成20Mhz的中間頻率(即，把55Mhz到880Mhz范圍的輸入頻率向下變換為20Mhz的IF頻率)。例如，如果輸入的RF電視信號(hào)包括880Mhz的基頻，則第一向下變換電路把880Mhz的RF信號(hào)向下變換成20Mhz的中間頻率信號(hào)。
RF頻率的頻帶被變換為IF頻率。為變換這一范圍的頻率，本機(jī)振蕩器3235(圖32)產(chǎn)生一個(gè)可變的本機(jī)振蕩器信號(hào)。該本機(jī)振蕩器信號(hào)具有介于860Mhz和35Mhz之間的頻率范圍。例如，如果輸入的RF信號(hào)具有880Mhz的基頻，則調(diào)諧本機(jī)振蕩器3235，以產(chǎn)生860Mhz的信號(hào)，以在混頻器3230的輸出生成20Mhz的中間頻率(即，880Mhz～860Mhz)。
IF1帶通濾波器3240過濾IF電視信號(hào)，用于20Mhz的IF頻率。AGC3245電路為IF電視信號(hào)提供增益，并且，IF1復(fù)合濾波器3250處理IF1電視信號(hào)，來提取調(diào)諧頻道聲音載波(Fs)和調(diào)諧頻道圖像載波(Fp)。ACG電路3260為色彩載波頻率提供額外增益。
圖33示意奈奎斯特斜率濾波器的一種實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)的頻率響應(yīng)。圖33顯示由電視接收機(jī)調(diào)諧的六(6)Mhz頻道的波形。該頻道包括在圖像載波頻率(Fp)上調(diào)制的圖像成分，在色彩載波頻率(Fc)上調(diào)制的色彩成分，和在聲音載波頻率(Fs)上調(diào)制的聲音成分。圖33所示的電視頻道波形是一個(gè)基帶電視信號(hào)。因此，圖像載波頻率(Fp)是0Mhz，色彩載波頻率是3.58Mhz，聲音載波頻率是4.5Mhz。
圖33還顯示了一個(gè)與調(diào)諧的電視頻道相鄰的一個(gè)頻道(如，下頻率的相鄰頻道)。相鄰頻道的相對(duì)成分對(duì)應(yīng)于調(diào)諧頻道顯示。特別是，相鄰的聲音載波(Fas)顯示低于調(diào)諧的頻道的圖像載波1.5Mhz。同樣，相鄰的色彩載波(Fac)和相鄰的圖像載波頻率(Fap-1)是分別表示在低于調(diào)諧頻道的圖像載波頻率的-2.4Mhz和-6.0Mhz。
如圖33所示，本發(fā)明的奈奎斯特斜率濾波器實(shí)現(xiàn)了近乎理想的奈奎斯特斜率響應(yīng)。奈奎斯特斜率響應(yīng)顯示為圖33的曲線710。如圖33所示，奈奎斯特斜率頻率穿越0Mhz的圖像頻率載波，以使圖像頻率載波衰減大約一半(.5)電視頻道總能量。
本發(fā)明的奈奎斯特斜率濾波器，也提供了對(duì)相鄰頻道的拒斥。在一種實(shí)施方式中，奈奎斯特斜率響應(yīng)包括至少兩個(gè)過零點(diǎn)。對(duì)于圖33所示的實(shí)施方式，奈奎斯特斜率響應(yīng)包括三個(gè)過零點(diǎn)。該響應(yīng)提供了三個(gè)陷波濾波器，以抑制相鄰電視頻道。在一種實(shí)施方式中，奈奎斯特斜率濾波器包括在圖像上最大程度抑制相鄰頻道的陷波濾波器，色彩載波和聲音載波頻率成分。特別是，如圖33所示，奈奎斯特斜率濾波器響應(yīng)包括三個(gè)過零陣列點(diǎn)(zero row crossing)-.5Mhz(鄰近聲音載波頻率)，-2.4Mhz(鄰近色彩載波頻率)，以及-6.0Mhz(鄰近圖像載波頻率)。
圖33同樣描繪(響應(yīng)曲線700)一個(gè)低通濾波器(即，低通濾波器3040和3050，圖30)的實(shí)例頻率響應(yīng)。在這個(gè)實(shí)施方式中，低通濾波器響應(yīng)700具有一個(gè)中心通道頻率，集中在用于調(diào)諧的頻道的圖像載波頻率(0Mhz)左右。圖33中編號(hào)為720的第三次響應(yīng)曲線，表示低通濾波器和奈奎斯特斜率濾波器的總傳送響應(yīng)(即，來自曲線700和710的響應(yīng)的結(jié)合)。
圖34表明本發(fā)明的解調(diào)器電路的一種實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，混頻器3007(圖30)由雙倍平衡混頻器3455來執(zhí)行，混頻器3020(圖30)由雙倍平衡混頻器3470來執(zhí)行。如圖34所示，同相本機(jī)振蕩器信號(hào)的差分輸入，I信號(hào)，被輸入到雙倍平衡混頻器3455，正交相位本機(jī)振蕩器信號(hào)的差分輸入，Q信號(hào)，被輸入到雙倍平衡混頻器3470。差分的IF輸入(如，可調(diào)諧的帶通濾波器3010的輸出)被輸入到雙倍平衡混頻器3455和3470。雙倍平衡混頻器3455和3470各自偏離了電流源3458和3460。
雙倍平衡混頻器470(Q頻道)的差分輸出，被輸入到低通濾波器3450。類似地，雙倍平衡混頻器3455(I頻道)的差分輸出，被輸入到低通濾波器3445。在一種實(shí)施方式中，低通濾波器(3445和3450)是作為巴特沃茲低通濾波器來配置。對(duì)該實(shí)施方式，低通濾波器3450由電阻器3446和3449，電容器3451和3447，以及雙極晶體管3457組成。類似地，低通濾波器3445由電阻器3452和3454，電容器3453和3456以及雙極晶體管3458組成，如圖34所示，低通濾波器的輸出是濾波的基帶Q信號(hào)，低通濾波器3445的輸出是濾波基帶I信號(hào)。
在一種實(shí)施方式中，在S域中I頻道巴特沃斯低通濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)表示如下I=1×11+1.4×S+S×S]]>同樣在S域中的Q頻道巴特沃斯低通濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)可表示為Q=j×11+1.4×S+S×S]]>此處，S=j×F3MHz.]]>同樣，圖34示意本發(fā)明的二次奈奎斯特斜率濾波器的一種實(shí)施方式。在一種實(shí)施方式中，奈奎斯特斜率濾波器包括一個(gè)二次濾波器。奈奎斯特斜率濾波器，通過使用二次I、Q解調(diào)器，提供了近乎理想的奈奎斯特斜率。在本實(shí)施方式中，二次斜率濾波器包括兩個(gè)反相器(3410和3420)。反相器把同相位(I)和正交相位(Q)信號(hào)倒置，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)I和Q信號(hào)。負(fù)I和Q信號(hào)連同正I和Q信號(hào)構(gòu)成差分I、Q對(duì)。差分I、Q對(duì)被輸入到二次奈奎斯特斜率濾波器。在這一實(shí)施方式中，奈奎斯特斜率濾波器由電容器3434、3435和3436，電阻器3431、3432和3433來完成。數(shù)個(gè)晶體管(3425、3430、3440、3461、3462、3463和3464)也被用于構(gòu)建奈奎斯特斜率濾波器。在一種實(shí)施方式中，晶體管構(gòu)成雙極晶體管，特別是，BJT晶體管3461、3462和3463的射極分別通過可變電阻器3433、3432、和3231連接到穩(wěn)流源。在一種實(shí)施方式中，穩(wěn)流源產(chǎn)生六十(60)微安(μA)的電流，可變電阻器可設(shè)定為16K歐姆。如圖34所示，電容器3434將正Q輸入與晶體管3440基極連接，電容器3435將負(fù)I輸入與晶體管3440基極連接，同時(shí)，電容器3436將負(fù)Q輸入與晶體管3425基極連接。在一實(shí)施方式中，電容器3434具有12.7皮法(pF)的值，電容器3435具有3.60pF的值，電容器3436具有1pF的值(即，C1＝12.7pF，C2＝3.6pF，C3＝1pF)。
在這一實(shí)施方式中，奈奎斯特斜率濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)包括全通濾波器。轉(zhuǎn)移函數(shù)可以表示在S域中。轉(zhuǎn)移函數(shù)至少是一個(gè)二階函數(shù)。在一種實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)移函數(shù)包括記數(shù)器中的實(shí)數(shù)和分母中的復(fù)數(shù)。奈奎斯特斜率濾波器包括反相器，以使轉(zhuǎn)移函數(shù)僅包括具有相同符號(hào)的分子的各項(xiàng)。特別是，奈奎斯特斜率濾波器函數(shù)可表示為
A=1+j×S1-S1×S2-j×S1×S2×S31+S1+S1×S2+S1×S2×S3]]>其中，S1＝j(luò)wC1RS2＝j(luò)wC2RS3＝j(luò)wC3R設(shè)分母可因式分解為1+S1+S1×S2+S1×S2×S3＝(1+Sa)×(1+Sb)×(1+Sc)因此，濾波器傳送函數(shù)也可表示為A=(1+Za)×(1+Zb)×(1+Zc)(1+Sa)×(1+Sb)×(1+Sc),]]>其中，Sa=j×Za=j×F1.5MHz]]>Sb=j×Zb=j×F2.4MHz]]>Sc=j×Zc=j×F6MHz]]>圖35示意低通濾波器和奈奎斯特斜率濾波器的總體響應(yīng)曲線的一種實(shí)施方式。響應(yīng)曲線用于過濾基帶電視信號(hào)。圖35的頻率響應(yīng)可標(biāo)準(zhǔn)化為頻率x，在x軸上表示。衰減yall(x)表示為x的函數(shù)。對(duì)于巴特沃斯低通濾波器實(shí)施方式來說，低通濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)，視為x的函數(shù)，表示如下LPF=11+(X/3)4]]>奈奎斯特斜率傳送函數(shù)表示為Nslop=(1+x1.5)×(1+x2.4)×(1+x6){1+(x1.5)2}×{1+(x2.4)2}×{1+(x6)2}]]>本發(fā)明的奈奎斯特斜率濾波器，與在IF SAW濾波器中實(shí)現(xiàn)奈奎斯特斜率相比具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。如在上文中的背景技術(shù)所述，SAW濾波器需要校正，以跟蹤具有SAW濾波器帶通特性的輸入頻率。相反，奈奎斯特斜率濾波器不需要進(jìn)行跟蹤或調(diào)諧。另外，IF SAW濾波器實(shí)現(xiàn)在電視信號(hào)中引入群時(shí)延。而使用奈奎斯特斜率濾波器不會(huì)造成這樣的群時(shí)延。SAW濾波器還會(huì)產(chǎn)生介于12～20分貝之間大量的電視信號(hào)的插入損耗。此外，IF SAW濾波器具有較大的熱相關(guān)性。SAW濾波器的熱相關(guān)性造成調(diào)諧時(shí)的跟蹤問題。
應(yīng)用本發(fā)明的奈奎斯特斜率濾波器，如果I、Q解調(diào)器相位鎖定于輸入信號(hào)，則不需要跟蹤或調(diào)諧。與SAW濾波器實(shí)現(xiàn)相比，奈奎斯特斜率濾波器提供了一個(gè)更好的奈奎斯特斜率和對(duì)相鄰頻道的抑制。此外，在奈奎斯特斜率濾波器中沒有重要信號(hào)丟失。因此，需要消除的人類能察覺到的失真，即55dB的信噪比是容易達(dá)到的。
LC濾波器組該電路包括一個(gè)或多個(gè)電感性(“L”)和電容性(“C”)濾波器組，適于實(shí)現(xiàn)非變?nèi)荻O管型電視調(diào)諧器。在一種實(shí)施方式中，電視調(diào)諧器被集成到單片集成電路芯片中。LC組可應(yīng)用于完成無源濾波器。電視調(diào)諧器可優(yōu)選LC組中的電感器和電容器的組合，以對(duì)電視接收機(jī)調(diào)諧。
圖36是表示一種實(shí)施方式的方框圖，該實(shí)施方式是利用LC組濾波器的一個(gè)電視調(diào)諧器。電視調(diào)諧器3600接收射頻(“RF”)電視信號(hào)，并產(chǎn)生解調(diào)的基帶電視信號(hào)(即，圖像和聲音信號(hào))。在本實(shí)施方式中，電視調(diào)諧器3600包括電感器組3610和3624，還包括電容器組3615和3626。電感器組3610和電容器組3615構(gòu)成LC濾波器組3647。類似地，電感器組3624和電容器組3626構(gòu)成LC濾波器組3625。如下所詳細(xì)描述的，LC濾波器組3610和3615提供了電視接收機(jī)3600的一個(gè)帶通濾波器函數(shù)。
電視電路3600還包括電感器3602和3604，以對(duì)輸入的RF信號(hào)濾波。在本實(shí)施方式中，電感器3602和3604的值分別設(shè)為21.8納亨(“nH”)和91.2nH。自動(dòng)增益控制電路3620放大來自LC濾波器組3647輸出的信號(hào)，并輸入到二次LC濾波器組3625。電感器3622，具有91.2nH的值，加入并聯(lián)電感到LC濾波器組3625。LC濾波器組3647和3625產(chǎn)生一個(gè)帶通頻率響應(yīng)，如下文所詳細(xì)描述的，以調(diào)節(jié)輸入的信號(hào)。
電視調(diào)諧器3600包含一個(gè)或多個(gè)向下變換級(jí)。在本實(shí)施方式中，電視調(diào)諧器3600包括兩個(gè)二次向下變換器。利用混頻器3630和3632，本機(jī)振蕩器3640，以及陷波濾波器3650來實(shí)現(xiàn)第一個(gè)二次向下變換器，第一個(gè)二次向下變換器把過濾的RF電視信號(hào)頻率變換為第一次中間頻率(如，45.75兆赫茲(Mhz))。通常，一個(gè)二次解調(diào)器分離輸入信號(hào)，將輸入信號(hào)與同相位(“I”)本機(jī)振蕩器信號(hào)和正交相位(“Q”)本機(jī)振蕩器信號(hào)混合。Q本機(jī)振蕩器信號(hào)從I本機(jī)振蕩器信號(hào)相位移位90°。
第二個(gè)二次向下變換器電路，接收來自第一個(gè)二次向下變換器電路的輸出信號(hào)，該電路包括混頻器3660和3665，本機(jī)振蕩器3670，陷波濾波器3680，以及帶通濾波器3690。該二次向下變換器把一次中間電視信號(hào)頻率變換為二次中間頻率(如，10.5兆赫茲(Mhz))。電視接收機(jī)也包括IF處理3695。IF處理模塊3695產(chǎn)生基帶圖像和聲音載波成分。
圖37是表示電視調(diào)諧器中完成LC組濾波器的一種實(shí)施方式。電視接收機(jī)3700包括電感器“L”組A和B。在本實(shí)施方式中，L組是在集成電路3700之外實(shí)現(xiàn)。L組“A”由五個(gè)電感器(3702、3704、3706、3708和3709)組成。類似地，L組“B”包含五個(gè)電感器(3747，3714，3716，3718和3719)，電感器組A中的每個(gè)電感器，通過一個(gè)輸入/輸出(“I/O”)板與集成電路3700在電氣上連接(即，板A1連接電感器3702，板A2連接電感器3704，板A3連接電感器3706，板A4連接電感器3708，板A5連接電感器3709)。類似地，I/O板是提供給L組B的每一個(gè)電感器(即，板B1連接電感器3747，板B2連接電感器3714，板B3連接電感器3716，板B4連接電感器3718，板B5連接電感器3719)。為L組A和B的每個(gè)電感器提供一個(gè)開關(guān)(開關(guān)3703、3705、3707、3708和3711是為L組A，開關(guān)3713、3715、3717、3721和3723提供給L組B)。通過采用開關(guān)選擇性地與電視接收機(jī)電視的外部電感器連接，為每個(gè)L組產(chǎn)生一個(gè)總的電感。特別是，數(shù)字碼(下面稱為N碼)應(yīng)用于這些開關(guān)，以選擇L組中的電感器。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用金屬氧化物半導(dǎo)體(“MOS”)晶體管來實(shí)現(xiàn)這些開關(guān)。
L組A具有相應(yīng)的電容器(“C”)組A，圖37中標(biāo)號(hào)為3720。類似地，L組B具有相應(yīng)的電容器組B，在圖37中標(biāo)號(hào)為3710。在一實(shí)施方式中，C組每組包含4個(gè)電容器。如圖37中所示，C組3720包括多個(gè)電容器(3725、3722、3724和3727)，與多個(gè)開關(guān)(3732、3731、3729和3728)連接。使用代碼(下面稱為M碼)選擇這些電容器，以控制這些與電視接收機(jī)電路電容器連接的開關(guān)。
電視接收機(jī)電路3700包括選擇或編程LC濾波器組的電路圖。一般來說，電視接收機(jī)3700產(chǎn)生M碼和N碼，以選擇性地為LC濾波器組編程。通過選擇電感器(L組)和電容器(C組)不同的組合，不同的濾波器特征(即，頻率響應(yīng))就可實(shí)現(xiàn)。如圖37中所示的實(shí)施方式，電視接收機(jī)3700接收信息，稱為頻道代碼，以指定所希望的電視頻道。在一實(shí)施方式中，總線收發(fā)機(jī)3770，利用其外部管腳(ENB，SCL和SDA)接收頻道代碼。利用可編程的分頻器3740來實(shí)現(xiàn)至少一部分的頻道代碼的數(shù)字化(如，10位)?？删幊痰姆诸l器3740還可用來實(shí)現(xiàn)LC振蕩器頻率的數(shù)字化。LC振蕩器頻率是調(diào)諧的諧振腔的中心頻率，其中諧振腔是由LC組的經(jīng)過選擇的電感器和電容器的組合產(chǎn)生的。LC振蕩器頻率是利用放大器(AGC)3730產(chǎn)生的。電視接收機(jī)3700的調(diào)諧電路包括一個(gè)計(jì)時(shí)基準(zhǔn)，和相關(guān)的電路，以產(chǎn)生各種計(jì)時(shí)信號(hào)。一個(gè)振蕩器電路，使用一個(gè)16Mhz晶體(3755)，并與分頻器3750連接以產(chǎn)生計(jì)時(shí)信號(hào)。
電視接收機(jī)3700還包括多個(gè)數(shù)模變換(D/A)電路3762，以把數(shù)字值變換為模擬電流。在一種實(shí)施方式中，模擬電路在計(jì)算器264和比較器電路268中使用，以調(diào)諧LC濾波器組。寄存器3772存儲(chǔ)數(shù)字值A(chǔ)。M碼和N碼的數(shù)字值被分別存儲(chǔ)在寄存器3774和3776。如圖37中所示，數(shù)字值(A、M、N和FLC，以及頻道碼頻率“Fch”)被輸入到D/A電路3762。如在圖37中所示，計(jì)算器3764和比較器電路3768，應(yīng)用計(jì)時(shí)電路3760的計(jì)時(shí)產(chǎn)生A、M碼和N碼的值。
圖38a表示應(yīng)用于LC濾波器組的一個(gè)電感器組(L)的一個(gè)實(shí)施方式。在這一實(shí)施方式中，電感器組包括五個(gè)電感器(3815、3820、3825、3830和3840)。盡管電感器組3800包括五個(gè)電感器，但在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以使用任一數(shù)量的電感器。在一實(shí)施方式中，電感器的數(shù)目與值是LC濾波器組所期望的頻率響應(yīng)特征的函數(shù)。組成電感器組3800的電感器配置是并行的。在圖38a中的實(shí)施方式中，電感器的值是5.7、11.4、22.8、45.6和91.2nH。每個(gè)電感器通過一個(gè)相應(yīng)的開關(guān)(開關(guān)3810、3808、3806、3804和3802)連接到L組上。在一實(shí)施方式中，使用金屬氧化物半導(dǎo)體(“MOS”)晶體管來實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。
圖38b表示本發(fā)明LC濾波器組所使用的電容器組的一個(gè)實(shí)施方式，在這一實(shí)施方式中，電容器組3850包括五個(gè)電容器(3860，3862，3864，3866和3868)，在這一實(shí)施方式中，電容器值是3.7、9.4、17、32.8和64.6pF。電容器的不同數(shù)量和不同的電容值是可以選擇的，以完成具有不同頻率響應(yīng)的LC濾波器組的濾波器。同樣，如在圖38b所示，電容器3860，3862，3864和3866是各自通過開關(guān)3858、3856、3854和3852為C組選擇的。在一實(shí)施方式中，開關(guān)功能通過MOS晶體管來完成。
圖39a和圖39b是對(duì)VHF頻譜中一個(gè)頻道的LC濾波器組進(jìn)行調(diào)諧的一種實(shí)施方式的流程圖。該進(jìn)程開始于為電感L(即，N碼)和電容C(即，M碼)選擇一個(gè)初始值(方框3900，圖39a)。在一種實(shí)施方式中，M的值設(shè)定為二進(jìn)制的0100，N值設(shè)定為二進(jìn)制的0001。變量A用于確定當(dāng)前調(diào)諧的LC振蕩器頻率FLC與所希望的調(diào)諧頻道頻率Fch之間的偏移。在一種實(shí)施方式中，A包括一個(gè)五位數(shù)字的值。變量A被設(shè)定為初始狀態(tài)(框圖3910，圖39a)。在一種實(shí)施方式中，該初始狀態(tài)等于“10000”。
電路包含LC振蕩器頻率(“FLC”)的一個(gè)實(shí)例值(方框3920，圖39a)。LC振蕩器頻率是利用一個(gè)高速分頻器由模擬信號(hào)到數(shù)字值的變換而來。比較器電路(3785，圖37)可用于對(duì)這一表達(dá)式求值CFLC2=A2(I/L)]]>在一種實(shí)施方式中，C(即，M碼)，F(xiàn)LC，A和L(即，N碼)的數(shù)字值是利用一個(gè)數(shù)/模變換器變換為模擬電流，模擬電流被輸入計(jì)算器，以產(chǎn)生表達(dá)式兩邊的數(shù)字，比較器來評(píng)價(jià)這一表達(dá)式(參見圖53和54)。如果表達(dá)式是不正確的(即，CFLC2不等于A2(I/L))，并且前者大于后者，則A的數(shù)字值增加(方框3925，3927和3930，圖39a)。例如，在首次評(píng)估后，如果CFLC2大于A2(I/L)，則A的初始值10000增加到10001的值。如果表達(dá)式不正確(即，CFLC2不等于A2(I/L))，并且前者小于后者，則A的數(shù)字值減小(方框3925，3927和3828，圖39a)。例如首次評(píng)估后，如果CFLC2小于A2(I/L)，則A的初始值10000可減小為01111的值。重復(fù)這一過程直到表達(dá)式的求值為正確。當(dāng)表達(dá)式求值正確時(shí)，偏移A則已計(jì)算出來。把這一偏移值存儲(chǔ)到寄存器，以備使用(方框3940，圖39a)。
為了調(diào)諧輸入的VHF頻道，首次確定N碼的值。N的選擇(電感選擇)導(dǎo)致VHF頻譜頻道的粗調(diào)。電路為N碼設(shè)定一個(gè)初始值(方框3950，圖39a)。在一種實(shí)施方式中，N值設(shè)定為00001。同樣，要選擇M和Fch的值(方框3955，圖39a)。在一種實(shí)施方式中，M碼的值設(shè)定為0100，F(xiàn)ch設(shè)為頻道碼的值(即，期望的調(diào)諧頻率)。
電路求值的表達(dá)式為CFLC2=A2(I/L).]]>在一種實(shí)施方式中，C(即，M碼)，F(xiàn)ch，A和L(即，N碼)的數(shù)字值被變換以計(jì)算這一表達(dá)式。如果表達(dá)式不正確(即，CFLC2不等于A2(I/L))，則增加N的數(shù)字值(方框3965和3970，圖39a)。例如，在首次計(jì)算后，如果CFLC2不等于A2(I/L)，則N的初始值00001增加到00010的值。重復(fù)這一過程直到表達(dá)式計(jì)算是正確的。當(dāng)表達(dá)式正確時(shí)，N碼就確定了?；贜碼來設(shè)定L組(框圖3955，圖39a)。
在粗調(diào)程序后，重新計(jì)算偏移A。變量A設(shè)定為初始狀態(tài)(如，10000)(方框3962，圖39b)。粗調(diào)之后，電路得到一個(gè)LC振蕩器頻率的新樣本值(方框3964，圖39b)。通過使用高速分頻器，頻率FLC從模擬信號(hào)被變換為數(shù)字信號(hào)。對(duì)下面的表達(dá)式求值CFLC2=A2(I/L)]]>如果表達(dá)式不正確(即，CFLC2不等于A2(I/L))，并且CFLC2大于A2(I/L)，則增加A的數(shù)字值(框圖3966，3968和3970，圖39b)。如果表達(dá)式不正確(即，CFLC2不等于A2(I/L))，且CFLC2小于A2(I/L)，則減少A的數(shù)字值(框圖3966，3968和3970，圖39b)。重復(fù)這一過程直到表達(dá)式求值是正確的。當(dāng)表達(dá)式求值正確時(shí)，新的偏移量A則已計(jì)算出來。這一偏移量被存儲(chǔ)到寄存器，以利后面的使用(框圖3972，圖39b)。
下一步，M碼的值，以及C的值被確定。M的選擇導(dǎo)致VHF頻譜中頻道的微調(diào)。首先，設(shè)定M的初始值(方框3974，圖39b)。在一實(shí)施方式中，M最初設(shè)定為值0000。同樣，F(xiàn)ch和N碼的值也經(jīng)過選擇。Fch代表頻道碼頻率。N碼在粗調(diào)階段已被設(shè)定。表達(dá)式Fch1.5C＝A1.5(I/L)求值以確定其是否正確(方框3978，圖39b)。在一實(shí)施方式中，應(yīng)用數(shù)/模變換器，這些數(shù)字值被變換成模擬電流值。然后，模擬電流值應(yīng)用計(jì)算器根據(jù)表達(dá)式(如，A1.5，F(xiàn)ch1.5等)進(jìn)行加權(quán)，使用比較器進(jìn)行比較(參見圖53和54)。如果表達(dá)式求值是不正確的，增加M碼(框3980，圖39b)，以新的M碼再次對(duì)表達(dá)式求值。重復(fù)這一過程直到表達(dá)式求值是正確的。表達(dá)式求值正確后，基于M碼設(shè)定電容器組(方框3990，圖39b)。
圖40表示從N碼的一個(gè)電感器組中選擇電感器的一個(gè)實(shí)施方式。圖40的第1欄表示的是第2欄中顯示的電感器組相應(yīng)電感器的電感器值。例如，電感器L5的值是5.7nH，而電感器L1的值是91.2nH。需指出的是，電感器L0通常被選上。圖中還顯示了在電感器組中選擇電感器的二進(jìn)制N碼。例如，第3欄表示對(duì)N碼為00000電感器L0的選擇。圖40的最后一欄表示從電感器組中對(duì)N碼為00111選擇電感器。具體地，“00111”N碼指定了從電感器組中選擇L0，L1，L2和L3。圖40的最后一行表示相應(yīng)的N碼的總電感。例如，對(duì)于“00000”N碼來說，電感器組的總電感等于91.2nH?！?0111”N碼的總電感等于11.4nH。
通過使用開關(guān)(如，MOS晶體管)，從C和L組中分別選擇電感器的電容器。每個(gè)晶體管向LC組濾波器響應(yīng)引入一個(gè)電阻。這樣，C組中選擇的每個(gè)電容器增加了串聯(lián)電阻。串聯(lián)電阻的增加，或并聯(lián)電阻的減少，都會(huì)降低Q因子，而降低LC組濾波器的性能。
總之，一個(gè)Q因子是基于以下表達(dá)式而測量到的 在一個(gè)實(shí)施方式中，接收機(jī)選擇電感器和電容器的一個(gè)組合來配置LC濾波器組，以使Q因子最大。如以上表達(dá)式所示，并聯(lián)電阻和電容越大，Q因子就越大。通過正確地選擇LC組中的電感與電容，以達(dá)到使Q因子最大化的目標(biāo)。
圖41示意了在L組中被選擇的電感的各種電阻。尤其是，第2欄列出了相應(yīng)電感器的電阻rsl。例如，L5的電阻是0.7歐姆。第3欄列出了MOS晶體管相應(yīng)電感器的電阻RMOS。例如，L4的RMOS電阻是1.6歐姆。第4欄列出了所選擇的相應(yīng)電感器的總串聯(lián)電阻rs。例如，L3具有的總串聯(lián)電阻rs是2.8歐姆。圖41的最后一行給出了相應(yīng)的N碼的總串聯(lián)電阻。例如，00010的N碼的總串聯(lián)電阻是2.4歐姆。電路從L組中選擇電感器的組合，以降低總串聯(lián)電阻，而使Q因子最大化。
圖42是示意LC組濾波器的中心頻率與作為M碼函數(shù)的總電容之間關(guān)系的一個(gè)圖表。如圖42所示，對(duì)VHF頻譜的中心頻率來說，較高的M碼(即總電容)導(dǎo)致一個(gè)較高的頻率。圖42也表明M碼與對(duì)應(yīng)于每一個(gè)N碼值的LC組濾波器(以及所期望的頻道)的中心頻率之間的關(guān)系。
為了使Q因子最大，僅使用某些N碼和M碼的組合。圖43表示被選擇的M碼和N碼各種組合所對(duì)應(yīng)的中心頻率之間的關(guān)系。需注意的是，中心LC組濾波器頻率與M碼的關(guān)系現(xiàn)在限于一個(gè)圖的中心。這一關(guān)系使Q因子最小化，并優(yōu)化LC組濾波器組的響應(yīng)。
如上所述，本發(fā)明的調(diào)諧電路僅選擇了N和M碼的某些組合，來配置LC組濾波器。圖44表示了電容信息，以及在VHF調(diào)諧時(shí)的C組選擇電容器的M碼。圖44的第1欄列出了從3.7pF至477.7pF的C組的總電容。第2欄指定了獲得第1欄中相應(yīng)電容值的M碼。例如，一個(gè)十進(jìn)制M碼47可產(chǎn)生101.3pF的總電容。圖44的第3欄表示基于頻率和N碼值的對(duì)M碼的多種有效選擇。例如，在第3欄中，一個(gè)頻率序列顯示了當(dāng)N碼等于1時(shí)的M碼的各種有效選擇。尤其是，第3欄表示，對(duì)于這些頻率和N碼來說，M碼的有效范圍是在8和16之間(十進(jìn)制)。
圖45示意了C組中被選擇的電容的各種電阻。第2欄列出了相應(yīng)電容器的電阻RMOS。例如，M碼10(十進(jìn)制)的電阻是1.8歐姆。電路從C組中選擇電容器的組合，以降低總串聯(lián)電阻，而使Q因子最大化。
圖46a和46b是UHF頻譜中一個(gè)頻道的LC濾波器組進(jìn)行調(diào)諧的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。這一過程始于為電感器L(即N碼)和電容器C(即M碼)選擇一個(gè)初始值(框圖4600，圖46a)。在一個(gè)實(shí)施方式中，M的值設(shè)定為二進(jìn)制0001，N設(shè)定為二進(jìn)制10000。變量A設(shè)定為一個(gè)初始狀態(tài)(框圖4610，圖46a)。在一個(gè)實(shí)施方式中，初始狀態(tài)等于“10000”。
電路包含LC振蕩器頻率(“FLC”)的一個(gè)樣本值(框圖4620，圖46a)。通過使用高速分頻器，LC振蕩器頻率從一個(gè)模擬信號(hào)被變換成一個(gè)數(shù)字值?？蓪?duì)以下表達(dá)式求值
CFLC2=A2(I/L).]]>如果表達(dá)式是不正確的(即CFLC2不等于A2(I/L))，并且CFLC2大于A2(I/L)，則增加A的數(shù)字值(框圖4625、4627和4630，圖46a)。例如，在首次求值后，如果CFLC2大于A2(I/L)，則將A的初始值10000增加到10001。如果表達(dá)式不正確(即CFLC2不等于A2(I/L))，并且CFLC2小于A2(I/L)，則減小A的數(shù)字值(框圖4625、4627和4628，圖46a)。例如，在首次求值后，如果CFLC2小于A2(I/L)，則將A的初始值10000減小到01111。重復(fù)這一過程直到表達(dá)式求值是正確的。當(dāng)表達(dá)式正確時(shí)，偏移量A則已計(jì)算出來。這一偏移量存儲(chǔ)在寄存器中，以備以后使用(框圖4640，圖46a)。
為調(diào)諧輸入的UHF頻道，M碼的值首先被確定。M的選擇(電容選擇)導(dǎo)致對(duì)UHF頻譜中一個(gè)頻道的粗調(diào)。電路為M碼設(shè)定一個(gè)初始值(框圖4650，圖46a)。在一實(shí)施方式中，M值設(shè)定為00001。同樣，也可選擇N和Fch的值(框圖4655，圖46a)。N碼的值設(shè)定為100000，F(xiàn)ch被設(shè)定為頻道碼的值(即所希望的調(diào)諧頻率)。
電路表達(dá)式求值是CFch1.5=2(A1.5(I/L))]]>如果表達(dá)式是不正確的(即CFch1.5不等于2(A1.5(I/L)))，則M的數(shù)字值需要增加(框圖4665和4670，圖46a)。例如，在首次求值后，如果CFch1.5不等于2(A1.5(I/L))，則將M的初始值00001增加到00010。重復(fù)這一過程直到表達(dá)式正確。當(dāng)表達(dá)式正確時(shí)，則確定了M碼，C組也基于M碼而設(shè)定(框圖4655，圖46a)。
在粗調(diào)階段之后這一過程再次計(jì)算偏移量A。變量A設(shè)定于一個(gè)初始狀態(tài)(如10000)(框圖4662，圖46b)。在粗調(diào)之后，電路獲得LC振蕩器頻率FLC的一個(gè)新樣本值(框圖4664，圖46b)。頻率FLC通過應(yīng)用高速分頻器從模擬信號(hào)被變換為一個(gè)數(shù)字值。對(duì)以下表達(dá)式求值CFLC2=A2(I/L)]]>如果表達(dá)式不正確(即CFLC2不等于A2(I/L))，并且CFLC2大于A2(I/L)，則增加A的數(shù)字值(框圖4666、4668和4670，圖46b)。如果表達(dá)式不正確(即CFLC2不等于A2(I/L))，并且CFLC2小于A2(I/L)，則減小A的數(shù)字值(框圖4666、4668和4669，圖46b)。重復(fù)這一過程直到表達(dá)式求值正確。當(dāng)表達(dá)式求值正確時(shí)，則計(jì)算出新的偏移量A。這一偏移量存儲(chǔ)在寄存器中，以備以后使用(框圖4672，圖46b)。
下一步，N碼的值，從而L的值被確定。N碼的選擇導(dǎo)致UHF頻譜中一個(gè)頻道的微調(diào)。首先，設(shè)定N的初始值(框圖4674，圖46b)。在一實(shí)施方式中，N最初設(shè)定為值0000。同樣，F(xiàn)ch和M碼的值也已選定。Fch代表頻道碼頻率。M碼在粗調(diào)階段已被設(shè)定。表達(dá)式Fch2.0C＝A2.0(I/L)求值，以確定其是否正確(框圖4678，圖46b)。在一實(shí)施方式中，采用數(shù)/模變換器，這些數(shù)字值被變換成模擬電流值。然后，利用一個(gè)計(jì)算器，將模擬電流值依照表達(dá)式(如，A2.0，F(xiàn)ch2.0等)加權(quán)，并使用一個(gè)比較器進(jìn)行比較(參見圖53和54)。如果表達(dá)式經(jīng)過求值為不正確，增加N碼(框圖4680，圖46b))，以新的N碼再次對(duì)表達(dá)式求值。重復(fù)這一過程直到表達(dá)式求值是正確的。表達(dá)式求值正確后，基于N碼設(shè)定電感器組(框圖4690，圖46b)。
圖47示意在UHF調(diào)諧的電容器組中選擇電容器的一個(gè)實(shí)施方式。圖47的第1欄表示的是第2欄中相應(yīng)電容器的電容值。例如，電容器C3的值是32.8pF，而電容器C1的值是9.4pF。需指出的是，電容器C0通常被選擇。圖中還顯示了在電容器組中選擇電容器的二進(jìn)制M-1碼。例如，第3欄顯示選擇M-1碼為00001的電容器C0。圖47的最后一欄顯示，從電容器組中選擇M-1碼為01111的電容器。尤其是，“01111”M-1碼指定了從電容器組中選擇電容器C0，C1，C2和C3。圖47的最后一行表示各種M-1碼的總電容。例如，對(duì)于“00001”M-1碼來說，電容器組的總電容等于3.7pF?！?1111”M-1碼的總電容等于62.9pF。
圖48為顯示LC組濾波器的中心頻率與作為一個(gè)N-1碼函數(shù)的總電感之間關(guān)系的一個(gè)圖表。如圖48所示，對(duì)UHF頻譜的中心頻率來說，較低的N-1碼(即總電感)產(chǎn)生一個(gè)較高的中心頻率。圖48也顯示了N-1碼與對(duì)應(yīng)于M碼每一個(gè)值的LC組濾波器(以及所期望的頻道)的中心頻率之間的關(guān)系。例如，當(dāng)M等于7時(shí)，曲線870表示LC組濾波器的中心頻率與作為一個(gè)N-1碼函數(shù)的總電感之間的關(guān)系。
如上所述，為了使Q因子最大，僅使用N碼和M碼的某些組合。圖49顯示被選擇的N-1碼與M碼各種組合的中心頻率之間的關(guān)系。需注意的是，中心LC組濾波器頻率與N-1碼的關(guān)系現(xiàn)在限于一個(gè)圖的中心。這一關(guān)系使Q因子最小化，并優(yōu)化LC組濾波器組的響應(yīng)。
圖50a和b表示進(jìn)行UHF調(diào)諧時(shí)在L組選擇電感器的信息。圖50a和b的第1欄列出了L組中范圍在2.85nH至91.2nH的總電感。第2欄指定了一個(gè)可獲得第1欄中相應(yīng)電感值的N-1碼。例如，一個(gè)十進(jìn)制N-1碼27可產(chǎn)生3.3nH的總電感。圖50a和b的第3欄表示對(duì)基于頻率的N-1碼和M碼值的有效選擇。例如，在第3欄中，一個(gè)頻率序列顯示了當(dāng)M碼等于1時(shí)N-1碼的各種有效選擇。尤其是，第3欄表示，對(duì)于這些頻率和N-1碼來說，M碼的有效范圍是在11和32之間(十進(jìn)制)。
圖51表示在C組中被選擇的電容的各種電阻。圖51的第3欄列出了MOS晶體管相應(yīng)電感器的電阻RMOS。例如，C2的RMOS電阻是.66歐姆。第4欄列出了所選擇的相應(yīng)電容器的總串聯(lián)電阻rs。例如，C4具有的總串聯(lián)電阻rs是1.8歐姆。電路從C組中選擇電容器的組合，以降低總串聯(lián)電阻，因而使Q因子最大化。
圖52是一個(gè)計(jì)時(shí)圖，表示依照一種實(shí)施方式調(diào)諧LC濾波器組的計(jì)時(shí)。如圖52所示，有5個(gè)操作對(duì)VHF頻譜的頻道的LC濾波器組進(jìn)行調(diào)諧。在這一實(shí)施方式中，計(jì)時(shí)信號(hào)的頻率是31.25KHz。首先，可以進(jìn)行LC振蕩器頻率的頻率測量。如圖52所示，LC振蕩器頻率測量發(fā)生在一個(gè)單個(gè)16微秒的周期。如圖39a聽描述的，可以計(jì)算偏移量A，它表示LC振蕩器頻率與所希望頻率之間的差別。計(jì)算偏移量的過程，迭代過程要經(jīng)過64步(即A的值是由不多于64次迭代的回路中確定)。如圖52所示，每一步發(fā)生在16微秒內(nèi)。
當(dāng)為了得到VHF頻譜中所希望頻道而對(duì)電路進(jìn)行調(diào)諧時(shí)，首先選擇電感器組中的電感器。在一實(shí)施方式中，選擇N碼的過程不多于32步。同樣，每一步發(fā)生在16微秒周期內(nèi)。
在選擇L組的電感器后，基于選定的電感器組的新偏移量A被計(jì)算出來(參見圖39b)。如圖52所示，新偏移量A的計(jì)算不多于64步。
圖52所示的第5個(gè)操作從C組中選擇電容器。如圖52所示，選擇M碼的過程不多于16步，每步具有一個(gè)16微秒的周期。如上文結(jié)合圖46a和46b所討論的，UHF頻譜中頻道的調(diào)諧包括選擇M碼(調(diào)諧電容器組)和選擇N碼(調(diào)諧電感器組)。
圖53為調(diào)諧LC濾波器組的一個(gè)實(shí)施方式中所使用的函數(shù)比較器電路的一個(gè)實(shí)施方式。比較器電路5300用于求表達(dá)式的值。通常來說，函數(shù)比較器電路5300利用模擬電流來計(jì)算表達(dá)式。尤其是，在該實(shí)施方式中，函數(shù)比較器電路5300求以下表達(dá)式的值(1)---CFLC2=A2(I/L)]]>(2)---CFch2=A2(I/L)]]>(3)---CFch1.5=2(A1.5(I/L))]]>(4)---Fch1.5C=A1.5(I/L)]]>上面的表達(dá)式也可以寫成(1)---C/A2=(I/L)FLC2]]>(2)---C/A2=(I/L)Fch2]]>(3)---C/2A1.5=(I/L)Fch1.5]]>(4)---C/A1.5=(I/L)Fch1.5]]>上面表達(dá)式的左側(cè)(即，C/A2，C/2A1.5，和C/A1.5)是利用晶體管5347、5314和5318，開關(guān)5320和5322，電流源5330和5340，及計(jì)算器4700來生成的。開關(guān)5320和5322被設(shè)定來選擇偏移量變量A的1.5或2.0指數(shù)。例如，要求表達(dá)式C/A1.5的值，開關(guān)5320被設(shè)定為耦合電流I1.5，以輸入到計(jì)算器4700。
在一個(gè)實(shí)施方式中，電流源5330被耦合到數(shù)/模變換器，以把數(shù)字的M碼值變換成模擬電流IC。模擬電流IC表示電容和C組。也被耦合到數(shù)/模變換器的電流源5340把數(shù)字偏移量值變換成模擬電流IA。計(jì)算器4700的輸出Vout被輸入到比較器5310。Vout電壓表示左側(cè)表達(dá)式的值。
上面表達(dá)式的右側(cè)(即，(I/L)Fch1.5，(I/L)FLC2，和(I/L)Fch1.5)是利用晶體管5302、5304和5306，開關(guān)5308和5310，及電流源5309和5311來生成的。開關(guān)5308和5310用于選擇頻率的合適指數(shù)。例如，如果用于計(jì)算的當(dāng)前表達(dá)式是(I/L/)FLC2，則設(shè)定開關(guān)5310。電流源5311生成與L組的電感值成比例的模擬電流。在一個(gè)實(shí)施方式中，電流源5311耦合到數(shù)/模變換器的輸出，把N碼的數(shù)字值變換成模擬電流。也被耦合到數(shù)/模變換器的電流源5309把頻率(LC振蕩器頻率或頻道碼頻率)變換成模擬電流。計(jì)算器4700的輸出為右側(cè)表達(dá)式生成一個(gè)電壓Vout。
左側(cè)表達(dá)式和右側(cè)表達(dá)式被輸入到比較器5310。比較器5310將左側(cè)表達(dá)式生成的Vout與右側(cè)表達(dá)式生成的Vout進(jìn)行比較。
圖54顯示圖53的函數(shù)比較器電路中所使用的計(jì)算器的一個(gè)實(shí)施方式。計(jì)算器電路接收作為輸入的頻率或偏移量的加權(quán)電流，也接收電感或電容的模擬電流。如圖54所示，指數(shù)為2的頻率或偏移量A的加權(quán)電流被輸入到晶體管5404、5406和5410。指數(shù)為1.5的頻率或偏移量A的加權(quán)電流被輸入到晶體管5412和5422。電感或電容的模擬電流被輸入到雙極晶體管5424的基極。依次，比較器電路生成一個(gè)電壓，根據(jù)下面的表達(dá)式Vout=Vtln(1IsInumIden)]]>圖55示意LC濾波器組的一個(gè)實(shí)施方式的許多頻率響應(yīng)。如圖55所示，通過選擇不同電感器和電容器，LC濾波器組可生成一個(gè)很寬的頻率響應(yīng)范圍。LC濾波器組是一個(gè)可調(diào)諧的濾波器，可用于操作寬范圍頻率的電路，如電視接收機(jī)。
LC濾波器組(即，分立的無源濾波器)增強(qiáng)了調(diào)諧電路的性能。使用一個(gè)連續(xù)或有源濾波器需要一個(gè)電源電壓(例如，Vcc)。由于電源線上的噪聲，電源電壓顯示出一個(gè)脈動(dòng)。這個(gè)脈動(dòng)電壓進(jìn)而引起連續(xù)放大器的輸出存在不可接受的頻率響應(yīng)特性。因此，在接收機(jī)中使用分立的或無源濾波器，從脈動(dòng)電壓中分離出信號(hào)，從而提高信號(hào)質(zhì)量。
應(yīng)該理解的是，雖然已經(jīng)用特定的示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，該技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人士可作各種改進(jìn)和變更。
權(quán)利要求
1.一個(gè)單片集成電路包括一個(gè)調(diào)諧器，用于接收一個(gè)射頻(RF)電視信號(hào)，所述RF電視信號(hào)包括55兆赫茲(Mhz)到210Mhz的基頻范圍，所述的調(diào)諧器用于將所述RF電視信號(hào)向下變換成一個(gè)中間頻率(IF)電視信號(hào)，所述IF電視信號(hào)包括一個(gè)低于20兆赫茲(Mhz)的基頻；一個(gè)SAWF函數(shù)濾波器，被連接到所述調(diào)諧器，用于過濾所述IF電視信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的單片集成電路，進(jìn)一步包括一個(gè)IF處理器，用于處理所述IF電視信號(hào)，以生成一個(gè)視頻電視信號(hào)和一個(gè)音頻電視信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的單片集成電路，其中所述單片集成電路包括一個(gè)閉環(huán)交流(AC)回路。
4.如權(quán)利要求1所述的單片集成電路，其中所述IF電視信號(hào)的所述基頻包括13Mhz。
5.如權(quán)利要求1所述的單片集成電路，其中所述調(diào)諧器包括第一向下變換電路，被連接以接收所述RF電視信號(hào)，包括上范圍的所述RF電視信號(hào)的基頻，所述第一向下變換電路以第一模式生成所述RF電視信號(hào)的所述上高范圍的一個(gè)第一IF電視信號(hào)；第二向下變換電路，被連接到所述第一向下變換電路，并被連接以接收一個(gè)下范圍的所述RF電視信號(hào)，所述第二向下變換電路以所述的第一操作模式，把所述第一IF電視信號(hào)變換成所述IF電視信號(hào)的所述基頻，然后所述第二向下變換電路以一個(gè)第二操作模式，把所述RF電視信號(hào)的所述下范圍變換成所述IF電視信號(hào)的所述基頻。
7.如權(quán)利要求5所述的單片集成電路，其中所述第一IF電視信號(hào)的基頻隨所述RF電視信號(hào)的所述上范圍的所述基頻而變化。
8.如權(quán)利要求5所述的單片集成電路，其中所述第一向下變換電路和所述第二向下變換電路包括許多可選分立濾波器。
9.如權(quán)利要求8所述的單片集成電路，其中所述的可選分立濾波器包括許多可選電容、電感和電阻元件，它們是基于所述RF電視信號(hào)的所述基頻被配置的。
10.如權(quán)利要求8所述的單片集成電路，其中所述的分立濾波器包括自調(diào)跟蹤濾波器。
全文摘要
一個(gè)單片集成電路包括一個(gè)調(diào)諧器和一個(gè)SAW濾波函數(shù)。調(diào)諧器接收在55兆赫茲(MHz)到880MHz的基頻范圍內(nèi)的射頻(RF)電視信號(hào)。調(diào)諧器把RF電視信號(hào)向下變換成一個(gè)具有低基頻的中間頻率(IF)電視信號(hào)。在一種實(shí)施方式中，SAWF濾波器對(duì)IF電視信號(hào)執(zhí)行SAW濾波函數(shù)。在另一種實(shí)施方式中，SAWF濾波器對(duì)基帶執(zhí)行SAW濾波函數(shù)。公開了一個(gè)用于處理IF電視信號(hào)，以產(chǎn)生一個(gè)視頻電視信號(hào)和一個(gè)音頻電視信號(hào)的IF處理器。
文檔編號(hào)H04N5/44GK1572107SQ02820480
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2002年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月16日
發(fā)明者K·宇都宮, T·鐮田 申請(qǐng)人:Rf信息公司