專利名稱：通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法。
背景技術(shù)：
接收機在移動電話、電視、廣播、全球?qū)Ш较到y(tǒng)(GPS)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。以 我國為例，無線廣播及電視信號分布在不同的頻段。在相應(yīng)的信號頻段內(nèi)，各個節(jié)目有自己 的頻道。以調(diào)頻廣播(FM)為例。調(diào)頻廣播的射頻信號在88MHz到108MHz之間。每個FM 頻道是200KHz。我國廣播及電視頻率劃分表 接收機需要將射頻信號通過射頻前端接收，然后通過一級或多級頻率變換，把信 號轉(zhuǎn)移到基帶進行解調(diào)處理。以二級頻率變換的結(jié)構(gòu)為例，接收到的射頻信號先被轉(zhuǎn)換到 中頻，進行放大和濾波，然后轉(zhuǎn)換到基帶進行解調(diào)處理。以FM調(diào)頻廣播為例，在FM接收機 中，常常采用10. 7MHz作為接收機的中頻。首先，射頻前端接收到的FM廣播信號。接著，下 變頻到10. 7MHz，進行濾波；如果需要，還會對得到的中頻信號進行放大。然后，10. 7MHz的 調(diào)頻信號被進一步下變頻到基帶，由解調(diào)電路進行解調(diào)處理。最終得到廣播節(jié)目信號。常 見的接收機結(jié)構(gòu)還包含零中頻結(jié)構(gòu)，暨直接把接收到的射頻信號，不通過中頻級，直接轉(zhuǎn) 換到基帶進行解調(diào)處理；以及多中頻結(jié)構(gòu)，暨通過多級中頻變換，最終把信號轉(zhuǎn)換到基帶進 行解調(diào)。其他接收機的工作原理都相同。圖1說明接收機系統(tǒng)100。這樣一個接收機系統(tǒng)，其具有射頻前端101、頻率變換單元107、本機振蕩電路(LO) 110、基帶解調(diào)電路114。射頻前端101接收到信號130，處 理后得到射頻信號134 ；射頻前端101對輸入信號130的處理可以是增益處理，即放大或衰 減；也可以是濾波，既濾除或衰減帶外的信號，保留帶內(nèi)有用信號。本機振蕩電路110產(chǎn)生 一個調(diào)諧好頻率的本振信號132，頻率是頻率變換單元107接收經(jīng)過處理的射頻信號 134和本振信號132，得到基帶信號135，頻率是Fif。解調(diào)電路114對基帶信號135解調(diào)，得 到需要的解調(diào)信號138。圖2說明接收機系統(tǒng)110。系統(tǒng)110中增加了前置濾波器104。前置濾波器104 對輸入信號130先進行有選擇的調(diào)諧濾波，根據(jù)選定的頻道濾除或衰減不相關(guān)的頻道外信 號。然后，把得到的帶內(nèi)信號131輸入給射頻前端。圖3說明接收機系統(tǒng)111。系統(tǒng)111增加了天線102。天線接收空中的無線射頻 信號，進行濾波。如果是有源天線，還有對信號進行放大的功能。得到的射頻信號130，輸送 給接收機的前置濾波器104。這里，無線接收機的天線，可以看作是前置濾波器的一種，或前 置濾波器的一部分。圖4說明接收機系統(tǒng)112。系統(tǒng)112中增加了對前置濾波器104的調(diào)諧控制環(huán)路， 可以幫助接收機進一步調(diào)諧到接收的節(jié)目頻道。在這種方案中，當對前置濾波器104進行 調(diào)諧時，除前置濾波器104和校準反饋電路116必須工作以外，接收機信號鏈路中的頻率變 換單元107和基帶解調(diào)電路114模塊也必須工作?；鶐Ы庹{(diào)電路114還需要產(chǎn)生一個反 饋信號126給校準反饋電路116。這個反饋信號126用來指示射頻信號130的強弱以及頻 率的偏差。校準反饋電路116根據(jù)反饋信號126，產(chǎn)生調(diào)諧校準信號120，和調(diào)諧控制信號 122。調(diào)諧控制信號122控制開關(guān)118。當在前置濾波器調(diào)諧時，開關(guān)118閉合，將調(diào)諧校 準信號120送到射頻信號130上。校準反饋電路116還產(chǎn)生對前置濾波器104的控制信號 124。控制信號124用來調(diào)節(jié)前置濾波器104里的可調(diào)諧元器件值。前置濾波器104隨控 制信號124的變化，對注入的調(diào)諧校準信號120有不同的頻率響應(yīng)，并反映在射頻信號130 上。這樣射頻信號130沿信號鏈路到達基帶解調(diào)電路114。在解調(diào)電路114和校準反饋電 路116的作用下，不斷調(diào)整校準反饋電路的輸出信號120、122、124，最終將前置濾波器104 調(diào)諧到接收機系統(tǒng)需要的最佳頻率。系統(tǒng)112中的調(diào)諧方案存在以下缺點。第一，系統(tǒng)112中的調(diào)諧方案依賴接收信 號鏈路的正常工作。其次，校準反饋電路116產(chǎn)生的調(diào)諧校準信號120必須和本振信號132 相差一個中頻信號的頻率Fif。只有這樣，在調(diào)諧過程中，頻率變換單元107輸出的基帶信 號135正好是在接收信號鏈路的中頻頻率Fif上。導(dǎo)致這個調(diào)諧方案的電路實現(xiàn)需要在校 準反饋電路116中包含一個振蕩器，工作頻率和本地振蕩器132的工作頻率Fuj相差頻率 Fifo第三，這個調(diào)諧方案需要基帶解調(diào)電路114對調(diào)諧過程的基帶信號135作單獨處理，產(chǎn) 生出需要的反饋控制信號126。這部分功能是在解調(diào)功能以外額外增加的，增加了電路的開 銷。第四，這個調(diào)諧方案的控制環(huán)路長，涉及接收信號鏈路上的多個模塊。導(dǎo)致校準反饋電 路116受到很多限制，極難優(yōu)化。第五，這個調(diào)諧方案中，校準反饋電路116的設(shè)計嚴重依 賴于接收機信號鏈路的結(jié)構(gòu)，校準反饋電路116的獨立性、可重用性、移植性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種適用于通訊和廣播接收機中前置可調(diào)諧濾波器的電路結(jié)構(gòu)和調(diào)諧方法，適用于通訊和廣播接收機中的射頻電路。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)諧方案，在前置濾波器中的調(diào)諧校準部分采用了有源器件。當接 收機需要對前置濾波器進行調(diào)諧時，有源器件與前置濾波器一起構(gòu)成了負阻振蕩器。在振 蕩器中，至少包含一個可控調(diào)諧元件，用來調(diào)節(jié)振蕩信號頻率。在振蕩器中，可以包含一個 可控有源器件，用來調(diào)節(jié)振蕩器振蕩信號幅度。調(diào)諧校準電路的振蕩幅度控制電路檢測到 振蕩信號，并把振蕩信號的幅度與預(yù)設(shè)范圍比較。根據(jù)比較結(jié)果，振蕩幅度控制電路輸出控 制信號到振蕩器，將其信號幅度穩(wěn)定在設(shè)計的范圍。調(diào)諧校準電路的振蕩頻率控制電路檢 測到振蕩信號頻率，并與預(yù)設(shè)頻率比較。根據(jù)比較結(jié)果，振蕩頻率控制電路輸出控制信號到 振蕩器的可控調(diào)諧元件，將振蕩信號頻率穩(wěn)定在設(shè)計的范圍。至此調(diào)諧完成。接收機可以 正常工作。本發(fā)明的調(diào)諧校準電路包括兩個控制環(huán)路振蕩幅度控制電路的控制環(huán)路和振蕩 頻率控制電路的控制環(huán)路。前者穩(wěn)定振蕩信號的幅度，后者決定調(diào)諧頻率。兩個環(huán)路可以 相對獨立調(diào)節(jié)，也不需要接收信號鏈路參與調(diào)諧校準，不但減少了設(shè)計工作量，而且大大簡 少了設(shè)計調(diào)試中的迭代次數(shù)和周期，使電路可以最優(yōu)化。本發(fā)明的調(diào)諧校準電路與接收信號鏈路獨立，不再依賴接收信號鏈路的正常工 作。在接收信號鏈路，也無需處理調(diào)諧校準信號。使調(diào)諧校準電路獨立于接收機信號鏈路， 適用于采用零中頻、低中頻、高中頻、多中頻各種電路結(jié)構(gòu)的接收機。實現(xiàn)了調(diào)諧校準電路 的獨立性、可重用性和移植性。本發(fā)明的調(diào)諧校準電路結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省了硬件。不需要為調(diào)諧增加額外電路以向 輸入端口注入小信號。解調(diào)電路也不需要對調(diào)諧信號作單獨處理。在系統(tǒng)設(shè)計允許的情況 下，甚至可以省略振蕩幅度控制電路的控制環(huán)路，進一步簡化電路。本發(fā)明提出的調(diào)諧校準電路，對接收到的頻道信號提供增益。本發(fā)明提出的調(diào)諧校準電路，兩個反饋控制環(huán)路與前置濾波器緊密耦合。由于不 需要接收信號鏈路參與，反饋回路短。所以可以提高調(diào)諧速度，同時降低功耗。本發(fā)明提出的調(diào)諧校準電路可以用分離電子元件實現(xiàn)。也可以完全在集成電路內(nèi) 部實現(xiàn)。或是部分電路在集成電路內(nèi)部外加分離電子元件實現(xiàn)等多種方式。圖6說明本 發(fā)明電路完全在集成電路實現(xiàn)的實施例。其中，本發(fā)明提出的調(diào)諧校準電路和前置濾波器 完全在集成電路202中。外置天線102與無線接收機通過集成電路管腳204相連接。圖7 說明本發(fā)明電路部分在集成電路實現(xiàn)的實施例。其中，本發(fā)明提出的調(diào)諧校準電路和部分 前置濾波器在集成電路202中。外置天線102和部分前置濾波器元件206與集成電路管腳 204相連接。


參考附圖進一步說明如下圖1是說明無線接收機系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖2是說明具有前置濾波器的接收機系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖3是說明具有天線和前置濾波器的接收機系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖4是說明具有前置濾波器調(diào)諧控制環(huán)路的接收機系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖5是說明根據(jù)本申請案的實施例的具有前置濾波器調(diào)諧控制環(huán)路的接收機系
6統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖6是說明圖4中系統(tǒng)200完全在集成電路上實現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)圖7是說明圖4中系統(tǒng)200部分在集成電路上實現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)圖8是說明使用圖4中系統(tǒng)200的調(diào)諧方法
具體實施例方式接收機在手機、無線/有線電視、GPS導(dǎo)航等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在這樣一些射 頻信號中，例如FM調(diào)頻廣播，不但有波段頻率的范圍(中國FM廣播是從88MHz到108MHz)， 而且有頻道間隔的規(guī)定，比如中國FM廣播頻道彼此間距只有200KHz。本發(fā)明完全可以適用 于這些信號以及其他無線或有線信號的接收機中，可以用來調(diào)諧至特定的頻道。圖5說明根據(jù)本申請案的實施例的系統(tǒng)200。其具有前置濾波器104、射頻前端 101、頻率變換單元107、本機振蕩電路(LO) 110、基帶解調(diào)電路114、前置濾波器104和調(diào)諧 校準電路150。所述系統(tǒng)200可以適用于任何接收機的調(diào)諧控制。前置濾波器104包括可調(diào)諧元件。所述可調(diào)諧元件可以是可變電容146、可變電 感、變?nèi)荻O管、電壓可變微機電系統(tǒng)(MEMS)或其他頻率調(diào)節(jié)元件。舉例來說，根據(jù)調(diào)諧信 號160，可以改變可變電容146的電容值，從而改變前置濾波器的接收頻率。調(diào)節(jié)的方式可 以是用數(shù)字信號進行數(shù)字調(diào)節(jié)，也可以是模擬信號連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)諧校準電路150包括振蕩幅度控制電路142、振蕩頻率控制電路140、振蕩器負 阻元件144和調(diào)諧控制開關(guān)152。圖8說明根據(jù)本申請案的實施例的系統(tǒng)200的調(diào)諧算法。當接收機需要調(diào)諧時， 接收機首先需要設(shè)定調(diào)諧頻率。然后打開調(diào)諧校準電路150開始工作。調(diào)諧校準電路150 通過信號168將控制開關(guān)152閉合。這樣，振蕩器負阻元件144與前置濾波器104 —起構(gòu) 成了一個振蕩器。振蕩信號的頻率也就是前置濾波器的接收頻率。負阻元件144可以是單 獨的元件或是多個元件，由振蕩幅度控制電路142輸出的幅度控制信號162所控制。振蕩 信號同時輸入到振蕩頻率控制電路140和振蕩幅度控制電路142。振蕩幅度控制電路142 振蕩信號與接收機系統(tǒng)預(yù)設(shè)的范圍比較。根據(jù)比較結(jié)果，振蕩幅度控制電路142輸出控制 信號162到振蕩器負阻元件144，將射頻信號130幅度穩(wěn)定在設(shè)計的范圍。振蕩頻率控制電 路140檢測到振蕩信號130的頻率，并與設(shè)定的調(diào)諧頻率比較。根據(jù)比較結(jié)果，振蕩頻率控 制電路140輸出控制信號160到前置濾波器104的可控調(diào)諧元件，將信號130頻率穩(wěn)定在 設(shè)計的范圍。如此操作，直到振蕩信號的幅度和頻率都滿足設(shè)定范圍。至此調(diào)諧完成，調(diào)諧 校準電路通過信號168將控制開關(guān)152斷開，接收機進入正常工作。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解可以使用多種技術(shù)來表示信號。上述內(nèi)容提及的信 號，可以是模擬信號，或數(shù)字信號，用以表示電壓或電流。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將進一步了解結(jié)合本文所描述的實施例而描述的各種說明 性的模塊、電路、結(jié)構(gòu)和算法步驟可以實施為電子硬件、軟件或兩者的組合。所屬領(lǐng)域的技 術(shù)人員可以根據(jù)特定應(yīng)用，決定以軟硬件的實施方法。但此類實施方式不應(yīng)被理解為脫離 本發(fā)明的范圍。結(jié)合本申請案所揭示的實施例二描述的電路和算法步驟可以直接實施在電路中、 由處理器執(zhí)行的軟件模塊中、以及上述兩者的結(jié)合。電路可以是數(shù)字電路狀態(tài)機、模擬電
7路、以及上述兩者的結(jié)合。處理器可以是微處理器，也可以是任何常規(guī)處理器、控制器。
本申請案前文提供實施例的描述旨在使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員了解使用和制作本 發(fā)明。本申請案所定義的一般原理在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下應(yīng)用其他實施 例。
權(quán)利要求
一種通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法，其包括接收機的前置濾波器，其具有可調(diào)諧元件，可以通過調(diào)諧控制信號使調(diào)諧元件變化，從而改變?yōu)V波器的調(diào)諧頻率；以及調(diào)諧校準電路，其具有振蕩幅度控制電路、振蕩頻率控制電路和有源負阻器件；其特征在于由前置濾波器和有源負阻元件構(gòu)成振蕩器，振蕩信號的幅度控制與頻率控制由振蕩幅度控制電路和振蕩頻率控制電路獨立或聯(lián)合控制，根據(jù)接收機工作頻率的要求，振蕩幅度控制電路調(diào)節(jié)振蕩器信號幅度，振蕩頻率控制電路調(diào)節(jié)可調(diào)諧元件的數(shù)值，將濾波器修正到接收機需要調(diào)諧的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法，其 特征在于可以適用的信號頻段包括但不僅限于長波調(diào)幅廣播，中波調(diào)幅廣播，短波調(diào)幅廣 播及通訊，調(diào)頻廣播及數(shù)據(jù)廣播，電視及數(shù)據(jù)廣播，移動及固定數(shù)據(jù)通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法，其 特征在于前置濾波器中的可調(diào)諧元件是電容、或是電感、或是二極管、或是電阻、或是微機 電系統(tǒng)(MEMS)、或是電感/電容/電阻/微機電系統(tǒng)的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法，其 特征在于前置濾波器在調(diào)諧過程中，與調(diào)諧校準電路中的有源器件接通，一起構(gòu)成振蕩器; 而在接收機正常工作過程中，前置濾波器與調(diào)諧校準電路的有源器件斷開，只對接收到的 無線信號進行濾波。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法，其 特征在于調(diào)諧校準電路中的振蕩幅度控制電路在調(diào)諧過程中，根據(jù)檢測到振蕩信號的信號 幅度，產(chǎn)生對有源器件的控制信號，將振蕩信號的信號幅度控制在設(shè)定的幅度；。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法， 其特征在于調(diào)諧校準電路中的振蕩頻率控制電路在調(diào)諧過程中，根據(jù)檢測到振蕩信號的頻 率，產(chǎn)生對可調(diào)諧元件的控制信號，將振蕩信號的頻率控制在設(shè)定的范圍；而在接收機正常 工作過程中，振蕩頻率控制電路將保持對可調(diào)諧元件的控制信號不變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法，其 特征在于所采用的調(diào)諧方法如下步驟一，接收機決定需要接收信號的工作頻率；步驟二， 接收機根據(jù)其電路結(jié)構(gòu)，將調(diào)諧校準電路的接收頻率輸入端口配置到相應(yīng)的設(shè)定值；步驟 三，接收機開啟調(diào)諧校準電路的調(diào)諧模式控制端，調(diào)諧校準電路開始工作；步驟四，前置濾 波器與有源器件接通，開始受控振蕩；步驟五，振蕩幅度控制電路檢測到振蕩信號，并將其 幅度穩(wěn)定在接收機系統(tǒng)設(shè)計的范圍；步驟六，振蕩頻率控制電路檢測到振蕩信號的頻率，與 接收機預(yù)設(shè)的接收頻率比較，最終將穩(wěn)定在接收機需要調(diào)諧的頻率；步驟七，調(diào)諧完成，前 置濾波器與有源器件斷開，接收機可以正常工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法，權(quán) 利要求7所述的步驟一至七可以增減、置換、組合、合并或重復(fù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法，其 特征在于所采用的調(diào)諧方法如下步驟一，接收機決定需要接收信號的工作頻率；步驟二， 接收機根據(jù)其電路結(jié)構(gòu)，將調(diào)諧校準電路的接收頻率輸入端口配置到相應(yīng)的設(shè)定值；步驟 三，接收機開啟調(diào)諧校準電路的調(diào)諧模式控制端，調(diào)諧校準電路開始工作；步驟四，前置濾 波器與有源器件接通，開始受控振蕩；步驟五，振蕩頻率控制電路檢測到振蕩信號的頻率，與接收機預(yù)設(shè)的接收頻率比較，最終將穩(wěn)定在接收機需要調(diào)諧的頻率；步驟六，調(diào)諧完成， 前置濾波器與有源器件斷開，接收機可以正常工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法， 權(quán)利要求9所述的步驟一至六可以增減、置換、組合、合并或重復(fù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任意一項所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路 和調(diào)諧方法，其特征在于調(diào)諧控制電路與調(diào)諧方法，與接收機的接收信號鏈路獨立；接收機 是零中頻、或是低中頻、或是高中頻、或是多中頻電路及其它各種接收機結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路 和調(diào)諧方法，其特征在于調(diào)諧控制電路是分離電子元件實現(xiàn)、或是單集成電路實現(xiàn)、或是部 分在集成電路外加分離電子元件實現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項所述的通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路 和調(diào)諧方法，其特征在于調(diào)諧控制電路和調(diào)諧方法是硬件電路實現(xiàn)、或是處理器執(zhí)行的軟 件模塊實現(xiàn)、或是上述兩者的結(jié)合；硬件電路可以是數(shù)字電路狀態(tài)機、或是模擬電路、或是 上述兩者的結(jié)合；處理器可以是微處理器、或是任何常規(guī)處理器/控制器。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于通訊和廣播接收機前置可調(diào)諧濾波器的電路和調(diào)諧方法。其允許可調(diào)諧濾波器的電路可以與接收機的接收信號鏈路結(jié)構(gòu)獨立。在前置濾波器104中包括可變電容146，由調(diào)諧信號160調(diào)節(jié)。振蕩器負阻元件144與前置濾波器104一起構(gòu)成了一個振蕩器。負阻元件144由振蕩幅度控制電路142輸出的幅度控制信號162所控制。振蕩幅度控制電路142將射頻信號130幅度穩(wěn)定在設(shè)計的范圍。振蕩頻率控制電路通過調(diào)諧信號160將信號130頻率穩(wěn)定在需要調(diào)諧的頻率范圍。直到振蕩信號的幅度和頻率都滿足設(shè)定范圍，至此調(diào)諧完成。
文檔編號H04B1/16GK101931426SQ20101015125
公開日2010年12月29日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者劉忠志, 向毅海, 李振, 楊培, 楊祎, 林海清, 王晗, 陳殿玉 申請人:北京昆騰微電子有限公司